[发明专利]深度估计系统

说明书

一种用于从点(P)捕获颜色和距离信息的深度估计系统(1)，所述深度估计系统(1)包括光发射器(2)和多层成像传感器(3)，所述多层成像传感器(3)用于吸收多个离散电磁频谱内的电磁辐射(R)。这使得能够捕获不同类型的信息，例如3D数据点的距离信息和颜色信息。

技术领域

本发明涉及一种包括光发射器的深度估计系统。

背景技术

深度感测系统已经成为智能手机等电子设备的常见成像功能。深度感测系统增强了用于AR/VR应用中的场景三维(three-dimensional，3D)映射(其中构建了周围场景的3D模型)以及不同场景对象分析方案的摄像机操作，例如激光聚焦。在已知捕获系统的固有参数的情况下，可以根据深度信息计算场景点的3D坐标。

这种深度感测方案的示例包括飞行时间(time-of-flight，ToF)传感器，其中，红外(infrared，IR)波投射到场景上。来自场景的反射由IR传感器捕获，该传感器为每个像素输出光从IR发生器传播到IR传感器所经过的时间。另一个示例包括结构光(structuredlight，SL)传感器。这些模块根据场景反射时特定IR图案在IR传感器上的位置计算深度，也称为三角测量原理。

然而，这些方案也存在缺点。由于使用的是连续波检测法，ToF方案经常遇到多路径问题。SL方案通常包括激光发射器和IR摄像机，该IR摄像机仅捕获激光发射器波长附近的窄波段内的光，以尽量减少环境光的影响并防止传感器饱和。因此，包含IR传感器的IR摄像机模块必须配备窄IR通带滤波器。为了获取颜色信息等其它信息，在IR传感器附近放置另一个成像传感器。由于IR传感器和颜色传感器看到的场景视图略有不同，因此需要使用一种方法来确定IR图像中检测到的点与其在彩色图像中的位置之间的对应关系。计算IR图像中检测到的点与两台摄像机的几何校准之间的对应关系会带来额外的计算工作和额外的误差源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的深度估计系统。上述和其它目的通过独立权利要求的特征实现。根据从属权利要求、说明书以及附图，其它实现方式是显而易见的。

根据第一方面，提供了一种用于从点捕获颜色和距离信息的深度估计系统，所述深度估计系统包括光发射器和多层成像传感器，所述多层成像传感器用于吸收多个离散电磁频谱内的电磁辐射。

这种系统能够为每个3D数据点捕获不同类型的信息，而不必对所述不同类型的信息进行调整。通过使用相同的传感器，除标准SL系统的校准步骤之外，无需额外校准。

在所述第一方面的一种可能的实现方式中，所述多层成像传感器的各层堆叠在一起，每个离散层吸收预定义离散频谱内的电磁辐射。这使得能够从同一水平和垂直位置但在传感器结构内部的不同层面，收集某个像素的每个颜色分量。因此，将对颜色信息与距离信息进行调整，并消除像素饱和度。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述电磁辐射包括第一电磁辐射和第二电磁辐射；所述第一电磁辐射直接源自物体；所述第二电磁辐射由所述光发射器发射并从所述点反射。这使得能够捕获每个3D数据点的颜色信息，而不必对3D数据和彩色图像进行调整。通过使用相同的传感器来捕获颜色信息和距离信息，实现了对像素饱和效应具有稳健性的方案，这是因为每个颜色分量的检测发生在像素的不同层面。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一电磁辐射是可见光。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述深度估计系统还包括衍射光学元件，所述衍射光学元件将所述光发射器发射的电磁辐射束衍射成多条单独的射线，所述射线中的一条从所述点反射到所述多层成像传感器。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述深度估计系统是结构光深度感测系统。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述光发射器是激光发射器。