CN111932598B - 深度图像的构建方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种深度图像的构建方法，该构建方法包括：将预定光衍射为第一初始光斑点；将第一初始光斑点调整为偏振方向为第一方向的第一初始光斑点；在第一预定时间段内，将经过目标物体反射的第一初始光斑点的偏振方向由第一方向调整为第二方向，得到多个第一光斑点，第一方向和第二方向垂直；采集多个第一光斑点的第一图像；至少根据第一图像构建目标物体的深度图像。该构建方法能够减少环境光的影响，从而准确地构建深度图像。

Description

深度图像的构建方法

本申请为2019年5月13日递交的、申请号为201910394862.X且名称为“深度图像的构建方法、装置及系统”的专利文件的分案申请，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及成像领域，具体而言，涉及一种深度图像的构建方法。

背景技术

使用衍射光学元件(Diffractive Optical Elements，简称DOE)构建深度图是移动终端增强现实(AR)应用中的一个基础步骤，其中，深度图将与RGB图像结合生成用户可感知并互动的虚拟对象与真实世界进行组合。

部分深度图像可以使用3D结构光方法来构建，即通过移动终端自带的光源装置发射结构化的红外(IR)光照射视野中的物体或者背景，再通过移动终端自带的成像传感器检测反射回的光线成像，所发射IR光的成像图案与反射IR光的成像图案之间的偏移可被用于确认物体或者背景的距离并生成包含物体或者背景的深度图像。

上述方法中，发射的IR光通常通过周期性阵列的衍射光学元件DOE对VCSEL或者LD等发出的红外光进行衍射，构成由多个离散光斑点形成的斑点图案，所反射的斑点图案在空间位置或相位上将出现偏移，相应地可以用三角测距等各种方法计算视野中的深度。但是，在原理上，3D结构光会伴随着一些固有的缺点，例如速度慢、成本高容易受环境光影响等。环境光的影响是一个突出问题，由于太阳光谱以及各种人造光源装置中都包括红外光，即使是VCSEL所发射的940nm波段，这将对深度的识别和3D结构的建立造成不同程度的误差。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种深度图像的构建方法，以解决现有技术中难以准确地构建深度图像的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种深度图像的构建方法，包括：将预定光衍射为第一初始光斑点；将所述第一初始光斑点调整为偏振方向为第一方向的所述第一初始光斑点；在第一预定时间段内，将经过目标物体反射的所述第一初始光斑点的偏振方向由第一方向调整为第二方向，得到多个第一光斑点，所述第一方向和所述第二方向垂直；采集多个所述第一光斑点的第一图像；至少根据所述第一图像构建所述目标物体的深度图像。

进一步地，在构建所述深度图像之前，所述方法还包括：在第二预定时间段内，将经过目标物体反射的所述第一初始光斑点的偏振方向保持所述第一方向，得到多个第二光斑点，所述第一预定时间段与所述第二预定时间段不重合；采集多个所述第二光斑点的第二图像，至少根据所述第一图像构建所述目标物体的深度图像包括：根据所述第一图像与所述第二图像构建所述深度图像。

进一步地，过第二偏振元件调整或者保持所述第一初始光斑点的偏振方向，所述方法还包括：在所述第一预定时间段内，控制所述第二偏振元件的偏振方向为所述第二方向；在所述第二预定时间段内，控制所述第二偏振元件的偏振方向为所述第一方向。

进一步地，通过控制旋转载体的旋转来控制所述第二偏振元件的偏振方向，所述第二偏振元件位于所述旋转载体上，所述旋转载体的旋转带动所述第二偏振元件的旋转，这样该方法中还包括：控制所述旋转载体的旋转，使得所述第二偏振元件在所述第一预定时间内的偏振方向为所述第二方向，在所述第二预定时间内的偏振方向为所述第一方向。

进一步地，所述旋转载体为旋转台，控制所述旋转载体的旋转包括：控制所述旋转台匀速转动。

进一步地，采用第一衍射光学元件将所述预定光衍射为第一预定数量的所述第一初始光斑点，采集多个所述第一光斑点的第一图像包括：采集多个所述第一光斑点的第一预定图像；根据所述第一预定图像计算环境光造成的第一误差值；在所述第一误差值大于等于第一预定值且小于等于第二预定值的情况下，确定所述第一预定图像为所述第一图像，其中，所述第二预定值大于所述第一预定值。

进一步地，在所述第一误差值小于所述第一预定值或者所述第一误差值大于所述第二预定值的情况下，所述方法还包括：采用第二衍射光学元件将所述预定光衍射为第二预定数量的所述第一初始光斑点，所述第二预定数量大于或者小于所述第一预定数量。

进一步地，至少根据所述第一图像构建所述目标物体的深度图像包括：根据所述第一图像确定环境光导致的误差值；根据所述误差值和所述第二图像确定所述目标物体的深度；根据所述深度构建所述深度图像。

