TWI711870B - 具有可調光強度的深度產生系統 - Google Patents

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TWI711870B
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Abstract

具有可調光強度的深度產生系統包含至少一光源，至少一影像擷取器，一深度圖產生器，以及一控制器。該至少一光源中的每一光源用以產生一發射光；該至少一影像擷取器中的每一影像擷取器用以擷取包含至少一物件反射該發射光的至少一反射光的一影像；該深度圖產生器耦接於該每一影像擷取器，用以根據該影像或該至少一反射光產生一對應的深度圖；該控制器耦接於該深度圖產生器，用以根據該對應的深度圖的資訊或該至少一反射光的強度，決定是否調整該發射光的強度。

Description

具有可調光強度的深度產生系統
本發明是有關於一種具有可調光強度的深度產生系統，尤指一種可利用一控制器根據包含至少一物件的深度圖中對應該至少一物件的至少一深度，該深度圖中無效數據的比例，該至少一物件所產生的至少一反射光的強度，及該深度產生系統所處環境的環境光的強度的其中之一動態地調整該深度產生系統所產生的發射光的強度的深度產生系統。
雖然結構光能提高深度圖的品質，但通常需要用較強的功率發射該結構光以增加該結構光的操作距離，其中現有技術是規範該結構光在最大操作距離時的亮度不傷害使用者的眼睛。雖然該結構光在最大操作距離時的亮度不會傷害使用者的眼睛，但在使該結構光在最大操作距離時的亮度不會傷害該使用者的眼睛的相同功率下，當該使用者的眼睛在該最大操作距離內的位置時卻有可能受到傷害。由於能與該使用者互動的影音互動裝置日益普及，所以如何使該結構光的強度可改變以防止該使用者的眼睛受到傷害成為一項重要課題。
本發明的一實施例提供一種具有可調光強度的深度產生系統。該深 度產生系統包含至少一光源，至少一影像擷取器，一深度圖產生器，以及一控制器。該至少一光源中的每一光源用以產生一發射光；該至少一影像擷取器中的每一影像擷取器用以擷取包含至少一物件反射該發射光的至少一反射光的一影像；該深度圖產生器耦接於該每一影像擷取器，用以根據該影像或該至少一反射光產生一對應的深度圖；該控制器耦接於該深度圖產生器，用以根據該對應的深度圖的資訊或該至少一反射光的強度，決定是否調整該發射光的強度。
本發明的另一實施例提供一種具有光源的深度產生系統。該深度產生系統包含至少一光源，至少一影像擷取器，一無線通信模組、一深度圖產生器，以及一控制器。該至少一光源中的每一光源用以產生一發射光；該至少一影像擷取器中的每一影像擷取器用以擷取包含至少一物件反射該發射光的至少一反射光的一影像；該深度圖產生器耦接於該每一影像擷取器，用以根據該影像或該至少一反射光產生一對應的深度圖；該控制器耦接於該深度圖產生器，其中該控制器通過該無線通信模組和一預定通信協定和另一深度產生系統溝通後，該控制器據以決定該發射光的發射時間、調變頻率、相位和圖案的其中至少一。
本發明提供一種具有可調光強度的深度產生系統。該深度產生系統是利用一控制器根據包含至少一物件的深度圖中對應該至少一物件的至少一深度，該深度圖中無效數據或雜亂區域的比例，該至少一物件所產生的至少一反射光的強度，及該深度產生系統所處環境的環境光的強度的其中之一動態地調整該深度產生系統所產生的發射光的強度，所以相較於現有技術，本發明可有效地防止該使用者的眼睛受到傷害，提升深度品質，以及降低耗電。
100、600、800:深度產生系統
102:光源
104:影像擷取器
106:深度圖產生器
108:控制器
1102、1110:第一發射光
1104、1106、1108、1112、1114:光
1302、1304、1306:車
1308、1310、1312:發射光
202:物件
602:輔助裝置
802:感測器
DP:深度圖
DUC:工作週期
ET1、ET2:致能時間
FIN:第一強度
FPR:第一預定比例
