本發(fā)明實(shí)施例涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種深度圖成像裝置。

背景技術(shù)：

虛擬現(xiàn)實(shí)(VR，Virtual Reality)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境是一種多源信息融合的交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。

VR成像原理(雙目視差)中，人的雙眼看同一物體時(shí)，由于左右眼視線方位不同，視網(wǎng)膜上的圖像會(huì)略有差別，即雙眼視差，VR頭盔利用雙眼視差原理在左右眼屏幕上分別顯示兩幅具有微小差別的圖像，用戶將兩幅圖像融合后得到一幅具有立體效果的圖像，左眼和右眼的成像略有差別。

雙目立體視覺(jué)融合兩只眼睛獲得的圖像并觀察它們之間的差別，使使用者可以獲得明顯的深度感，建立特征間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將同一空間物理點(diǎn)在不同圖像中的映像點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來(lái)，這個(gè)差別，稱(chēng)作視差(Disparity)圖像。

圖像深度是指存儲(chǔ)每個(gè)像素所用的位數(shù)，也用于量度圖像的色彩分辨率。圖像深度確定彩色圖像的每個(gè)像素可能有的顏色數(shù)，或者確定灰度圖像的每個(gè)像素可能有的灰度級(jí)數(shù).它決定了彩色圖像中可出現(xiàn)的最多顏色數(shù)，或灰度圖像中的最大灰度等級(jí)。比如一幅單色圖像，若每個(gè)像素有8位，則最大灰度數(shù)目為2的8次方，即256。一幅彩色圖像RGB3個(gè)分量的像素位數(shù)分別為4，4，2，則最大顏色數(shù)目為2的4+4+2次方，即1024，就是說(shuō)像素的深度為10位，每個(gè)像素可以是1024種顏色中的一種。

圖像深度估計(jì)的方法主要分為單目深度估計(jì)的方法和雙目深度估計(jì)的方法，單目是基于一個(gè)鏡頭，而雙目是基于兩個(gè)鏡頭，國(guó)內(nèi)外比較成熟且應(yīng)用廣泛的雙目深度估計(jì)的方法是越于雙E1視差的深度估計(jì)方法，它是用兩個(gè)攝像頭成像，因?yàn)閮蓚€(gè)攝像頭之間存在一定的距離，所以同一景物通過(guò)兩個(gè)鏡頭所成的像有一定的差別，既視差，因?yàn)橐暡钚畔⒌拇嬖冢梢杂捎趤?lái)估計(jì)出景物的大體深度信息。

VR系統(tǒng)中，獲得深度圖是實(shí)現(xiàn)3D手勢(shì)識(shí)別的基礎(chǔ)。目前的廠商，如LeapMotion和uSens，都采用紅外波段內(nèi)的雙目視差，然后點(diǎn)云重建實(shí)現(xiàn)的，這樣會(huì)丟失圖片的細(xì)節(jié)。

現(xiàn)有技術(shù)中，隨機(jī)光斑在結(jié)構(gòu)光上使用，沒(méi)在雙目視覺(jué)上設(shè)備使用，如果使用紅外波段進(jìn)行成像，形成的圖像只是輪廓，可光見(jiàn)技術(shù)方案在使用干擾、運(yùn)算量比較大，例如一個(gè)圖像形成噪聲非常多。而且，現(xiàn)有技術(shù)中的成像技術(shù)，精度和成像的范圍有限，比如在VR上近距離0.5米使用是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，一般常用可見(jiàn)光是0.5米以上，精度在1CM-2CM(厘米)，而VR上使用的都是毫米級(jí)。

因此，如何提高虛擬現(xiàn)實(shí)終端的深度圖成像的質(zhì)量，成為有必要解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種深度圖成像裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中虛擬現(xiàn)實(shí)終端的深度圖成像的質(zhì)量不高的問(wèn)題。

本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種深度圖成像裝置，所述深度圖成像裝置包括：攝像頭、隨機(jī)光斑生成器、濾光片和一個(gè)或多個(gè)LED燈，其中，所述隨機(jī)光斑生成器進(jìn)一步包括：光刻玻璃和衍射光柵，其中，

