[发明专利]多检测器飞行时间深度映射

说明书

技术领域

本发明涉及深度映射，尤其涉及多检测器飞行时间深度映射。

背景技术

飞行时间(TOF)深度映射是一种用于构造场景或对象的三维(3D)虚拟模型的已知方法。受到日益改进的数字图像技术和低成本脉冲照明的可用性鼓励，该方法现在被用于例如从飞行器导航到机器人到视频游戏的范围的应用中。尽管有这么广的可用性，但是常规TOF深度映射系统的成本随可用的深度分辨率急剧增大，尤其是在一至十米深度范围内。在这些距离处，分辨率可受对象运动影响，并且，在使用非光学对准检测器时受视差误差影响。

发明内容

本发明的一个实施例提供了深度映射方法。该方法包括将沿不同光轴定向的第一和第二检测器暴露在从场景分散的光下，并提供响应于该场景位置的深度坐标的输出。该输出随第一检测器在第一时间段接收的递增的第一光量而增大，并随第二检测器在不同于第一时间段的第二时间段接收的递增的第二光量而减小。

提供以上发明内容以简化的形式介绍本发明的所选部分，不旨在标识关键或必要特征。由权利要求书定义的所要求保护的主题既不限于本发明内容的内容也不限于解决本文提出的问题或缺点的各实现。

附图说明

图1示意性地示出根据本发明的实施例的深度映射的示例环境。

图2示意性地示出根据本发明的实施例的示例视觉系统检测器。

图3示意性地示出根据本发明的实施例的示例视觉系统和对象。

图4示出了根据本发明的实施例的由视觉系统发出和检测的光脉冲之间的示例时间关系。

图5示出了根据本发明的实施例的示例深度映射方法。

图6示出根据本发明实施例的用于基于第一图像S和第二图像M来计算深度映射的示例方法。

图7示出了根据本发明的实施例的示例第一和第二图像。

图8示出了根据本发明的实施例的用于制定改进深度映射准确度的迭代例程示例方法。

具体实施方式

现在将通过示例并参照所示的以上列出的实施例来描述本发明的各方面。在一个或多个实施例中基本相同的组件、过程步骤和其它元素被协调地标识并且以重复最小的方式描述。然而应该注意，协调地标识的元素还可以在某种程度上不同。还应该注意，本发明中包括的附图是示意性的并且通常未按照比例绘制。相反，附图中所示的各种绘制比例、纵横比和组件数量可以有目的地失真，以使特定特征或关系更加显见。

图1示出了其中可有利地使用深度映射的示例场景。该附图示出了与视觉系统12交互的对象10。在示出的实施例中，视觉系统是视频游戏系统的组件，且该对象是视频玩家。视觉系统被配置成检测对象的位置、运动和/或姿势并将它们作为输入提供给视频游戏应用。视觉系统可被进一步配置成将视频输出从视频游戏应用引导到显示器14。

为了提供更丰富的输入，更具有暗示性的虚拟现实，视觉系统12被配置成检测和提供对象在三维(3D)中的位置、运动和/或姿势。例如，这样的维度可以对应于笛卡尔坐标X、Y和Z。如此出所述的，3D检测可以经由深度映射来完成。深度映射将深度坐标Z与场景的平面图像中相应的像素(X，Y)相关联。此过程映射了3D中成像场景的多个位置，提供了成像场景的每一位置的深度坐标。如在当前实例中所示，场景可包括固定或运动的对象。

尽管图1和后续附图将深度映射示出为应用于食品游戏，但是也构想了其他应用，这些应用同样由本发明所涵盖。这样的应用包括非游戏应用控制和操作系统、自治车辆导航、机器人，和测距，以及多个其他示例。在图1中，视觉系统12被定向为与对象10相对。视觉系统和对象可以隔开任何合适的距离。例如，视觉系统可以与对象相距两米至四米。

视觉系统12包括照明源16和第一检测器18。在所示实施例中，照明源和第一检测器在视觉系统的前面处耦接，与对象10相对。

照明源16是经强度调制的源，被配置成发出合适强的光的窄脉冲串。从对象10反射的该光由第一检测器18成像。在一些实施例中，照明源可以使用十五至二十纳秒的脉宽来脉冲调制。在一些实施例中，照明源可被配置成发出红外(IR)或近红外(NIR)光。至此，照明源可包括脉冲IR或NIR激光器。在这些或其他实施例中，照明源可包括一个或多个IR或NIR发光二极管(LED)。