CN107637074B - 使用立体摄像机与结构化光的头戴显示器的深度绘制 - Google Patents

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Abstract

一种跟踪系统在局部区域中生成结构化光图案。该系统包括生成光的激光器阵列。激光器阵列包括多个激光器和光学元件。多个激光器被分组成至少两个激光器子集，并且至少两个激光器子集中的每一者独立可切换。光学元件包括各自与激光器阵列中的相应子集对准的多个单元。每个单元接收来自激光器阵列中的对应激光器的光，并且每个单元单独对接收的穿过该单元的光施加调制，以形成投射到局部区域上的结构化光图案的相应部分。

Description

使用立体摄像机与结构化光的头戴显示器的深度绘制
技术领域
本公开整体涉及使用结构化光的三维深度绘制，并且更具体地，但并非排他性地，涉及一种用于跟踪的系统。
背景技术
计算机前方的铁笔和手指在三维场中的跟踪可用，并且使用各种跟踪技术。跟踪技术除其他事物之外可以包括视觉和IR成像以及超声波。术语“跟踪”可以指追随物体在三维空间中的定位和运动，并且包括在跟踪计算机处对接收的输入进行处理以确定位置或运动。例如，在计算机鼠标的情况下，跟踪可以包括处理鼠标输入来确定运动。在视觉地追随物体的情况下，术语“跟踪”可以包括对于捕获物体的连续帧的图像进行处理。成像的一种方法是仅使用摄像机观看并且处理场景。摄像机可以追随放置在场景中的特定标志物或成像系统能够查找诸如手指等具体可辨别的特征。该视觉成像的缺点包括：充分照射三维区域的需求。进一步地，唯一能够被跟踪的特征是提前辨别的特征，并且与特征辨别结合的运动跟踪不能给出准确的结果。为了克服这些问题，引进了使用结构化光的跟踪。
在使用结构化光的跟踪中，将已知的像素图案投射到将要发生跟踪的局部区域上。图案在撞击表面上变形的方式允许视觉系统计算该场景中的物体的深度和表面信息。通常使用的图案包括诸如水平条形图或竖直条形图等一个或多个结构单元件光栅。在其他实施方式中，结构化光图案可以包括诸如圆形、三角形、成角度的条形图、或其任何组合的其他规则的几何形状元件。各种设备使用结构化光图案，以实现姿势辨别与3D深度绘制的使用。结构化光图案传输器包括激光发射器和衍射光学元件(DOE)。
将窄带光投射到三维形状的表面上，产生了从投影仪的视角来看与其他视角失真的照明线，并且能够用于表面形状的精确几何形状重构。
更快速并且更通用的方法是一次投影包括许多条形图或任意条纹的图案，因为这允许同时获取多个样本。从不同的观点可以看出，由于物体的表面形状，图案看似发生几何形状上的扭曲。
尽管结构化光投影的许多其他变形是可能的，然而，广泛使用平行条形图的图案。条形图的位移允许精确检索物体表面上的任何细节的三维坐标。
条纹图案生成的一种已知方法是利用两个宽平面激光束前端的激光干涉方法。光束前端之间的干涉产生规则的等距线图案。通过改变这些光束之间的角度能够获得不同的图案大小。该方法允许精确并且简单生成具有不受限制的场深度的非常精细图案。缺点包括实现方式的成本高、难以提供理想的光束几何形状、以及激光器典型的影响(诸如斑点噪音和与从物体反射的光束部分的可能自干涉等)。进一步地，不存在调制单独条形图(诸如关于Gray码)的任何装置。
具体地，使用单一源发射器(诸如边缘发射器激光二极管)的缺点在于以下事实：仅能够作为单一单元控制其产生的光图案。这就是指尽管能够完全地接通、断开、或淡化光图案，然而，不能够动态地改变。
使用诸如红外光等不可见光可以构造结构化光图案。可替代地，高帧率可以渲染用户不可察觉的结构化光或避免干扰计算机的其他视觉任务。
垂直腔表面发射激光器(VCSEL)是半导体激光二极管类型，与常规的边缘发射半导体激光器不同，垂直腔表面发射激光器中的激光束发射与顶表面垂直，其从通过将单独芯片切割出晶片而形成的表面发射。
与边缘发射激光器相反，产生VCSEL存在若干优点。直至制造工艺结束，才能够测试边缘发射器。如果边缘发射器不能正常的运行，则无论由于不良的触点或不良的材料生长质量，都浪费了生产时间与加工材料。在贯穿工艺的若干阶段，能够测试VCSEL，以查看材料质量和加工问题。例如，如果在蚀刻过程中尚未完全地清除过孔中的电介质材料，则可以使用临时测试过程确定顶部金属层不与初始金属层接触。此外，因为VCSEL垂直于激活器的有源区域发射光束，所以在三英寸的砷化镓晶片上能够同时处理成千上万的VCSEL。进一步地，即使VCSEL生产过程需要更多的人力和材料，然而，产量能够控制在更可预测的结果。
显著的优点在于：使用了用于结构化光系统的VCSEL激光器阵列、在使用了允许降低结构化光传输器设备的大小的阵列。这种降低对于将传输器嵌入在大小受限制的设备(诸如移动电话或可佩戴式设备等)中而言尤为重要。
然而，尽管具有上述优点，然而，出于多种原因，结构光扫描系统目前并不使用VCSEL阵列。许多衍射图案需要相干高斯形状光束，以创建高分辨率跟踪所需的高密度图案。VCSEL阵列仅提供被定位成彼此相邻并且通常彼此重叠的多个单独高斯光束。它们之间的多点和重叠会降低光图案中的高密度区域的检测性能，并且限制了需要预定义的高斯光束的各种衍射设计技术的使用。这种设计包括顶帽(Top-Hat)设计、均匀线发生器、以及其他复杂的高性能结构。
实际上，标准衍射设计的问题在于使用整个VCSEL激光器阵列作为单个光源。因此，当使用多点设计时，针对每个点获得阵列图像，而非具有聚焦的高斯光束。需要高斯光束作为输入的衍射设计则根本不能获得所需输出。问题在密集的光图案中变得更严峻，因为在这些光图案中，需要将源光束聚焦到微小的点上以便分离特征，并且如果光源是激光器阵列，则不可能分离特征。
发明内容
本实施方式提供了激光器阵列(诸如VCSEL激光器阵列)。激光器阵列中的每个单独激光器被单独或成组地调制。单个激光器或一组激光器可以静态或动态调制，以根据需要生成并且改变结构光图案。
被一起调制的激光器阵列或组中的各个激光器被提供了其自身的光学元件。与单个激光器或激光器组相关的光学元件通常是衍射元件。衍射元件可以单独控制，因此，对于给定的情形能够选择全部结构光图案，和/或能够动态地追随感兴趣的区域。
