[发明专利]三维感测方法与三维感测装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种可动态调整图像感测区域与分辨率的三维感测方法及其三维感测装置。

背景技术

现有图像传感器发展相当成熟，但仅能取得二维图像信息，因此如何有效、高速且高分辨率的取得其第三维(即深度)的信息一直是技术发展上的课题。由于深度图像提供更完整的空间图像信息，因此可以用来设计作为3D(three dimensional)互动游戏、互动浏览装置操作接口。其次，在安全图像监控、机器人视觉及医疗图像应用上也有相当的发展潜力。2010年底，微软正式发表新世代体感游戏设备Kinect，采用人体动作为游戏的互动媒介，其中就是以深度传感器为主要核心元件。以目前发展来说，手势与人体互动界面相关技术与应用已掀起一波热潮。

随着制造技术的进步，极高分辨率的图像捕获设备例如相机、摄影机等已经很容易取得。但是受限于图像的传输速率与图像处理速度，想要以高分辨率图像捕获设备，进行实时高分辨率3D测量，还是非常困难。更详细地说，深度测量的精确度是由测量范围与图像捕获设备的图像分辨率两项因素所决定。因此，测量范围愈小，精确度愈高，但是测量范围过小，会造成使用上的限制。另一方面，图像分辨率愈高，精确度虽然愈高，但是数据量却大幅增加，易造成图像处理资源过高、反应速率大幅降低与传输延迟等问题。因此，在运算资源有限的情况下，如何兼顾测量精确度与运算处理速度，并且可动态调整图像感测区域与分辨率，是实时高分辨率3D测量的一重要课题。

发明内容

本发明提供一种三维感测方法及其三维感测装置，在兼顾测量精确度与运算处理速度的前提下，达成可动态调整测量范围的高分辨率三维测量。

本发明提出一种三维感测方法，适于对第一待处理图像与第二待处理图像进行深度图像运算，其中第一与第二待处理图像的分辨率为M×N。三维感测方法包括下列步骤。先对第一与第二待处理图像进行分辨率缩放(Resolution scaling)，以产生缩放后的第一图像与第二图像。其中，缩放后的第一与第二图像的分辨率为m×n，其中m＜M、n＜N，且M、N、m、n都为正整数。接着，对缩放后的第一与第二图像进行全景三维测量，以获得全景深度图像。并且，分析此全景深度图像以分别设定产生第一与第二待处理图像的图像捕获设备的第一兴趣区域(Region ofinterest)与第二兴趣区域。再依据第一与第二兴趣区域分别获取第一兴趣区域图像与第二兴趣区域图像，据以进行局部三维测量后产生局部深度图像。

本发明另提出一种三维感测装置，其包括投光装置、图像捕获设备以及图像处理单元。其中，投光装置用以投射投影图案到被测物上，其中投光装置作为虚拟图像捕获设备，以投影图案的本源图像(inherent image)作为虚拟的第一待处理图像。图像捕获设备用以感测投影到被测物上的投影图案，以产生真实的第二待处理图像，其中第一与第二待处理图像的分辨率为M×N。图像处理单元耦接投光装置与图像捕获设备。图像处理单元对第一与第二待处理图像进行分辨率缩放以产生缩放后的第一图像与第二图像。缩放后的第一与第二图像的分辨率为m×n，其中m＜M、n＜N，且M、N、m、n都为正整数。图像处理单元对缩放后的第一与第二图像进行全景三维测量，以获得全景深度图像。图像处理单元分析全景深度图像以分别设定投光装置的第一兴趣区域与图像捕获设备的第二兴趣区域。最后，图像处理单元对第一兴趣区域图像与第二兴趣区域图像进行局部三维测量，以产生局部深度图像。

本发明又提出一种三维感测装置，其包括投光装置、第一与第二图像捕获设备以及图像处理单元。其中，投光装置用以投射投影图案到被测物上。第一与第二图像捕获设备分别感测投射到被测物上的投影图案，以产生第一待处理图像与第二待处理图像，其中第一与第二待处理图像的分辨率为M×N。图像处理单元耦接至投光装置、第一与第二图像捕获设备。图像处理单元对第一与第二待处理图像进行分辨率缩放以产生缩放后的第一图像与第二图像。缩放后的第一与第二图像的分辨率为m×n，其中m＜M、n＜N，且M、N、m、n都为正整数。图像处理单元对缩放后的第一与第二图像进行全景三维测量，以获得全景深度图像。图像处理单元并分析全景深度图像以分别设定第一与第二图像捕获设备中的第一兴趣区域与第二兴趣区域。最后，图像处理单元对第一兴趣区域图像与第二兴趣区域图像进行局部三维测量，以产生局部深度图像。

基于上述，本发明提出一种三维感测方法及其三维感测装置，利用分辨率缩放与兴趣区域的设定方法，达成高速、高分辨率并且可动态调整测量范围的数字变焦三维感测方法与装置。