CN208172809U - 图像获取装置、图像重构装置、身份识别装置、电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种图像获取装置、三维图像重构装置、身份识别装置、和电子设备。该图像获取装置包括光投射器和光接收器。该光投射器用于投射红外光至一目标物体。该光接收器用于捕获由该目标物体反射回来的红外光，并根据捕获的红外光获得该目标物体的红外图像。其中，该光投射器投射的红外光的波长范围为[920,960]纳米。该电子设备包括该图像获取装置。

Description

图像获取装置、图像重构装置、身份识别装置、电子设备

技术领域

本申请涉及一种图像获取装置、三维图像重构装置、身份识别装置、和电子设备。

背景技术

目前，随着传感技术的发展，越来越多的领域开始应用图像感测技术。例如，智能手机开始采用人脸识别。其中，图像获取装置感测到的图像的质量直接影响着产品性能，最终影响用户体验。

有鉴于此，至少有必要提供一种感测精度较高的图像获取装置。

发明内容

本申请实施方式旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请实施方式需要提供一种图像获取装置、三维图像重构装置、身份识别装置、和电子设备。

首先，本申请提供一种图像获取装置，包括：

光投射器，用于投射红外光至一目标物体；和

光接收器，用于捕获由该目标物体反射回来的红外光，并根据捕获的红外光获得该目标物体的红外图像；

其中，该光投射器投射的红外光的波长范围为[920,960]纳米。

由于环境光中波长范围为[920,960]纳米的近红外光易被大气吸收、强度衰减较大，因此，当该光投射器投射波长范围为[920,960]纳米的红外光到目标物体、该光接收器根据捕获的红外光获得该目标物体的红外图像时，能够少受环境光的干扰，从而提高图像的获取精度。

在某些实施方式中，该光投射器投射的红外光的波长范围为[925,955]纳米。

在某些实施方式中，该光投射器投射的红外光的波长为940纳米。

在某些实施方式中，该光投射器用于投射红外结构光至该目标物体；或，该光投射器用于投射红外泛光至该目标物体；或，该光投射器既用于投射红外结构光，又用于投射红外泛光。

在某些实施方式中，该光投射器包括激光源和镜头，其中，该镜头位于该激光源的出光一侧；或，该光投射器包括激光源和衍射光学元件，其中，该衍射光学元件位于该激光源的出光一侧。

在某些实施方式中，该镜头用于起到扩散光束和远场成像的作用。

在某些实施方式中，当该光投射器包括激光源和衍射光学元件时，该光投射器进一步包括准直光学元件，该准直光学元件位于该激光源和该衍射光学元件之间，用于将该激光源发出的红外激光束进行校准，形成近似平行光；该光学衍射元件用于对校准后的红外激光束进行调制，形成相应的散斑图案。

在某些实施方式中，该图像获取装置进一步包括驱动芯片，该驱动芯片用于驱动该光投射器工作。

在某些实施方式中，该光投射器包括第一光投射器和第二光投射器，其中，该第一光投射器用于投射红外结构光至该目标物体，该第二光投射器用于投射红外泛光至该目标物体。

在某些实施方式中，该图像获取装置进一步包括控制电路，该控制电路用于控制该第一光投射器和该第二光投射器分时工作。

在某些实施方式中，该控制电路与该第一光投射器、该第二光投射器、和该光接收器分别连接，用于控制该第一光投射器、该第二光投射器、和该光接收器之间协同工作。

在某些实施方式中，该图像获取装置进一步包括驱动芯片，该驱动芯片用于驱动该第一光投射器和第二光投射器工作。

在某些实施方式中，该控制电路通过该驱动芯片间接与该第一光投射器和第二光投射器连接，用于通过控制该驱动芯片，来间接控制该第一光投射器和该第二光投射器工作。

在某些实施方式中，该驱动芯片的数量为一个，该驱动芯片用于分别驱动该第一光投射器和该第二光投射器，其中，该驱动芯片、该第一光投射器、该第二光投射器为三个分立的元件，或者，该驱动芯片设置在该第一光投射器或该第二光投射器中；或

该驱动芯片的数量为两个，其中，一驱动芯片用于驱动该第一光投射器工作，另一驱动芯片用于驱动该第二光投射器工作，这两个驱动芯片与该第一光投射器、该第二光投射器为四个分立的元件，或者，用于驱动该第一光投射器的驱动芯片设置在该第一光投射器中，用于驱动该第二光投射器的驱动芯片设置在该第二光投射器中。

