三维成像系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107103622A(43)申请公布日2017.08.29(21)申请号201710160446.4H04N13/02(2006.01)(22)申请日2010.11.19(30)优先权数据61/3800942010.09.03US(62)分案原申请数据201080068903.32010.11.19(71)申请人加州理工学院地址美国加利福尼亚州(72)发明人M.格哈里布A.哈佛J.卢S.谢(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司72001代理人周学斌刘春元(51)Int.Cl.G06T7/593(2017.01)G06T7/70(2017.01)权利要求书1页说明书15页附图11页(54)发明名称三维成像系统(57)摘要本发明涉及三维成像系统。可选地，公开了用于执行对象的轮廓测定的硬件和软件配置。描述了有优势的成像装置。还描述了有优势的确定成像仪位置的方法。所描述的每一个方面都可以不依赖于其他方面来被使用。而且，该教导可以在包括速度测量等的其他领域中得到应用。CN107103622ACN107103622A权利要求书1/1页1.一种改进的成像设备，该设备包括图像传感器；孔径的阵列，以具有指定形状的图案进行布置，布置在所述成像传感器和场景之间；透镜部分，所述透镜部分、成像传感器和孔径被布置以捕获从场景的大量孤立可区分点反射或由其发射的光，所述光穿过多个孔径中的每一个并在图像传感器处作为多个孤立可区分点图像而被接收，所述孤立可区分点图像均包括数目与多个孔径的数目相同的多个图像点；以及处理器，其用以在来自图像传感器的每一个孤立可区分点图像中分析每一个图像点，来确定场景中每一个孤立可区分点相对于场景中每一个其他孤立可区分点的相对位置，以映射场景的完整三维图像，其中所述改进包括：具有三个颜色通道的图像传感器；以及由两个孔径组成的孔径的阵列；每一个孔径被编码为两个照明元件颜色中的一个，以将场景的可区分点隔离到对应的图像传感器颜色通道上。2.根据权利要求1的设备，包括只有两个颜色的多个照明元件。3.根据权利要求2的设备，其中图像传感器的颜色通道是红色、绿色和蓝色，以及照明元件的颜色是红色和蓝色。4.一种改进的方法，包括使用以指定形状的图案进行布置的多个孔径，通过允许来自场景的光只穿过所述多个孔径到成像仪上，来对场景进行成像；将孔径中的每个与成像仪的不同且分离的部分相关联，使得穿过每个孔径的光被成像到成像仪的不同部分上；捕获从场景的大量孤立可区分点反射或由其发射的光，所述光穿过所述多个孔径中的每一个并在成像仪处作为多个孤立可区分点图像而被接收，所述孤立可区分点图像均包括数目与所述多个孔径的数目相同的多个图像点；以及在来自成像仪的每一个孤立可区分点图像中分析每一个图像点，来确定场景中每一个孤立可区分点相对于场景中每一个其他孤立可区分点的相对位置，以映射场景的完整三维图像，所述改进包括：对成像仪提供三个颜色通道以用于成像；以及只利用两个孔径和三个通道中的两个来实现成像。5.根据权利要求4的方法，其中所提供的三个通道是红色、绿色和蓝色，以及所利用的两个通道是红色和蓝色。2CN107103622A说明书1/15页三维成像系统[0001]本申请为分案申请，其母案的发明名称为“三维成像系统”，申请日为2010年11月19日，申请号为201080068903.3。背景技术[0002]多项专利，其中每一项都包括Gharib作为发明者并被转让给加州理工学院（CaliforniaInstituteofTechnology），覆盖了用于执行采用与单成像仪镜头以及一个或多个相机/成像仪相结合的多孔径散焦的轮廓测定（profilometry）的有用硬件配置。这些专利包括编号为6,278,847、7,006,132、7,612,869和7,612,870的美国专利，所有这些专利都由于此的受让人所许可，并且通过引用在其整体上结合到本文中。参考这些专利可以理解散焦原理，其中二维扫描数据被用于生成三维坐标信息。本文描述了用于应用这些散焦原理的进一步改进的硬件。[0003]不管这种硬件改进，对于聚集通过散焦所确定的三维信息以便映射对象的表面，灵敏的位置信息是必需的。该位置信息—通常被称为相机“姿态”—可以通过不同方式所获得。对于Zhang（转让给3M）的编号为7,605,817的美国专利描述一种方法，以及对于Gharib（转让给加州理工学院）的编号为2009/0295908的美国专利描述另一种。两种方法都无法提供本文所描述的姿态技术的优点。发明内容[0004]因此，可选地，公开了用于执行对象的轮廓测定的硬件和软件配置。描述了有优势的成像装置（即，成像仪、相机或扫描仪）。同样描述了有优势的用以确