提升深度圖質量的3D結構光相機系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種提升深度圖質量的3D結構光相機系統，該系統包括3D結構光投射器、接收相機、結構前殼、結構后殼、偏振機構；所述結構前殼、結構后殼之間配合設置形成容納3D結構光投射器和接收相機的腔體；所述3D結構光投射器設置在結構前殼、結構后殼之間的腔體內，用于發射偏振光到媒質表面；所述接收相機設置在結構前殼、結構后殼之間的腔體內，用于采集經過媒質表面反射到偏振光；所述偏振機構設置在接收相機上，用于過濾反射的偏振光中的反射光。反射光。反射光。

【技術實現步驟摘要】
提升深度圖質量的3D結構光相機系統


[0001]本技術屬于相機成像
，具體涉及一種提升深度圖質量的3D結構光相機系統。

技術介紹

[0002]3D結構光模塊的投射器一般使用特定波長的激光(LD、VCSEL等)作為光源，發射出來的光經光學衍射元件(DOE)形成具有一定編碼規則的圖像(如條紋、散斑點等)投射到被測物體表面，然后通過單個或者多個接收相機拍攝到物體表面上具有編碼規則的圖像，最后基于光學三角法測量原理經過圖像三維解析計算從而實現三維重建，如圖1所示。
[0003]其中利用接收相機像素點信息求解被測物體深度信息需要經過編碼圖像解碼、像素、空間坐標轉換等一列計算處理，為了滿足獲取深度信息的實時性，結構光模塊的內部一般會有一枚專用的處理芯片，用于計算并輸出實時深度信息。
[0004]而3D結構光模塊在實際環境中進行使用時，往往會因為實際環境的復雜性造成深度圖出現異常的狀況；以3D散斑結構光為例，如在高亮瓷磚地面及正常墻面結合的復雜環境(如圖2所示)中進行應用，由于光斑點在墻面與地面之間出現反射，接收相機拍攝的地面中的散斑點會摻雜著由墻面鏡像下來的散斑點，實際接收的散斑點與參考圖的散斑點之間進行對比，出現錯亂的情況，處理芯片內部的算法無法正常進行匹配計算，造成深度圖出現異常的狀況(出現黑洞或者異常深度噪聲)，如圖3所示，深度圖灰色為噪聲，黑色為黑洞。
[0005]當自然光入射到媒質表面時，光的傳播方向會發生變化，形成折射光和反射光，同時折射光和反射光的偏振狀態也發生變化，反射光和折射光都是部分偏振光，如圖4所示，相同的原理，拍攝圖3中的場景時，投射器使用HCG光源，發出的光為偏振S(線)，但是經過反射后到地面上的光中偏振光P(圓點)為主，因此此時在接受相機前添加截止偏振光P的偏振片，能夠濾除掉大部分的反射光，避免光斑出現錯亂，使深度圖表現正常。
[0006]同樣的原理在水平反射的產經中時，此時的反射的偏振光就會以偏振光S(線)為主，此時需要添加截止偏振光S的偏振片來達到想要的深度圖。
[0007]但是對于3D結構光模塊來說，難以做到根據不同的場景添加不同的偏振片來滿足各個場景下的應用，因此在目前的設備中難以兼顧各場景來消除深度圖異常的狀況。