FPI:第一預定強度
FPD:第一預定深度
IM:影像
PD:預定深度
PDI:預定距離
PR:預定比例
PWMCM、PWMBM1、PWMBM2、PWM:脈波寬度調變信號
SIN:第二強度
SPI:第二預定強度
SPD:第二預定深度
SPR:第二預定比例
TIN:第三強度
THV:臨界值
T1-T7:時間
第1圖是本發明的第一實施例所公開的一種具有可調光強度的深度產生系統的示意圖。
第2圖是說明一影像的示意圖。
第3A圖是說明控制器根據對應物件的深度控制該發射光的強度的示意圖。
第3B圖是說明控制器根據對應物件的深度控制該發射光的強度的示意圖。
第4A圖是說明控制器根據深度圖中無效數據或雜亂區域的比例控制該發射光的強度的示意圖。
第4B圖是說明控制器根據深度圖中無效數據或雜亂區域的比例控制該發射光的強度的示意圖。
第5A圖是說明控制器根據深度圖中無效數據或雜亂區域的比例控制該發射光的強度的示意圖。
第5B圖是說明控制器根據深度圖中無效數據或雜亂區域的比例控制該發射光的強度的示意圖。
第6圖是本發明的第二實施例所公開的一種具有可調光強度的深度產生系統的示意圖。
第7圖是說明控制器根據該反射光的強度控制該發射光的強度的示意圖。
第8圖是本發明的第三實施例所公開的一種具有可調光強度的深度產生系統的示意圖。
第9圖是說明控制器根據該環境光的強度控制該發射光的強度的示意圖。
第10圖是說明控制器利用脈波寬度調變信號控制該發射光的強度的示意圖。
第11圖是說明該對應的影像擷取器只會對該每一光源所產生的結構光有反應的示意圖。
第12圖是說明該發射光是由原始光和調變信號在時域上所調變產生的示意圖。
第13圖是說明複數個車位於一車的預定距離內，以及該複數個車根據該預定通信協定，決定該複數個車中的每一車的深度產生系統的光源產生發射光的時間的示意圖。
請參照第1圖，第1圖是本發明的第一實施例所公開的一種具有可調光強度的深度產生系統100的示意圖。如第1圖所示，深度產生系統100包含一光源102，一影像擷取器104，一深度圖產生器106，以及一控制器108，其中深度圖產生器106耦接於影像擷取器104和控制器108，以及控制器108另耦接於光源102。另外，本發明並不受限於深度產生系統100只包含光源102和影像擷取器104，也就是說深度產生系統100可包含複數個光源和複數個影像擷取器。如第1圖所示，光源102是用於產生一發射光，其中該發射光為一結構光，且光源102可為一雷射光光源、一發光二極體光源、一投影機。以光源102的波長範圍為觀點，光源102可以是一紅外線光源，或其他形式的光源(例如光源102可以是一可見光源)。影像擷取器104是用於擷取包含至少一物件反射該發射光的至少一反射光的一影像IM(如第2圖所示)，其中為簡化第2圖，第2圖的影像IM只包含一物件202。但本發明並不受限於影像IM只包含物件202。另外，本發明領域具有熟知技藝者應當熟知影像擷取器104至少包含鏡頭和影像感測器(例如電荷耦合元件(Charge-coupled Equipment,CCD)影像感測器或互補式金氧半影像感測器(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Image Sensor))。
在影像擷取器104產生影像IM後，深度圖產生器106即可根據影像IM產生對應影像IM的深度圖DP。在深度圖產生器106產生深度圖DP後，控制器108 即可根據深度圖DP的資訊，決定是否調整該發射光的強度。在本發明的一實施例中，控制器108可根據深度圖DP中對應物件202的深度，決定是否調整該發射光的強度，其中對應物件202的深度會隨著物件202的距離而改變。因此，如第3A(a)圖所示，當對應物件202的深度大於一預定深度PD且該發射光的強度為一第一強度FIN時，該發射光的強度被控制器108從第一強度FIN調整至一第二強度SIN，且第二強度SIN大於第一強度FIN。也就是說當對應物件202的深度大於預定深度PD且該發射光的強度為第二強度SIN時，控制器108維持該發射光的強度在第二強度SIN。另外，當對應物件202的深度小於預定深度PD時，控制器108的操作原理可參照第3A(a)圖，在此不再贅述。
