三维成像系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103221975A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103221975103221975A(43)申请公布日2013.07.24(21)申请号201080068903.3(22)申请日2010.11.19(30)优先权数据61/380,0942010.09.03US(85)PCT申请进入国家阶段日2013.03.01(86)PCT申请的申请数据PCT/US2010/0575322010.11.19(87)PCT申请的公布数据WO2012/030357EN2012.03.08(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代理人蒋骏刘春元(51)Int.Cl.G06T7/00(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书16页说明书16页附图13页附图13页(54)发明名称三维成像系统(57)摘要可选地，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。CN103221975ACN1032975ACN103221975A权利要求书1/2页1.利用对象的扫描图像帧来为扫描仪输出确定相机位置的方法，所述图像帧表示三维密集数据集，所述方法包括：根据在时间上依次取得的多个图像帧确定暂定相机位置；以及通过在由所述暂定相机位置所提供的能够被匹配的位置中的两个图像帧之间执行密集信息集匹配，来确定粗略相机位置。2.根据权利要求1的方法，其中通过执行密集信息集匹配来确定所述暂定相机位置。3.根据权利要求2的方法，其中所述三维数据集具有相关联的三维关键点数据集，其中：在没有实现密集信息集匹配来建立暂定相机位置信息的情况下，其是通过基于它们的关键点数据集对帧进行匹配来确定的。4.根据权利要求1的方法，进一步包括：通过使用粗略相机运动确定来产生密集数据集的仅显示聚集。5.根据权利要求1的方法，其中确定暂定相机位置和粗略相机位置是在计算机处理器上被实时确定的。6.根据权利要求1的方法，进一步包括：通过使用粗略相机位置来确定改善的相机位置。7.根据权利要求6的方法，其中确定改善的相机位置是通过后处理来执行的。8.根据权利要求6的方法，其中确定改善的相机位置包括：在第一阈值距离处对多个三维密集数据集进行匹配；将另外的多个三维密集数据集与在第一距离处被匹配的多个中的一个进行匹配；将另外的多个三维密集数据集与在第一级处被匹配的多个中的另一个进行匹配，直到至少基本上所有感兴趣的帧都如此被匹配；以及确定所匹配的集的相对位置。9.根据权利要求8的方法，进一步包括：产生计算机可读扫描输出以用于通过使用改善的运动确定来从密集数据集的聚集产生物理模型。10.一种改进的成像设备，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.10.根据权利要求9的设备，包括只有两个颜色的多个照明元件。11.根据权利要求10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2CN103221975A权利要求书2/2页明元件的颜色是红色和蓝色。12.一种改进的方法，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，