所述濾光片位于所述一個(gè)或多個(gè)LED燈與所述攝像頭之間，所述隨機(jī)光斑生成器位于所述濾光片與所述攝像頭之間；

所述光刻玻璃位于所述濾光片與所述攝像頭之間，所述衍射光柵位于所述光刻玻璃與所述攝像頭之間。

可選地，所述多個(gè)LED燈的數(shù)目為偶數(shù)。

可選地，所述LED燈的數(shù)目為兩個(gè)。

可選地，所述LED燈的數(shù)目為四個(gè)。

可選地，所述光刻玻璃為2級(jí)工藝。

可選地，所述光刻玻璃為2.5級(jí)工藝。

可選地，所述攝像頭的數(shù)目為兩個(gè)。

可選地，所述攝像頭為視覺(jué)傳感器、線攝像頭或無(wú)線攝像頭。

可選地，所述攝像頭為USB攝像頭，wifi攝像頭，ARM接攝像頭或cmos攝像頭。

可選地，所述濾光片是中性濾光片、中性灰度鏡、截止濾光片、高通濾光片、低通濾光片、帶通濾光片、紫外濾光片和UV濾光片的任意一種。

本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例的深度圖成像裝置，由于在攝像頭之前依次分別設(shè)置隨機(jī)光斑生成器和濾光片；在濾光片之前設(shè)置一個(gè)或多個(gè)LED燈；在隨機(jī)光斑生成器內(nèi)設(shè)置光刻玻璃和衍射光柵，且光刻玻璃位于濾光片之后，衍射光柵位于光刻玻璃與攝像頭之間，所以，一個(gè)或多個(gè)LED燈通過(guò)光刻玻璃形成一個(gè)圖像，衍射光柵把圖案不斷復(fù)制，通過(guò)衍射光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的厚度，提高深度圖成像的質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的一種深度圖成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例的一種深度圖成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，為本發(fā)明一實(shí)施例的一種深度圖成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，所述深度圖成像裝置可以應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)終端、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)和電視等等各種視覺(jué)機(jī)器。

所述深度圖成像裝置包括：攝像頭11、隨機(jī)光斑生成器12、濾光片13和一個(gè)或多個(gè)LED燈14，其中，隨機(jī)光斑生成器12進(jìn)一步包括：光刻玻璃121和衍射光柵122。

濾光片13位于一個(gè)或多個(gè)LED燈14與攝像頭11之間，隨機(jī)光斑生成器12位于濾光片13和攝像頭11之間，即一個(gè)或多個(gè)LED燈14位于濾光片13之前，因此，LED燈14發(fā)出的光依次通過(guò)濾光片13和隨機(jī)光斑生成器12射向攝像頭11。

在隨機(jī)光斑生成器12內(nèi)，光刻玻璃121位于濾光片13之后，即光刻玻璃121位于濾光片13與攝像頭11之間；衍射光柵122于光刻玻璃121之后，即衍射光柵122位于光刻玻璃121與攝像頭11之間。

通過(guò)上述描述可知，深度圖成像裝置的結(jié)構(gòu)關(guān)系：從一個(gè)或多個(gè)LED燈14開(kāi)始，依次分別為濾光片13、光刻玻璃121、衍射光柵122與攝像頭11。

根據(jù)上述深度圖成像裝置結(jié)構(gòu)，LED燈14發(fā)出的光先通過(guò)濾光片13過(guò)濾，過(guò)濾后剩下的光通過(guò)光刻玻璃121形成一個(gè)圖像，圖像通過(guò)衍射光柵122將圖案不斷復(fù)制，通過(guò)衍射光柵122實(shí)現(xiàn)圖像的厚度，然后被攝像頭11獲得具有厚度的圖像。

