[发明专利]生成三维图像信息的方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般涉及生成三维图像信息，并更特别地涉及使用单成像路径生成三维图像信息。

背景技术

在传统的二维(2D)成像中，表征三维(3D)场景中物体的光线被捕捉并映射至2D图像平面，因而深度信息未被记录。立体光学系统能够通过从不同的视角视点生成独立的图像而生成表征深度信息的图像。例如该深度信息可被用于产生场景中点与点之间的3D尺寸。可选的是，该独立的图像可被分别独立地呈现给用户的左眼和右眼，以模仿人眼在观察真实场景时的行为，并允许用户在当前的观察中感知到深度。独立或立体的图像一般由具有一对空间上分离的成像路径的光学系统或由使用单成像路径的不同部分生成，从而产生具有不同视角视点的图像。随后可使用眼镜来呈现所述图像，该眼镜能够选择性地允许独立的图像分别到达用户的左眼和右眼。可选的是，可配置特殊的显示器以将空间上分离的图像分别投影至用户的左眼和右眼。

立体成像的使用还可应用在外科手术中，其中，3D内窥镜可被用于为外科医生提供3D视觉。立体成像对于远程操作例如海底勘探同样也是具有使用价值的，其中，通过为远离机器致动器的操作员提供3D图像信息，使得机器致动器的控制更加便利。立体成像的其他应用可在物理测量系统和娱乐工业中所使用的3D电影制作设备中被发现。

发明内容

根据本发明的一个方案，提供了一种使用具有单成像路径和相关视场的透镜生成三维图像信息的方法。该方法包括将在透镜的视场内捕捉到的光引导至该透镜的孔径平面，在位于该孔径平面附近的空间鉴别器(spatial discriminator)处接收捕捉到的光，该鉴别器包括被设置为通过单成像路径的第一部分传输具有第一光学状态的光的第一部分，以及被设置为通过单成像路径的第二部分传输具有第二光学状态的光的第二部分。所述单成像路径的第一部分和第二部分分别提透镜的视场内的第一视角视点和第二视角视点，以分别在设置于透镜的图像平面处的图像传感器处形成第一图像和第二图像。第一图像从第一视角视点表征视场内的物体，而第二图像从第二视角视点表征该物体，第一图像和第二图像一起可操作地用于表征物体的三维空间属性。所述方法还包括在图像传感器上的第一组传感器元件处接收第一图像，该第一组传感器元件响应于具有第一光学状态的光，以及在图像传感器上的第二组传感器元件处接收第二图像，该第二组传感器元件响应于具有第二光学状态的光。

接收第一图像和第二图像可包括分别在第一组传感器元件和第二组传感器元件处接收第一图像和第二图像，第一组传感器元件和第二组传感器元件中的每组包括：可操作地用于传输具有相应光学状态的光并阻挡具有不同于相应光学状态的光的传输的选择元件，以及位于该选择元件之下的相应的传感器元件。

每个相应的传感器元件可包括多个传感器元件。

接收第一图像和第二图像可包括分别在第一组传感器元件和第二组传感器元件处接收第一图像和第二图像，第一组传感器元件和第二组传感器元件以重复镶嵌模式排列，该重复镶嵌模式可操作地用于减小由图像传感器的传感器元件的重复频率导致的空间干涉。

鉴别器的第一部分可包括第一偏振器部分，第一偏振器部分被设置为通过单成像路径的第一部分传输具有第一偏振状态的光，该鉴别器的第二部分可包括第二偏振器部分，第二偏振器部分被设置为通过单成像路径的第二部分传输具有第二偏振状态的光。

接收第一图像可包括在第一组偏振器元件处接收第一图像，该第一组偏振器元件被设置为将具有第一偏振状态的光传输到相应的多个传感器元件，并阻挡具有第二偏振状态的光的传输；并且接收第二图像可包括在第二组偏振器元件处接收该第二图像，该第二组偏振器元件被设置为将具有第二偏振状态的光传输到相应的多个传感器元件，并阻挡具有第一偏振状态的光的传输。

接收捕捉到的光可包括：通过偏振器的第一部分接收具有左旋椭圆偏振状态的光，以及通过偏振器的第二部分接收具有右旋椭圆偏振状态的光；并且接收第一图像可包括在第一组偏振器元件处接收第一图像，该第一组偏振器元件可操作地用于传输具有左旋椭圆偏振状态的光并阻挡具有右旋椭圆偏振状态的光；并且接收第二图像可包括在第二组偏振器元件处接收该第二图像，该第二组偏振器元件可操作地用于传输具有右旋椭圆偏振状态的光并阻挡具有左旋椭圆偏振状态的光。