CN109996057B - 深度相机的控制方法及驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深度相机的控制方法及驱动装置，方法包括：无线信号收发模块检测无线频道中是否存在占用信号并据以产生频道占用结果，运算模块依据频道占用结果选择性地产生占用信号，在运算模块产生占用信号时，以运算模块使能光源驱动电路并接收深度相机所取得之影像，在运算模块取得影像之后，运算模块选择性地中止产生占用信号，禁能光源驱动电路并停止接收影像。

Description

深度相机的控制方法及驱动装置
技术领域
本发明涉及深度相机的控制方法及驱动装置，尤其是采用飞行时间技术拍摄三维影像的深度相机的控制方法及驱动装置。
背景技术
飞行时间(Time of Flight，ToF)是三维摄影领域所采用的主要技术之一。ToF通过多次投射红外光至目标物件，依据光线发射和反射的时间差或相位差来计算与目标物件之间的距离，并将此距离信息储存到二维影像的每个像素中。
然而，考虑到实际的应用场景，在一拍摄区域内可能有多台采用ToF技术的深度相机对同一目标物件进行拍摄，当这些深度相机同时拍摄时，各自所发射的红外线光将互相干扰，进一步影响深度信息的计算。而若是限制拍摄区域或是采用事先布线决定拍摄顺序的方式，又为拍摄过程中带来额外不便之处。
发明内容
本发明提出一个适用于多台深度相机协调拍摄的控制方法以及深度相机的驱动装置。
依据本发明一实施例的一种深度相机的控制方法，包括：无线信号收发模块检测无线频道中是否存在占用信号并据以产生频道占用结果；运算模块依据频道占用结果选择性地产生占用信号；在运算模块产生占用信号时，运算模块使能光源驱动电路并接收相机其他部件模块所取得的影像；以及在运算模块取得影像之后，运算模块选择性地中止产生占用信号，禁能光源驱动电路并停止接收影像。其中，依据频道占用结果选择性地产生占用信号是指在无线频道中不存在占用信号、与操作模块接获呈一工作状态的取像信号时，运算模块产生占用信号；而当在无线频道中不存在占用信号，运算模块接获呈一休止状态的取像信号时，运算模块中止产生占用信号，藉此释放无线频道。在运算模块中止产生占用信号之后，还包括：在经过运算模块所设定的抑制时段之后，重新以无线信号收发模块检测无线频道中是否存在占用信号；其中运算模块设定抑制时段是指以一固定的时间长度作为抑制时段或是由多个彼此相异的时间长度中的随机择一作为抑制时段。占用信号为包括编码信息的具有指定频率的无线载波信号；前述以运算模块依据频道占用结果选择性地产生占用信号的步骤还包括：判断无线频道当前的占用信号的编码信息是否与前一个占用信号的编码信息相同，如果相同，则运算模块维持当前占用信号。
依据本发明一实施例所叙的一种深度相机驱动装置，包括：光源驱动电路、无线信号收发模块以及运算模块。光源驱动电路用于电性连接至光源，且用于在接收使能指令时驱动光源。无线信号收发模块用于电性连接至天线以供检测无线频道中是否具有占用信号，或供产生占用信号以通过天线发送至无线频道。运算模块电性连接光源驱动电路及无线信号收发模块，运算模块用于电性连接相机其他部件模块，且用于在无线频道中不存在占用信号时，选择性地控制无线信号收发模块产生占用信号，且同时产生使能指令并接收相机其他部件模块所取得的影像。前述的运算模块包括：同步处理单元、深度相机感测单元以及中央处理器。同步处理单元电性连接光源驱动电路及无线信号收发模块，同步处理单元用于在无线频道中不存在占用信号，且接获呈工作状态的取像信号时，控制无线信号收发模块产生占用信号并产生使能指令。深度相机感测单元电性连接同步处理单元，且用于电性连接相机其他部件模块，深度相机感测单元选择性地产生取像信号，且用于接收相机其他部件模块所取得的影像。中央处理器电性连接同步处理单元及深度相机感测单元，其中同步处理单元于无线频道中不存在占用信号且接获呈休止状态的取像信号时中止产生占用信号，藉此释放无线频道。
通过上述架构，本公开所公开的深度相机的控制方法及驱动装置可适用在多个采用驱动装置的深度相机协调拍摄的应用场景。通过各个驱动装置主动采用无线方式检测无线频道是否被占用，并且在确定未占用之后才启动光源辅助深度相机的拍摄；从而避免了在其中一台深度相机拍摄时，遭遇其他深度相机同时投射红外光导致互相干涉的现象；换言之，本公开可实现多个深度相机分时拍摄的效果，并且不需要额外的线材或主控台用于协调拍摄顺序，因此可节省三维影像拍摄时的成本。