在本實(shí)施例中，多個(gè)LED燈14的數(shù)目為偶數(shù)，例如兩個(gè)LED燈。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，光刻玻璃121為2級(jí)工藝。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，光刻玻璃121為2.5級(jí)工藝。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，攝像頭11為1個(gè)攝像頭。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，攝像頭11為兩個(gè)攝像頭，產(chǎn)生雙目立體視覺(jué)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，攝像頭11可以為視覺(jué)傳感器、有線攝像頭或無(wú)線攝像頭，例如，USB攝像頭，wifi攝像頭，ARM接攝像頭或cmos攝像頭。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，光刻玻璃121為2級(jí)工藝，最好2.5級(jí)。

衍射光柵122是一種由密集、等間距平行刻線構(gòu)成的的光學(xué)器件，它利用多縫衍射和干涉作用﹐將射到光柵上的光束按波長(zhǎng)的不同進(jìn)行色散﹐再經(jīng)成像鏡聚焦而形成光譜。衍射光柵122可以認(rèn)為由一組等間距的無(wú)限長(zhǎng)無(wú)限窄狹縫組成，狹縫之間的間距為d，稱(chēng)為光柵常數(shù)。當(dāng)波長(zhǎng)為λ的平面波垂直入射于光柵時(shí)，每條狹縫上的點(diǎn)都扮演了次波源的角色；從這些次波源發(fā)出的光線沿所有方向傳播(即球面波)。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，濾光片13是一種用來(lái)選取所需輻射波段的光學(xué)器件，為從紫外到紅外任意波長(zhǎng)﹑λ為1～500埃的各種干涉濾光片。濾光片13是塑料或玻璃片再加入特種染料做成的，紅色濾光片只能讓紅光通過(guò)，如此類(lèi)推。玻璃片的透射率原本與空氣差不多，所有有色光都可以通過(guò)，所以是透明的，但是染了染料后，分子結(jié)構(gòu)變化，折射率也發(fā)生變化，對(duì)某些色光的通過(guò)就有變化了。比如一束白光通過(guò)藍(lán)色濾光片，射出的是一束藍(lán)光，而綠光、紅光極少，大多數(shù)被濾光片吸收了。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，濾光片13是中性濾光片、中性灰度鏡、截止濾光片、高通濾光片、低通濾光片、帶通濾光片、紫外濾光片和UV濾光片的任意一種。

本實(shí)施例的深度圖成像裝置，實(shí)現(xiàn)光斑設(shè)計(jì)隨機(jī)性，雙目匹配是隨機(jī)性的，主要是根據(jù)兩個(gè)攝像頭的隨機(jī)距離而設(shè)定，一個(gè)或多個(gè)LED燈14通過(guò)光刻玻璃121形成一個(gè)圖像，衍射光柵122把圖案不斷復(fù)制，通過(guò)衍射光柵122來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的厚度，提高深度圖成像的質(zhì)量。

本發(fā)明實(shí)施例的深度圖成像裝置，一個(gè)或多個(gè)LED燈通過(guò)光刻玻璃形成一個(gè)圖像，衍射光柵把圖案不斷復(fù)制，通過(guò)衍射光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的厚度，提高深度圖成像的質(zhì)量。

如圖2所示，為本發(fā)明另一實(shí)施例的一種深度圖成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，所述深度圖成像裝置可以應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)終端、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)和電視等等各種視覺(jué)機(jī)器。

所述深度圖成像裝置包括：攝像頭21、隨機(jī)光斑生成器22、濾光片23和一個(gè)或多個(gè)LED燈24，其中，隨機(jī)光斑生成器22進(jìn)一步包括：光刻玻璃221和衍射光柵222。

濾光片23位于一個(gè)或多個(gè)LED燈24與攝像頭21之間，隨機(jī)光斑生成器22位于濾光片23與攝像頭21之間，即一個(gè)或多個(gè)LED燈24位于濾光片23之前，因此，LED燈24發(fā)出的光依次通過(guò)濾光片23和隨機(jī)光斑生成器22射向攝像頭21。

在隨機(jī)光斑生成器22內(nèi)，光刻玻璃221位于濾光片23之后，即光刻玻璃221位于濾光片23與攝像頭21之間；衍射光柵222于光刻玻璃221之后，即衍射光柵222位于光刻玻璃221與攝像頭21之間。

