[实用新型]获取三维场景的深度图的设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及三维场景的扫描重建，尤其是涉及获取三维场景的深度图 的设备。

背景技术

获取场景中各点对于摄像机的距离是计算机视觉系统的重要任务之一。场 景中各点相对于摄像机的距离可以用深度图(DepthMap)来表示，即深度图中的 每一个像素值表示场景中某一点与摄像机之间的距离。机器视觉系统获取场景 深度图的技术可分为被动测距传感和主动深度传感两大类，被动测距传感是指 视觉系统接收来自场景发射或反射的光能量，形成有关场景光能量分布函数， 即灰度图像，然后在这些图像的基础上恢复场景的深度信息。主动测距传感是 指视觉系统首先向场景发射能量，然后接收场景对所发射能量的反射能量。

基于结构激光的距离测量装置(也称深度相机)是一种主动测距传感技术， 其原理请参考图1。图1中投影机110发射的激光束(实际上是几万条光线，这 里以一条光线作为示意)照射在距离为Z1，Z2的不同平面上，在照相机110上 成像的光斑点会产生从Xc1到Xc2的水平位移。设定一个参考平面Z0，通过 检测任意距离的平面Zk相对于参考平面Z0的光点的位移量，可以推知平面 Zk的距离。也就是说，计算机设备中要存储参考平面Z0的激光斑点图样和平 面Z0的实际距离值(即一常量z0)，在输入任意测量平面的图像时，通过检测 光斑的位移就能实现测距。光斑位移的检测方法是匹配参考图和输入图中光斑 点的局部块的相似度。

图2为一种已知的基于结构光的深度相机的结构示意图。参考图2所示， 深度相机包括红外投影器210、红外摄像机220和彩色摄像机230。红外投影 器210和红外摄像机220共同完成如图1所描述的深度检测。其中红外投影器 210投出的激光束透过衍射光学器件(DOE)，分解为上万条细小的激光，它的作 用是在物体上产生随机光斑(纹理)。红外摄像机220拍摄到随机斑点图像，经 过计算产生稠密的深度图像。彩色摄像机230获取彩色图像，通过把彩色图像 映射到深度相机，可以给三维场景提供颜色信息。彩色图像可以作为深度图像 的补充，但并不是深度相机必须的。

深度相机通常使用的激光光源是不可见的红外光，这使它容易被太阳光或 者其它环境光中包含的红外波段所干扰。这样，在户外环境下，红外摄像机220 检测不到红外激光器210发射的红外斑点纹理图案，导致深度检测失败。这时 的红外摄像机220退化成一个只能采集灰度的相机。另一方面，彩色摄像机230 和红外摄像机220之间有一定距离，造成图像视差，导致彩色图像中的RGB 颜色信息映射到深度图像中的IR图像空间中会产生误差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种获取三维场景的深度图的设 备，它可以解决容易受到外部环境光干扰的问题，以及红外摄像机与彩色摄像机 的视差问题。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种获取三维 场景的深度图的设备，包括红外投影器、第一摄像机、第二摄像机以及红外补 光光源，该第一摄像机配置为接收红外光，该第二摄像机配置为接收彩色可见 光，该第一摄像机和该第二摄像机之间具有符合双目视觉的距离，其中该红外 投影器配置为在第一模式下投射结构光，在第二模式下不投射结构光，该红外 补光光源配置为在第二模式下选择性地投射补充光源。

在本实用新型的一实施例中，该第二摄像机还配置为接收红外光。

在本实用新型的一实施例中，该第一摄像机配置为在该第一模式和该第二 模式下工作，该第二摄像机配置为在该第二模式下工作。

在本实用新型的一实施例中，该第一摄像机配置为在该第一模式和该第二 模式下工作，该第二摄像机配置为在该第一模式和该第二模式下工作。

在本实用新型的一实施例中，当该第一摄像机和该第二摄像机同时工作 时，组成双目视觉系统。

在本实用新型的一实施例中，该第一模式为无红外干扰模式，该第二模式 为有红外干扰模式。

在本实用新型的一实施例中，该红外投影器投射红外激光。

本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，通过各个部件 在不同模式下的状态切换及组合来适应不同的应用场景。在无红外干扰环境 下，可以通过红外投影器、第一摄像机组成深度相机，在有红外干扰环境下， 可以通过第一摄像机和第二摄像机组成深度相机，还能够通过红外补光光源进 行补光，从而在各种场景下都能适用。

附图说明