一種3d圖像捕獲裝置、捕獲方法及3d圖像系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及3D技術領域，尤其是涉及一種3D圖像捕獲裝置、捕獲方法及3D圖像系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著對3D技術、設備的不斷發(fā)展和完善，3D圖像的質量越來越高，對深度信息的獲取也越來越容易，因此，人們很自然地想到利用圖像的深度信息來進行3D圖像的研宄，傳統(tǒng)的利用平面圖像進行圖像分析已經逐步轉變?yōu)槔蒙疃刃畔⒒蛘咂矫鎴D像與深度信息相結合來進行圖像分析。
[0003]現有的深度相機即可獲取!^^(!^(^代的^丨仙’紅色?綠色?藍色一深度)三通道彩色信息和深度(D印th，D)圖像，進而將獲取的RGB彩色信息和D印th圖像相結合以獲得3D圖像。
[0004]具體的，現有的方案是:使用兩個圖像傳感器，一個圖像傳感器采集紅外光的強度信息，經處理后獲取深度圖像，另一個圖像傳感器獲取R、G以及B彩色信息?，F有技術的兩個圖像傳感器需要進行校準，然后據此將深度信息與彩色信息匹配才能獲得RGB-D的3D圖像。
[0005]現有的使用兩個圖像傳感器的方案一方面增加了成本，另一方面，要將深度信息與彩色信息進行匹配才能獲得3D圖像，這又會增加計算量，從而降低效率。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種3D圖像捕獲裝置、捕獲方法及3D圖像系統(tǒng)，可以降低成本，并無需進行匹配過程，從而提高效率。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是:提供一種3D圖像捕獲裝置，包括:圖像傳感器，用于同步采集場景空間中的R、G以及B彩色信息和紅外光信息；處理器，用于將圖像傳感器采集到的紅外光信息進行處理，以得到紅外光信息對應的深度信息，進而將深度信息與R、G以及B彩色信息結合得到3D圖像。
[0008]其中，3D圖像捕獲裝置還包括:存儲器，用于存儲紅外光對應的參考散斑圖像。
[0009]其中，處理器包括:紅外散斑區(qū)域設置模塊，用于根據所述圖像傳感器采集到的所述紅外光信息獲取所述紅外光信息對應的紅外散斑圖，并在獲取的所述紅外散斑圖上設置預設的紅外散斑區(qū)域，其中所述紅外散斑區(qū)域包含有多個像素，進一步用所述紅外散斑區(qū)域遍歷整個所述紅外散斑圖，以遍歷所有像素；；計算模塊，用于根據每個紅外散斑區(qū)域和參考散斑圖像而計算每個像素的深度信息；深度圖像獲取模塊，用于根據每個像素的深度信息進行處理而得到對應的深度圖像，并將所述深度圖像與所述R、G以及B彩色信息結合得到3D圖像。
[0010]其中，計算模塊還包括:偏離值計算單元，用于根據每個紅外散斑區(qū)域和參考散斑圖像而搜尋出每個紅外散斑區(qū)域所對應的最近的參考平面，并計算出每個紅外散斑區(qū)域與最近的參考平面的偏離值；深度信息計算單元，用于根據每個紅外散斑區(qū)域與最近的參考平面的偏離值，以及最近的參考平面的深度值而計算出每個紅外散斑區(qū)域中的像素的深度信息。
[0011]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的另一個技術方案是:提供一種3D圖像的捕獲方法，該捕獲方法包括:通過一個圖像傳感器同步采集場景空間中的每個像素的R、G以及B彩色信息和紅外光信息；將紅外光信息進行處理，以得到紅外光信息對應的深度信息，進而將深度信息與R、G以及B彩色信息結合得到3D圖像。
[0012]其中，方法還包括:存儲紅外光的參考散斑圖像。
