JP7224708B6 - 深度データ測定ヘッド、測定装置及び測定方法 - Google Patents
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Description
Claims (18)
- 撮影領域にコード化ストライプを有する構造化光を走査投射するために用いられる投影装置と、
前記撮影領域を撮影して前記構造化光照射下での第1二次元画像フレーム及び第2二次元画像フレームをそれぞれ取得するために用いられ、所定の相対位置関係を有する2つのイメージセンサである第1イメージセンサ及び第2イメージセンサと、
前記投影装置の走査位置に基づき、前記第1イメージセンサ及び第2イメージセンサ内の現在の走査位置に対応するストライプ方向の画素列を同期オンしてイメージングするために用いられる同期装置と、
を含み、
前記同期装置は、前記投影装置の走査位置を測定するための測定装置を含み、且つ前記測定装置の測定結果に基づいて、前記画素列のイメージングの同期オンを実行する、
深度データ測定ヘッド。 - 各前記イメージセンサは前記投影装置が所定回数の走査投射を行うごとに1枚の画像フレームのイメージングを完了する、請求項1に記載の測定ヘッド。
- 各前記イメージセンサ内の画素は、それぞれ複数の構造化光画像フレームメモリユニットを備える、請求項1に記載の測定ヘッド。
- 前記第1イメージセンサ及び第2イメージセンサにおいて、それぞれの又は各組の画素列はN個の画素メモリサブ列を含み、ここで、Nは2以上の整数であり、
且つ前記第1イメージセンサ及び第2イメージセンサのそれぞれの又は各組の画素列の画素メモリサブ列に対応する画素及び該画素のメモリユニットは、異なるパターンのコード化ストライプ状構造化光をイメージングするために用いられ、それにより前記第1イメージセンサ及び第2イメージセンサはそれぞれ、異なるパターンに対する1セットの画像フレームを生成し、ここで、前記1セットの画像フレームは1回の深度データ計算を実行するために用いられる、請求項1に記載の測定ヘッド。 - 各構造化光画像フレームメモリユニット又は画素メモリサブ列は、それぞれ前記投影装置が順次投射する異なるパターンのコード化ストライプ状構造化光をイメージングして、異なるパターンに対する1セットの画像フレームを生成するために用いられ、ここで、前記1セットの画像フレームは全体として1回の深度データ計算を実行するために用いられる、請求項3又は4に記載の測定ヘッド。
- 前記構造化光画像フレームメモリユニット又はメモリユニットは0又は1の値を記憶するバイナリメモリであり、且つ前記1セットの画像フレームを生成した後、各画素に記憶された複数の0又は1の値に基づき、第1イメージセンサと第2イメージセンサとの間の画素マッチングを直接実行する、請求項5に記載の測定ヘッド。
- 前記構造化光画像フレームメモリユニット又はメモリユニットは階調値を記憶するためのマルチレベルメモリであり、且つ前記測定ヘッドはさらに、前記1セットの画像フレームを生成した後、各画素に記憶された階調値に対してデジタル演算を直接行って、第1イメージセンサと第2イメージセンサとの間の画素マッチングを実行するデジタル演算モジュールを含む、請求項5に記載の測定ヘッド。
- 各前記イメージセンサ内の画素はさらにそれぞれ1つの追加メモリユニットを含み、又はN個の画素メモリサブ列のうち1つのサブ列が環境光メモリサブ列として用いられ、
前記追加メモリユニット又は環境光メモリサブ列は、該画素の少なくとも1つの構造化光画像フレームメモリユニットがオンの時にオフであり、且つ前記構造化光の照射を受けない少なくとも一部の時間帯にオンであり、それにより前記イメージセンサは前記追加メモリユニット又は環境光メモリサブ列に基づいて環境光画像フレームを生成するために用いられる、請求項3又は4に記載の測定ヘッド。 - 前記投影装置は、線状及び/又は赤外レーザを生成し、且つ高速スイッチングを行ってコード化ストライプに対応する明暗相間の構造化光を走査投射するために用いられるレーザ発生器を含む、請求項1に記載の測定ヘッド。
- 前記投影装置は、
線状光を発生するために用いられる発光装置と、
所定の頻度で往復運動するメカニカルミラーと所定の頻度で往復振動するマイクロミラーデバイスのうちの1つを含み、線状光を反射させることで、前記ストライプ方向の垂直方向において移動する線状光を撮影領域に投射するために用いられる反射装置と、
を含み、
前記メカニカルミラーは、前記所定の頻度で、長さ方向が投射ストライプの長さ方向である前記線状光を前記撮影領域に走査投射するために用いられ、
