[发明专利]结构化光图案生成

说明书

本文所公开的图案投射仪生成并投射适合用于各种主动深度感测技术的结构化光图案。在一个实现中，通过将相干光束引导通过伪随机漫射器元件来生成结构化光图案。伪随机漫射器元件的输出由被配置成空间滤波入射光以生成输出光斑照明并将该输出光斑照明投射到三维场景的中继光学器件接收。

背景

立体视觉涉及通过从两个不同视角比较关于场景的信息来从图像中提取三维信息。传统立体算法被用于根据彩色图像生成深度图。

概述

本文描述和要求保护的实现通过使相干光束通过伪随机漫射器元件来生成结构化光图案。来自伪随机漫射器元件的光输出被中继光学器件空间滤波并投射。经投射和空间滤波的光可被适当的光感测装置检测到，并被用于为二维图像中的物体计算第三维度。

在一个实现中，系统包括被配置成接收相干光输入并输出中间光斑照明的伪随机漫射器元件。中继光学器件被定位成从伪随机漫射器元件接收中间光斑照明。中继光学器件空间滤波中间光斑照明以生成输出光斑照明。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。

本文还描述和列举了其他实现。

附图简述

图1例示出了包括被配置成生成三维场景的深度图的多媒体系统的示例多媒体环境。

图2例示出了用于将结构化光图案投射到三维场景的示例图案投射仪。

图3例示出了用于将结构化光图案投射到三维场景的另一示例图案投射仪。

图4例示出了用于主动深度感测的示例捕捉设备。

图5例示出了用于主动深度感测的示例操作。

图6例示了可以对实现所描述的技术有用的示例系统。

详细描述

传统立体算法在其有效性上受限于场景中相关特征的数量以及诸如场景中的亮度恒定之类的假设两者。

结构化红外(IR)图案被投射到场景上并被单个IR相机拍摄。基于光图案的形变，关于底层视频场景的几何形状信息可被确定并被用于生成深度图。在一些情况下，使用衍射光学元件(DOE)来生成结构化光图案。然而，目前的DOE制造工艺对可达到的分辨率和景深施加了难以逾越的限制。

如上文所描述的，在一些立体视觉技术中，结构化光图案被用于从场景中提取几何形状。然而，这些技术的深度图分辨率受限于各个被投射的光特征(例如点或其他图案)的密度和分辨率。“深度图”指的是例如常用于三维计算机图形应用的图像，其包含有关于从相机视角到三维场景中的物体的表面的距离的信息。与目前可用于主动深度感测的其他技术相比，本文所公开的技术便于生成具有增加的特征分辨率、密度和视野的可投射的结构化光图案。

图1例示出了包括被配置成生成三维场景114的深度图的多媒体系统102的示例多媒体环境100。多媒体系统102可不限于游戏系统、家庭安全系统、计算机系统、机顶盒或被配置成生成周围环境的深度图的任何其他设备。附加地，多媒体系统102可被用于各种应用，包括但不限于游戏应用、安全应用、军事应用等。用户104可通过用户界面106来与多媒体系统102交互，该用户界面106可包括图形显示器、音频系统以及用于深度感测、目标识别、跟踪等的系统。