本公开提供一种用于生成结构化的光图案的装置。通过一装置生成结构化的光图案，该结构包括：被布置成以图案将光投射到三维(3D)空间内的激光器阵列，和多个光学元件。每个光学元件均限定了VCSEL激光器阵列的单个单元。每个单元均与VCSEL激光器阵列的相应子集对准。每个单元的光学元件均单独对穿过该光学元件的光施加调制，以生成结构化光图案的可区别部分。在实施方式中，将激光发射器或激光发射器阵列分组成多个激光发射器子集，诸如，通过合适的驱动器独立接通或断开的激光发射器行或列，由此创造可更改的图案。在另一实施方式中，可以将激光发射器的可开关子集收集到偶数行和奇数行的两个可开关组中。
光学调制可以包括衍射调制、折射调制、或衍射与折射调制的某种组合中的任一种。在实施方式中，由单个模制元件构造光学元件与包括相应单元的激光器阵列的子集。在另一实施方式中，单元的宽度为1mm或更少。在又一实施方式中，光学元件的宽度为1mm或更少，并且单元可单独控制，以改变衍射调制。
单元可被配置为基于从外部控制或处理器接收的一个或多个指令，动态地改变所生成的结构化光图案。即，根据接收的数据，可以动态地改变与单元相关的一种或多种衍射性质。可以分析包括来自局部区域的多个像素的捕获帧并且可以达到新的激光器配置，以优化跟踪。在实施方式中，与结构化光发射器相关的单元相对于所生成的结构单元件的位置和形状可以进一步控制。在实施方式中，动态控制可配置为对场景的一部分应用分辨率提高的结构化光图案、对场景的其他部分应用分辨率降低的结构化光图案。在其他实施方式中，结构化光图案的动态变化包括结构化光图案或包括结构化光图案的结构单元件的方位的变化。结构化光图案的动态变化颗导致与光阵列相关的一个或多个单元以单元方式发生变化。即，所投射和/或生成的图案的动态变化与多个单元中的特定单元的对应变化相关。该变化可以是包括发射强度、偏振、滤波参数、以及聚焦的光学功能的一种或多种变化。
除非另有限定，否则，此处使用的所有技术和/或科学术语具有与发明所属的领域普通技术人员通常理解的相同含义。尽管在发明的实施方式的实践或测试中可以使用与此处描述的相似或等同的方法和材料，然而，下面描述了示例性的方法和/或材料。在发生冲突的情况下，包括限定的专利说明书优先。此外，材料、方法、以及实施例仅是示出性的并且并不旨在受一定的局限性。
附图说明
图1是根据实施方式的使用图案化光的3D跟踪的结构化光发射器(SLE)的示意图。
图2A描述了根据实施方式的以一个或多个图案光照射局部区域的SLE。
图2B示出了根据实施方式的图2A中描述的SLE的简化示意图，其中单元包括两个或更多个激光发射器，具体地，在示出性情况下，包括三个激光发射器。
图2C示出了根据实施方式的图2A中描述的SLE的简化示意图，其中不同的单元具有不同的设计和不同的方位。
图2D示出了根据实施方式的图2A中描述的SLE的简化示意图，其中每个单元负责产生不一定必须在独立瓦片结构中组织的各种光图案特征。
图3是示出根据实施方式的示例性跟踪系统的简化示意图。
图4A示出了根据实施方式的包括在特定方向上引导光束的光学元件、LPA、以及特征件的SLE。
图4B描述了根据实施方式的包括用于聚焦入射光束的光学元件的SLE。
图4C描述了根据实施方式的用于成形入射光束的SLE。
图5A示出了根据实施方式的由包括被定位成与手平行的多个水平条的光图案跟踪的手。
图5B示出了根据实施方式的由包括多个竖直条的光图案跟踪的手。
图6A示出了根据实施方式的条的方位从水平至竖直的变化。
图6B示出了根据实施方式的条的方位自水平至竖直的变化。
图6C示出了根据实施方式的水平条的密度增加。
图6D示出了根据实施方式的投影图案的形状的变化。
图6E示出了根据实施方式的密度的变化。
图7示出了根据实施方式的图2A中跟踪明亮物体和黑暗物体的SLE的简化示意图。
图8是示出根据实施方式的用于更改一个或多个单元中的图案的程序的简化流程图。
仅出于示出之目的，图描述了本公开的实施方式。本领域技术人员从下列描述中容易认识到，在不背离此处描述的公开的原理或兜售益处的情况下，可以采用此处示出的结构和方法的替代实施方式。
具体实施方式
图1是根据实施方式的关于使用图案化光的3D跟踪的结构化光发射器(SLE)100的示意图。SLE 100包括被配置为发射图案化光(诸如结构化光)的光产生阵列(LPA)110。在一种或多种实施方式中，LPA 110是包括诸如激光发射器120等多个光源的激光器阵列。SLE100还包括光学元件140。在各种实施方式中，光学元件140包括多个单元160。每个单元160均被配置成衍射元件并且与特定的激光发射器120对准，因此，多个单元160中的各个单元调制从相应激光发射器120发射的光。单元160中的变焦(Zoom)180示出了各自具有唯一衍射图案的四个单元160。SLE 100可以从LPA 110生成结构化的光图案。在一种或多种实施方式中，将生成的结构化光图案投射到3D空间上用于跟踪该空间内的物体及局部区域的各部分。如此处使用的，假设生成的图案与结构化的光图案相关。
LPA 110可以生成重叠的多个高斯形状的光束，这降低所生成的光图案中的高密度区域的检测性能并且限制了各种衍射设计技术(其需要预限定的高斯光束)的使用。例如，衍射设计技术可以包括顶帽设计、均匀线发生器、以及其他复杂的高性能结构。LPA 110可以包括一个或多个激光发射器120。激光发射器120可以是被配置为发射电磁频谱的红外(IR)、可见(RGB)、或紫外线(UV)段内的高斯激光束的VSCEL激光器。
LPA 110可配置有外部控制器(未示出)，因此，LPA 110内的每个激光发射器120均可单独或成组进行操作。例如，对各个激光发射器120进行静态或动态地调制，以根据需要提供并且改变与特定激光发射器120相关的发射光。通过使用LPA 110可以获得显著的优点。例如，使用包括各个激光发射器120的LPA 110将降低SLE 100的大小，从而允许将SLE100嵌入在大小受限的设备(诸如移动电话或其他可佩戴式设备)中。
每个激光发射器120或被一起调制的成组的激光发射器120可以与一个或多个单元160(其与光学元件140相关)对准。例如，激光发射器120生成的光穿过单元160，并且单元160被配置为对穿过的光施加衍射调制，因此，每个单元160子集均提供结构化光图案(一图案)的可区别部分。在各种实施方式中，光学元件140定位在邻近于SLE 100的表面上，因此，光学元件140的平面与LPA 110的平面平行。在其他实施方式中，光学元件140的宽度为1毫米或更少。
