[发明专利]获得立体图像的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于获得立体图像的设备。

本发明在于立体图像获取领域，更具体地，在于从单个图像传感器同时获取左右之一图像的领域。

背景技术

这种类型的获取设备的一个优点是由于采用单个传感器，两个图像的比色(colorimetry)相同。另外，比起采用多个传感器的获取设备，如如当前的3D摄像机来说，实现这些设备的复杂程度大为降低。

基于Wheatstone立体视法原理的已知的图像获取设备(包括单个图像传感器)在图1a、1b和1c中示出。

图1a概略示出这种获取设备，其包括图像传感器S、外部反射镜M1和M2和内部反射镜M3和M4，外部反射镜M1和M2和内部反射镜M3和M4角度上被调整并与透镜系统LS相关联以在传感器S上形成右Ir和左Il立体图像。因此，从场景点P发出的光线投射在反射镜M1和M2上，然后M3和M4上，穿过透镜系统LS，在这里聚焦以在传感器S上形成两个图像Ir和Il。反射镜M1到M4根据45°的不同角度在角度上调整，以允许右图像Ir和左图像Ir形成在传感器S的两个独立并接合(joined)的区域上(图1b)。

图1c示出图1a的设备的变型。该变型也允许在传感器S的两个独立并接合的区域上形成图像Ir和Il，但是这两个区域之间的分离不如图1a中的设备那么明显：这些图像的覆盖区域更大。

在这些立体获取设备中使用反射镜导致图像Ir和Il的几何失真(梯形失真keystoning)。在使用这些右图像和左图像之前这些失真通常被校正。

用途之一是从被如此几何校正的图像Ir和Il计算视差图(disparity map)，还被称为深度图。

但是，发明人观察到该深度图的计算在轻度纹理图像区域不可靠。

在这些区域中使该计算可靠的解决方案之一是在立体图像获取设备中包括深度图计算设备。

基于发射和接收结构光(structure light)的已知深度图计算设备的第一个例子，包括适于将结构光投射到要捕获的场景上的投影机，适于捕获该投射到场景上的反射图像的图像传感器，以及用于从如此捕获到的图像计算深度图的部件。

已知的深度图计算设备的第二个例子基于飞行时间。原理是用持续时间非常短的光脉冲照射(illuminate)场景，并测量这些光脉冲从其发出到这些脉冲被场景的物体反射后获取这些脉冲所传播的时间。然后根据光线的该返回传播时间计算每个像素的深度。该设备包括适于通过光脉冲照射场景的投影机，适于捕获该场景照明的图像并针对该图像的每个像素测量投影机的照明脉冲出发和来自该脉冲的光线返回到传感器上之间的时间偏移，以及用于从这些时间偏移的测量计算深度图的部件。

这些设备的用于计算深度图的结构或脉冲光的投影机和图像传感器通过内插(interpolation)而彼此远离。该内插要么具有体现在传感器图像平面的水平轴X上的单个水平分量，要么具有沿X轴的水平分量和体现在该图像平面的Y轴上的垂直分量。

在基于发射和接收结构光的深度图计算设备的情况下，从由结构红外光投射在物体上形成的单个图像而估计像素的深度(WO2007105205)。确实，由于根据垂直于图像平面的Z轴离开场景点一定距离造成沿X轴的水平偏移，通过将获得的红外图像与定位在预定深度的图案相比较，测量沿X轴的该图像偏移可确定图像每个像素的深度。

因此，根据现有技术，在立体图像获取设备中引入深度图计算设备导致在立体图像获取设备中增加投影机和新的图像传感器，以及其他，这增加了这些设备的尺寸。

因此本发明解决的问题是使得单传感器立体图像获取设备的深度图计算更可靠，而不会如此显著地增加其尺寸。

发明内容

为此，本发明涉及一种立体图像获取设备，包括传感器，与透镜系统相关联的外部和内部反射镜以在传感器上形成场景的右和左立体图像，例如关于图1a-1c解释。

该设备特征在于：

-反射镜被在角度上调整，使得右和左立体图像形成在传感器上，从而在这两个图像之间留下空闲区域，

-在内反射镜之间形成间隙，以一方面使结构或脉冲光经过，另一方面，使已在场景物体上反射的结构或脉冲光经过，以及

-该设备还包括与间隙和透镜系统相关联的光学元件(optic)，以由所述反射的结构或脉冲光在所述区域上形成图像。

本发明还涉及一种用于获得立体图像的设备，包括：

传感器，