一种双目相机、深度成像装置及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及一种相机，特别是涉及一种双目相机、深度成像装置及电子设备。


背景技术：

2.深度图像(depth image)也被称为距离影像(range image)，是将图像采集器到被测物体表面各点的距离(深度)作为像素值的图像，它直接反映了被测物体可见表面的几何形状。现有技术通常采用双目深度重建的方式来获取被测物体到图像采集器(通常为相机)之间的距离。具体的说，就是利用双目相机来获取被测物体的两幅图像，通过立体匹配技术来建立特征间的对应关系，并将同一空间物理点在两幅图像中的映像点对应起来，两幅图像中映像点的位置差即为视差。已知双目相机间相对位置关系的情况下，即可通过相似三角形的原理根据视差计算出被测物到相机的距离。
3.在诸多现有方案中，主动双目相机具有良好的成像效果并能有效克服立体匹配失败的问题，因而得到了广泛的关注和应用。具体地，请参阅图1，主动双目相机包括第一相机11、第二相机12、第一投射器13和第二投射器14，第一相机11具有同步输入接口111和数据接口112，第二相机12具有同步输入接口121和数据接口122，第一投射器13具有使能输入接口131，第二投射器14具有使能输入接口141。在具体应用中，主机需要控制第一投射器13和第二投射器14交替点亮，以便取得良好的成像效果，在此过程中需要保持第一相机11和第二相机12同步、以及相机(包括第一相机11和第二相机12)与投射器(包括第一投射器13和第二投射器14)同步。为了实现上述设备之间的同步并控制两个投射器交替点亮，现有技术需要采用图1所示的方式将主机和主动双目相机进行连接，这种方式要求主机必须配置有多个同步控制接口(包括相机控制口、投射1控制口和投射2控制口)，系统接线和部署较为复杂。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种双目相机、深度成像装置及电子设备，用于解决现有技术中要求主机必须配置有多个同步控制接口的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型的第一方面提供一种双目相机，所述双目相机包括第一相机、第二相机、第一投射器和第二投射器；所述第一相机和所述第二相机均配置有同步输入接口、同步输出接口和数据接口，所述第一投射器和所述第二投射器均配置有使能输入接口；所述第一相机的同步输入接口与所述第二相机的同步输出接口和所述第二投射器的使能输入接口相连；所述第二相机的同步输入接口与所述第一相机的同步输出接口和所述第一投射器的使能输入接口相连；所述第一相机的数据接口用于与一主机的第一数据接口相连，所述第二相机的数据接口用于与所述主机的第二数据接口相连。
6.于所述第一方面的一实施例中，所述双目相机还包括一第一连接杆，所述第一相
机和所述第二相机分别设置于所述第一连接杆的两端。
7.于所述第一方面的一实施例中，所述双目相机还包括一第二连接杆和一第三连接杆；所述第二连接杆的一端枢接于所述第一连接杆，且所述第一投射器设置于所述第二连接杆远离其枢接点的一端；所述第三连接杆的一端枢接于所述第二连接杆，且所述第二投射器设置于所述第三连接杆远离其枢接点的一端。
8.于所述第一方面的一实施例中，所述第二连接杆和所述第三连接杆枢接于所述第一连接杆的相同位置。
9.于所述第一方面的一实施例中，所述第二连接杆的枢转区域与所述第三连接杆的枢转区域分别位于所述第一连接杆的相对两侧。
10.于所述第一方面的一实施例中，所述第一投射器和所述第二投射器为纹理投射器，用于向目标对象投射纹理图案。
11.于所述第一方面的一实施例中，所述纹理图案为随机散斑纹理。
12.于所述第一方面的一实施例中，所述第一相机和所述第二相机为ccd相机或cmos相机。
13.本实用新型的第二方面提供一种深度成像装置，所述深度成像装置包括主机和双目相机，其中：所述主机配置有第一数据接口和第二数据接口；所述双目相机包括第一相机、第二相机、第一投射器和第二投射器；所述第一相机和所述第二相机均配置有同步输入接口、同步输出接口和数据接口，所述第一投射器和所述第二投射器均配置有使能输入接口；所述第一相机的同步输入接口与所述第二相机的同步输出接口和所述第二投射器的使能输入接口相连；所述第二相机的同步输入接口与所述第一相机的同步输出接口和所述第一投射器的使能输入接口相连；所述第一相机的数据接口用于与所述主机的第一数据接口相连，所述第二相机的数据接口用于与所述主机的第二数据接口相连。
14.本实用新型的第三方面提供一种电子设备，所述电子设备包括本实用新型第一方面所述的双目相机，或包括本实用新型第二方面所述的深度成像装置。
15.如上所述，本实用新型所述双目相机、深度成像装置及电子设备的一个技术方案具有以下有益效果：
