[发明专利]成像单元、系统以及图像传感器单元

说明书

提供一种成像单元、系统以及图像传感器单元。所述成像单元包括：光源，被配置为通过朝向对象的表面投影一系列光斑而沿着扫描线执行点扫描；以及图像传感器单元，包括：像素阵列，形成像平面，其中，所述像素阵列包括形成所述扫描线的极线的至少一部分的至少一行的像素，所述至少一行的像素中的每个像素被配置为响应于检测到所述一系列光斑中的从所述对象的表面反射的光斑而生成像素特定输出；以及至少一个时间戳生成器，所述至少一个时间戳生成器中的每个与所述至少一行的像素的对应列相关联，其中，所述至少一个时间戳生成器中的每个被配置为生成针对对应列的像素的像素特定输出的像素特定时间戳值。

本申请是申请日为2016年04月20日、申请号为201610248656.4、发明名称为“成像单元和系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开总体上涉及图像传感器。更具体地，而非限制地，本公开中公开的创造性方面的特定实施例指向使用激光点扫描和互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器在基于三角法的系统和深度测量的方法中对三维(3D)对象进行的时间戳校准，CMOS图像传感器也用于3D对象的二维(2D)成像。

背景技术

三维(3D)成像系统正越来越多地用于各种各样的应用，例如，诸如工业生产、视频游戏、计算机图形、机器人手术、消费者显示、监控录像、3D建模、房地产销售等。

现有的3D成像技术可包括例如基于飞行时间(time-of-flight，TOF)的距离成像、立体视觉系统和结构光(SL)方法。

在TOF方法中，基于已知的光速来求解与3D对象的距离—通过针对图像中的各点测量光信号在相机和3D对象之间行进所花费的往返时间。TOF相机可使用无扫描仪方法用各激光或光脉冲来拍摄整个场景。TOF方法的一些示例应用可包括高级汽车应用(诸如，基于实时的距离图像的主动行人安全或预碰撞检测)，该应用用于在工业机器视觉中在诸如用视频游戏控制台与游戏进行互动期间跟踪人的移动，从而将对象分类并且帮助机器人寻找物品(诸如，传送带上的物品)等等。

在立体成像或立体视觉系统中，使用相互水平移位的两个相机得到场景的两个不同视图或场景中的3D对象。通过比较这两个图像，可得到针对3D对象的相对深度信息。在诸如机器人的领域中，立体视觉对于提取自主系统/机器人附近的3D对象的相对位置的有关信息而言是极其重要的。机器人的其他应用包括对象识别，在对象识别中，立体深度信息允许机器人系统分开遮挡的图像分量，机器人原本不能将这些图像分量区分成两个单独对象—诸如，在一个对象的前方的另一个对象部分或完全遮挡了其他前一对象。3D立体显示器还可用于娱乐和自动化系统。

在SL方法中，可使用投影光图案和用于成像的相机来测量对象的3D形状。在SL方法中，光的已知图案—常常是栅格或水平杆或平行条的图案—被投影到场景上或场景中的3D对象上。投影图案在照射到3D对象的表面时会发生变形或位移。这种变形可允许SL视觉系统计算对象的深度和表面信息。因此，将窄带光投影到3D表面上可产生从与投影仪的视角不同的其他视角来看可能会失真的照射线，并且可用于被照射的表面形状的几何重构。基于SL的3D成像可用于不同应用，例如，诸如由警察机关拍摄3D场景中的指纹、生产过程期间的部件的流水线检查、用于人体形状的现场测量或人皮肤的微结构的卫生保健等。

发明内容