进一步地，所述第一方向为所述第二图像中的亮度最大的方向。

进一步地，所述第一初始光斑点的波长为预定波长、所述第一光斑点的波长为预定波长、和/或所述第二光斑点的波长为所述预定波长。

采用本申请的技术方案，上述的方法中，上述的方法中，首先将预定光衍射形成多个第一初始光斑点，然后将第一初始光斑点起偏为第一方向的偏振光，该偏振光经过目标物体的反射，其偏振方向调整为第二方向，得到偏振方向为第二方向的多个第一光斑点，第一方向与第二方向垂直，后续，采集多个上述第一光斑点的第一图像，且至少根据上述第一图像构建上述目标物体的深度图像。

该方法获采集的第一图像为多个第一光斑点的图像，并且，第一光斑点为第一初始光斑点经过目标物体反射形成的，其中，第一初始光斑点的偏振方向为第一方向，经过目标物体反射后，并将偏振方向调整为与第一方向垂直的第二方向，这样得到的多个第一光斑点基本为环境光，采集这部分光的图像，即第一图像，根据该图像就可以确定环境光导致的误差值，然后，根据该误差值准确地计算出深度，从而根据该深度准确地构建深度图像，即构建3D图像，得到的深度图像基本可以消除环境光导致的误差，进而得到更准确的深度图像，并且根据深度图像可以建立准确的AR场景。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的深度图像的构建方法的实施例的流程图示意图；

图2示出了根据本申请的深度图像的构建装置的实施例的结构示意图；

图3示出了根据本申请的深度图像的构建系统的结构示意图；以及

图4示出了根据本申请的深度图像的构建方法的实施例的流程图示意图。

01、目标物体；101、光源组件；102、衍射光学元件；103、第一偏振元件；104、旋转载体；105、第二偏振元件；106、图像处理组件；107、成像元件；108、深度图像构建单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

现有技术中，现有技术中的采用3D结构光构建3D图像的方法，由于环境光的影响，导致构建的深度图像并不准确，为了缓解这一问题，根据本申请的实施例，提供了一种深度图像的构建方法。

图1是根据本申请第一实施例的深度图像的构建方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S101，采集多个第一光斑点的第一图像，其中，上述第一光斑点为第一初始光斑点经过目标物体反射以及改变偏振方向后形成的，上述第一初始光斑点的偏振方向为第一方向，上述第一光斑点的偏振方向为第二方向，上述第一方向与上述第二方向垂直；

步骤S102，至少根据上述第一图像得到的误差值构建上述目标物体的深度图像。

上述方法中，首先，获取第一图像，该图像为多个第一光斑点的图像，并且，第一光斑点为第一初始光斑点经过目标物体反射形成的，其中，第一初始光斑点的偏振方向为第一方向，经过目标物体反射后，并将偏振方向调整为与第一方向垂直的第二方向，这样得到的多个第一光斑点基本为环境光，采集这部分光的图像，即第一图像，根据该图像就可以确定环境光导致的误差值，然后，根据该误差值能够准确地计算深度，从而准确地构建深度图像，即构建3D图像，得到的深度图像基本可以消除环境光导致的误差，进而得到更准确的深度图像。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在实际的构建深度图像的过程中，在构建深度图像之前需要计算得到图像的深度，为了准确地计算得到图像的深度，本申请的第二实施例中，在构建上述目标物体的深度图像之前，上述方法还包括：采集多个第二光斑点的第二图像，上述第二光斑点为上述第一初始光斑点经过目标物体反射后形成的，上述第二光斑点的偏振方向为上述第一方向，上述第二图像对应的上述第一初始光斑点的数量与上述第一图像对应的上述第一初始光斑点的数量相同。至少根据上述误差值构建上述目标物体的深度图像包括：根据上述第二图像和上述第一图像得到的误差值构建上述深度图像，即根据上述第二图像和上述第一图像得到的误差值得到图像的深度，然后根据该深度构建上述深度图像。

在实际的应用过程中，有时候环境光比较强，有时候比较弱，为了准确地获取环境光导致的误差值，需要对环境光进行合适的放大，才能准确地构建深度图像。本申请的第三实施例中，采集多个第一光斑点的第一图像包括：采集多个上述第一光斑点的第一预定图像；根据上述第一预定图像计算环境光造成的第一误差值；在上述第一误差值大于等于第一预定值且小于等于第二预定值的情况下，确定上述第一预定图像为上述第一图像，其中，上述第二预定值大于上述第一预定值。该方法中，通过第一误差值来判断环境光的大小，在第一误差值满足上述的条件的情况下，才能确定该预定图像为第一图像，这样后续根据该第一图像得到的误差值比较准确，后续根据该误差值构建的深度图像会更准确。这里的“大于等于”为大于或等于，“小于等于”为小于或等于。

