使用點(diǎn)矩陣照明的光學(xué)區(qū)域監(jiān)測(cè)的制作方法
【專利說明】使用點(diǎn)矩陣照明的光學(xué)區(qū)域監(jiān)測(cè)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)涉及于2014年5月19日提交的題目為“OPTICAL AREA MONITORING WITHSPOT MATRIX ILLUMINAT1N”的美國臨時(shí)申請(qǐng)聯(lián)案N0.62/000, 484的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]本文中所公開的主題大致涉及光學(xué)區(qū)域監(jiān)測(cè)，并且，更特別地，涉及使用由提供對(duì)象的深度測(cè)量的成像傳感器進(jìn)行的點(diǎn)矩陣照明并且實(shí)現(xiàn)在單個(gè)圖像幀內(nèi)對(duì)不同反射率和不同距離的對(duì)象的高動(dòng)態(tài)范圍的檢測(cè)和定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]以下給出簡要的概述，以便提供對(duì)本文中所描述的一些方面的基本理解。該概述既不意在概括也不意在標(biāo)識(shí)關(guān)鍵/重要元件或者劃定本文中所描述的各個(gè)方面的范圍。本概述的唯一目的是以簡要的形式給出一些概念以作為隨后給出的更詳細(xì)的描述的序言。
[0005]在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式中，提供有包括照明部件的成像傳感器設(shè)備，該照明部件被配置成將多個(gè)聚焦光束發(fā)射至由成像傳感器設(shè)備監(jiān)測(cè)的視覺空間，以產(chǎn)生貫穿視覺空間的光點(diǎn)陣列，光電接收器陣列被配置成接收來自視覺空間的反射光以及基于反射光產(chǎn)生針對(duì)與視覺空間對(duì)應(yīng)的圖像的像素?cái)?shù)據(jù)，并且圖像分析部件被配置成基于對(duì)像素?cái)?shù)據(jù)的分析來確定視覺空間中的對(duì)象的位置。
[0006]另外，一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式提供用于光學(xué)監(jiān)測(cè)視場(chǎng)的方法，該方法包括:由包括至少一個(gè)處理器的成像傳感器設(shè)備將多個(gè)聚焦光束發(fā)射至視場(chǎng)，以產(chǎn)生貫穿視場(chǎng)的多個(gè)光點(diǎn)；由成像傳感器設(shè)備接收來自視場(chǎng)的反射光；基于反射光生成針對(duì)視場(chǎng)的圖像的像素?cái)?shù)據(jù)；以及基于對(duì)像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行的對(duì)象位置分析來確定對(duì)象在視場(chǎng)中的位置。
[0007]另外，根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式，提供有存儲(chǔ)有指令的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，響應(yīng)于執(zhí)行，該指令使得成像傳感器設(shè)備進(jìn)行下述操作，該操作包括:將多個(gè)聚焦光束發(fā)射至視覺空間，以產(chǎn)生貫穿視覺空間的光點(diǎn)陣列；接收來自視覺空間的反射光；基于反射光生成表示視覺空間的像素?cái)?shù)據(jù)；基于像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)象位置的確定。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的及相關(guān)目的，在本文中結(jié)合以下描述及附圖描述特定示例性方面。這些方面指示可以被實(shí)踐的本文中意圖涵蓋的各種方法。當(dāng)結(jié)合附圖理解時(shí)，根據(jù)以下詳細(xì)描述，其他優(yōu)點(diǎn)和新穎特征可以變得明顯。
【附圖說明】
[0009]圖1是示出使用二維成像傳感器對(duì)X維度和Y維度中的對(duì)象的2D檢測(cè)的示意圖；
[0010]圖2是示例性成像傳感器設(shè)備的框圖；
[0011]圖3是示出成像傳感器設(shè)備的部件的框圖；
[0012]圖4是示出點(diǎn)矩陣照明技術(shù)的示例性實(shí)現(xiàn)的示意圖；
[0013]圖5是示出利用高亮度點(diǎn)和低亮度點(diǎn)的交錯(cuò)的點(diǎn)矩陣照明技術(shù)的示例性實(shí)現(xiàn)的示意圖；
[0014]圖6是示出用于對(duì)光點(diǎn)圖案進(jìn)行投射的示例性設(shè)計(jì)的示意圖；
[0015]圖7是示出用于對(duì)光點(diǎn)圖案進(jìn)行投射的另一示例性設(shè)計(jì)的示意圖；
[0016]圖8是用于使用采用點(diǎn)矩陣技術(shù)的成像傳感器設(shè)備進(jìn)行區(qū)域監(jiān)測(cè)的示例性方法的流程圖；
[0017]圖9是用于使用采用具有點(diǎn)強(qiáng)度調(diào)制的點(diǎn)矩陣照明的成像傳感器設(shè)備進(jìn)行區(qū)域監(jiān)測(cè)的示例性方法的流程圖；