重要的是应注意，此处使用的子集包括单元160与相关的激光发射器120的组合及动态变化组合的组、对、三元组中的一个元件。在一种或多种实施方式中，每组激光器均独立可开关。即，通过下面结合图3进一步描述的控制器可以独立控制单元及相关的激光发射器的每个子集。
如图1中描绘的，光学元件140的表面可划分成一个或多个单元160。光学元件140中的每个单元160代表了定位在单个激光发射器120或经由外部控制器(未示出)一起控制的激光发射器120的子组上方的区域。应注意，与其他组或子组中的激光发射器120分离，组或子组中的激光发射器120一起受控制。
与光学元件140相关的单元160是可控的光学衍射元件。即，可以针对各个单元160设计唯一的衍射图案。在一些实施方式中，单元160包括折射光学元件或折射与衍射光学元件的某些组合。在一种或多种实施方式中，每个单元单独对穿过其的所生成光施加衍射调制。
在实施方式中，单元160的宽度为1毫米或更少。通过外部控制器(未示出)可以动态或静态地单独控制光学元件140中的单元160。单元160的该配置可以在阵列中不同部分提供不同光图案，因此，对于给定的情形可以选择整体结构化的光图案，和/或能够动态地追随感兴趣的区域。通过单元160生成的光图案可以包括诸如条形图、光栅、以及点等结构并且下面结合图2A至图2D以及图6A至图6E进行更详细地讨论。在下文中，术语“单元”涉及利用单个可操作的激光器或一起操作的任何组的激光发射器120进行操作、以提供投射图案的具体部分的表面。下面进一步描述单元160的结构和动态控制。此处，出于方便，衍射光学元件被理解为指衍射光学元件、折射光学元件、或衍射光学元件与折射光学元件的任何组合。
可以针对各个单元160设计唯一的衍射图案，由此能够建立结构化光图案的任何部分。例如，通过单元160生成的衍射图案包括激光发射器120生成的穿过单元160的衍射图案的光。变焦180示出了一组四个单元160，其中，明亮部分代表折射元件，而黑暗部分代表衍射元件。穿过单元160的衍射图案的光可以生成结构化光的子图案及由通过穿过每个单独单元160的光产生的图案形成的整体图案。例如，通过针对与光学元件140相关的单元160或单元160的子集生成的各个特征的定位的平铺、重叠、或其他方式产生整体图案。
通过至少两种光学功能的组合确定单元160的衍射图案。在一种或多种实施方式中，第一光学功能是确定光特征在整个结构化光图像中的位置并且可以利用一个或多个光学元件引导光的定位功能。例如，定位功能利用了棱镜闪耀光栅改变通过相关的激光发射器120发射并且随后穿过单元160的光的路径。第二光学功能可涉及生成的光特征的形状。例如，该光学功能包括线生成器、多点图案、或包括所生成的光图案的子特征的其他特征。
附加的光学功能还可以与单元160相关。这些附加的光学功能包括强度、焦距、偏振、以及相位。上面列出的光学功能不是排他性列表并且其他类型的光学功能对本领域技术人员显而易见。还应注意，通过与光学元件140相关的一个单元160或单元160的组合可以实现上面列出的光学功能或光学功能的组合。
根据包括单元160的光学元件140相对于LPA 110的设计位置，可以生成任何图案。例如，将一个或多个激光发射器120生成的相邻高斯光束进行组合，以避免单一光源透视。在另一实施方式中，单元160通过调制与一个或多个单元160相关的一种或多种光学功能的组合可以生成动态的图案。例如，通过调制施加至单元160的电流或电压波形，可以单独控制各个单元160。在一种或多种实施方式中，从诸如与移动设备相关的处理器等外部控制器(未示出)接收电流或电压波形。下面结合图3进一步描述外部控制器或处理器。
在各种实施方式中，单元160被配置为动态地受控，以提供对所生成的结构化光图案的改变。例如，可以动态地控制单元160，以改变单元160的衍射图案。在各种实施方式中，可以改变生成的图案，以提高或降低场景中各个部分的分辨率。例如，基于已确定的感兴趣水平较高，可以改变图案，以提高分辨率。可替代地，如果确定的感兴趣水平较低，则可以改变生成的图案而降低分辨率。在其他实施方式中，可以改变生成的图案，以提高或降低强度、偏振、密度、焦距、滤波参数、或对本领域技术人员显而易见的任何其他光特征中的至少一种。对于一个或多个单元160的动态变化包括单元式变化。即，所投射和/或生成的图案的动态变化与特定单元中的对应变化相关。下面结合图6A至图6E进一步描述SLE 100生成的图案。
应注意，图案的不同部分可以暂时改变，以基于确定的感兴趣水平提供关于三角测量和深度评估的附加细节。即，根据与利用LPA 110的初始配置捕获的帧相关的接收数据可以动态地改变单元160。例如，使用LPA 110的初始配置捕获包括像素的二维(2D)阵列的帧。分析接收的帧并且处理器(未示出)可以确定新的初始LPA 110配置。随着循环继续，该新LPA 110配置变成下一阶段的新初始LPA 110配置。下面结合图8示出并且讨论实施例。
在一种实施方式中，通常改变所生成的光图案的强度。可以对所生成的光图案的部分或全部改变所生成的图案的强度。例如，通过入射光可以照射局部区域的部分，而局部区域的其他部分光线暗淡。在上述实施例中，高强度的光瞄准照射部分并且低强度的光瞄准局部区域的昏暗区。其他形式的强度调制可以包括同时或连续地将与LPA 110相关的一个或多个单元160或者与单元160相关的激光发射器120的一个或多个子集切换至接通或断开状态。在各种实施方式中，采用所生成的光图案的调制，节省电力。
在其他实施方式中，可以改变所生成的强度或方位，以提供局部区域的不同视角，从而能够准确地跟踪并且深度感知物体。在方位的具体实施例中，在给定方位上，可以更为有效地照射局部区域的特征。下面结合图5和图6进一步详细地讨论额外的光图案。
图2A至图2D各自示出了描述根据实施方式的在局部区域上生成光图案的SLE 200的各种实施方式的简化示意图。SLE 200是上面结合图1描述的SLE 100的实施方式并且包括含LPA 110的多个单元211至219，以及光学元件140。在图2A至图2D中，SLE 200包括九个不同的单元(例如，单元211至219)，其中，单元211至219各自是上面结合图1描述的单元160的实施方式。即，每个SLE 200均包括含与对应单元211至219对准的一个或多个激光发射器120的LPA 110。在其他实施方式中，SLE 200可以包括比此处描述的更多或更少的单元。