16.所述双目相机在具体应用时，将第一相机的数据接口与主机的第一数据接口相连，并将第二相机的数据接口与主机的第二数据接口相连，且将第一相机和第二相机均配置为可以响应各自数据接口的拍照请求进行拍照、并能响应各自同步输入接口的特定信号进行拍照。由于第一相机的同步输入接口与第二相机的同步输出接口和第二投射器的使能输入接口相连，第二相机的同步输入接口与第一相机的同步输出接口和第一投射器的使能输入接口相连，此时：主机只需通过第一数据接口向第一相机发送拍照请求，即可实现第一投射器的点亮以及第一相机和第二相机的同步拍照；主机只需通过第二数据接口向第二相机发送拍照请求，即可实现第二投射器的点亮以及第一相机和第二相机的同步拍照。因此，与本实用新型所述双目相机配套的主机无需配置多个同步控制接口、而只需配置第一数据接口和第二数据接口即可，有利于简化系统接线并降低部署难度。
附图说明
17.图1显示为相关技术中主动双目相机与主机的连接关系示意图。
18.图2显示为本实用新型所述双目相机于一具体实施例中的结构示意图。
19.图3显示为本实用新型所述双目相机与一具体实施例中的结构示意图。
20.元件标号说明
21.11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一相机
22.111
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
同步输入接口
23.112
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
数据接口
24.12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二相机
25.121
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
同步输入接口
26.122
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
数据接口
27.13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一投射器
28.131
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
使能输入接口
29.14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二投射器
30.141
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
使能输入接口
[0031]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
双目相机
[0032]
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一相机
[0033]
211
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
同步输入接口
[0034]
212
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
数据接口
[0035]
213
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
同步输出接口
[0036]
22
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二相机
[0037]
221
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
同步输入接口
[0038]
222
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
数据接口
[0039]
223
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
同步输出接口
[0040]
23
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一投射器
[0041]
231
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
使能输入接口
[0042]
24
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二投射器
[0043]
241
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
使能输入接口
[0044]
25
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一连接杆
[0045]
26
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二连接杆
[0046]
27
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三连接杆
具体实施方式
[0047]
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0048]
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型
