[发明专利]利用低分辨率像素成像的飞行时间深度相机

说明书

本发明描述了一种飞行时间深度相机(200)，所述飞行时间深度相机(200)包括VCSEL阵列(100)、光学布置结构(210)、分析评估器(255)以及包括至少一个检测器像素(222)的光检测器(220)，其中，VCSEL阵列(100)或光学布置结构(210)被布置为能够在飞行时间深度相机(200)的限定的视场(300)中的参考面中提供不同照明图案(20)，其中，光检测器(220)被布置为能够检测所述不同照明图案(20)，其中，分析评估器(255)被布置为能够基于检测到的不同照明图案(20)以预定像素数量P的分辨率重建视场(300)的深度图像(50)，其中，检测的不同照明图案(20)的数量N为所述预定像素数量P的至少5％、优选为所述预定像素数量P的至少10％以及最优选为所述预定像素数量P的至少20％。本发明还涉及执行飞行时间测量的方法以及相应的计算机程序载体。

技术领域

本发明涉及一种利用低分辨率像素成像的飞行时间深度相机、一种相应的执行飞行时间测量的方法以及涉及一种相应的计算机程序载体。

背景技术

结构化光投影方法适合于测量对象的三维形状(或3D形状)。本领域中已知的通常用于3D形状测量的结构化光投影方法为条纹投影或云纹法。这种已知的云纹法通常包括：投影周期性的光图案，其可以是两个相干光束的干涉的结果；在所述对象上形成变形的线图案；以及由所述变形的线图案和参考线图案来合成对象的3D形状。结构化光投影技术的一种应用是测量工厂和实验室中的对象、机械零件和机器零件的3D形状。

在这方面，WO 2005/049840 A2公开了一种用于测量对象的三维形状(或3D形状)的方法和设备，该方法和设备特别适合于结构化光投影方法和干涉测量方法。

US 2015/0362585 A1公开了一种用于使用被配置为光场光源的2-D平面VCSEL源进行3-D成像和扫描的设备和方法。

US 2017/0115497 A1公开了一种编码图案产生器，该编码图案产生器包括发射器的表面发射阵列和用于产生编码图案的两个光学元件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于提供3-D或深度图像的改进的设备和方法。本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有利的实施例。

根据第一方面，提供一种飞行时间深度相机。飞行时间深度相机包括VCSEL阵列、光学布置结构、分析评估器以及包括至少一个检测器像素的光检测器。VCSEL阵列和/或光学布置结构被布置为能够在飞行时间深度相机的限定的视场中的参考面中提供不同照明图案。光检测器被布置为能够检测所述不同照明图案。分析评估器被布置为能够基于检测的不同照明图案以预定像素数量P的分辨率重建视场的深度图像。检测的不同照明图案的数量N为所述预定像素数量P的至少5％、优选为所述预定像素数量P的至少10％以及最优选为所述预定像素数量P的至少20％。检测的不同照明图案的数量N可以小于预定像素数量P。检测的不同照明图案的数量N可以小于所述预定像素数量P的50％、优选地小于所述预定像素数量P的40％以及最优选地小于所述预定像素数量P的30％。