图2A描述了根据实施方式的利用光的一种或多种光图案照射局部区域的SLE200。SLE 200包括根据实施方式的LPA(例如，LPA110)和光学元件(例如，光学元件140)。如上面结合图1所述，LPA110包括一个或多个激光发射器120，其中，每个激光发射器120均耦合至对应的单元(例如，单元211至219中的一个)。每个单元211至219均照射正向投影中的局部区域220的不同局部区域瓦片(例如，局部区域瓦片221至219)。例如，单元211照射局部区域瓦片221。相似地，单元219照射局部区域瓦片229。应注意，在局部区域220中，每个局部区域瓦片(例如，221至229)均具有不同的图案。在各种实施方式中，全部局部区域瓦片221至219融合在一起形成完整的光图案。
单元211至219与包括SLE 100的激光发射器120对准。每个单元211至219均单独对穿过单元的光应用衍射调制，因此，每个单元211至219均投射结构化光介质的可区别部分。可以单独控制单元，以改变其衍射调制。因此，所生成图案的不同部分可以不同或者场景的不同部分可以包含不同密度的结构单元件。每个单元211至219及相应的激光发射器(未示出)一起将光投射到对应的局部区域瓦片上。例如，单元211将光图案投射在包括三个水平条的局部区域瓦片221上，单元219并不照射相邻的局部区域瓦片222、224、以及225。相似地，单元216将光图案投射在包括三个水平条的局部区域瓦片226上，并且单元216并不照射相邻的局部区域瓦片222、223、225、228、以及229。全部经投射的瓦片(例如，局部区域瓦片221至220)融合在一起而在局部区域220上形成完整的光图案。在图2A示出的局部区域瓦片221上的图案中，出于简化，省去了其余局部区域瓦片上的图案。
图2B示出了图2A中描绘的SLE 200的简化示意图，其中，单元211至219包括两个或更多个激光发射器。在图2B中，SLE 200被配置为将图案投射在局部区域220上。通过SLE200投射的图案代表了图2A中的投射图案的变形，并且通过在局部区域瓦片221至229上平铺由单元211至219产生的各个图案而形成。单元211照射局部区域瓦片221，而单元213照射局部区域瓦片223。相似地，单元214和216分别照射局部区域瓦片224和226。在图2B中，每个单元211至219均照射局部区域瓦片221至219的不同三元组。三元组指局部区域瓦片221至229中共享图案的一行。如图2B中示出的，局部区域220包括一组三个三元组。例如，局部区域瓦片221至223包括一个三元组，局部区域瓦片224至226包括另一个三元组，并且局部区域瓦片227至229包括第三个三元组。局部区域瓦片221至229以三元组共享与相邻三元组中的那些局部区域瓦片不同的图案。例如，第一三元组中的局部区域瓦片221至223包括各自通过圆点式水平条分离的两个实心水平条的图案，而局部区域瓦片包括第二个三元组，局部区域瓦片224至227不包含任何条。在各种实施方式中，局部区域瓦片221至219中的一个或多个三元组的组合包括一个完整的图案。
图2C示出了图2A中描绘的SLE 200的简化示意图，其中，不同单元具有不同的设计和不同的方位。图2C中的SLE 200被配置成将光图案投射在局部区域220上。被投射的光图案可以包括由单元211至219投射一个或多个光图案。应注意，不同的单元211至219具有诸如水平条230和竖直条240等不同的设计和不同的方位。在图2C中，每个单元211至219均照射局部区域220中的一个或多个局部区域瓦片221至229。
单元211至219可以将光图案投射在大小可变(包括长宽比)的局部区域220上。在图2C中，局部区域220包括含各种大小的正方形和矩形的光图案。在各种实施方式中，无论各个局部瓦片221至229的尺度如何，局部区域220的区域均保持恒定。例如，如果特定的局部区域瓦片229的面积被扩大，则一个或多个其他局部区域瓦片221至228的面积成比例地降低，因此，保持局部区域220的总面积。可替代地，如果特定的局部区域瓦片221至229的面积降低，则局部区域220中的一个或多个其余局部区域瓦片221至219的面积成比例地增加。例如，大的矩形局部瓦片224致使正方形瓦片221的面积减少。相似地，例如，大的矩形局部瓦片225导致局部区域瓦片226的大小和长宽比改变，因此，局部区域瓦片226形成小的矩形。此外，单元211至219通过将瓦片旋转设定的度数可以改变被照射的局部区域瓦片221至229的方位。在一些实施方式中，通过处理器(未示出)和成像器(未示出)实时计算所需的瓦片大小、长宽比、以及方位。下面进一步描述处理器和成像器。
图2D示出了图2A中的描绘的SLE 200的简化示意图，其中，各个单元负责生成不一定必须在分离瓦片结构中组织的各种光图案特征。图2D中的SLE 200被配置为将图案投射在局部区域220上，因此，通过不同单元211至219投射的图案具有不同的设计。在图2D中，各个单元211至219被配置为利用光特征250照射一个或多个局部区域瓦片221至229。图2D示出了利用包括一个实心水平条和两个虚线水平条的光特征250照射的局部区域瓦片221至223，而局部区域瓦片224至229为空白。在一些实施方式中，光特征可以是任意数目的水平条、竖直条、或其他形状(例如，不规则的多边形)。下面结合图6描述附加的光特征。应注意，在其他实施方式中，被投射的图案可以具有不同的设计、不同的方位、或其任意组合。
图3是示出根据实施方式的示例性跟踪系统300的简化示意图。跟踪系统300跟踪局部区域330中的一个或多个物体。跟踪系统300包括LPA 310和光学元件320，LPA310生成激光，光学元件320调制所生成的激光并且照射局部区域330。LPA310、光学元件320、以及局部区域330沿着光轴340布置。在一些实施方式中，LPA310和光学元件320与SLE 100的实施方式相关。图3还包括用于跟踪关于局部区域330的信息并且向控制器360提供反馈的成像器350。控制器360从成像器350接收数据并且向LPA310和光学元件320产生电压和/或电流波形，以照射局部区域330。