态也可能更为复杂。此外，此外，在本文中，诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0049]
为了在主动双目相机中实现相机与相机之间的同步以及相机与投射器之间的同步，并实现两个投射器的交替点亮，相关技术中要求主机必须配置有多个同步控制接口，系统接线和部署较为复杂，不利于产品的快速迭代部署。例如，在图1中，主动双目相机至少包括相机控制口、投射1控制口和投射2控制口这3个同步控制口，其中，相机控制口用于实现第一相机11和第二相机12的同步，投射1控制口用于切换第一投射器13的同步点亮，投射2控制口用于切换第二投射器14的同步点亮。此外，主机还需要进行复杂的嵌入式开发以便实现上述设备之间的同步。
[0050]
针对上述问题，本实用新型提供一种双目相机，所述双目相机在具体应用时，将第一相机的数据接口与主机的第一数据接口相连，并将第二相机的数据接口与主机的第二数据接口相连，且将第一相机和第二相机均配置为可以响应各自数据接口的拍照请求进行拍照、并能响应各自同步输入接口的特定信号进行拍照。由于第一相机的同步输入接口与第二相机的同步输出接口和第二投射器的使能输入接口相连，第二相机的同步输入接口与第一相机的同步输出接口和第一投射器的使能输入接口相连，此时：主机只需通过第一数据接口向第一相机发送拍照请求，即可实现第一投射器点亮以及第一相机和第二相机同步拍照；主机只需通过第二数据接口向第二相机发送拍照请求，即可实现第二投射器点亮以及第一相机和第二相机同步拍照。因此，与本实用新型所述双目相机配套的主机无需配置多个同步控制接口、而只需配置第一数据接口和第二数据接口即可，有利于简化系统接线并降低部署难度。
[0051]
请参阅图2，于本实用新型的一实施例中，所述双目相机2包括第一相机21、第二相机22、第一投射器23和第二投射器24，所述第一相机21配置有同步输入接口211、数据接口212和同步输出接口213，所述第二相机22配置有同步输入接口221、数据接口222和同步输出接口223，所述第一投射器23具有使能输入接口231，所述第二投射器24具有使能输入接口241。当所述使能输入接口231输入高电平时，所述第一投射器23发光点亮；当所述使能输入接口241输入高电平时，所述第二投射器24发光点亮。
[0052]
所述第一相机21的同步输入接口211与所述第二相机22的同步输出接口223和所述第二投射器24的使能输入接口241相连，因而所述第二投射器24的使能信号与所述第一相机21的同步输入信号、所述第二相机22的同步输出信号相同。
[0053]
所述第二相机22的同步输入接口221与所述第一相机21的同步输出接口213和所述第一投射器23的使能输入接口231相连，因而所述第一投射器23的使能信号与所述第二相机22的同步输入信号、所述第一相机21的同步输出信号相同。
[0054]
所述第一相机21的数据接口212用于与主机3的第一数据接口相连，以实现所述主机3与所述第一相机21之间的拍照请求和照片的传输；所述第二相机22的数据接口222用于与主机3的第二数据接口相连，以实现所述主机3与所述第二相机22之间的拍照请求和照片的传输。
[0055]
本实施例中，所述第一相机21能够被配置为响应于其数据接口212的拍照请求进行拍照，并能响应其同步输入接口211的硬件触发进行拍照，即：所述第一相机21在接收到
主机3通过第一数据接口发送的拍照请求时进行拍照，并且在其同步输入接口211的同步输入信号为高电平时进行拍照。此外，所述第一相机21能够被配置为当且仅当其数据接口212接收到拍照请求时其同步输出接口213才输出同步信号，优选地，该同步信号的持续时间与第一相机21的曝光时间相同或近似相同。上述配置可以基于现有的相机硬件和软件实现，此处不作赘述。
[0056]
同样地，所述第二相机22能够被配置为响应于其数据接口222的拍照请求进行拍照，并能响应其同步输入接口221的硬件触发进行拍照，且能够被配置为当且仅当其数据接口222接收到拍照请求时其同步输出接口223才输出同步信号。
[0057]
在具体应用时，将所述第一相机21的数据接口212与所述主机3的第一数据接口相连，将所述第二相机22的数据接口222与所述主机3的第二数据接口相连。基于上述配置和连接，当主机3通过其第一数据接口向第一相机21发送拍照请求时，第一相机21开始曝光，此时第一相机21的同步输出接口213的同步输出信号为高电平a，第一投射器23在该高电平a的触发下点亮，同时，所述第二相机22的同步输入接口221也接收到该高电平a，从而触发所述第二相机22拍照，此时，所述第二相机22的同步输出接口223不会输出同步信号，因而第二投射器24不会被点亮，在此过程中，第一相机21和第二相机22拍摄的第一组双目图像会通过各自的数据接口发送至所述主机3的对应数据接口；当主机3通过其第二数据接口向第二相机22发送拍照请求时，第二相机22开始曝光，此时，第二相机22的同步输出接口223的同步输出信号为高电平b，第二投射器24在该高电平b的触发下点亮，同时，所述第一相机21的同步输出接口不会输出同步信号，因而第一投射器23不会被点亮，在此过程中，第一相机21和第二相机22拍摄的第二组双目图像会通过各自的数据接口发送至所述主机3的对应数据接口。