[0018]圖10是用于使用采用具有動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)的點(diǎn)矩陣照明的成像傳感器設(shè)備進(jìn)行區(qū)域監(jiān)測(cè)的示例性方法的流程圖；
[0019]圖11是示例性計(jì)算環(huán)境；以及
[0020]圖12是示例性網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
【具體實(shí)施方式】
[0021]現(xiàn)在，參照附圖描述本主題公開內(nèi)容。其中，貫穿全文，相同的附圖標(biāo)記用于指代相同的元件。在以下描述中，為便于說明起見，提出多個(gè)具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)以下描述的透徹理解。然而，可以明顯的是，在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可以對(duì)主題公開內(nèi)容進(jìn)行實(shí)踐。在其他示例中，以框圖的形式示出眾所周知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備，以便有助于對(duì)主題公開內(nèi)容的描述。
[0022]如在本申請(qǐng)中所使用，術(shù)語“部件”、“系統(tǒng)”、“平臺(tái)”、“層”、“控制器”、“端子”、“站”、
“節(jié)點(diǎn)”、“接口 ”意在指代計(jì)算機(jī)相關(guān)實(shí)體或者與具有一個(gè)或更多個(gè)具體功能的操作設(shè)備有關(guān)或作為具有一個(gè)或更多個(gè)具體功能的操作設(shè)備的一部分的實(shí)體，其中，這樣的實(shí)體可以為硬件、硬件和軟件的組合、軟件或者執(zhí)行中的軟件中之一。例如，部件可以為但不限于處理器上運(yùn)行的處理、處理器、硬盤驅(qū)動(dòng)、包括附加固態(tài)存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)(螺絲擰緊或螺栓固定的)或者可移除的附加固態(tài)存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)(光存儲(chǔ)介質(zhì)或磁存儲(chǔ)介質(zhì)的)多個(gè)存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)、對(duì)象、可執(zhí)行、執(zhí)行線程、計(jì)算機(jī)可執(zhí)行程序和/或計(jì)算機(jī)。通過例示，服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用和服務(wù)器二者均可以為部件。一個(gè)或更多個(gè)部件可以存在于處理和/或執(zhí)行線程內(nèi)，并且部件可以位于一個(gè)計(jì)算機(jī)上和/或分布在兩個(gè)或更多個(gè)計(jì)算機(jī)之間。另外，本文中所描述的部件可以根據(jù)存儲(chǔ)有各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的各種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)來執(zhí)行。部件可以例如根據(jù)具有一個(gè)或更多個(gè)數(shù)據(jù)包(例如，來自與本地系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)中的另一部件交互的一個(gè)部件的數(shù)據(jù)以及/或者來自經(jīng)由信號(hào)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)例如因特網(wǎng)與其他系統(tǒng)交互的部件的數(shù)據(jù))的信號(hào)經(jīng)由本地處理和/或遠(yuǎn)程處理進(jìn)行通信。作為另一示例，部件可以為具有由電路或電子電路操作的機(jī)械部件提供的特定功能的設(shè)備，電路或電子電路由處理器執(zhí)行的軟件應(yīng)用或固件應(yīng)用來操作，其中，處理器可以位于設(shè)備內(nèi)部或設(shè)備外部并且執(zhí)行軟件應(yīng)用或固件應(yīng)用的至少一部分。作為又一示例，部件可以為通過沒有機(jī)械部分的電子部件提供特定功能的設(shè)備，電子部件可以包括其中的處理器以執(zhí)行提供電子部件的至少一部分功能的軟件或固件。作為再一示例，一個(gè)或更多個(gè)接口可以包括輸入/輸出(I/o)部件以及關(guān)聯(lián)處理器、應(yīng)用或者應(yīng)用程序接口(API)部件。雖然上述示例涉及部件的各個(gè)方面，所例示的方面或特征還應(yīng)用于系統(tǒng)、平臺(tái)、接口、層、控制器、終端等。
[0023]如本文中所使用，術(shù)語“進(jìn)行推斷”和“推斷”大體是指根據(jù)如經(jīng)由事件和/或數(shù)據(jù)拍攝的觀察集推理或推斷系統(tǒng)、環(huán)境和/或用戶的狀態(tài)的處理。推斷可以用于識(shí)別具體內(nèi)容或動(dòng)作，或者可以生成例如狀態(tài)的可能性分布。推斷可以為或然性的——即，基于數(shù)據(jù)或事件的考慮對(duì)關(guān)注狀態(tài)的可能性分布的計(jì)算。推斷也可以指根據(jù)事件和/或數(shù)據(jù)集組成較高水平的事件所采用的技術(shù)。這樣的推斷導(dǎo)致根據(jù)所觀察的事件和/或存儲(chǔ)的事件數(shù)據(jù)集創(chuàng)建新的事件或動(dòng)作，而與事件是否與事件接近性密切相關(guān)無關(guān)，并且與事件和數(shù)據(jù)是否來自一個(gè)或若干個(gè)事件和數(shù)據(jù)源無關(guān)。
