动态产生深度图的结构光系统的制作方法

本发明系有关一种结构光(sl)，特别是关于一种动态产生深度图的结构光系统。

背景技术：

深度图(depthmap)是一种含有对象(或目标)相对于视角(例如相机)的距离的相关信息的影像。深度图可用以产生三维场景，其可适用于虚拟现实(vr)的应用。

结构光(structuredlight,sl)是一种投射已知图样至场景当中的对象的技术。根据反射的结构光，可以计算得知表面信息(例如深度)。结构光三维扫描仪包含扫描仪与相机，其使用投射光图样以量测对象的三维形状。可投射不可见光(例如红外线)的结构光，因而不会干扰其他的计算机视觉作业或者人类视觉外观(lookandfeel)。

使用结构光技术以得到深度图会受到多对象分散于场景造成的不同对焦范围所影响。因此，所形成的深度图会遭受译码(decode)的问题。

鉴于传统结构光系统无法有效产生深度图，因此亟需提出一种新颖机制，使用结构光技术以产生较佳深度图。

技术实现要素：

鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种动态产生深度图的结构光系统，可适用于多对象分散于场景的情形。

根据本发明实施例，动态产生深度图的结构光系统包含结构光发光器、影像捕获设备及处理器。结构光发光器发射默认结构光至对象。影像捕获设备包含镜头，经由镜头以接收反射的结构光，因而形成影像。处理器处理影像以产生深度图。其中处理器根据对象的距离以移动该镜头至一位置，其相应于一景深；或者处理器移动该镜头至不同位置，其分别相应于个别景深，因而产生相应深度图，其经结合以形成合成深度图。

所述动态产生深度图的结构光系统，其中该处理器执行以下步骤：如果该距离未大于预设临界值，则移动该镜头至第一位置，其相应于第一景深；如果该距离大于该预设临界值，则移动该镜头至第二位置，其相应于第二景深；及处理该影像以产生该深度图。

所述动态产生深度图的结构光系统，其中该处理器执行以下步骤：移动该镜头至第一位置，其相应于第一景深；处理以该第一景深所捕获的第一影像，以产生第一深度图；移动该镜头至第二位置，其相应于第二景深，该第一景深较该第二景深接近于该影像捕获设备；处理以该第二景深所捕获的第二影像，以产生第二深度图；及结合该第一深度图与该第二深度图以形成合成深度图。

所述动态产生深度图的结构光系统，其中该结构光发光器包含光源和绕射光学组件，光源用以发射光线，及绕射光学组件其接收该发射的光线并据以产生该结构光。

所述动态产生深度图的结构光系统，其中该光源包含红外线发光装置。

所述动态产生深度图的结构光系统，其中该影像捕获设备包含致动器，致动器受控于该处理器以移动该镜头。

所述动态产生深度图的结构光系统，其中该影像捕获设备包含距离传感器，用以侦测该对象的距离。

所述动态产生深度图的结构光系统，其中该影像捕获设备包含影像传感器，其经由该镜头以接收反射的结构光，并据以产生该影像。

所述动态产生深度图的结构光系统，其中该影像为不可见光影像。

附图说明

图1显示本发明实施例的动态产生深度图的结构光系统的方框图。

图2显示本发明实施例的动态产生深度图的结构光方法的流程图。

图3显示本发明另一实施例的动态产生深度图的结构光方法的流程图。

图4a显示以第一景深捕获包含第一反射结构光的影像的示意图。

图4b显示以第二景深捕获包含第二反射结构光的影像的示意图。

【主要元件符号说明】

100：结构光系统11：结构光发光器

111：光源112：绕射光学组件

12：物件13：影像捕获设备

131：镜头132：影像传感器

133：致动器134：距离传感器

14：处理器200：结构光方法

21：距离传感器侦测距离22：判断距离是否大于临界值

23：移动镜头至近位置24：移动镜头至远位置

25：捕获反射的结构光26：产生深度圈

300：结构光方法31a：移动镜头至第一位置

31b：移动镜头至第二位置32a：捕获第一反射结构光

32b：捕获第二反射结构光33a：产生第一深度图

33b：产生第二深度图34a：标记第一深度图的误差像素

34b：标记第二深度图的误差像素35：结合第一深度图与第二深度图

41：第一捕获影像42：第二捕获影像

43：第三捕获影像

具体实施方式

图1显示本发明实施例的动态产生深度图(或深度影像)的结构光(sl)系统100的方框图。在本实施例中，结构光系统100可包含结构光发光器(illuminator)11，其发射默认结构光至对象(或目标)12。本实施例的结构光发光器11可包含光源111(例如红外线发光装置)，用以发射光线，且包含绕射光学组件(diffractiveopticalelement,doe)112，其接收(光源111所发射的)光线并据以产生结构光。结构光系统100可包含影像捕获设备(例如相机)13，其接收对象12所反射的结构光并据以捕获影像，该影像可为可见光影像或不可见光影像(例如红外线影像)。