在某些实施方式中，该光投射器投射的红外结构光呈规则点阵式、条纹式、散斑式、网格式中的任意一种或几种的结合；或者，该光投射器投射的红外结构光呈正弦波、方波中的任意一种或几种的结合。

本申请还提供一种三维图像重构装置，其包括上述中任意一项所述的图像获取装置。

在某些实施方式中，该三维图像装置进一步包括处理器，该处理器根据该图像获取装置得到的红外图像，重构得到该目标物体的三维图像。

由于该图像获取装置的图像感测精度较高，因此，该三维图像重构装置根据该图像获取装置得到的红外图像，重构得到的该目标物体的三维图像的质量较高。

本申请还提供一种身份识别装置，其包括上述中任意一项所述的图像获取装置。

在某些实施方式中，该身份识别装置进一步包括处理器，该处理器用于根据该图像获取装置得到的红外图像，判断该目标物体的身份是否合法。

在某些实施方式中，该身份识别装置为脸部识别装置。

由于该身份识别装置包括该图像获取装置，因此，该身份识别装置的识别精度较高。

本申请还提供一种电子设备，其包括上述中任意一项所述的图像获取装置。

在某些实施方式中，该电子设备包括消费性电子产品、家居式电子产品、车载式电子产品、金融终端产品中的任意一种或几种。

由于该电子设备包括该图像获取装置，因此，该电子设备的图像感测精度较高。相应地，该电子设备的用户体验较好。

本申请实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请实施方式的实践了解到。

附图说明

本申请实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请的图像获取装置的第一实施方式的结构框图。

图2为环境光的辐照强度与波长之间的关系示意图。

图3为本申请的图像获取装置的第二实施方式的结构框图。

图4为本申请的三维图像重构装置的一实施方式的结构框图。

图5为本申请的身份识别装置的一实施方式的结构框图。

图6为本申请的电子设备的一实施方式的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。

进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本申请的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请。

请一并参阅图1，图1为本申请的图像获取装置的第一实施方式的结构框图。该图像获取装置100包括光投射器10和光接收器12。该光投射器10用于投射红外光至一目标物体。该光接收器12用于捕获由该目标物体反射回来的红外光，并根据捕获的红外光获得该目标物体的红外图像。其中，该光投射器10投射的红外光的波长范围为[920,960]纳米。

现有的，业界通常投射波长为850纳米的近红外光，来获得待测物体的红外图像。然而，本申请的发明人经过大量的创造性劳动，分析与研究发现：该光投射器10投射波长范围为[920,960]纳米至目标物体时，该光接收器12感测到的图像的精度较高。

请一并参阅图2，图2为环境光的辐照强度与波长之间的关系示意图。其中，波长用横轴表示，且被标示为字母λ，辐射强度用纵轴表示，且被标示为字母E。发明人通过理论研究、结合大量的实验测试、验证并反复进行分析与研究等，创造性地发现：环境光中波长范围为[920,960]纳米的近红外光易被大气吸收、强度衰减较大，相应地，当该光投射器10投射波长范围为[920,960]纳米的红外光到目标物体、该光接收器12根据捕获的红外光获得该目标物体的红外图像时，能够少受环境光的干扰，从而提高图像的获取精度。

该目标物体例如为合适的生物体或非生物体。其中，该生物体例如包括人体或其它合适的动物体等。该非生物体例如包括家居产品等。另外，该图像获取装置100也适用于汽车、航空、模具、医疗等领域，或者是应用到无人机、机器人等人工智能产品上。

进一步地，在波长范围为[920,960]纳米的红外光中，波长为940纳米的近红外光更易被大气吸收、强度衰减最大，因此，在本申请的实施方式中，该光投射器10投射的红外光的波长优选为940纳米。

然而，在实际应用中，该光投射器10所投射的红外光的波长在940纳米的基础上会有一定的偏差，例如会有(+15)纳米或(-15)纳米左右的偏差。因此，该光投射器10所投射的红外光的波长范围例如为[925,955]纳米。可见，该波长范围[925,955]仍然落在波长范围[920,960]内。

需要说明的是，该光投射器10所投射的红外光的波长为落在上述波长范围[920,960]纳米中的任意一数值。本申请为了叙述简洁清楚，在此处并未一一列举各具体数值，但落在这波长范围[920,960]纳米中的任意一数值都是可行的。

