[发明专利]使用在扩展的景深内提取的三维信息进行的基于姿态的控制

说明书

相关申请

本申请是2006年2月8日提交的美国专利申请号11/350,697的部分继续申请。

本申请要求2008年4月2日提交的美国专利申请号61/041,892的优先权。

本申请是2008年4月24日提交的美国专利申请号12/109,263的部分继续申请。

本申请要求2008年10月14日提交的美国专利申请号61/105,243的优先权。

本申请要求2008年10月14日提交的美国专利申请号61/105,253的优先权。

技术领域

本发明概括地说涉及计算机系统领域，具体地说涉及通过在扩展的景深内提取三维信息来进行基于姿态的控制的系统和方法。

背景技术

当在成像系统中在扩展的景深内提取三维信息时，距场景中一点的距离可根据它在被同时捕捉到的两个或更多图像中的位置来估算出。当图像之间的三维(3D)关系已知时，该点的3D位置可根据基本几何关系来计算出。根据多个图像计算空间位置所面临的挑战(常称为立体相关或立体深度计算)是将一点在一个图像中的映射与它在另一个图像中的映射自动和准确地相关联。这最通常是通过使从一个图像到一个或多个其他图像的图像特征相关来完成的。然而，所有立体匹配方法中的基本假设是：图像中必须存在某个可标识的局部对比度或特征，以便将该点与它在另一个图像中的位置相匹配。因此，当由于散焦而在图像中没有局部对比度或特征时，会产生问题——立体匹配在图像的焦点没对准的区域内不产生准确的结果。

用于扩展图像焦深的常规手段是减小相机镜头光瞳的直径(“缩小”)。然而，两个副作用限制了该技术的实用性。首先，成像系统的灵敏度降低了与光瞳内外径比的平方相等的倍数。其次，最大空间频率响应降低了与光瞳内外径比相等的倍数，这限制了图像中的分辨率和对比度。因此，在常规成像系统中存在景深、曝光时间和总体对比度之间的权衡。在多相机测距系统的情况下，净效应将是立体深度准确度与工作范围之间的折衷。

通过引用的合并

将本说明书中提到的每个专利、专利申请和/或出版物通过引用而整体合并于此，就如同特意地且单独地表明将每个专利、专利申请和/或出版物通过引用而合并一样。

附图说明

图1是本发明的系统的一个实施例的图；

图2是本发明的标记标签的一个实施例的图；

图3是本发明的一个实施例中的姿态词汇中的姿势的图；

图4是本发明的一个实施例中的姿态词汇中的取向的图；

图5是本发明的一个实施例中的姿态词汇中的双手组合的图；

图6是本发明的一个实施例中的姿态词汇中的取向混合的图；

图7是图示了本发明的系统的一个实施例中的操作的流程图；

图8是该系统的一个实施例中的命令的例子；

图9是一个实施例下的、在扩展的景深内提取三维信息的基于姿态的控制系统的框图；

图10是一个实施例下的、在基于姿态的控制系统中使用的波前编码成像系统的框图；

图11是一个实施例下的基于姿态的控制系统的框图，该系统采用包括两个波前编码相机的波前编码成像系统在扩展的景深内提取三维信息；

图12是一个实施例下的、使用在扩展的景深内提取的三维信息进行的基于姿态的控制的流程图；

图13是一个实施例下的、在基于姿态的控制系统中使用的波前编码设计过程的框图。

具体实施方式

下面描述使用在扩展的景深内提取的三维信息进行基于姿态的控制的系统和方法。一个实施例的系统包括与至少一个处理器耦合的多个光学检测器。该多个光学检测器对身体成像。该多个光学检测器中的至少两个光学检测器包括波前编码相机。该处理器自动检测身体的姿态，其中该姿态包括身体的瞬时状态。该检测包括聚集一瞬间的该姿态的姿态数据。该姿态数据包括成像系统的景深内的身体的焦点分辨数据。该处理器将该姿态翻译成姿态信号，并使用该姿态信号来控制与该处理器耦合的部件。

一个实施例的方法包括利用成像系统对身体成像，其中该成像包括产生身体的波前编码图像。该方法自动检测身体的姿态，其中该姿态包括身体的瞬时状态。该检测包括聚集一瞬间的该姿态的姿态数据。该姿态数据包括成像系统的景深内的身体的焦点分辨数据。该方法包括将该姿态翻译成姿态信号，并响应于该姿态信号而控制与计算机耦合的部件。

在下面的描述中，详细描述了多个特征，以便提供对这里描述的实施例的更彻底的理解。显然，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，没有详细描述众所周之的特征。

系统