当然，实际的应用过程中，有时候根据第一预定图像得到的第一误差值并不满足“大于等于第一预定值且小于等于第二预定值”这一条件，可能小于第一预定值，在这一情况下，为了构建更准确的深度图像，本申请的第四实施例中，采集多个第一光斑点的第一图像还包括：在上述第一误差值小于上述第一预定值的情况下，采集多个上述第一光斑点的第二预定图像，上述第二预定图像对应的上述第一初始光斑点的数量大于上述第一预定图像对应的上述第一初始光斑点的数量，具体二者之间可以为数倍、数十倍或者数百倍的关系等；根据上述第二预定图像计算环境光造成的第二误差值；在上述第二误差值大于或等于上述第一预定值的情况下，确定上述第二预定图像为上述第一图像。

当然，得到的第一误差值也可能大于第二预定值，在该情况下，本申请的第五实施例中，采集多个第一光斑点的第一图像还包括：在上述第一误差值大于上述第二预定值的情况下，采集多个上述第一光斑点的第三预定图像，上述第三预定图像对应的上述第一初始光斑点的数量小于上述第一预定图像对应的上述第一初始光斑点的数量，具体二者之间可以为数倍、数十倍或者数百倍的关系等；根据上述第三预定图像计算环境光造成的第三误差值；在上述第三误差值小于或等于上述第二预定值的情况下，确定上述第三预定图像为上述第一图像。

在实际的应用过程中，如果第二预定图像的第二误差值和第三预定图像的第三误差值还是不能满足“大于等于第一预定值或者小于等于第二预定值”这一条件，该方法中，还可以继续采集预定图像，直到其对应的误差值满足这一条件，即可以确认该预定图像为第一图像，后续根据该第一图像确定图像的深度，从而构建深度图像。

该方法中的图像可以是一个采集设备采集得到的，也可以是多个采集设备得到，多个采集设备采集的情况下，这些采集设备在采集对应的图像时需要在同一位置，这种操作起来会很麻烦，效率较低，所以最好是一个采集设备采集需要的多个图像，这种情况下，本申请的第六实施例中，上述方法还包括：控制上述第一图像的采集时刻与上述第二图像的采集时刻间隔。实际就是采集上述第一图像对应的帧或者时间段与上述第二图像对应的帧或者时间段在时间上相互间隔。

为了减小其他波长的光影响构建的深度图像的准确性，本申请的第七实施例中，上述第一初始光斑点的波长为预定波长、上述第一光斑点的波长为预定波长、和/或上述第二光斑点的波长为上述预定波长。

本申请的第八实施例中，上述第一方向为上述第二图像中的亮度最大的方向。实际的应用中，第一初始光斑点是由发光器件发出，并且经过衍射以及起偏得到的，第一方向可以调整为与发光器本身的偏振优势方向一致，这样可以增加第二图像的输出功率，构建出更加清晰准确的图像。

本申请实施例还提供了一种深度图像的构建装置，需要说明的是，本申请实施例的深度图像的构建装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于深度图像的构建方法。以下对本申请实施例提供的深度图像的构建装置进行介绍。

图2是根据本申请第九实施例的深度图像的构建装置的示意图。如图2所示，该装置包括：

采集单元10，用于采集多个第一光斑点的第一图像，其中，上述第一光斑点为第一初始光斑点经过目标物体反射以及改变偏振方向后形成的，上述第一初始光斑点的偏振方向为第一方向，上述第一光斑点的偏振方向为第二方向，上述第一方向与上述第二方向垂直；

构建单元20，用于至少根据上述第一图像得到的误差值构建上述目标物体的深度图像。

上述装置中，采集单元采集第一图像，该图像为多个第一光斑点的图像，并且，第一光斑点为第一初始光斑点经过目标物体反射形成的，其中，第一初始光斑点的偏振方向为第一方向，经过目标物体反射后，并将偏振方向调整为与第一方向垂直的第二方向，这样得到的多个第一光斑点基本为环境光，采集这部分光的图像，即第一图像，根据该图像就可以确定环境光导致的误差值，构建单元根据该误差值构建深度图像，即构建3D图像，得到的深度图像基本可以消除环境光导致的误差，进而得到更准确的深度图像，并且根据深度图像可以建立准确的AR场景。

在实际的构建深度图像的过程中，在构建深度图像之前需要计算得到图像的深度，为了准确地计算得到图像的深度，本申请的第十实施例中，采集单元还用于采集多个第二光斑点的第二图像，上述第二光斑点为上述第一初始光斑点经过目标物体反射后形成的，上述第二光斑点的偏振方向为上述第一方向，上述第二图像对应的上述第一初始光斑点的数量与上述第一图像对应的上述第一初始光斑点的数量相同。构建单元还根据上述第二图像和上述第一图像得到的误差值构建上述深度图像，即根据上述第二图像和上述第一图像得到的误差值得到图像的深度，然后根据该深度构建上述深度图像。