[0013]其中，將紅外光信息進行處理，以得到紅外光信息對應的深度信息的步驟包括:根據所述紅外光信息獲取所述紅外光信息對應的紅外散斑圖；在獲取的所述紅外散斑圖上設置預設的紅外散斑區(qū)域，其中所述紅外散斑區(qū)域包含有多個像素，進一步用所述紅外散斑區(qū)域遍歷整個所述紅外散斑圖，以遍歷所有像素；；根據每個紅外散斑區(qū)域和參考散斑圖像而計算每個像素的深度信息；根據每個像素的深度信息進行處理而得到對應的深度圖像，并將所述深度圖像與所述R、G以及B彩色信息結合得到3D圖像。
[0014]其中，根據每個像素紅外散斑區(qū)域和參考散斑圖像而計算每個像素的深度信息的步驟還包括:根據每個紅外散斑區(qū)域和參考散斑圖像而搜尋出每個紅外散斑區(qū)域所對應的最近的參考平面，并計算出每個紅外散斑區(qū)域與最近的參考平面的偏離值；根據每個紅外散斑區(qū)域與最近的參考平面的偏離值，以及最近的參考平面的深度值而計算出每個紅外散斑區(qū)域中的像素的深度信息。
[0015]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的又一個技術方案是:提供一種3D圖像系統(tǒng)，該3D圖像系統(tǒng)包括光源以及3D圖像捕獲裝置，其中，光源用于向場景空間上發(fā)射紅外光，3D圖像捕獲裝置包括前文所述的3D圖像捕獲裝置。
[0016]其中，3D圖像系統(tǒng)還包括:調節(jié)組件，用于調節(jié)光源和圖像傳感器的距離，從而將光源和圖像傳感器保持為預設的距離。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:區(qū)別于現有技術的情況，本發(fā)明通過圖像傳感器同步采集場景空間中的每個像素的R、G以及B彩色信息和紅外光信息，然后通過處理器將圖像傳感器采集到的紅外光信息進行處理，以得到紅外光信息對應的深度信息，進而將深度信息與R、G以及B彩色信息結合得到3D圖像。因此，本發(fā)明只需一個圖像傳感器即可同時獲得R、G以及B彩色信息和紅外光信息，一方面減少了圖像傳感器的數量，降低了成本，另一方面，無需再對R、G以及B彩色信息和紅外光信息對應的深度信息進行匹配處理，簡化了 3D圖像生成過程，從而提高了效率。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實施例的3D圖像的構成信息示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明實施例提供的一種3D圖像系統(tǒng)的結構示意圖；
[0020]圖3是其中一個像素形成3D圖像的過程示意圖；
[0021]圖4是參考散斑圖像的示意圖；
[0022]圖5是通過參考散斑圖像進行相關計算的示意圖；
[0023]圖6是3D圖像形成的過程示意圖；
[0024]圖7是光源12處的結構示意圖；
[0025]圖8是本發(fā)明實施例提供的一種3D圖像的捕獲方法的流程圖；
[0026]圖9是本發(fā)明實施例提供的另一種3D圖像的捕獲方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]請參閱圖1，圖1是本發(fā)明實施例的3D圖像的構成信息示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的3D圖像100由多個像素P1、P2…Pn組成，而每個像素包括由R、G以及B彩色信息和對應的深度信息，例如像素P1、P2…Pn對應的深度信息DP ,D2r -Dnr。值得注意的是，本實施例的3D圖像為彩色3D圖像。本發(fā)明實施例是基于圖1所示的3D圖像的組成而提供的3D圖像捕獲裝置和捕獲方法。具體請參閱下文所述。