技術實現思路

[0008]有鑒于此，本技術的主要目的在于提供一種提升深度圖質量的3D結構光相機系統。
[0009]為達到上述目的，本技術的技術方案是這樣實現的：
[0010]本技術實施例提供一種提升深度圖質量的3D結構光相機系統，該系統包括3D結構光投射器、接收相機、結構前殼、結構后殼、偏振機構；
[0011]所述結構前殼、結構后殼之間配合設置形成容納3D結構光投射器和接收相機的腔體；
[0012]所述3D結構光投射器設置在結構前殼、結構后殼之間的腔體內，用于發射偏振光到媒質表面；
[0013]所述接收相機設置在結構前殼、結構后殼之間的腔體內，用于采集經過媒質表面反射到偏振光；
[0014]所述偏振機構設置在接收相機上，用于過濾反射的偏振光中的反射光。
[0015]上述方案中，所述偏振機構設置在3D結構光投射器和接收相機上，用于過濾發射的偏振光和反射的偏振光中的反射光。
[0016]上述方案中，所述偏振機構包括液晶、PCB板，所述液晶設置接收相機的接收光路上，或者，所述液晶設置在3D結構光投射器的發射光路上和接收相機的接收光路上，所述液晶與PCB板電連接。
[0017]上述方案中，當所述液晶設置接收相機的接收光路上時，所述液晶設置在結構前殼上與接收相機的對應位置設置的窗口。
[0018]上述方案中，當所述液晶設置接收相機的接收光路上時，所述液晶設置在接收相機上。
[0019]上述方案中，當所述液晶設置在3D結構光投射器的發射光路上和接收相機的接收光路上時，所述3D結構光投射器的發射光路、接收相機的接收光路上分別設置一塊液晶。
[0020]上述方案中，當所述液晶設置在3D結構光投射器的發射光路上和接收相機的接收光路上時，所述液晶的兩側分別位于3D結構光投射器的發射光路、接收相機的接收光路上。
[0021]與現有技術相比，本技術在接收相機前部均添加偏振機構，通過電壓或電流方式可以改變發出或接收到光的不同偏振態，改善復雜場景中因反射或多次反射造成的深度圖異常的狀況。
附圖說明
[0022]此處所說明的附圖用來公開對本技術的進一步理解，構成本技術的一部分，本技術的示意性實施例及其說明用于解釋本技術，并不構成對本技術的不當限定。在附圖中：
[0023]圖1為3D結構光計算原理圖；
[0024]圖2為拍攝復雜環境的示意圖；
[0025]圖3為深度圖異常狀況圖；
[0026]圖4為光傳播方向的示意圖；
[0027]圖5為本技術實施例提供一種提升深度圖質量的3D結構光相機系統的結構示意圖；
[0028]圖6為本技術實施例提供一種提升深度圖質量的3D結構光相機系統中接收相機的光線接收示意圖；
[0029]圖7為本技術實施例提供一種提升深度圖質量的3D結構光相機系統中通過高低電平來控制液晶可透過光的偏振性的示意圖；
[0030]圖8為本技術實施例3提供一種提升深度圖質量的3D結構光相機系統的結構示意圖；
[0031]圖9為本技術實施例4提供一種提升深度圖質量的3D結構光相機系統的結構
示意圖。
具體實施方式
[0032]為了使本技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本技術，并不用于限定本技術。
[0033]本實施例的附圖中相同或相似的標號對應相同或相似的部件；在本技術的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”、“左”、“右”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此附圖中描述位置關系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。
[0034]需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、物品或者裝置所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個
……”
限定的要素，并不排除在包括該要素的過程、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。
[0035]本技術實施例提供一種提升深度圖質量的3D結構光相機系統，如圖5所示，該系統包括3D結構光投射器1、接收相機2、結構前殼3本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種提升深度圖質量的3D結構光相機系統，其特征在于，該系統包括3D結構光投射器、接收相機、結構前殼、結構后殼、偏振機構；所述結構前殼、結構后殼之間配合設置形成容納3D結構光投射器和接收相機的腔體；所述3D結構光投射器設置在結構前殼、結構后殼之間的腔體內，用于發射偏振光到媒質表面；所述接收相機設置在結構前殼、結構后殼之間的腔體內，用于采集經過媒質表面反射到偏振光；所述偏振機構設置在接收相機上，用于過濾反射的偏振光中的反射光。2.根據權利要求1所述的提升深度圖質量的3D結構光相機系統，其特征在于，所述偏振機構設置在3D結構光投射器和接收相機上，用于過濾發射的偏振光和反射的偏振光中的反射光。3.根據權利要求2所述的提升深度圖質量的3D結構光相機系統，其特征在于，所述偏振機構包括液晶、PCB板，所述液晶設置接收相機的接收光路上，或者，所述液晶設置在3D結構光投射器的發射光路上和接...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王百順，余建男，徐小嵐，
申請(專利權)人：深圳博升光電科技有限公司，
類型：新型
國別省市：