在实际的应用过程中，有时候环境光比较强，有时候比较弱，为了准确地获取环境光导致的误差值，需要对环境光进行合适的放大，才能准确地构建深度图像。本申请的第十一实施例中，采集单元包括采集模块、计算模块以及确定模块，其中，采集模块用于采集多个上述第一光斑点的第一预定图像；计算模块用于根据上述第一预定图像计算环境光造成的第一误差值；确定模块用于在上述第一误差值大于等于第一预定值且小于等于第二预定值的情况下，确定上述第一预定图像为上述第一图像，其中，上述第二预定值大于上述第一预定值。该方法中，通过第一误差值来判断环境光的大小，在第一误差值满足上述的条件的情况下，才能确定该预定图像为第一图像，这样后续根据该第一图像得到的误差值比较准确，后续根据该误差值构建的深度图像会更准确。这里的“大于等于”为大于或等于，“小于等于”为小于或等于。

当然，实际的应用过程中，有时候根据第一预定图像得到的第一误差值并不满足“大于等于第一预定值且小于等于第二预定值”这一条件，可能小于第一预定值，在这一情况下，为了构建更准确的深度图像，本申请的第十二实施例中，采集模块还用于在上述第一误差值小于上述第一预定值的情况下，采集多个上述第一光斑点的第二预定图像，上述第二预定图像对应的上述第一初始光斑点的数量大于上述第一预定图像对应的上述第一初始光斑点的数量，具体二者之间可以为数倍、数十倍或者数百倍的关系等；计算模块还用于根据上述第二预定图像计算环境光造成的第二误差值；确定模块还用于在上述第二误差值大于或等于上述第一预定值的情况下，确定上述第二预定图像为上述第一图像。

当然，得到的第一误差值也可能大于第二预定值，在该情况下，本申请的第十三实施例中，采集模块还用于在上述第一误差值大于上述第二预定值的情况下，采集多个上述第一光斑点的第三预定图像，上述第三预定图像对应的上述第一初始光斑点的数量小于上述第一预定图像对应的上述第一初始光斑点的数量，具体二者之间可以为数倍、数十倍或者数百倍的关系等；计算模块还用于根据上述第三预定图像计算环境光造成的第三误差值；确定模块还用于在上述第三误差值小于或等于上述第二预定值的情况下，确定上述第三预定图像为上述第一图像。

在实际的应用过程中，如果第二预定图像的第二误差值和第三预定图像的第三误差值还是不能满足“大于等于第一预定值或者小于等于第二预定值”这一条件，该装置中的采集模块还可以继续采集预定图像，直到确定模块确定其对应的误差值满足这一条件，即可以确认该预定图像为第一图像，构建单元根据该第一图像确定图像的深度，从而构建深度图像。

该装置中的图像可以是一个采集设备采集得到的，也可以是多个采集设备得到，多个采集设备采集的情况下，这些采集设备在采集对应的图像时需要在同一位置，这种操作起来会很麻烦，效率较低，所以最好是一个采集设备采集需要的多个图像，这种情况下，本申请的第十四实施例中，上述装置还包括控制单元，用于控制上述第一图像的采集时刻与上述第二图像的采集时刻间隔。实际就是控制采集上述第一图像对应的帧或者时间段与上述第二图像对应的帧或者时间段在时间上相互间隔。

为了减小其他波长的光影响构建的深度图像的准确性，本申请的第十五实施例中，上述第一初始光斑点的波长为预定波长、上述第一光斑点的波长为预定波长、和/或上述第二光斑点的波长为上述预定波长。

本申请的第十六实施例中，上述第一方向为上述第二图像中的亮度最大的方向。实际的应用中，第一初始光斑点是由发光器件发出，并且经过衍射以及起偏得到的，第一方向可以调整为与发光器本身的偏振优势方向一致，这样可以增加第二图像的输出功率，构建出更加清晰准确的图像。

本申请的第十七实施例中，提供了一种深度图像的构建系统，如图3所示(为了简化图，该图中用一条线表示目标物体01)，该系统包括：

光源组件101，用于发出预定光；

衍射组件，包括至少一个衍射光学元件102，至少一个上述衍射光学元件位于上述光源组件101的一侧，上述衍射组件将上述预定光衍射为多个第一初始光斑点；

第一偏振元件103，位于上述衍射组件远离上述光源组件101的一侧，上述第一偏振元件103用于将上述第一初始光斑点调整为偏振方向为第一方向的上述第一初始光斑点；

第二偏振元件105，用于将经过目标物体01反射的上述第一初始光斑点的偏振方向调整为第二方向，得到多个第一光斑点，上述第一方向与上述第二方向垂直；

图像处理组件106，至少部分位于上述第二偏振元件105的一侧，上述图像处理组件106用于采集多个上述第一光斑点的第一图像，且至少根据上述第一图像构建上述目标物体的深度图像。

上述系统中，光源组件发出的光经过衍射组件衍射，形成多个第一初始光斑点，然后经过第一偏振元件，将第一初始光斑点起偏为第一方向的偏振光，该偏振光经过目标物体的反射，经过第二偏振元件，其偏振方向调整为第二方向，得到偏振方向为第二方向的多个第一光斑点，第一方向与第二方向垂直，后续，图像处理组件采集多个上述第一光斑点的第一图像，且至少根据上述第一图像构建上述目标物体的深度图像。为了简化结构，图3中用一条直线代表目标物体。