在本实施方式中，该光投射器10例如用于投射红外结构光至该目标物体，相应地，该光接收器12根据捕获的红外结构光获得该目标物体的红外图像。

由该红外图像，该光接收器12或处理器(未标示)能够提取该目标物体的深度信息。该处理器例如设置在该图像获取装置100中，或者，设置在终端设备上。所述终端设备例如为手机等产品。

该光投射器10分为两类，其中，一类用于基于飞行时间(Time of Flight,ToF)原理的摄像头，该光接收器12或该处理器通过测量光脉冲之间的传输延迟时间来计算目标物体的深度信息。定义该类光投射器10所投射的红外结构光为时间结构光。

该光投射器10投射的时间结构光例如但不局限于呈正弦波、方波中的任意一种或两种的结合。

另一类用于基于光编码原理的摄像头，该光投射器10投射已知的红外结构光图案到该目标物体上，该光接收器12捕获到变形的红外结构光图案，从而该光接收器12或处理器根据变形后的红外结构光图像来分析确定该目标物体的深度信息。定义该类光投射器10所投射的红外结构光为空间结构光。

该光投射器10投射的空间结构光例如但不局限于呈规则点阵式、条纹式、散斑式、网格式、编码式中的任意一种或几种的结合。其中，散斑式又称为随机点阵式。编码式结构光例如由不同波形的光组成，各波形的组合即为编码。

对于上述不同类型的光投射器10，该光接收器12对应不同。该光接收器12例如为红外图像传感器。

进一步地，对于发射空间结构光的光投射器10：该光投射器10例如包括激光源101和衍射光学元件(Diffractive Optical Elements,DOE)103。该衍射光学元件103位于该激光源101的出光一侧。

可选地，该光投射器10例如还包括准直光学元件102。该准直光学元件102位于该激光源101和该衍射光学元件103之间，用于将该激光源101发出的红外激光束进行校准，形成近似平行光。该光学衍射元件103用于对校准后的红外激光束进行调制，形成相应的散斑图案。

可变更地，在其它实施方式中，该衍射光学元件103也可被镜头替换。该镜头与该衍射光学元件103的作用相似，用于对该激光源101发射出来的红外光起到扩束和远场成像的作用。

可选地，该图像获取装置100还包括驱动芯片15。该驱动芯片15与该光投射器10相连，用于驱动该光投射器10工作。在本实施方式中，该驱动芯片15与该光投射器10例如为两个分立的元件。然，可变更地，该驱动芯片15例如也可设置在该光投射器10中，从而减小该图像获取装置100的面积和体积。另外，也可节省电路走线，有利于产品组装，提高生产效率。

可选地，该图像获取装置100还包括控制电路17，该控制电路17用于控制该光投射器10和该光接收器12之间协调工作。该控制电路17通过该驱动芯片15间接控制该光投射器10。

另外，可变更地，在其它实施方式中，该光投射器10例如用于投射红外泛光而非红外结构光至该目标物体。相应地，该光接收器12捕获由该目标物体反射回来的红外泛光，并根据捕获的红外泛光获得该目标物体的红外图像。该红外图像为不具有3D属性二维红外图像。

该光投射器10例如但不局限为红外泛光灯。

可选地，该光投射器10也可既用于投射红外结构光，又用于投射红外泛光。相应地，该光接收器12根据接收到的红外光获得该目标物体相应的红外图像。

由上述内容可知，该图像获取装置100例如用于获取该目标物体的具有三维属性的二维红外图像，或者，用于获取该目标物体的不具三维属性的二维红外图像，或者，既用于获取该目标物体的具有三维属性的二维红外图像，又用于获取该目标物体的不具三维属性的二维红外图像。

请参阅图3，图3为本申请的图像获取装置的第二实施方式的结构框图。该第二实施方式的图像获取装置200与第一实施方式的图像获取装置200的结构大致相同，二者的主要区别在于：第一，该图像获取装置200的光投射器20包括第一光投射器201和第二光投射器203，其中，该第一光投射器201用于投射红外结构光至该目标物体，该第二光投射器203用于投射红外泛光至该目标物体；第二，该控制电路27用于控制该第一光投射器201、该第二光投射器203、和该光接收器22之间协调工作。

具体地，由于该第一光投射器201和该第二光投射器203都是发射的红外光，因此，为了避免图像干扰，该控制电路27用于控制该第一光投射器201和该第二光投射器203分时工作。