[0028]請參閱圖2，圖2是本發(fā)明實施例提供的一種3D圖像系統(tǒng)的結構示意圖。如圖2所示，本發(fā)明實施例提供的3D圖像系統(tǒng)10包括3D圖像捕獲裝置11和光源12。其中，3D圖像捕獲裝置11包括圖像傳感器110以及處理器111。
[0029]本實施例中，圖像傳感器110用于同步采集場景空間中每個像素的R、G以及B彩色信息和紅外光信息。其中，紅外光信息包括紅外光的強度信息和紅外光的相位信息。本實施例優(yōu)選采集的是紅外光的強度信息IR，具體請參閱圖3所示，圖3是本實施例的3D圖像形成的過程示意圖。在其他實施例中，還可以采集紅外光的相位信息。具體為在圖像傳感器110的采集方向上設置一偏光片，用于對入射到圖像傳感器110的光的相位進行選擇，得到所需相位的偏振光。
[0030]處理器111用于將圖像傳感器110采集到的紅外信息進行處理，以得到紅外光信息對應的深度信息，進而將深度信息與R、G以及B彩色信息結合得到3D圖像。
[0031]請再參閱圖3，承接前文所述，本實施例采集的是紅外光的強度信息IR，由此，處理器111將紅外光的強度信息IR進行處理，以得到紅外光的強度信息IR對應的深度信息Dr，進而將深度信息D'與R、G以及B彩色信息結合得到3D圖像。
[0032]因此，本發(fā)明實施例中，只采用一個圖像傳感器110即可同時獲得R、G以及B彩色信息和紅外光的強度信息IR，一方面減少了圖像傳感器110的數量，降低了成本，另一方面，無需再對R、G以及B彩色信息和紅外光的強度信息IR對應的深度信息D'進行匹配處理，簡化了 3D圖像生成過程，從而提高了效率。
[0033]本實施例中，在3D圖像捕獲裝置11進行3D圖像捕獲之前。首先需要存儲對應于光源12的參考散斑圖像。其中該參考散斑圖像包括了多個基于與光源12的距離而設置的參考平面和每個參考平面對應的深度信息。請參閱圖4所示，圖4示出了參考散斑圖的多個參考平面401、402和403。其中，參考平面401、402和403與光源12的距離分別為H1、H2以及H3，其深度信息分別為D1、D2以及D3。
[0034]具體的，3D圖像捕獲裝置11還包括存儲器112。存儲器112用于存儲光源12發(fā)出的紅外光對應的參考散斑圖像。
[0035]在3D圖像捕獲裝置11進行3D圖像捕獲時，首先光源12向場景空間上發(fā)射紅外光。以對場景空間中的對象表面投射由紅外光的強度信息IR構成的散斑點。其中，紅外光的光場隨著與光源12的距離的不同而不同，使得紅外光信息也隨著與光源12的距離的不同而不同。
[0036]本實施例中，處理器112包括紅外散斑區(qū)域設置模塊113、計算模塊114以及深度圖像獲取模塊115。
[0037]其中，紅外散斑區(qū)域設置模塊113用于根據圖像傳感器110采集到的紅外光信息獲取紅外光信息對應的紅外散斑圖，并在獲取的紅外散斑圖上設置預設的紅外散斑區(qū)域，其中紅外散斑區(qū)域包含有多個像素，進一步用紅外散斑區(qū)域遍歷整個紅外散斑圖，以遍歷所有像素。。具體而言，本實施例的圖像傳感器110獲取場景空間的紅外光的強度信息IR，紅外散斑區(qū)域設置模塊113根據圖像傳感器110獲得紅外光的強度信息IR構成對應的灰度圖即紅外散斑圖。由于該紅外散斑圖包括了如圖1所示的所有的像素，因此，紅外散斑區(qū)域設置模塊113進一步在獲取的紅外散斑圖設置預設大小的紅外散斑區(qū)域，并根據后文的計算來設置該紅外散斑區(qū)域遍歷整個紅外散斑圖。其中，紅外散斑區(qū)域的大小可以根據具體情況而定，例如可以設置為6*6個像素大小的紅外散斑區(qū)域，也可以設置為7*7個像素大小的紅外散斑區(qū)域，本實