该系统采集的第一图像为多个第一光斑点的图像，并且，第一光斑点为第一初始光斑点经过目标物体反射形成的，其中，第一初始光斑点的偏振方向为第一方向，经过目标物体反射后，并将偏振方向调整为与第一方向垂直的第二方向，这样得到的多个第一光斑点基本为环境光，采集这部分光的图像，即第一图像，根据该图像就可以确定环境光导致的误差值，然后，根据该误差值准确地计算出深度，从而根据该深度准确地构建深度图像，即构建3D图像，得到的深度图像基本可以消除环境光导致的误差，进而得到更准确的深度图像，并且根据深度图像可以建立准确的AR场景。

在实际的构建深度图像的过程中，在构建深度图像之前需要计算得到图像的深度，为了准确地计算得到图像的深度，本申请的第十八实施例中，上述第二偏振元件的偏振方向可在第一方向和第二方向之间切换。在第二偏振元件的偏折方向为第一方向的情况下，其将经过上述目标物体反射的上述第一初始光斑点的偏振方向保持上述第一方向，得到多个第二光斑点，上述图像处理组件还用于采集多个上述第二光斑点的第二图像，且根据上述第一图像和上述第二图像构建上述目标物体的深度图像。

由上述内容可知，第二偏振元件需要将经过目标物体反射的第一初始光斑点的偏振方向调整第二方向或保持第一方向，即第二偏振元件在不同时刻的偏振方向不同，为了改变第二偏振元件的偏振方向，本申请的第十九实施例中，如图3所示，上述系统还包括旋转载体104，上述第二偏振元件位于上述旋转载体上，上述旋转载体用于带动上述第二偏振元件旋转，以使得上述第二偏振元件的偏振方向可在第一方向和第二方向之间切换。

本申请的旋转载体可以为任何结构的旋转载体，只要其能够承载第二偏振元件，且可以带动第二偏振元件旋转即可，本申请的第二十实施例中，上述旋转载体为旋转台。

在应用的过程中，当经过第一衍射光学元件后形成的第一图像对应的误差值不在预定范围内，说明对应的本底过强或者过弱，在本底过强的情况下，应该选用产生的第一初始光斑点数量较小的衍射光学元件，从而提高多个第一初始光斑点的总亮度，来进一步减少环境光的影响。在本底过弱的情况下，应该选用产生的第一初始光斑点数量较大的衍射光学元件，从而降低多个第一初始光斑点的总亮度，来进一步提高构建的深度图像的准确性。因此，本申请的第二十一实施例中，上述衍射组件包括多个上述衍射光学元件，多个上述衍射光学元件中的一个上述衍射光学元件位于上述光源组件的一侧，且各上述衍射光学元件对光的放大倍数不同。这样方便在合适的情况下，选择合适的衍射光学元件。

更为具体的一种实施例中，上述衍射组件包括两个上述衍射光学元件，分别为第一衍射光学元件和第二衍射光学元件，其中，上述第一衍射光学元件和上述第二衍射光元件对光的放大倍数不同，上述第一衍射光学元件或上述第二衍射光学元件位于上述光源组件的一侧，即二者之一位于光源组件的一侧。

这两个衍射光学元件在放大倍数可以差异数倍、数十倍甚至百倍，因此其分布密度、周期、微结构尺寸形状等可以各有不同，也可以仅使用一块衬底，并仅在衬底上通过压印、光刻、电子束曝光等各种公知方式形成多个不同放大倍数的区域。

需要说明的是，本申请的衍射光学元件可以是光栅、周期性排列的微结构或者非周期性排列的微结构以便将光源组件所发出的光扩散为更多的斑点，衍射组件中的多个衍射光学元件的微结构可以是不同或者相同的，而且微结构的周期性或者密度可以是不同的，或者至少在一部分区域内是不同的。

还需要说明的是，本申请的衍射光学元件的数量并不限于上述的两个，还可以三个或者更多的数量，本领域技术人员可以根据实际情况设置合适数量的衍射光学元件。

为了避免其他波长的光对构建深度图像的影响，本申请的第二十二实施例中，上述系统还包括至少一个滤光片，滤光片位于上述第一偏振元件与上述光源组件之间、位于上述第一偏振元件的远离上述光源组件的一侧、位于上述第二偏振元件的远离上述图像处理组件的一侧、和/或位于上述图像处理组件与上述第二偏振元件之间，上述滤光片用于滤除除上述预定光的波长之外的光。该滤光片可以为一个，这种情况下，该滤光片可以位于上述的四个位置中的任一个；该滤光片可以为多个，可以位于上述的四个位置中的任一个或者多个，当然，其中的一个位置也可以设置多个滤光片。

