[发明专利]用于调节结构化光成像的光图案的方法和系统

说明书

本公开涉及用于调节结构化光成像的光图案的方法和系统。本文提供了一种用于产生可调节光图案的系统和方法。系统可以包括：发送器，被配置为利用基于预定标准调节的图案化光照亮场景；接收器，被配置为接收调节的图案化光的反射；以及计算机处理器，被配置为控制图案化光的调节，并进一步分析接收的反射，以在场景中产生对象的深度图，其中，发送器可以包括：光源，被配置为产生光束；第一反射器，可近似沿笛卡尔x‑y‑z坐标系中的x‑y平面上的线倾斜；以及第二反射器，可沿所述坐标系中的z轴倾斜，其中，反射器沿它们相应的轴往复倾斜以使光束转向用于创建调节的图案化光。

本申请是申请日为2015年7月7日，申请号为201580048237.X，发明名称为“用于调节结构化光成像的光图案的方法和系统”的申请的分案申请。

技术领域

本发明总体涉及结构化光，并且更具体地，涉及调节结构化光系统中的光图案。

背景技术

在阐述背景技术之前，阐述在下文中将要使用的一些术语的定义会是有帮助的。

如在本文中使用的术语“结构化光”被定义为将像素的已知图案(例如，网格或水平条)投影到场景上的过程。当撞击表面并分析变形时投影的图案化光变形使得视觉系统能够计算场景中对象的深度和表面信息。为了提供如何能够实现结构化光的更多细节，仅通过举例说明的方式，通过引证将WIPO出版编号WO2013088442的全部内容结合到本文中。

如在本文中使用的术语“空间编码”被定义为投影到场景上的固定图案并通过传感器的照相机成像。固定图案以这样的方式设计成使得沿核线通过考虑局部相邻的图案能够唯一地识别每个区域的图案。该方法在投影的图案的功率使用和采集时间方面是有效的，但需要几个像素专用于每个标记并由此导致低空间分辨率。主要的缺点是固定图案缺乏通过使用不同的图案而响应于不同的场景条件的灵活性。图1A示出了根据现有技术的用虚线表示的固定光图案100A。可以使用配置为导致相长干涉和相消干涉的组合的移相器的掩膜实现固定图案。

如在本文中使用的术语“时间编码”被定义为通过图案的序列照亮场景。图案序列以这样的方式设计成使得通过唯一的时间序列对特定核线中的每个图案位置进行编码。该方法可以是准确的并具有灵活性，但不是功率有效的并需要长的采集时间。图1B示出了根据现有技术的时间光图案100B，分别示出了时间戳t₁、t₂、t₃、以及t₄中的每一个的唯一垂直线111、112、113、以及114。

虽然高度期望动态地改变图案的能力，但是随之而来的功率无效率使得其在很多应用中非常没有吸引力。为了允许动态图案，通常使用图像源。这样的图像源利用形成调制的光源以产生图案的亮区和暗区的图像逐步扫描场景或者对其同时照亮。考虑到光源的最大输出，其调制减少“接通”时间并由此降低总输出功率。

以作为使用扫描镜系统所投影的光源的连续波(CW)激光二极管为例。这样的激光二极管可以发射一定量的最大光功率。当对光进行调制以产生期望图案时，通过调制减小平均强度并且因此减少亮度损失结果。这种权衡对于图像投影方法的任意标准使用都是正确的。

发明内容

本发明的一些实施方式克服固定图案化光的上述缺点(即缺乏灵活性)以及时间编码能量效率低和场景的采集时间较长的缺点。

本发明的实施方式提供了一种用于调节结构化光成像设备的光图案的系统。系统可以包括：发送器，被配置为利用基于预定标准调节的图案化光照亮场景；接收器，被配置为接收调节的图案化光的反射；以及计算机处理器，被配置为控制图案化光的调节，并进一步分析接收的反射，以得到对象在场景中的深度图，其中，发送器可以包括：光源，被配置为产生光束；第一反射器，可近似沿笛卡尔x-y-z坐标系中的x-y平面上的-45°线倾斜；以及第二反射器，可沿所述坐标系中的z轴倾斜，其中，反射器沿它们相应的轴往复倾斜以使光束转向用于创建调节的图案化光。

本公开还提供了以下方面：