LPA 310和光学元件320是LPA 110和光学元件140的实施方式。在各种实施方式中，LPA 310在光的波长范围(即，“光带“)内生成相干光束。LPA 310生成的光带的实例包括：可见光段(～380nm至750nm)、红外(IR)带(～750nm至1500nm)、紫外带(1nm至380nm)、其某一组合的电磁频谱的另一部分。然后，可以将生成的激光经由光学元件320传输至局部区域330，光学元件320调制LPA 310生成的激光。在各种实施方式中，LPA 310和光学元件320被配置为投射所生成的激光，并且所生成的激光投射到局部区域330上。经过调制的激光照射2D或3D局部区域330的全部或部分。例如，LPA 310包括生成高斯激光束的VCSEL激光器阵列，该高斯激光束随后由光学元件320调制并且照射局部区域330。在一种或多种实施方式中，经过调制的激光代表一组水平条、竖直条、或规则几何形状。上面结合图1和图2进一步描述了LPA 310和光学元件320的实施方式。
与光学元件320相关的任何特定单元可以允许对于所生成光束的位置、相位、焦点、形状、强度、或偏振进行更改。上述并不是排他性列表并且其他变形对本领域技术人员显而易见。此外，可以由下面结合图4进一步描述的单个光学元件或多个光学元件利用光学功能。
成像器350被配置为监测局部区域330的全部或部分。在各种实施方式中，成像器350监测局部区域330并且捕获局部区域330的一个或多个帧。成像器350可以是被配置为捕获一个或多个数字帧的数码相机或诸如互补金属氧化硅(CMOS)阵列等任何成像传感器。例如，成像器350是被配置为捕获静止帧的数码相机或被配置为捕获局部区域330的一个或多个帧的序列的数码摄影机。在各种实施方式中，成像器350捕获可见、IR、UV、或其某种组合内的帧并且将捕获的一个或多个帧传输至控制器360。应注意，在各种实施方式中，成像器350被配置为捕获与LPA 310操作的频段相同的电磁频段内的一个或多个帧。即，如果LPA310投射IR频段内的图案，成像器350则被配置为也捕获IR频段内的帧。在一些实施方式中，可以文件格式(其代表组织并且储存数字图像的标准化方式)将捕获的帧传输至控制器360。例如，可以将所捕获的帧传输为联合图像专家组(JPEG)文件、位图(BMP)文件、或便携式网络图形(PNG)文件。在另一实施例中，成像器350以合适的视频文件格式传输一系列捕获的帧。在各种实施方式中，成像器350生成的图像帧包括未经压缩、经压缩、或矢量格式的数据。将成像器350捕获的一个或多个帧传输至控制器360。
控制器360连接至成像器350和LPA 310两者。控制器360可被配置为生成电压或电流波形，以调制LPA 310产生的光。在实施方式中，控制器360生成的电流或电压波形是调制LPA 310产生的光的一个或多个指令，并且控制器360被配置为将指令传输至LPA 310。例如，控制器360可以包括电流源、电压源、以及被配置为控制与LPA 310相关的一个或多个激光器的电子滤波器。在其他实施方式中，控制器360还可被配置为动态地控制包括含光学元件320的一个或多个单元160的光学元件320。例如，控制器360可向包括光学元件320的LPA310提供指令，以利用图案(包括一个或多个竖直条、一个或多个水平条、或光学元件320通过衍射由与LPA 310相关的激光器产生的光所能够产生的任何其他形状)照射局部区域330。在一种或多种实施方式中，对于光学元件320的指令包括：对于与光学元件320相关的一个或多个单元160子集的指令。因此，可以动态地控制与光学元件320相关的单元，以提供结构化光图案的变化。
在又一些实施方式中，控制器360可以向LPA 310和光学元件320提供指令，以更改与光学元件320生成的图案相关的一种或多种光学功能。例如，控制器360可以向LPA 310提供指令，以独立控制与LPA 310相关的激光发射器的一个或多个子集。应注意，LPA 310的子集包括两个或更多个激光发射器120。在实施方式中，包括含相应单元160和光学元件320的两个或更多个激光发射器的LPA 310的子集由单个模制元件构造。
控制器360可以是外部控制器或诸如移动电话等数字处理器，被配置为执行与跟踪和执行光调制相关的一个或多个处理，以改善跟踪。例如，控制器360提供指令，以更改与包括光学元件320的LPA 310产生的光图案相关的一种或多种光学功能。在实施方式中，控制器360被配置为从成像器350接收帧、分析接收的帧、并且将一个或多个指令传输至LPA310和光学元件320，以相应地调制被照射的局部区域。更改所产生的图案的指令可以包括对产生的图案进行引导、聚焦、或成形，以改善跟踪。在其他实施方式中，处理器可以向LPA310的一个或多个子集提供指令，以同时、连续、或与成像器350协同切换至接通或断开状态。下面结合图8进一步描述接收、分析、以及传输的步骤。
图4A示出了根据实施方式的包括用于将光束引导在特定方向上的光学元件410、LPA 420、以及特征件430的SLE 400。SLE 400是SLE 100的实施方式，并且LPA 420和光学元件410分别代表LPA 110和光学元件140的实施方式。如图4A中所示，光学元件410经由从光学元件410突出的一个或多个特征件430对LPA 420生成的入射光束进行引导。入射光束从光学元件410的前体415凸露的多个特征件430反射离开。在实施方式中，离开一个或多个特征件430的反射光致使光束的方向改变。在其他实施方式中，并且根据特征件430的布置，由于折射、衍射、或折射与衍射的组合可以引导光。应注意，在一些实施方式中，光学元件410是光学元件140的实施方式并且包括被配置为反射、衍射、折射LPA 420生成的传入光束的一个或多个单元160。在其他实施方式中，与光学元件410相关的单元160执行传入光束的反射、衍射、折射的组合。在图4A中，具有向下倾斜的上表面和水平的下表面的齿状形状特征件430的锯齿配置致使光向下弯曲。本领域技术人员易于认识到，在其他实施方式中，特征件430可被配置成使得将光被引导在其他方向上。
图4B描述了根据实施方式的包括用于聚焦入射光束的光学元件410的SLE 405。SLE 405是上面结合图1描述的SLE 100的实施方式。SLE 405包括被配置为聚焦由LPA 420生成的入射光光束的构造440。构造440包括光学元件410和从前体415凸露的多个特征件430。构造440被配置为将光束聚焦至点460。在图4B中，与构造450相关的特征件430被配置成锯齿配置，但是，在构造440的下半部分，交换齿状特征件430的方位。位于两组特征件430之间的特征件430被配置成平凸透镜，因此，其焦点与焦点460重合。该构造440致使来自撞击上半光束和下半光束的入射光束的射线在焦点460相遇。穿过中心的射线汇聚在由特征件430形成的透镜的焦点处。即，构造450仿效凸透镜的功能。在其他实施方式中，构造450可被配置成仿效具有定位在构造450后方的焦点450的凹透镜的功能。