该控制电路27用于通过控制驱动芯片25来间接控制该第一光投射器201和该第二光投射器203工作。

在本实施方式中，该第一光投射器201和该第二光投射器203共用同一驱动芯片25，从而减小该图像获取装置200的面积和体积。另外，该驱动芯片25也可设置在该第一光投射器201或该第二光投射器203中，从而进一步减小该图像获取装置200的面积和体积。另外，也可节省电路走线，有利于产品组装，提高生产效率。

然，可变更地，该图像获取装置200也可包括多个驱动芯片25，该第一光投射器201和该第二光投射器203分别由一驱动芯片25进行驱动。

在一示例中，该第一光投射器201例如发射空间结构光，该第二光投射器203发射红外泛光。相应地，该光接收器22例如为同一红外图像传感器，该红外图像传感器分时捕获由该目标物体反射的空间结构光和红外泛光。

在另一示例中，该第一光投射器201例如发射时间结构光，该第二光投射器203发射红外泛光。相应地，该光接收器22例如包括第一红外图像传感器和第二红外图像传感器，其中，该第一红外图像传感器用于捕获由该目标物体反射的时间结构光，该第二红外图像传感器用于捕获由该目标物体反射回来的红外泛光。在该示例中，该第一红外图像传感器和该第二红外图像传感器不同。例如，二者结构不同、分辨率不同。

请参阅图4，图4为本申请的三维图像重构装置的一实施方式的结构框图。该三维图像重构装置300包括上述各实施方式的图像获取装置100或图像获取装置200。下面以该三维图像重构装置300包括该图像获取装置200为例进行说明。

由于该三维图像重构装置300包括该图像获取装置100，因此，该三维图像重构装置300根据该图像获取装置200得到的红外图像，重构得到该目标物体的三维图像会更加精准，质量较高。

进一步地，该图像重构装置300例如进一步包括处理器301。该处理器301用于根据该图像获取装置200得到的红外图像，重构得到该目标物体的三维图像。

另外，该处理器301例如还用于提取特征信息，例如深度信息等。

请参阅图5，图5为本申请的身份识别装置的一实施方式的结构框图。该身份识别装置400包括上述各实施方式的图像获取装置100或图像获取装置200。下面以该身份识别装置400包括该图像获取装置200为例进行说明。

由于该图像获取装置200获取的目标物体的红外图像较准确，因此，该身份识别装置400的识别精度会相应提高。

进一步地，该身份识别装置400例如进一步包括处理器401，该处理器401用于根据该图像获取装置100得到的红外图像，判断该目标物体的身份是否合法。

另外，该处理器401例如还用于提取特征信息，例如深度信息等。

请参阅图6，图6为本申请的电子设备的一实施方式的结构框图。该电子设备500包括上述各实施方式的图像获取装置100或图像获取装置200。下面以该电子设备500包括该图像获取装置200为例进行说明。

该图像获取装置200例如设置在该电子设备500的正面顶端。然，可变更地，该图像获取装置200例如也可设置在该电子设备500的侧面或背面等合适的位置。

由于该电子设备500包括该图像获取装置200，因此，该电子设备100的图像感测精度较高。相应地，该电子设备500的用户体验较好。

该电子设备500例如但不局限于为消费性电子产品、家居式电子产品、车载式电子产品、金融终端产品等合适类型的电子产品。其中，消费性电子产品例如但不局限为手机、平板电脑、笔记本电脑、桌面显示器、电脑一体机等。家居式电子产品例如但不局限为智能门锁、电视、冰箱、穿戴式设备等。车载式电子产品例如但不局限为车载导航仪、车载DVD等。金融终端产品例如但不局限为ATM机、自助办理业务的终端等。另外，该电子设备500也可为无人机、机器人等人工智能产品。该电子设备500也可为应用在航空、模具、医疗等领域中的相关产品。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (21)

1.一种图像获取装置，包括：

光投射器，用于投射红外光至一目标物体；和

光接收器，用于捕获由该目标物体反射回来的红外光，并根据捕获的红外光获得该目标物体的红外图像；

其特征在于，该光投射器投射的红外光的波长范围为[920,960]纳米。

2.如权利要求1所述的图像获取装置，其特征在于：该光投射器投射的红外光的波长范围为[925,955]纳米。

3.如权利要求1所述的图像获取装置，其特征在于：该光投射器投射的红外光的波长为940纳米。

4.如权利要求1所述的图像获取装置，其特征在于：该光投射器用于投射红外结构光至该目标物体；或，该光投射器用于投射红外泛光至该目标物体；或，该光投射器既用于投射红外结构光，又用于投射红外泛光。