另外，在本發明的另一實施例中，如第3A(b)圖所示，當對應物件202的深度大於預定深度PD且光源102關閉時，控制器108開啟光源102且使該發射光的強度具有第二強度SIN。也就是說當對應物件202的深度大於預定深度PD且光源102開啟(此時，該發射光的強度為第二強度SIN)時，控制器108維持該發射光的強度在第二強度SIN。另外，如第3A(b)圖所示，當對應物件202的深度小於預定深度PD且光源102關閉時，控制器108繼續關閉光源102。也就是說當對應物件202的深度小於預定深度PD且光源102開啟(此時，該發射光的強度為第二強度SIN)時，控制器108關閉光源102。另外，在控制器108關閉光源102後的一預定時間，控制器108可重新開啟光源102且使該發射光的強度具有第二強度SIN，如果對應物件202的深度因為物件202的移動而大於預定深度PD，則控制器108繼續開啟光源102，以及如果對應物件202的深度因為物件202的移動而小於預定深度PD，則控制器108再次關閉光源102。另外，在本發明的另一實施例中，如第3A(c)圖所示，在控制器108開啟光源102後，控制器108是隨著深度圖DP中對應物件202的深度的增加，逐漸增加該發射光的強度，以及隨著深度圖DP中對應物件202 的深度的減少，逐漸減少該發射光的強度，甚至關閉光源102。另外，在控制器108關閉光源102後的該預定時間，控制器108可重新開啟光源102且使該發射光的強度為一預定強度。光源102開啟後，控制器108再根據對應物件202的深度調整該發射光的強度。因此，如第3A(a)-3A(c)圖所示，控制器108可根據對應物件202的深度而動態地調整該發射光的強度。另外，在本發明的另一實施例中，控制器108是根據深度圖DP中至少一感興趣區域(region of interest)雜亂程度調整該發射光的強度。另外，在本發明的另一實施例中，如第3B(a)、3B(b)圖所示，當對應物件202的深度小於一第一預定深度FPD且該發射光的強度為第二強度SIN時，該發射光的強度被控制器108從第二強度SIN調整至第一強度FIN(第3B(a)圖所示)，或控制器108關閉光源102(第3B(b)圖所示)。另外，當對應物件202的深度大於一第二預定深度SPD且該發射光的強度為第一強度FIN(如第3B(a)所示)或當對應物件202的深度大於第二預定深度SPD且光源102關閉(如第3B(b)所示)時，該發射光的強度被控制器108從第一強度FIN調整至第二強度SIN(第3B(a)圖所示)，或控制器108開啟光源102並使該發射光的強度為第二強度SIN(第3B(b)圖所示)，其中第一預定深度FPD小於第二預定深度SPD。
另外，在本發明的另一實施例中，光源102是適用於一飛行時間相機(Time of Flight(TOF)camera)。因此，深度圖產生器106即可根據影像擷取器104接收一反射光的接收時間與對應該發射光的發射時間之間的時間差，產生對應影像IM的深度圖DP，其中該反射光是由物件202反射該發射光所產生。此時，控制器108根據深度圖DP中對應物件202的深度，決定是否調整該發射光的強度的操作原理可參照上述第3A(a)-3A(c)圖的相關說明，在此不再贅述。
另外，在本發明的另一實施例中，控制器108即可根據深度圖DP中對 應物件202的視差，動態地調整該發射光的強度。另外，由於對應物件202的視差與和對應物件202的深度成反比，所以控制器108的操作原理可通過左右相反第3A(a)-3A(c)圖而明瞭，在此不再贅述。