以上的关于本公开内容的说明及以下的实施方式的说明是用以示范与解释本发明的构思与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。
附图说明
图1是依据本发明一实施例所示出的具有深度相机驱动装置的相机的功能方框示意图。
图2是依据本发明一实施例所示出的深度相机控制方法的流程图。
附图标记说明：
1 深度相机驱动装置
10 光源驱动电路
12 光源
30 无线信号收发模块
32 天线
50 运算模块
52 同步处理单元
54 深度相机感测单元
56 中央处理器
58 相机其他部件模块
S1-S7 步骤
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求及附图，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的实施方式。
本发明一实施例的深度相机驱动装置是适用于采用飞行时间技术的深度相机。请参考图1，其是以功能方框图呈现本发明一实施例的深度相机驱动装置1以及深度相机的其他元件。深度相机驱动装置1包括光源驱动电路10、无线信号收发模块30以及运算模块50，运算模块50电性连接光源驱动电路10以及无线信号收发模块30。
光源驱动电路10电性连接至光源12，光源驱动电路10用于提供电力使光源12发射光线至被拍摄物体，其中所发射的光线为不可见光，例如红外线。光源驱动电路10是依据使能指令决定是否提供电力至光源12，此使能指令的发送来源为运算模块50，而运算模块50发送此使能指令的时机则将于后文叙述之。
无线信号收发模块30电性连接至天线32。实务上，无线信号收发模块30是例如射频集成电路(Radio Frequency Integrated Circuit，RFIC)，具有信号发射器及信号接收器。信号接收器通过天线32可检测指定频段的无线电频道是否被占用并据以产生频道占用结果，而频道占用结果将传送至运算模块50。若检测出无线频道被占用，说明无线频道中存在占用信号，若检测出无线频道未被占用，说明无线频道中不存在占用信号。信号发射器可通过天线32发射占用信号，其发射时机则由运算模块50根据前述的频道占用结果决定，占用信号是指具有前述指定频段的无线载波信号。
请参考图1。运算模块50中包括同步处理单元52，深度相机感测单元54及中央处理器56，其中深度相机控制单元54电性连接同步处理单元52及相机其他部件模块58，中央处理器56分别电性连接同步处理单元52及深度相机感测单元54。运算模块50是通过同步处理单元52电性连接光源驱动电路10及无线信号收发模块30。
实务上，深度相机感测单元54例如感测器，用于检测触发状态，例如深度相机的快门被启动。而深度相机感测单元54所电性连接的相机其他部件模块58则是指包括如相机镜头、快门及感光元件等已知的相机零部件。深度相机感测单元54将依据触发状态产生取像信号，并将此取像信号传送至同步处理单元52。此取像信号可为垂直同步信号VSYNC或水平同步信号HSYNC，二者采影像处理技术领域常用的定义，且取像信号具有工作状态及休止状态，实务上，工作状态例如垂直同步信号VSYNC处于高电位，休止状态例如垂直同步信号VSYNC处于低电位。当同步处理单元52接获处于工作状态的取像信号且从无线信号收发模块30接获类似「未测得占用信号」的频道占用结果时，同步处理单元52产生使能指令并发送至光源驱动电路10以启用光源12。然而，当同步处理单元52接获处于休止状态的取像信号且从无线信号收发模块30接获类似「未测得占用信号」的频道占用结果时，同步处理单元52并不产生使能指令。前述光源12的启用时机从实际应用场景而言相当于：深度相机的快门被致动，且此时没有其他深度相机同时拍摄(这些深度相机皆可采用本发明一实施例所叙述的深度相机驱动装置1)，即没有其他相机的光源干扰。因此，使用者的深度相机驱动装置1自动开启光源12以进行深度摄影。
中央处理器56用于通过深度相机感测单元54接收从相机其他部件模块58所获取的影像信息，并由同步处理单元52决定影像信息的接收时机。如同前述应用场景，当同步处理单元52接获取像信号且从无线信号收发模块30接获类似「未测得占用信号」的频道占用结果时，同步处理单元52将取像信号转发至中央处理器56，接获此取像信号即代表此时深度相机感测单元54所产生的影像信息为有效的影像信息，因此中央处理器56接收此影像信息并据以计算影像深度信息。