前記マイクロミラーデバイスは、前記所定の頻度で、長さ方向が前記投射ストライプの長さ方向である前記線状光を前記撮影領域に走査投射するために用いられる、請求項9に記載の測定ヘッド。 - 前記同期装置は、前記マイクロミラーデバイスの振動位相をリアルタイムで測定するための測定装置を含む、請求項10に記載の測定ヘッド。
- 前記イメージセンサは、
複数の画素ユニットを含み、且つ各画素ユニットが感光素子及びメモリ素子を含む画素アレイと、
画素ユニットの露光を制御するために用いられる制御ユニットと、
メモリ素子内の露光信号を読み取るために用いられる読取ユニットと、
前記メモリ素子内の信号をリセットするために用いられるリセットユニットと
を含み、
前記制御ユニットは前記画素ユニットの所定の時間帯の少なくとも一部の時間帯内の露光を制御し、前記読取ユニットはメモリ素子の前記所定の時間帯内に蓄積された露光信号を2以上の整数であるN回読み取り、且つ前記リセットユニットは前記メモリ素子を前記所定の時間帯内にリセットさせない、請求項1に記載の測定ヘッド。 - コード化ストライプを有する構造化光を撮影領域に走査投射する投影装置と、
前記撮影領域を撮影して前記構造化光照射下での画像フレームを取得するために用いられ、列ごとに画素列をオンにしてイメージングするイメージセンサと、
前記投影装置の走査位置を制御して、前記投影装置の現在投射しているストライプ位置と前記イメージセンサの現在オンしている画素列のイメージング位置を少なくとも部分的に重畳させるために用いられる同期装置と、
を含む、測定ヘッド。 - 請求項1~13のいずれか一項に記載の測定ヘッドと、
前記測定ヘッドに接続されるプロセッサであって、前記第1イメージセンサ及び第2イメージセンサの所定の相対位置、及び前記構造化光をイメージングして得られた第1二次元画像フレーム及び第2二次元画像フレームに基づいて、前記撮影領域内の撮影対象の深度データを決定するために用いられるプロセッサと、
を含む、深度データ測定装置。 - コード化ストライプを有する構造化光を撮影領域に走査投射することと、
所定の相対位置関係を有する2つのイメージセンサである第1イメージセンサ及び第2イメージセンサを用いて前記撮影領域を撮影して前記構造化光照射下での第1二次元画像フレーム及び第2二次元画像フレームをそれぞれ取得し、構造化光ストライプの走査位置に基づいて、前記第1イメージセンサ及び第2イメージセンサにおける現在の走査位置に対応するストライプ方向の画素列を同期オンしてイメージングし、前記操作投射の走査位置を測定した測定結果に基づいて、前記画素列のイメージングの同期オンを実行することと、
前記第1二次元画像フレーム及び第2二次元画像フレームに基づいて、前記撮影領域内の測定対象の深度データを求めることと、
を含む、深度データ測定方法。 - コード化ストライプを有する構造化光を撮影領域に走査投射することは、
レーザエミッタを利用して赤外線状光を生成することと、
マイクロミラーデバイス又はメカニカルミラーを利用して所定の頻度で往復振動させることにより、前記所定の頻度で、長さ方向が投射ストライプの長さ方向である線状レーザを前記撮影領域に走査投射することと、
を含む、請求項15に記載の方法。 - 各イメージセンサ内の画素がそれぞれ含む複数の構造化光画像フレームメモリユニット、又はそれぞれの又は各組の画素列に含まれるN個の画素メモリサブ列を使用して、順次投射される異なるパターンのコード化ストライプ状構造化光をそれぞれイメージングすることにより、異なるパターンに対する1セットの画像フレームを生成することと、
各画素に記憶された複数の値に基づいて、デジタル演算を実行して第1イメージセンサと第2イメージセンサとの間の画素マッチングを直接実行することと、
をさらに含む、請求項15に記載の方法。 - コード化ストライプを有する構造化光を撮影領域に走査投射することと、
イメージセンサが列ごとに画素列をオンにしてイメージングを行い、前記撮影領域を撮影して前記構造化光照射下での画像フレームを取得し、投影装置の走査位置は、前記投影装置の現在投射しているストライプ位置と、前記イメージセンサの現在オンにされた画素列のイメージング位置が少なくとも部分的に重なるように制御されることと、
異なるパターンの1セットのコード化ストライプ構造化光を順次投射し、前記イメージセンサに、異なるパターンの1セットのコード化ストライプ構造化光をイメージングさせ、且つ異なるパターンに対する1セットの画像フレームを生成させることと、
前記1セットの画像フレームに基づいて前記撮影領域内の測定対象の深度データを求めることと、
を含む、深度データ測定方法。
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