当然，本申请中的滤光片也并不限于上述的位置，其还可以为任意可实现滤除其他光的位置，例如，其还可以为图像处理组件中镜头的一部分，本申请的第二十三实施例中，如图3所示，上述图像处理组件包括成像元件107和深度图像构建单元108，成像元件107与上述第二偏振元件的一侧，上述成像元件107拍摄多个上述第一光斑点的第一图像；深度图像构建单元108至少根据上述第一图像构建上述深度图像。成像元件用来接收从场景反射的多个斑点并成像，成像元件可包括镜片、CMOS、CCD和/或滤波片等各种公知的组件，此外，对应的滤波片可以为窄带滤波片。

本申请中的光源组件可以为发出任意波长的光源组件，本领域技术人员可以采用任意合适的光源组件，可以是VCSEL或半导体LD等各种激光光源，也可以是LED等光谱光源经过滤波片滤光，可以或者不可以具有周期性，还可以进一步包括微透镜的阵列来对激光进行准直、聚焦等，激光器可以输出多束激光或者一束激光。为了进一步减少环境光对成像的影响，本申请的第二十四实施例中，上述光源组件为红外光源阵列，上述成像元件为红外成像元件。红外光源阵列即阵列式红外光源，该光源组件发出的光为红外光，红外光可以进一步减少其他的环境光对成像的影响，对应地，成像元件为红外成像元件。

一种具体的实施例中，首先由红外光源阵列发射红外激光束，激光束照射衍射光学元件之后会形成包括M×N个光斑点的衍射图案(激光束原本的光斑点数量为N，而M为放大倍数)，光斑点数量的增加有助于提高检测的精度和扩大检测的范围。在无其他外界入射光源的情况下，红外光源阵列所发射的光束一般具有优势的偏振方向，如椭圆偏振光，可以通过线性偏振元件提取该偏振方向以便射衍射光学元件出射的光斑点具有相应的偏振方向，优选与该优势偏振方向一致。而通常的场景中镜面反射体较少，反射回到构建系统中并被红外成像元件收集的反射光的偏振方向会得到大致的保持。

本申请的第二十五实施例中，上述第一方向为上述第二图像中的光斑点的亮度最大的方向。实际的应用中，第一初始光斑点是由发光器件发出，并且经过衍射以及起偏得到的，第一方向可以调整为与发光器本身的偏振优势方向一致，这样可以增加第二图像的输出功率，构建出更加清晰准确的图像。

还需要说明的是，本申请中的上述构建系统并不限于仅仅包括上述提及的各种结构、元件或者设备，其还可包括透镜、光阑、波导、滤波片等各类其他光学元件，还可以包括图形处理器、存储器、显示器、总线、I/O等其他各种合适的器件等。

本申请的第二十六实施例中，提供了一种深度图像的构建方法，如图4所示，该构建方法包括：

步骤S201，将预定光衍射为第一初始光斑点；

步骤S202，将上述第一初始光斑点调整为偏振方向为第一方向的上述第一初始光斑点；

步骤S203，在第一预定时间段内，将经过目标物体反射的上述第一初始光斑点的偏振方向由第一方向调整为第二方向，得到多个第一光斑点，上述第一方向和上述第二方向垂直；

步骤S204，采集多个上述第一光斑点的第一图像；

步骤S205，至少根据上述第一图像构建上述目标物体的深度图像。

上述方法中，首先将预定光衍射形成多个第一初始光斑点，然后将第一初始光斑点起偏为第一方向的偏振光，该偏振光经过目标物体的反射，其偏振方向调整为第二方向，得到偏振方向为第二方向的多个第一光斑点，第一方向与第二方向垂直，后续，采集多个上述第一光斑点的第一图像，且至少根据上述第一图像构建上述目标物体的深度图像。

该方法获采集的第一图像为多个第一光斑点的图像，并且，第一光斑点为第一初始光斑点经过目标物体反射形成的，其中，第一初始光斑点的偏振方向为第一方向，经过目标物体反射后，并将偏振方向调整为与第一方向垂直的第二方向，这样得到的多个第一光斑点基本为环境光，采集这部分光的图像，即第一图像，根据该图像就可以确定环境光导致的误差值，然后，根据该误差值准确地计算出深度，从而根据该深度准确地构建深度图像，即构建3D图像，得到的深度图像基本可以消除环境光导致的误差，进而得到更准确的深度图像，并且根据深度图像可以建立准确的AR场景。

在实际的构建深度图像的过程中，在构建深度图像之前需要计算得到图像的深度，为了准确地计算得到图像的深度，本申请的第二十七实施例中，在构建上述深度图像之前，上述方法还包括：在第二预定时间段内，将经过目标物体反射的上述第一初始光斑点的偏振方向保持上述第一方向，得到多个第二光斑点，上述第一预定时间段与上述第二预定时间段不重合；采集多个上述第二光斑点的第二图像。至少根据上述第一图像构建上述目标物体的深度图像包括：根据上述第一图像与上述第二图像构建上述深度图像。