应理解，前述各模块或各单元是以功能进行划分，其在实际实现中可以相互组合为一或多个整体。于前述实施例，当具有本实施例的深度相机驱动装置的TOF深度相机要进行拍摄时，无线信号收发模块30检测无线电频道是否被占用。如果有占用，则可以将检测到的占用信号发送给同步处理单元52供其判断占用信号是否为同步处理单元52产生的占用信号，藉此确定是否继续后续接收影像等程序；也可以等待一抑制时段，在等待满抑制时段后重新等待下一个取像信号；或者也可以在检测到占用信号后重新等待下一个取像信号的到来。如果无线电频道没有被占用，则通知同步处理单元52，由同步处理单元52产生占用信号以占有无线电频道，同时使能光源驱动电路10并接收通过相机其他部件模块58所取得的影像。可以理解，此时，若有其他具有本实施例的深度相机驱动装置的TOF深度相机也要进行拍摄，则由于无线电频道的占有，需要等待无线电频道被释放，才能进行拍摄，借此使这两个相机能够在不同时间投射信号来避免干涉，同时，由于采用无线方式使得相机易于布建规划。
请参考图2，其是示出的依据本发明一实施例的深度相机控制方法，此控制方法是应用于具有前述深度相机驱动装置1的深度相机。请参考步骤S1，在深度相机驱动装置1尚未确认目前状态为可拍摄状态时，同步处理单元52中止取像信号的转发，并中止发送使能指令。换言之，是将深度相机驱动装置1回归至待运行的初始状态，即中央处理器56不接收影像信息且光源驱动电路10不启用光源12。
请参考图2的步骤S2及S3。在步骤S2中，当同步处理单元52收到取像信号时，代表深度相机感测单元54已准备就绪可进行深度影像的拍摄，否则回到步骤S1，同步处理单元52等待接收取像信号。在步骤S3中，同步处理单元52依据无线信号收发模块30的频道占用结果进行判断。若频道占用结果为无线频道中具有占用信号，代表目前已有另一深度相机正在拍摄或即将进行拍摄，则移至步骤S7，同步处理单元52等待一抑制时段，或者在另一种实施例中，则移至步骤S1，重新等待接收取像信号。实务上，此抑制时段的时间长度可以设为固定值或是随机值，同步处理单元52中还包括计时器用以累计等待时间，当等待时间达到抑制时段的时间长度，则回到步骤S1，重新等待取像信号。
必须附加说明的是，实务上并不限制步骤S2及S3的先后执行顺序，例如，可同时检测占用信号及取像信号，并且在「未测得占用信号」及「收到取像信号」两个条件同时满足时，继续执行图2的步骤S4。
请参考图2的步骤S4。在步骤S2及步骤S3分别确认收到取像信号及无线频道不存在占用信号之后，如步骤S4所示，同步处理单元52指示无线信号收发模块30发送占用信号，借此通知其他深度相机关于本深度相机即将发射光源并且拍摄。同步处理单元52同时发送使能指令以使能光源驱动电路10，并且转发取像信号至中央处理器56使其得以开始接收影像信息。请参考步骤S5，当中央处理器56完成影像接收之后，同步处理单元52中止使能指令，借此禁能光源驱动电路10以关闭光源12，同时，同步处理单元52还中止占用信号的发送，借此释放无线频道以让其他深度相机得以发出占用信号取得拍摄权，如步骤S6所示。
请继续参考图2的步骤S7，为了避免同一个深度相机长期占用无线频道进行拍摄，在步骤S6中止占用信号的发送之后，同步处理单元必须等待一段时间(即前述抑制时段)后才可重复前述步骤S1以重新等待取像信号，如步骤S7所示。抑制时段的时间长度如前，可以是固定值或随机值，其中随机值可由数个彼此相异的预设值中随机选出。若采用随机值，则可大幅降低两台深度相机连续两次同时发出占用信号的碰撞情况发生，因此实现多台装置分时拍摄的技术效果。
在本发明一实施例中，占用信号为具有指定频率的无线载波信号。在本发明另一实施例中，此无线载波信号可还包括编码信息，且同步处理单元52除了处理无线信号收发模块30的判断结果(即是否存在占用信号)之外，还包括判断当存在占用信号时，此占用信号是否具有前述的编码信息，当编码信息符合时，方可继续启动光源12进行拍摄。藉此可排除不具有相同编码信息的深度相机加入到具有此编码信息的深度相机群中进行拍摄，以避免不必要的干扰状况发生。