5.如权利要求1所述的图像获取装置，其特征在于：该光投射器包括激光源和镜头，其中，该镜头位于该激光源的出光一侧，该镜头用于起到扩散光束和远场成像的作用；或，该光投射器包括激光源和衍射光学元件，其中，该衍射光学元件位于该激光源的出光一侧。

6.如权利要求5所述的图像获取装置，其特征在于：当该光投射器包括激光源和衍射光学元件时，该光投射器进一步包括准直光学元件，该准直光学元件位于该激光源和该衍射光学元件之间，用于将该激光源发出的红外激光束进行校准，形成近似平行光；该光学衍射元件用于对校准后的红外激光束进行调制，形成相应的散斑图案。

7.如权利要求1所述的图像获取装置，其特征在于：该图像获取装置进一步包括驱动芯片，该驱动芯片用于驱动该光投射器工作，该驱动芯片与该光投射器为两个分立元件，或该驱动芯片设置在该光投射器中。

8.如权利要求1所述的图像获取装置，其特征在于：该光投射器包括第一光投射器和第二光投射器，其中，该第一光投射器用于投射红外结构光至该目标物体，该第二光投射器用于投射红外泛光至该目标物体。

9.如权利要求8所述的图像获取装置，其特征在于：该图像获取装置进一步包括控制电路，该控制电路用于控制该第一光投射器和该第二光投射器分时工作。

10.如权利要求9所述的图像获取装置，其特征在于：该控制电路与该第一光投射器、该第二光投射器、和该光接收器分别连接，用于控制该第一光投射器、该第二光投射器、和该光接收器之间协同工作。

11.如权利要求8-10中任意一项所述的图像获取装置，其特征在于：该图像获取装置进一步包括驱动芯片，该驱动芯片用于驱动该第一光投射器和第二光投射器工作。

12.如权利要求11所述的图像获取装置，其特征在于：当该图像获取装置包括该控制电路时，该控制电路通过该驱动芯片间接与该第一光投射器和第二光投射器连接，用于通过控制该驱动芯片，来间接控制该第一光投射器和该第二光投射器工作。

13.如权利要求11所述的图像获取装置，其特征在于：该驱动芯片的数量为一个，该驱动芯片用于分别驱动该第一光投射器和该第二光投射器，其中，该驱动芯片、该第一光投射器、该第二光投射器为三个分立的元件，或者，该驱动芯片设置在该第一光投射器或该第二光投射器中；或

该驱动芯片的数量为两个，其中，一驱动芯片用于驱动该第一光投射器工作，另一驱动芯片用于驱动该第二光投射器工作，这两个驱动芯片与该第一光投射器、该第二光投射器为四个分立的元件，或者，用于驱动该第一光投射器的驱动芯片设置在该第一光投射器中，用于驱动该第二光投射器的驱动芯片设置在该第二光投射器中。

14.如权利要求4所述的图像获取装置，其特征在于：该光投射器投射的红外结构光呈规则点阵式、条纹式、散斑式、网格式、编码式中的任意一种或几种的结合；或者，该光投射器投射的红外结构光呈正弦波、方波中的任意一种或两种的结合。

15.一种目标物体的三维图像重构装置，其特征在于：该三维图像重构装置包括上述权利要求1-14中任意一项所述的图像获取装置。

16.如权利要求15所述的三维图像重构装置，其特征在于：该三维图像重构装置进一步包括处理器，该处理器根据该图像获取装置得到的红外图像，重构得到该目标物体的三维图像。

17.一种身份识别装置，其特征在于：该身份识别装置包括上述权利要求1-14中任意一项所述的图像获取装置。

18.如权利要求17所述的身份识别装置，其特征在于：该身份识别装置进一步包括处理器，该处理器用于根据该图像获取装置得到的红外图像，判断该目标物体的身份是否合法。

19.如权利要求17所述的身份识别装置，其特征在于：该身份识别装置为脸部识别装置。

20.一种电子设备，其特征在于：该电子设备包括上述权利要求1-14中任意一项所述的图像获取装置。

21.如权利要求20所述的电子设备，其特征在于：该电子设备包括消费性电子产品、家居式电子产品、车载式电子产品、金融终端产品中的任意一种或几种。