图4C描述了根据实施方式的用于成形入射光束的SLE 407。SLE 407是SLE 100的实施方式并且包括由LPA 420生成的光束以及光学元件410，光学元件包括从前体415凸露的表面470用于成形光束。预置的随机功能用于限定光学元件的表面470。应注意，在各种实施方式中，可以经由与光学元件410相关的一个或多个单元(例如，单元160)实现表面470。与单元160相关的一种或多种反射、衍射、或反射与衍射性质的组合可生成表面470。例如，与光学元件410相关的单元被配置成基于传入光束的角度提供相长干涉和相消干涉的组合。在其他实施方式中(未示出)，可以利用与构造440相关的一个或多个特征件(例如，特征件430)实现表面470并且成形入射光束。成形的入射光束可以提供入射光束的空间滤波。例如，空间滤波可用于提高入射光束的方向性。在另一实施方式中，表面470可用于散射入射光束，以照射局部区域330。本领域技术人员易于认识到，在各种其他实施方式中，表面470可用于为入射光束提供其他空间滤波性质。
在一种或多种实施方式中，包括光学元件140和特征件430的构造440被配置为组合由上面结合图4A至图4C描述的SLE 400、SLE 401、以及SLE 402执行的一种或多种光学功能。例如，在一种或多种实施方式中，包括三个光学元件140的构造440可以聚焦、在向下方向上弯曲、成形由LPA 110产生的光束。在各种实施方式中，构造440使用一个或多个光学元件140执行诸如聚焦、成形等光学功能，以在局部区域生成唯一的图案。而且，在一些实施方式中，可以组合图4A至图4C中的一些或全部的一些或全部部件。例如，SLE 400可以发射耦合至构造440的光，构造440发射耦合至具有表面470的光学元件410的光。
图5A示出了根据实施方式的通过包括被定位成与手510平行的多个水平条520的光图案进行跟踪的手510。在图5A中，显而易见，与包括水平条520的生成光图案相关的一个或多个水平条与手指的轴线重合。因此，包括数据的判断信息受限，并且难以识别和跟踪局部区域中的物体(例如，被跟踪的手510)的形状。然而，由于手指可以提供系统作为命令使用的姿势，所以手指通常是主要感兴趣的点。例如，基于被跟踪的一个或多个姿势，系统自动改变条的方位(例如，自水平至竖直或自竖直至水平)。在其他实施方式中，生成的光图案是由与SLE(例如，SLE 100)相关的光学元件140生成的一组结构化光。结构化光的实施例包括含水平条或竖直条、光栅、或被配置成在撞击局部区域时发生变形的其他几何形状物体的光图案。下面描述了附加生成的光图案。
图5B示出了根据实施方式的通过包括多个竖直条530的光图案而跟踪的手510。竖直条形图530被定位成垂直于与手510相关的手指的轴线。即，与包括竖直条530的光图案相关的条横穿与手510相关的手指。这种条配置可以提供关于被跟踪的物体(例如，与手510相关的手指)的更多信息。在一种或多种实施方式中，基于对与上面结合图3描述的SLE 100相关的处理器的输入，执行结构化光的选定(例如，竖直条520或水平条530)。下面结合图8进一步描述选择结构化元件的过程。
图6A至图6E示出了根据一种实施方式的对SLE 100生成的光图案进行的各种变化，以改善跟踪。图6A至图6E全部包含两组条，其中，第一组代表第一光图案，并且第二组条是与该组中的条相关的一个或多个参数改变之后的第一光图案。在下面描述的图6A至图6E中，改变的参数可以是间隔620、长度630、密度640、形状650、以及强度660。
图6A示出了根据实施方式的条的方位从水平至竖直的变化。图6A描述了第一光图案和变化的光图案。第一光图案包括间隔620为yo、长度630为xo的一组五个条，而变化的光图案包括间隔620为y、长度630为x的一组五个竖直条。间隔620，yo，以及长度630，xo是与条的初始配置相关的标称间隔和长度。条的方位从水平或竖直的变化维持了该组中的条形图的长度630和间隔620。即，如图6A所示，变化的条具有y＝yo的间隔620和x＝xo的长度。在其他实施方式中，条在维持间隔620与长度630的关系的同时可能经历从竖直至水平方位的变化。
图6B示出了根据实施方式的由于该组条的变化而产生的视野的缩窄。图6B描述了第一光图案和变化的光图案。第一光图案包括间隔620为yo和长度为xo的一组水平条。如图6B中描述的，变化的光图案包括维持条之间的间隔620、而非长度630的一组条。即，在变化的光图案中，间隔620是yo并且长度630等于值x(其小于xo)。在各种实施方式中，长度630的这种减少导致视野的对应缩窄。应注意，通常，视野的缩窄对于跟踪物体是有用的。例如，在手指是感兴趣的特征并且必须被跟踪的情况下，需要缩窄视野。可替代地，通过增加长度630，使得其大于标称长度xo，可以拓宽视野。例如，具有大于xo的长度630的一组条用于扫描并且定位局部区域中的手指，并且一旦发现手指，则缩窄视野。
下面详细描述的图6C至图6E各自示出了根据实施方式的通过SLE100生成的各种光图案，以跟踪深度维度中感兴趣的物体。
图6C示出了根据实施方式增加水平条的密度。第一光图案包括具有长度630为xo和密度640为uo的一组五个水平条。应注意，参数密度640代表给定面积中的条的数目。如图6C所示，变化的光图案是图6C中具有十个水平条的第一光图案。换言之，变化的光图案的密度640大于图6D中的第一光图案的密度。可替代地，如果图6D中的变化光图案中的水平条的数目小于五个，则变化的光图案的密度640将小于第一光图案的密度。在又一实施例中，将包括高密度条和低密度条的组合的光图案投射在局部区域220上，因此，将高密度的条投射在感兴趣的物体上。在其他实施方式中，条可以是竖直的。高密度640条(水平或竖直条)可以用于增加在深度维度中进行跟踪的物体的分辨率。在各种实施方式中，通过控制器360动态地控制所生成的光图案的特定方位和密度。