综合以上，本发明一实施例所介绍的深度相机驱动装置及控制方法，通过发射无线载波信号占用无线电频道并配合抑制时段的设计，可避免同一时间有一台以上的ToF深度相机进行拍摄，造成测距所用的光源互相干扰，影响距离测量准确度。另外，对于新加入的深度相机而言，仅需调整使占用信号的发射频率与其他深度相机所用的占用信号频率相符，便可直接加入原有的拍摄群当中，而无需额外的限制。而本发明一实施例采用无线载波信号的检测与发送作为协调机制，更可以减少额外布置线材所带来的不便，使得多台深度相机的协同拍摄更加顺利。
虽然本发明以前述的实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的构思和范围内，所做出的修改与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考所附的权利要求。

Claims (7)

1.一种深度相机的控制方法，其特征在于，包括：
利用无线信号收发模块检测无线频道中是否存在占用信号并据以产生频道占用结果；
利用运算模块依据所述频道占用结果选择性地产生所述占用信号；
在所述运算模块产生所述占用信号时，利用所述运算模块使能光源驱动电路并接收相机其他部件模块所取得的影像；以及
在所述运算模块取得所述影像之后，利用所述运算模块选择性地中止产生所述占用信号，禁能所述光源驱动电路并停止接收所述影像，其中，所述占用信号为包括编码信息的具有指定频率的无线载波信号；
所述利用运算模块依据所述频道占用结果选择性地产生所述占用信号这一步骤包括：判断所述无线频道当前的占用信号的编码信息是否与前一个占用信号的编码信息相同，如果相同，则所述运算模块维持当前占用信号。
2.如权利要求1所述的深度相机的控制方法，其特征在于，所述利用运算模块依据所述频道占用结果选择性地产生所述占用信号这一步骤包括：
在所述无线频道中不存在所述占用信号、且所述运算模块接获呈工作状态的取像信号时，所述运算模块产生所述占用信号。
3.如权利要求1所述的深度相机的控制方法，其特征在于，所述利用运算模块依据所述频道占用结果选择性地产生所述占用信号这一步骤包括：
在所述无线频道中不存在所述占用信号、且所述运算模块接获呈休止状态的取像信号时，所述运算模块中止产生所述占用信号，由此释放所述无线频道。
4.如权利要求1所述的深度相机的控制方法，其特征在于，在所述运算模块中止产生所述占用信号之后，还包括：
在经过抑制时段之后，重新利用所述无线信号收发模块检测所述无线频道中是否存在所述占用信号。
5.如权利要求4所述的深度相机的控制方法，其特征在于，所述抑制时段为固定的时间长度，或者是多个彼此相异的时间长度中的随机择一。
6.一种深度相机驱动装置，其特征在于，包括：
光源驱动电路，用于电性连接至光源，且用于在接收使能指令时驱动所述光源；
无线信号收发模块，用于电性连接至天线以供检测无线频道中是否具有占用信号，或者供产生所述占用信号以通过所述天线发送至所述无线频道；以及
运算模块，电性连接所述光源驱动电路及所述无线信号收发模块，所述运算模块用于电性连接相机其他部件模块，且用于在所述无线频道中不存在所述占用信号时，选择性地控制所述无线信号收发模块产生所述占用信号，且同时产生所述使能指令并接收所述相机其他部件模块所取得的影像，其中，所述运算模块包括：
同步处理单元，电性连接所述光源驱动电路及所述无线信号收发模块，所述同步处理单元用于在所述无线频道中不存在所述占用信号且接获呈工作状态的取像信号时，控制所述无线信号收发模块产生所述占用信号，并产生所述使能指令；
深度相机感测单元，电性连接所述同步处理单元，且用于电性连接所述相机其他部件模块，所述深度相机感测单元选择性地产生所述取像信号，且用于接收所述相机其他部件模块所取得的所述影像；以及
中央处理器，电性连接所述同步处理单元及所述深度相机感测单元，用于接收及处理所述深度相机感测单元获取的影像，其中所述同步处理单元决定影像接收的时机，其中，所述占用信号为包括编码信息的具有指定频率的无线载波信号；
所述同步处理单元还用于判断所述无线频道当前的占用信号的编码信息是否与前一个占用信号的编码信息相同，如果相同，则维持当前占用信号。
7.如权利要求6所述的深度相机驱动装置，其特征在于，所述同步处理单元还用于在所述无线频道中不存在所述占用信号、且接获呈休止状态的取像信号时，中止产生所述占用信号，藉此释放所述无线频道。
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