[0024]此外，術(shù)語“或者”意在指包括“或者”而非排除“或者”。也就是說，除非特別指出，或者文本中明確說明，短語“X采用A或者B”意在指自然包括排列中的任何一個(gè)。也就是說，下述示例中任何示例均滿足短語“X采用A或者B”:X采用A ;X采用B ;或者X采用A和B 二者。此外，除非特別指出或者文本中明確說明是指單數(shù)形式，否則本申請(qǐng)及所附權(quán)利要求中所使用的詞語“一個(gè)(a)”和“一個(gè)(an)”通常應(yīng)當(dāng)理解為意指“一個(gè)或更多個(gè)”。
[0025]此外，本文中所使用的術(shù)語“集”不包括空集，例如其中沒有元素的集。因此，主題公開內(nèi)容中的“集”包括一個(gè)或更多個(gè)元素或?qū)嶓w。作為例示，控制器的集包括一個(gè)或更多個(gè)控制器；數(shù)據(jù)源的集包括一個(gè)或更多個(gè)數(shù)據(jù)源等。類似地，本文中所使用的術(shù)語“組”是指一個(gè)或更多個(gè)實(shí)體的聚集，例如，一組節(jié)點(diǎn)是指一個(gè)或更多個(gè)節(jié)點(diǎn)。
[0026]將根據(jù)可以包括多種設(shè)備、部件、模塊等的系統(tǒng)給出各個(gè)方面或特征。要明白和理解的是，各個(gè)系統(tǒng)可以包括另外的設(shè)備、部件、模塊等，并且/或者可以不包括結(jié)合附圖所討論的所有的設(shè)備、部件、模塊等。也可以使用這些方法的組合。
[0027]圖1示出了使用三維(3D)圖像傳感器104對(duì)對(duì)象108的檢測(cè)。3D圖像傳感器(也已知為飛行時(shí)間(TOF)傳感器)被設(shè)計(jì)成針對(duì)傳感器視場(chǎng)內(nèi)的物體和表面生成沿Z軸的距離信息以及沿XY平面的二維形狀和位置信息。對(duì)于圖像的每個(gè)像素而言，TOF傳感器測(cè)量向視場(chǎng)發(fā)射光脈沖與在傳感器的光電接收器(photo-receiver)處接受到反射光脈沖之間的推移時(shí)間。由于該飛行時(shí)間信息為對(duì)象或表面距傳感器的距離的函數(shù)，所以傳感器能夠使用TOF信息來確定對(duì)象或表面點(diǎn)距傳感器的距離。
[0028]二維成像傳感器和三維成像傳感器通常朝向視場(chǎng)投射均勻水平的照明。對(duì)于基于例如環(huán)境中出現(xiàn)的環(huán)境光的水平、要檢測(cè)的對(duì)象的反射程度或者其他方面的因素的視場(chǎng)條件而言，該水平的照明通常是最佳的。然而，當(dāng)將均勻照明應(yīng)用于包括具有大范圍反射率的對(duì)象的環(huán)境時(shí)，對(duì)于檢測(cè)環(huán)境中的一些對(duì)象而言，照明水平可能不是最佳的。例如，如果照明水平對(duì)暗的對(duì)象是最佳的，則對(duì)包括非常暗的對(duì)象和高反射對(duì)象的視場(chǎng)應(yīng)用均勻照明可能引起與高反射對(duì)象對(duì)應(yīng)的像素的飽和，或者如果照明水平對(duì)反射對(duì)象是最佳的，則可能引起針對(duì)與暗的對(duì)象對(duì)應(yīng)的像素的、不足的信噪比(SNR)。
[0029]此外，需要檢測(cè)大視角內(nèi)的對(duì)象的應(yīng)用需要高水平照明，以確保整個(gè)視覺區(qū)域被適當(dāng)照射以進(jìn)行可靠的對(duì)象檢測(cè)，這導(dǎo)致高功率的消耗。
[0030]為了解決這些問題和其他問題，本公開內(nèi)容的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式提供成像傳感器，成像傳感器包括能夠?qū)⒐饩奂霖灤┮晥?chǎng)的空間的點(diǎn)，在本文中將該技術(shù)稱為點(diǎn)矩陣照明。與應(yīng)用遍及環(huán)境的一個(gè)均勻光束不同，成像傳感器對(duì)聚焦在所關(guān)注的特定區(qū)域上的單獨(dú)的光束進(jìn)行投射，從而在不犧牲對(duì)象檢測(cè)的可靠性的情況下減少對(duì)視覺區(qū)域內(nèi)的給定特定關(guān)注區(qū)進(jìn)行照明所需要的功率的量。通常，本文中所描述的成像傳感器的實(shí)施方式在不增大光源的功率的情況下增大視場(chǎng)的照明量。該原理為將光聚集至具有特定距離的點(diǎn)中，以確保對(duì)象的檢測(cè)。使用該原理的可利用光的預(yù)算大于傳統(tǒng)照明并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同反射率和不同距離的對(duì)象的更大動(dòng)態(tài)范圍的檢測(cè)和定位。
[0031]成像傳感器的一些實(shí)施方式還可以被配置成通過使貫穿視場(chǎng)的高亮度點(diǎn)和低亮度點(diǎn)交錯(cuò)來調(diào)制所投射的光點(diǎn)的照明強(qiáng)度，這有助于可靠地檢測(cè)