[发明专利]一种3D结构光成像模组

说明书

本发明公开一种3D结构光成像模组，包括：投射器、红外相机和彩色相机；所述投射器包括基板、安装在基板上的激光光源和支架；所述激光光源位于支架内部，支架上还设有位于激光光源出光测的衍射光学元件；所述投射器具有结构光投射模式和泛光照明模式；在结构光投射模式下，激光光源发出的激光经衍射光学元件的复制和扩散，得到散斑结构光；在泛光照明模式下，激光光源发出的激光经光学元件的复制和扩散，得到均匀红外光。相较于现有技术，本发明用一颗投射器即可实现结构光投射和泛光照明功能，大大缩减了3D结构光成像模组的成本，提高了3D结构光模组在3D技术方案中的价格竞争优势，扩展了3D结构光成像模组的应用场景。

技术领域

本发明涉及3D视觉领域，具体涉及一种3D结构光成像模组。

背景技术

相比以往的指纹密码、普通摄像头人脸识别，3D结构光在原有二维图像的基础上，可以获取物体的深度信息，在人脸识别领域具有识别速度快、准确度高等优势，将人脸识别认证的安全等级提高到了一个新的台阶，目前在智慧零售、智能安防上有着广泛应用，未来前景更是备受关注。

目前应用于人脸识别的3D结构光成像模组主要包括结构光投射器、泛光照明器、红外相机以及彩色相机。红外相机接收结构光投射器投射的结构光，得到带结构特征的结构光斑图，经算法解析得到深度图；红外相机还能够接收泛光照明器投射的均匀红外光，得到均匀红外图；彩色相机获取彩色图；均匀红外图和彩色图能在不同场景下进行人脸检测、框出人脸、人脸特征对比、人脸识别等工作，深度图增加了人脸深度信息，可以进行活体检测，有效应对平面攻击手段。

现有技术中，公开号为CN111323930A的专利申请文件提供一种结构光发射模组，其包括：光源，用以产生激光；衍射光学组件，设置于所述光源发出的激光的光学路径上，用于对激光进行衍射；所述光源发出的激光的光学路径上未设置有透镜。以及公开号为CN107908064A的专利申请提供的一种结构光投影模组，包括：光源，包括布置成二维阵列的多个子光源，用于发射与所述二维阵列对应的二维图案化光束。现有人脸识别领域中，3D结构光成像模组上有结构光投射器和泛光照明器两个光源，生产制造成本较高，且上述结构光投射器中包含激光发射光源、准直镜、DOE(衍射光学元件)，涉及的核心光学元器件较多，又进一步提高了整个模组的成本，高成本限制了3D结构光的应用场景。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种低成本3D结构光成像模组，用一颗投射器即可实现结构光投射和泛光照明功能，且该投射器中将准直和衍射功能集成在一片光学元件上，减少了一颗发射光源和一个核心光学元件，大大缩减了3D结构光成像模组的成本，提高了3D结构光模组在3D技术方案中的价格竞争优势，扩展了3D结构光成像模组的应用场景。

为实现上述发明目的，采用如下技术方案：

一种3D结构光成像模组，包括：投射器、红外相机和彩色相机；所述投射器包括基板、安装在基板上的激光光源和支架；所述激光光源位于支架内部，支架上还设有位于激光光源出光测的衍射光学元件；所述投射器具有结构光投射模式和泛光照明模式；在结构光投射模式下，激光光源发出的激光经衍射光学元件的复制和扩散，得到散斑结构光；在泛光照明模式下，激光光源发出的激光经光学元件的复制和扩散，得到均匀红外光。

本申请的技术方案中，在同一颗投射器内集成结构光投射和泛光照明功能，实现向目标场景投射结构光和均匀红外光；相较于现有的两颗独立投射器，可以缩减模组成本，具有更广泛的应用场景。

在投射器内部，激光光源和衍射光学元件位于支架的结构件内，可以采用两个或多个光源实现两种不同的照明模式，也可以通过改变所述衍射光学元件的结构，用单一光源实现两种不同的照明模式。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的，所述衍射光学元件上集成准直和衍射功能为一体。