[0058]
根据以上描述可知，基于本实施例所述双目相机2的结构及其内部组件(包括第一相机21、第二相机22、第一投射器23和第二投射器24)之间的连接关系，并采用现有的配置方法对第一相机21和第二相机22进行配置，使得主机3只需通过第一数据接口向第一相机21发送拍照请求即可实现第一投射器23的点亮以及第一相机21和第二相机22的同步拍照，并使得主机3只需通过第二数据接口向第二相机22发送拍照请求即可实现第二投射器24的点亮以及第一相机21和第二相机22的同步拍照。因此，与本实施例所述双目相机2配套的主机3只需配置有第一数据接口和第二数据接口、而无需配置额外的同步控制接口即可实现双目深度重建，有利于简化系统接线并降低部署难度。
[0059]
此外，本实施例通过将第一相机21的同步输出接口213与第二相机22的同步输入接口221和第一投射器23的使能输入接口231相连、并将第二相机22的同步输出接口223与第一相机21的同步输入接口211和第二投射器24的使能输入接口241相连，即可实现第一相机21与第二相机22之间的同步，并能实现相机(包括第一相机21和第二相机22)与投射器(包括第一投射器23和第二投射器24)之间的同步，因而主机3无需进行复杂的嵌入式开发来实现相机与相机之间、以及相机与投射器之间的同步。
[0060]
可选地，所述第一投射器23和所述第二投射器24为纹理投射器，用于向目标对象投射纹理图案，所述纹理图案例如为随机散斑纹理。
[0061]
可选地，所述第一相机21和所述第二相机22为ccd(charge
‑
coupled device，电荷耦合元件)相机或cmos(complementary metal oxide semiconductor，互补金属氧化物半
导体)相机。
[0062]
请参阅图3，于本实用新型的一实施例中，所述双目相机2还包括一第一连接杆25，所述第一相机21和所述第二相机22分别设置于所述第一连接杆25的两端。
[0063]
可选地，所述双目相机2还包括一第二连接杆26和第三连接杆27。所述第二连接杆26的一端枢接于所述第一连接杆25，且所述第一投射器23设置于所述第二连接杆26远离其枢接点的一端；优选地，所述第一投射器23枢接于所述第二连接杆26，此时，所述第一投射器23可围绕其与所述第二连接杆26之间的枢接点进行枢转，以调整其投射角度。所述第三连接杆27的一端枢接于所述第一连接杆25，且所述第二投射器24设置于所述第三连接杆27远离其枢接点的一端；优选地，所述第二投射器24枢接于所述第三连接杆27，此时，所述第二投射器24可围绕其与所述第三连接杆27之间的枢接点进行枢转，以调整其投射角度。
[0064]
基于所述第二连接杆26和所述第三连接杆27，所述第一投射器23和所述第二投射器24的位置可以在一特定区域内调节，且所述第一投射器23和所述第二投射器24的投射角度可以在一特定范围内调节，使得所述第一投射器23和所述第二投射器24能够根据待测物体的位置和形状调整其投射方向，以便更好地将纹理图像投射至待测物体表面。
[0065]
可选地，所述第二连接杆26和所述第三连接杆27枢接于所述第一连接杆25的相同位置或相近位置，即：所述第二连接杆26的枢接点与所述第三连接杆27的枢接点位于所述第一连接杆25的相同位置或相近位置。
[0066]
可选地，所述第二连接杆26的枢转区域1与所述第三连接杆27的枢转区域2分别位于所述第一连接杆25的相对两侧。
[0067]
基于以上对所述双目相机的描述，本实用新型还提供一种深度成像装置。所述深度成像装置包括主机和双目相机，其中，所述主机和所述双目相机如图2所示。所述主机配置有第一数据接口和第二数据接口，所述双目相机包括第一相机、第二相机、第一投射器和第二投射器，所述第一相机和所述第二相机均配置有同步输入接口、同步输出接口和数据接口，所述第一投射器和所述第二投射器均配置有使能输入接口；所述第一相机的同步输入接口与所述第二相机的同步输出接口和所述第二投射器的使能输入接口相连；所述第二相机的同步输入接口与所述第一相机的同步输出接口和所述第一投射器的使能输入接口相连；所述第一相机的数据接口用于与所述主机的第一数据接口相连，所述第二相机的数据接口用于与所述主机的第二数据接口相连。
[0068]
基于以上对所述双目相机的描述，本实用新型还提供一种电子设备。所述电子设备包括本实用新型所述双目相机或本实用新型所述深度成像装置。
[0069]
本实用新型提供了一种双目相机，基于所述双目相机能够减少主机端的同步控制接口，并使得深度成像装置能够借助相机自带的同步输入接口和同步输出接口进行同步信号的生成和控制，因而无需进行主机端的嵌入式开发和同步接口的设计即可实现投射器的交替驱动，同时保证相机
‑
相机以及相机
‑
投射器之间的同步。
[0070]
综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0071]
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精
神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。