图6D示出了根据实施方式的投射图案的形状的变化。图6D包括含五个实心水平条650的第一光图案，含五个虚线水平条652的变化光图案。在第一光图案与变化的光图案之间维持诸如间隔620、长度630、以及密度640等全部其他参数。在各种实施方式中，通过光学元件140可以生成图案。例如，光学元件可以生成一个或多个三角形、正方形、圆形、椭圆形、其他不规则的多边形、或其某种组合。在一种或多种实施方式中，通过控制器360确定生成的图案并且下面结合图8进一步描述。
图6E示出了根据实施方式的投射图案的强度的变化。第一光图案包括两个低强度条660以及三个高强度条。图6E描绘了变化光图案，其中，第一光图案中的低强度条660改变至变化光图案中的高强度条662，反之亦然。下面结合图8进一步描述选定具体光图案的过程。
图7示出了根据实施方式的跟踪明亮物体710和黑暗物体720的SLE 700的简化示意图。图7中描述的SLE 700是图2A至图2D中描述的SLE 200的实施方式。明亮物体710是具有在一个或多个光学频段(例如，IR、UV、可见)内大于反射阈值量的物体。相似地，黑暗物体720是具有在一个或多个光学频段内小于反射阈值量的物体。在各种实施方式中，在控制器360中预限定反射阈值量并且储存在控制器360中。在其他实施方式中，控制器360基于从成像器350接收的一个或多个捕获帧动态地确定反射阈值量。
在图7中，明亮物体710定位在局部区域瓦片221中。单元211可以降低条230的强度，由此提高上面结合图6描述的所接收的跟踪信息的分辨率。在其他实施方式中，一组单元中的一个或多个单元211至219可以照射局部区域瓦片711。还应注意，在示出的局部区域220中，在局部区域瓦片226中发现黑暗物体720。在各种实施方式中，通过单元219照射局部区域瓦片229并且增加条230的强度，以提高已接收的跟踪信息的分辨率。在实施方式中，单元221至229从下面结合图8描述的处理器接收关于条230强度的信息。不同的单元211至219能够独立操作并且各个单元211至219可以单独控制，以对与相关的局部区域瓦片221至229中的一个或多个物体做出适当的反应。
图8是示出根据实施方式的用于更改一个或多个单元160中的图案的方法的简化流程图。在一种实施方式中，通过跟踪系统300执行图8中的过程。在一些实施方式中，其他设备可以执行其他实施方式中的过程的一些或全部步骤。同样，实施方式可以包括不同和/或附加的步骤、或按照不同顺序执行步骤。
跟踪系统以初始激光器配置照射3D空间。照射局部区域可涉及代表与之前生成的图案相关的初始激光器配置。在一种或多种实施方式中，初始激光器配置之前用于捕获帧的先前的激光器配置。在其他实施方式中，跟踪系统向SLE提供以之前使用的激光器配置照射局部区域的指令。
跟踪系统300捕获图像帧820。例如，使用成像器350可以捕获帧。在各种实施方式中，可以捕获一个或多个电磁频段(例如，UV、IR、可见)内的帧。上面结合图3进一步描述了捕获帧的过程。
跟踪系统300分析捕获的帧830。在各种实施方式中，经由一种或多种标准的二维信号处理技术分析帧830，其输出是与帧相关的一组特性或参数。例如，分析信息可以从捕获的帧中提取深度信息(例如，距成像器的距离)，因此，深度与帧中的各个物体相关。
在一些实施方式中，跟踪系统执行与捕获的帧相关的储存分析指南的查询。即，对于任何具体的配置，可以存在与用于执行分析的程序相关的一个或多个预定的分析指南。分析指南的实施例可以是“确定亮度的阈值水平；确定特殊的变量”。在其他实施方式中，指南可能涉及关于一种或多种数字图像处理技术的指令。
跟踪系统300确定包括一种或多种光学功能以供应用的新激光器配置840。新的激光器配置可以与调制(即，衍射、反射、或衍射与折射调制的某一组合)的变化、一种或多种光学功能、图案的变化、或其某种组合相关。应注意，在一种或多种实施方式中，新的激光器配置是初始激光器配置。即，在基于捕获的帧的一些情形中，控制器360可以确定不需要改变当前激光器的配置。
跟踪系统300利用新的激光器配置更新激光器配置850并且过程流程移至810，即，使用已更新的激光器配置照射局部区域。
附加配置信息
出于示出之目的，已经展开了对本公开的实施方式的上述描述；并不旨在穷尽或将本公开局限于所公开的精确形式。相关领域技术人员应当认识到，根据上述公开内容，许多改造和变形是可能的。
该描述的一些部分就信息操作的算法和符号表示法描述了本公开的实施方式。数据处理领域的技术人员通常使用这些算法描述和表示法将其工作的实质有效地传递给本领域技术人员。从功能、计算、或逻辑上描述的这些操作被理解为通过计算机程序或等同的电气电路、微码等实现。进一步地，不时地，还证明了便于参考这些操作布置作为模块，而不丢失一般性。所描述的操作及其相关的模块可以包含在软件、固件、硬件、或其任何组合中。
单独或结合其他设备利用一个或多个硬件或软件模块可以执行或实现此处描述的任何步骤、操作、或过程。在一种实施方式中，利用包括计算机可读介质的计算机程序产品实现了软件模块，计算机可读介质包含通过用于执行所描述的任何或全部步骤、操作、或过程的计算机处理器而能够运行的计算机程序代码。
本公开的实施方式还涉及用于执行此处的操作的装置。可以针对所需的目的具体构造该装置，和/或可以包括通过计算机中储存的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算设备。该计算机程序可以储存在非易失性、易失性计算机可读储存介质中、或适合于储存电子指令的耦合至计算机系统总线的任何类型的媒介。进一步地，本说明书中提及的任何计算系统均可以包括单个处理器或可以是采用关于提高计算能力的多处理器设计的架构。
本公开的实施方式还涉及一种通过此处描述的计算过程而生产的产品。该产品可以包括从计算过程而产生的信息，其中，信息储存在非易失性、易失性计算机可读储存介质中并且可以包括计算机程序产品或此处描述的其他数据组合的任何实施方式。
最后，本说明书中使用的语言是原则上出于易读和指导性之目的而选择，而非选择用于描绘或限制本发明的主题。因此，并非旨在由该细节描述限制公开的范围，而是通过基于此提出申请的任何权利要求书进行限制。相应地，实施方式的公开内容旨在为示出性的，而非限制本公开的范围，下列权利要求书限定了本公开的范围。

Claims (18)

1.一种用于生成结构化光图案的系统，包括：