影像捕获设备13可包含镜头131，使得影像传感器132经由镜头131以接收反射的结构光，因而形成捕获影像。影像捕获设备13可包含致动器(actuator)133(例如音圈马达(vcm))，用以移动镜头131至适当位置以对焦对象12。于自动对焦(af)模式，使用距离(proximity)传感器134以侦测对象12的距离，使得致动器133据以移动镜头131至适当位置。

图2显示本发明实施例的动态产生深度图的结构光(sl)方法200的流程图。于步骤21，距离传感器134侦测对象12的距离。于步骤22，如果侦测的距离未大于默认临界值(表示对象12接近影像捕获设备13)，则致动器133移动镜头131至第一位置(又称为近位置)，使得相应的第一景深(depthoffield,dof)可涵盖对象12的所在范围，以正确对焦对象12(步骤23)。在本说明书中，景深(dof)又称对焦范围(focusrange)或有效范围(effectiverange)，是指可以捕获清楚影像的距离。

相反的，如果侦测的距离大于默认临界值(表示对象12远离影像捕获设备13)，则致动器133移动镜头131至第二位置(又称为远位置)，使得相应的第二景深(dof)可涵盖对象12的所在范围，以正确对焦对象12(步骤24)。接着，于步骤25，影像传感器132捕获反射的结构光，因而形成包含反射结构光的捕获影像。接着于步骤26处理捕获影像，以产生深度图(或深度影像)。

回到图1，本实施例的结构光系统100可包含处理器14(例如数字图像处理器)，其接收并处理(影像捕获设备13)捕获的影像，以产生深度图，其包含对象12相对于视角(例如影像捕获设备13)的距离的相关信息。根据本实施例的特征，处理器14可控制致动器133以移动镜头131至不同位置，用以产生相应深度图。

图3显示本发明另一实施例的动态产生深度图的结构光(sl)方法300的流程图。于步骤31a，处理器14控制致动器133以移动镜头131至第一位置(或近位置)，其相应的第一景深(dof)的涵盖范围接近影像捕获设备13。接着，于步骤32a，影像捕获设备13的影像传感器132捕获第一反射结构光，以形成包含第一反射结构光的第一影像。处理器14接着处理所捕获影像以产生第一深度图，相应于第一景深(步骤33a)。于步骤34a，第一深度图的误差(或模糊)像素可标记以利后续使用。

图4a显示以第一景深(dof)捕获包含第一反射结构光的影像的示意图，该结构光是由光源111照亮绕射光学组件(doe)112所产生。在此例子中，第一捕获影像41为清楚影像，因为相应场景位于第一景深内，然而第二捕获影像42及第三捕获影像43可能为模糊影像，因为相应场景位于第一景深之外。

回到图3，于步骤31b，处理器14控制致动器133以移动镜头131至第二位置(或远位置)，其相应的第二景深(dof)的涵盖范围远离影像捕获设备13。值得注意的是，第一景深(步骤31a)较第二景深(步骤31b)靠近影像传感器132。在本实施例中，第一景深与第二景深可部分重叠。例如，第一景深介于25公分与3公尺之间，而第二景深介于2.5公尺与10公尺之间。接着，于步骤32b，影像捕获设备13的影像传感器132捕获第二反射结构光，以形成包含第二反射结构光的第二影像。处理器14接着处理所捕获影像以产生第二深度图，相应于第二景深(步骤33b)。于步骤34b，第二深度图的误差(或模糊)像素可标记以利后续使用。

图4b显示以第二景深(dof)捕获包含第二反射结构光的影像的示意图，该结构光是由光源111照亮绕射光学组件(doe)112所产生。在此例子中，第一捕获影像41可能为模糊影像，因为相应场景位于第二景深之外，然而第二捕获影像42及第三捕获影像43为清楚影像，因为相应场景位于第二景深内。

于步骤35，处理器14结合(步骤33a的)第一深度图与(步骤33b的)第二深度图以形成合成深度图。第一深度图与第二深度图的结合可使用影像合成技术。在一实施例中，使用阿法混合(alphablending)技术以产生合成深度图。其中，半透明(translucent)第一深度图与半透明第二深度图经结合(或混合)以产生混合深度图。第一深度图与第二深度图的透明度可介于完全透明与完全不透明之间。混合深度图可为第一深度图与第二深度图的加权平均。在一实施例中，于进行第一深度图与第二深度图的结合时，分派较小权重给误差像素，但分派较大权重给正常(或清楚)像素。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。