[发明专利]一种新型的物体3D结构识别装置和方法

说明书

本发明公开了基于滤光光栅和光敏传感器阵列的结合使用，实现手、身体或其他物体3D结构识别的方法，并且根据识别到的3D结构信息来实现3D人机交互。所述方法包括光源、滤光光栅、光敏传感器阵列以及检测电路和数据处理电路。光源照射光线到达物体后发生漫反射，反射光线通过滤光光栅到达光敏传感器阵列，滤光光栅用于滤除干扰光线实现两个或多个方向的光线通过。光敏传感器阵列接收到两个或多个特定方向的光线，并通过检测电路进行放大和转换成数字信号。数据处理电路对数字信号进行识别处理，检测出被测物体的3D结构。

技术领域

本发明涉及人机交互技术，尤其涉及一种基于光栅滤光的物体3D结构识别装置和方法。

背景技术

近年来，随着处理器技术的发展，在我们生活中拥有越来越多的智能设备，比如：手机、平板电脑、智能电视、智能路由以及其他的智能家居设备。设备的多样化促进了人机交互的发展，不同的应用环境对交互方式也有不同的要求。最初手机的交互都是以按键为主，直到苹果公司推出iphone，其采用电容式多点触摸屏给手机带来了新的时代，其他厂家纷纷效仿。良好的人机交互方式可以给设备带来革命性的改变，催生更多的应用。

由于通信技术的提升，高速带宽让设备可以接收更多的多媒体数据，人机交互方式也倾向于多媒体化，3D识别和3D显示技术将是未来的发展趋势。目前，3D识别技术主要有光飞时间、结构光、双目原理以及基于运动传感器的动作识别方法，主要应用于体感游戏以及虚拟现实和增强现实等设备。

光飞时间原理采用深度摄像头作为接收器，基于光线被不同距离的物体反射后，回到接收器的时间不同来识别物体深度信息。由于光速很快，因此对接收器的响应速度和处理器的处理速度都要求较高。结构光原理采用结构光投影器和摄像头接收，基于投射特定结构的图案到被测物体，物体越远图案形状变大，根据图案形状变化检测物体的深度信息。双目原理采用两个摄像头模拟人的双眼对物体深度的识别，两个不同位置摄像头采集图像信息，再进行算法分析计算出深度信息。光飞时间、结构光和双目原理都使用了摄像头，受摄像头镜头数值孔径的限制，因此在近距离都存在不同程度的检测盲区，在需要近距离识别的应用中受到较大的限制。基于运动传感器的动作识别方法采用加速度传感器、陀螺仪和重力传感器等的综合运用，多用于特定的手势或体感动作识别，无法识别物体整体的3D结构。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种新型的物体3D结构识别装置和方法。

本发明所采用的技术方案包括：

一方面，提供一种新型的3D物体识别装置，所述装置包括：

光源，用于照射被检测物体；

滤光光栅，用于滤除干扰光线，实现两个或多个方向的光线通过；

光敏传感器阵列，用于接收经过所述滤光光栅后，两个或多个特定方向的光线；

检测电路，用于控制所述光敏传感器阵列，并将所述光敏传感器阵列输出的模拟信号进行放大和转换成数字信号；

数据处理电路，用于对所述数字信号存储成两幅或多幅图像信息，并对所述图像信息进行处理和识别；同时用于实现对所述光源的控制；

外围设备，用于把所述处理和识别后的信息进行显示或传输到其他设备，实现3D交互。

进一步地，所述被测物体可以是手、身体或其他任何表面漫反射物体。

进一步地，所述光源可置于检测面板的两侧直接照射被检测物体，或者通过导光板扩散后均匀照射被检测物体，在外部可见光较充足的环境也可以不使用光源。所述光源可以是但不仅限于可见光和红外光，光线强弱可由所述数据处理电路控制。

进一步地，所述滤光光栅用于实现两个或多个方向的光线通过，形成两个或多个方向的光线阵列，所述两个或多个方向的光线阵列互不重叠，所述方向是指光线的传播方向。