激光器阵列，所述激光器阵列生成光，所述激光器阵列包括被分组成至少两个激光器子集的多个激光器，并且其中，所述至少两个激光器子集中的每一者能够被独立切换；以及
光学元件，所述光学元件包括各自与所述激光器阵列中的相应子集对准的多个单元，使得每个单元接收来自所述激光器阵列中的对应激光器的光，并且基于来自控制器的指令，每个单元单独地并动态地对所接收的穿过所述单元的光施加调制，以形成投射到局部区域上的所述结构化光图案的对应部分，
成像器，所述成像器被配置为监测所述局部区域，以捕获所述局部区域的一个或多个帧并且将所捕获的一个或多个帧传输至控制器；以及
所述控制器被配置为从所述成像器接收帧并且分析所接收的帧，并且将一个或多个指令传输至所述激光器阵列和所述光学元件，以相应地调制被照射的局部区域，
其中，所述成像器捕获可见光段、IR带、UV带或其某种组合内的帧，所述成像器被配置为捕获与所述激光器阵列操作的频段相同的电磁频段内的一个或多个帧。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述调制是包括以下各项的组中的一项：衍射调制、折射调制、以及衍射调制与折射调制的组合。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个子集中的激光器阵列子集以及子集的相应的单元由单个模制元件构造。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，多个所述单元中的单元的宽度为1mm或更少。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，多个所述单元中的一个或多个能够被控制以基于接收并且分析至少一个捕获的帧来动态地提供所述结构化光图案的变化，所述帧包括二维布局的多个像素。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，动态控制能够被配置为对所述结构化光图案的第一部分施加分辨率提高的所述结构化光图案，并且对所述局部区域的第二部分施加分辨率降低的所述结构化光图案。
7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述结构化光图案的变化包括：与光学元件相关的多个单元中的至少一个单元的变化。
8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述结构化光图案的变化包括：与光学元件相关的多个单元中的至少一个单元的变化。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述结构化光图案的变化包括：多个单元中的至少一个单元的变化。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，多个所述单元能够对于所生成的结构化光图案的位置和形状被进一步控制。
11.一种用于生成结构化光图案的系统，包括：
激光器阵列，所述激光器阵列生成光，所述激光器阵列包括被分组成至少两个激光器子集的多个激光器，并且其中，所述至少两个激光器子集中的每一者能够被独立切换；以及
光学元件，所述光学元件包括各自与所述激光器阵列中的相应子集对准的多个单元，使得每个单元接收来自所述激光器阵列中的对应激光器的光，并且基于来自控制器的指令，每个单元单独地并动态地对所接收的穿过所述单元的光施加调制，以形成投射到局部区域上的所述结构化光图案的对应部分；
成像器，所述成像器被配置为监测所述局部区域，以捕获所述局部区域的一个或多个帧并且将所捕获的一个或多个帧传输至控制器；以及
所述控制器被配置为从所述成像器接收帧并且分析所接收的帧，并且将一个或多个指令传输至所述激光器阵列和所述光学元件，以相应地调制被照射的局部区域，
其中，所述成像器捕获可见光段、IR带、UV带或其某种组合内的帧，所述成像器被配置为捕获与所述激光器阵列操作的频段相同的电磁频段内的一个或多个帧。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述调制是包括以下各项的组中的一项：衍射调制、折射调制、以及衍射调制与折射调制的组合。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述至少两个子集中的激光器阵列子集以及子集的相应的单元由单个模制元件构造。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，多个所述单元中的单元的宽度为1mm或更少。
15.根据权利要求11所述的系统，其中，多个所述单元中的一个或多个能够被控制以基于接收并且分析至少一个捕获的帧来动态地提供所述结构化光图案的变化，所述帧包括二维布局的多个像素。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，动态控制能够被配置为对所述结构化光图案的第一部分施加分辨率提高的所述结构化光图案，并且对所述局部区域的第二部分施加分辨率降低的所述结构化光图案。
17.根据权利要求11所述的系统，其中，多个所述单元能够对于所生成的结构化光图案的位置和形状被进一步控制。
18.一种用于生成结构化光图案的系统，包括：
激光器阵列，所述激光器阵列生成光，所述激光器阵列包括被分组成至少两个激光器子集的多个激光器，并且其中，所述至少两个激光器子集中的每一者能够被独立切换；以及
光学元件，所述光学元件包括各自与所述激光器阵列中的相应子集对准的多个单元，使得每个单元接收来自所述激光器阵列中的对应激光器的光，并且基于来自控制器的指令，每个单元单独地并动态地对所接收的穿过所述单元的光施加调制，以形成投射到局部区域上的所述结构化光图案的对应部分；
成像器，所述成像器被配置为监测所述局部区域，以捕获所述局部区域的一个或多个帧并且将所捕获的一个或多个帧传输至控制器；以及
所述控制器被配置为从所述成像器接收帧并且分析所接收的帧，并且将一个或多个指令传输至所述激光器阵列和所述光学元件，以相应地调制被照射的局部区域，
其中，所述成像器捕获可见光段、IR带、UV带或其某种组合内的帧，所述成像器被配置为捕获与所述激光器阵列操作的频段相同的电磁频段内的一个或多个帧。
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