通過(guò)上述描述可知，深度圖成像裝置的結(jié)構(gòu)關(guān)系：從一個(gè)或多個(gè)LED燈24開(kāi)始，依次分別為濾光片23、光刻玻璃221、衍射光柵222與攝像頭21。

根據(jù)上述深度圖成像裝置結(jié)構(gòu)，LED燈24發(fā)出的光先通過(guò)濾光片23過(guò)濾，過(guò)濾后剩下的光通過(guò)光刻玻璃221形成一個(gè)圖像，圖像通過(guò)衍射光柵222將圖案不斷復(fù)制，通過(guò)衍射光柵222實(shí)現(xiàn)圖像的厚度，然后被攝像頭21獲得具有厚度的圖像。

在本實(shí)施例中，多個(gè)LED燈14的數(shù)目為四個(gè)LED燈。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，光刻玻璃221為2級(jí)工藝。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，光刻玻璃221為2.5級(jí)工藝。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，攝像頭21為兩個(gè)攝像頭，產(chǎn)生雙目立體視覺(jué)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，攝像頭21可以為視覺(jué)傳感器、有線攝像頭或無(wú)線攝像頭，例如，USB攝像頭，wifi攝像頭，ARM接攝像頭或cmos攝像頭。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，光刻玻璃221為2級(jí)工藝，最好2.5級(jí)。

衍射光柵222是一種由密集、等間距平行刻線構(gòu)成的的光學(xué)器件，它利用多縫衍射和干涉作用﹐將射到光柵上的光束按波長(zhǎng)的不同進(jìn)行色散﹐再經(jīng)成像鏡聚焦而形成光譜。衍射光柵222可以認(rèn)為由一組等間距的無(wú)限長(zhǎng)無(wú)限窄狹縫組成，狹縫之間的間距為d，稱(chēng)為光柵常數(shù)。當(dāng)波長(zhǎng)為λ的平面波垂直入射于光柵時(shí)，每條狹縫上的點(diǎn)都扮演了次波源的角色；從這些次波源發(fā)出的光線沿所有方向傳播(即球面波)。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，濾光片23是一種用來(lái)選取所需輻射波段的光學(xué)器件，為從紫外到紅外任意波長(zhǎng)﹑λ為1～500埃的各種干涉濾光片。濾光片23是塑料或玻璃片再加入特種染料做成的，紅色濾光片只能讓紅光通過(guò)，如此類(lèi)推。玻璃片的透射率原本與空氣差不多，所有有色光都可以通過(guò)，所以是透明的，但是染了染料后，分子結(jié)構(gòu)變化，折射率也發(fā)生變化，對(duì)某些色光的通過(guò)就有變化了。比如一束白光通過(guò)藍(lán)色濾光片，射出的是一束藍(lán)光，而綠光、紅光極少，大多數(shù)被濾光片吸收了。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，濾光片23是中性濾光片、中性灰度鏡、截止濾光片、高通濾光片、低通濾光片、帶通濾光片、紫外濾光片和UV濾光片的任意一種。

本實(shí)施例的深度圖成像裝置，實(shí)現(xiàn)光斑設(shè)計(jì)隨機(jī)性，雙目匹配是隨機(jī)性的，主要是根據(jù)兩個(gè)攝像頭的隨機(jī)距離而設(shè)定，一個(gè)或多個(gè)LED燈24通過(guò)光刻玻璃221形成一個(gè)圖像，衍射光柵222把圖案不斷復(fù)制，通過(guò)衍射光柵222來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的厚度，提高深度圖成像的質(zhì)量。

以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)的情況下，即可以理解并實(shí)施。

通過(guò)以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到各實(shí)施方式可借助軟件加必需的通用硬件平臺(tái)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也可以通過(guò)硬件?；谶@樣的理解，上述技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，如ROM/RAM、磁碟、光盤(pán)等，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行各個(gè)實(shí)施例或者實(shí)施例的某些部分所述的方法。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。