由上述内容可知，第二偏振元件需要将经过目标物体反射的第一初始光斑点的偏振方向调整第二方向或保持第一方向，即第二偏振元件在不同时刻的偏振方向不同，本申请的第二十八实施例中，上述方法还包括：在上述第一预定时间段内，控制上述第二偏振元件的偏振方向为上述第二方向；在上述第二预定时间段内，控制上述第二偏振元件的偏振方向为上述第一方向。

在实际的应用过程中，本申请的第二十九实施例中，通过控制旋转载体的旋转来控制第二偏振元件的偏振方向，第二偏振元件位于旋转载体上，旋转载体的旋转带动第二偏振元件的旋转，这样该方法中还包括：控制旋转载体的旋转，使得第二偏振元件在第一预定时间内的偏振方向为第二方向，在第二预定时间内的偏振方向为第一方向。一种具体的实施例中，旋转载体为旋转台，该方法中，控制旋转台匀速转动，以使得第二偏振元件的在预定时间内的偏振方向为预定的偏振方向。

在实际的应用过程中，有时候环境光比较强，有时候比较弱，为了准确地获取环境光导致的误差值，需要对环境光进行合适的放大，才能准确地构建深度图像。本申请的第三十实施例中，采用第一衍射光学元件将上述预定光衍射为第一预定数量的上述第一初始光斑点，采集多个上述第一光斑点的第一图像包括：采集多个上述第一光斑点的第一预定图像；根据上述第一预定图像计算环境光造成的第一误差值；在上述第一误差值大于等于第一预定值且小于等于第二预定值的情况下，确定上述第一预定图像为上述第一图像，其中，上述第二预定值大于上述第一预定值。该方法中，通过第一误差值来判断环境光的大小，在第一误差值满足上述的条件的情况下，才能确定该预定图像为第一图像，这样后续根据该第一图像得到的误差值比较准确，后续根据该误差值构建的深度图像会更准确。这里的“大于等于”为大于或等于，“小于等于”为小于或等于。

当然，实际的应用过程中，有时候根据第一预定图像得到的第一误差值并不满足“大于等于第一预定值且小于等于第二预定值”这一条件，可能小于第一预定值，也可能大于第二预定值，在这一情况下，为了构建更准确的深度图像，本申请的第三十一实施例中，在上述第一误差值小于上述第一预定值或者上述第一误差值大于上述第二预定值的情况下，上述方法还包括：采用第二衍射光学元件将上述预定光衍射为第二预定数量的上述第一初始光斑点，上述第二预定数量大于或者小于上述第一预定数量。当第一误差值小于第一预定值时，第二预定数量大于第一预定数量，当第一误差值岛屿第一预定值时，第二预定数量小于第一预定数量。实际的实现过程中，可以通过不同衍射光学元件来得到不同数量的第一初始光斑点。

在实际的应用过程中，如果第二预定图像的第二误差值和第三预定图像的第三误差值还是不能满足“大于等于第一预定值或者小于等于第二预定值”这一条件，该方法中，还可以继续采集预定图像，直到其对应的误差值满足这一条件，即可以确认该预定图像为第一图像，后续根据该第一图像确定图像的深度，从而构建深度图像。

本申请的第三十二实施例中，至少根据上述第一图像构建上述目标物体的深度图像包括：根据上述第一图像确定环境光导致的误差值；根据上述误差值和上述第二图像确定上述目标物体的深度；根据上述深度构建上述深度图像。

上述深度图像的构建装置包括处理器和存储器，上述采集单元与构建单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来更加准确地构建深度图像。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。

本发明第三十三实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述深度图像的构建方法。

本发明第三十四实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述深度图像的构建方法。

本发明第三十五实施例提供了一种电子设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：

步骤S101，采集多个第一光斑点的第一图像，其中，上述第一光斑点为第一初始光斑点经过目标物体反射以及改变偏振方向后形成的，上述第一初始光斑点的偏振方向为第一方向，上述第一光斑点的偏振方向为第二方向，上述第一方向与上述第二方向垂直；

步骤S102，至少根据上述第一图像得到的误差值构建上述目标物体的深度图像。

本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：

步骤S101，采集多个第一光斑点的第一图像，其中，上述第一光斑点为第一初始光斑点经过目标物体反射以及改变偏振方向后形成的，上述第一初始光斑点的偏振方向为第一方向，上述第一光斑点的偏振方向为第二方向，上述第一方向与上述第二方向垂直；

步骤S102，至少根据上述第一图像得到的误差值构建上述目标物体的深度图像。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的方法中，首先，获取第一图像，该图像为多个第一光斑点的图像，并且，第一光斑点为第一初始光斑点经过目标物体反射形成的，其中，第一初始光斑点的偏振方向为第一方向，经过目标物体反射后，并将偏振方向调整为与第一方向垂直的第二方向，这样得到的多个第一光斑点基本为环境光，采集这部分光的图像，即第一图像，根据该图像就可以确定环境光导致的误差值，然后，根据该误差值能够准确地计算深度，从而准确地构建深度图像，即构建3D图像，得到的深度图像基本可以消除环境光导致的误差，进而得到更准确的深度图像。

