[发明专利]深度数据测量设备和结构光投射装置

说明书

公开了一种深度数据测量设备和其中包括的结构光投影装置。该设备包括：投射装置，用于向拍摄对象投射结构光；成像装置，用于对所述拍摄对象进行拍摄以获得在所述结构光照射下的二维图像帧，其中，所述结构光投射装置包括：激光器发生器，用于生成激光；硅基液晶(LCOS)器件，用于获取所述激光并生成用于进行投射的结构光。本发明使用LCOS进行结构光的精细投影，改善深度数据的成像精度。LCOS还可以变换包括散斑或是条纹在内的各种投影编码，从而满足各种成像场景。进一步地，可以结合采用VCSEL结构来实现投影装置的低功耗和小型化。

技术领域

本发明涉及三维成像领域，具体地说，涉及一种深度数据测量设备和结构光投射装置。

背景技术

深度摄像头是一种采集目标物体深度信息的采集设备，这类摄像头广泛应用于三维扫描、三维建模等领域，例如，现在越来越多的智能手机上配备了用于进行人脸识别的深度摄像装置。

虽然三维成像已经是领域内多年研究的热点，但现有的深度摄像头依然具有功耗高、体积大、抗干扰能力差、无法实现精细实时成像等诸多问题。

为此，需要一种改进的深度数据测量设备。

发明内容

本公开要解决的一个技术问题是提供一种改进的深度数据测量设备，该设备使用LCOS进行结构光的精细投影，从而改善深度数据的成像精度。LCOS还可以变换包括散斑或是条纹在内的各种投影编码，从而满足各种成像场景。进一步地，可以采用VCSEL结构来实现投影装置的低功耗和小型化。

根据本公开的第一个方面，提供了一种深度数据测量设备，包括：投射装置，用于向拍摄对象投射结构光；成像装置，用于对所述拍摄对象进行拍摄以获得在所述结构光照射下的二维图像帧，其中，所述结构光投射装置包括：激光器发生器，用于生成激光；硅基液晶(LCOS)器件，用于获取所述激光并生成用于进行投射的结构光。由此，利用LCOS进行像素级精度的投影图案控制。进一步地，可由例如处理装置来控制LCOS器件的每个像素开合，以产生不同的投射结构光图案。由此拓展该设备的应用领域。

可选地，激光发生器包括：垂直腔面发射激光器(VCSEL)，用于生成所述激光。由此，能够利用VCSEL垂直发射的性能，进一步缩减体积、功耗和发热。

可选地，所述投射装置可以包括：扩散片，布置在所述激光的传播光路上，以将所述VCSEL生成的激光转换为面光源。所述投射装置可以还包括：整形光学组件，用于将所述扩散片产生的面光源提供给所述LCOS器件。

可选地，可以利用VCSEL的特性，产生偏振光，并且所述LCOS器件通过调整每个像素对应液晶的相位差来控制光的反射。

可选地，VCSEL可以是包括多个发光单元组成的发光阵列，并且所述VCSEL根据投射的结构光图案，关闭特定行、列或是发光单元。换句话说，VCSEL本身可以发出各种发光图案

可选地，所述投射装置还可以包括：透镜组，用于投射由所述LCOS器件生成的结构光。

可选地，所述设备可以是单目成像设备，于是所述成像装置还包括：与所述投射装置相对距离固定的一个图像传感器，其中，该图像传感器拍摄获得的所述结构光的二维图像帧被用于与参考结构光图像帧相比较，以求取所述拍摄对象的深度数据。

作为替换，所述设备也可以是双目成像设备，于是，所述成像装置还可以包括：与所述投射装置相对距离固定的第一和第二图像传感器，用于对所述拍摄对象进行拍摄以获得在所述结构光照射下的第一和第二二维图像帧，其中，基于所述第一和第二二维图像帧以及所述第一和第二图像传感器之间的预定相对位置关系求取所述拍摄对象的深度数据。

可选地，所述投射装置投射的结构光为红外结构光，并且所述成像装置还包括：可见光传感器，用于对所述拍摄对象进行拍摄以获得在可见光照射下的二维图像帧。由此提供拍摄对象的彩色信息。