2)、本申请的方法中，采集单元采集第一图像，该图像为多个第一光斑点的图像，并且，第一光斑点为第一初始光斑点经过目标物体反射形成的，其中，第一初始光斑点的偏振方向为第一方向，经过目标物体反射后，并将偏振方向调整为与第一方向垂直的第二方向，这样得到的多个第一光斑点基本为环境光，采集这部分光的图像，即第一图像，根据该图像就可以确定环境光导致的误差值，构建单元根据该误差值构建深度图像，即构建3D图像，得到的深度图像基本可以消除环境光导致的误差，进而得到更准确的深度图像，并且根据深度图像可以建立准确的AR场景。

3)、本申请的装置中，采集单元采集的第一图像为多个第一光斑点的图像，并且，第一光斑点为第一初始光斑点经过目标物体反射形成的，其中，第一初始光斑点的偏振方向为第一方向，经过目标物体反射后，并将偏振方向调整为与第一方向垂直的第二方向，这样得到的多个第一光斑点基本为环境光，采集这部分光的图像，即第一图像，构建单元根据该图像就可以确定环境光导致的误差值，然后，根据该误差值准确地计算出深度，从而根据该深度准确地构建深度图像，即构建3D图像，得到的深度图像基本可以消除环境光导致的误差，进而得到更准确的深度图像，并且根据深度图像可以建立准确的AR场景。

4)、本申请的装置中，采集单元采集的第一图像为多个第一光斑点的图像，并且，第一光斑点为第一初始光斑点经过目标物体反射形成的，其中，第一初始光斑点的偏振方向为第一方向，经过目标物体反射后，并将偏振方向调整为与第一方向垂直的第二方向，这样得到的多个第一光斑点基本为环境光，采集这部分光的图像，即第一图像，构建单元根据该图像就可以确定环境光导致的误差值，然后，根据该误差值准确地计算出深度，从而根据该深度准确地构建深度图像，即构建3D图像，得到的深度图像基本可以消除环境光导致的误差，进而得到更准确的深度图像，并且根据深度图像可以建立准确的AR场景。

以上上述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种深度图像的构建方法，其特征在于，包括：

将预定光衍射为第一初始光斑点；

将所述第一初始光斑点调整为偏振方向为第一方向的所述第一初始光斑点；

在第一预定时间段内，将经过目标物体反射的所述第一初始光斑点的偏振方向由第一方向调整为第二方向，得到多个第一光斑点，所述第一方向和所述第二方向垂直；

采集多个所述第一光斑点的第一图像；

至少根据所述第一图像构建所述目标物体的深度图像，

在构建所述深度图像之前，所述方法还包括：在第二预定时间段内，将经过目标物体反射的所述第一初始光斑点的偏振方向保持所述第一方向，得到多个第二光斑点，所述第一预定时间段与所述第二预定时间段不重合；采集多个所述第二光斑点的第二图像，至少根据所述第一图像构建所述目标物体的深度图像包括：根据所述第一图像与所述第二图像构建所述深度图像，

至少根据所述第一图像构建所述目标物体的深度图像包括：

根据所述第一图像确定环境光导致的误差值；

根据所述误差值和所述第二图像确定所述目标物体的深度；

根据所述深度构建所述深度图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过第二偏振元件调整或者保持所述第一初始光斑点的偏振方向，所述方法还包括：

在所述第一预定时间段内，控制所述第二偏振元件的偏振方向为所述第二方向；

在所述第二预定时间段内，控制所述第二偏振元件的偏振方向为所述第一方向。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过控制旋转载体的旋转来控制所述第二偏振元件的偏振方向，所述第二偏振元件位于所述旋转载体上，所述旋转载体的旋转带动所述第二偏振元件的旋转，所述方法还包括：

控制所述旋转载体的旋转，使得所述第二偏振元件在所述第一预定时间内的偏振方向为所述第二方向，在所述第二预定时间内的偏振方向为所述第一方向。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述旋转载体为旋转台，控制所述旋转载体的旋转包括：

控制所述旋转台匀速转动。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用第一衍射光学元件将所述预定光衍射为第一预定数量的所述第一初始光斑点，采集多个所述第一光斑点的第一图像包括：

采集多个所述第一光斑点的第一预定图像；

根据所述第一预定图像计算环境光造成的第一误差值；

在所述第一误差值大于等于第一预定值且小于等于第二预定值的情况下，确定所述第一预定图像为所述第一图像，其中，所述第二预定值大于所述第一预定值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述第一误差值小于所述第一预定值或者所述第一误差值大于所述第二预定值的情况下，所述方法还包括：

采用第二衍射光学元件将所述预定光衍射为第二预定数量的所述第一初始光斑点，所述第二预定数量大于或者小于所述第一预定数量。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一方向为所述第二图像中的亮度最大的方向。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一初始光斑点的波长为预定波长、所述第一光斑点的波长为预定波长、和/或所述第二光斑点的波长为所述预定波长。