另外，在本發明的另一實施例中，在深度圖產生器106產生深度圖DP後，控制器108可根據深度圖DP中無效數據(invalid data)或雜亂區域的比例，決定是否調整該發射光的強度。因為在光源102開啟時，物件202會被該發射光照亮，所以該比例應該較小。然而在光源102開啟的情況下，該比例較大，此時意味著物件202和深度產生系統100之間的距離太近(超出深度圖產生器106的深度計算能力)或太遠(光源102無法有效照射到物件202)。因此，如第4A(a)圖所示，當該比例大於一預定比例PR且該發射光的強度為第二強度SIN時，該發射光的強度被控制器108從第二強度SIN調整至第一強度FIN以節省深度產生系統100的功耗。也就是說當該比例大於預定比例PR且該發射光的強度為第一強度FIN時，控制器108維持該發射光的強度在第一強度FIN。另外，當該比例小於預定比例PR時，控制器108的操作原理可參照第4A(a)圖，在此不再贅述。因此，如第4A(a)圖所示，控制器108可根據該比例而動態地調整該發射光的強度。
另外，在本發明的另一實施例中，如第4A(b)圖所示，當該比例大於預定比例PR且光源102關閉時，控制器108繼續關閉光源102。也就是說當該比例大於預定比例PR且光源102開啟(此時，該發射光的強度為第二強度SIN)時，控制器108關閉光源102。另外，如第4A(b)圖所示，當該比例小於預定比例PR且光源102關閉時，控制器108開啟光源102且使該發射光的強度具有第二強度SIN。也就是說當該比例小於預定比例PR且光源102開啟(此時，該發射光的強度為第二強度SIN)時，控制器108繼續開啟光源102。另外，在控制器108關閉光源102 後的該預定時間，控制器108可開啟光源102且使該發射光的強度具有第二強度SIN，如果該比例小於預定比例PR，則控制器108繼續開啟光源102，以及如果該比例大於預定比例PR，則控制器108再次關閉光源102。另外，在本發明的另一實施例中，如第4A(c)圖所示，在控制器108開啟光源102後，控制器108是隨著該比例的增加，逐漸降低該發射光的強度，甚至關閉光源102以及隨著該比例的減少，逐漸增加該發射光的強度。另外，在控制器108關閉光源102後的該預定時間，控制器108可重新開啟光源102且使該發射光的強度為該預定強度。光源102開啟後，控制器108再根據該比例調整該發射光的強度。因此，如第4A(a)-4A(c)圖所示，控制器108可根據該比例而動態地調整該發射光的強度。另外，在本發明的另一實施例中，如第4B(a)、4B(b)圖所示，當該比例小於一第一預定比例FPR且該發射光的強度為第一強度FIN時，該發射光的強度被控制器108從第一強度FIN調整至第二強度SIN(第4B(a)圖所示)，或控制器108開啟光源102並使該發射光的強度為第二強度SIN(第4B(b)圖所示)。當該比例大於一第二預定比例SPR且該發射光的強度為第二強度SIN時，該發射光的強度被控制器108從第二強度SIN調整至第一強度FIN(第4B(a)圖所示)，或控制器108關閉光源102(第4B(b)圖所示)，其中第一預定比例FPR小於第二預定比例SPR。
另外，在本發明的另一實施例中，光源102是適用於該飛行時間相機(Time of Flight(TOF)camera)。因此，深度圖產生器106即可根據影像擷取器104接收該反射光的接收時間與對應該發射光的發射時間之間的時間差，產生對應影像IM的深度圖DP。此時，控制器108根據深度圖DP中無效數據的比例，決定是否調整該發射光的強度的操作原理可參照上述第4A(a)-4A(c)圖的相關說明，在此不再贅述。
另外，在本發明的另一實施例中，深度產生系統100包含二影像擷取器，且該二影像擷取器形成一第一立體照相機。在光源102未開啟時，該二影像擷取器仍會擷取包含物件202所產生的二影像，所以深度圖產生器106仍可根據該二影像產生對應該二影像的深度圖。因此，當對應該二影像的深度圖中無效數據的比例較小時，意味著目前深度產生系統100所處環境適合雙眼視覺深度演算法。因此，如第5A(a)圖所示，當對應該二影像的深度圖中無效數據的比例大於第一預定比例FPR且該發射光的強度為第一強度FIN時，該發射光的強度被控制器108從第一強度FIN調整至第二強度SIN以增加對應該二影像的深度圖的品質。也就是說當對應該二影像的深度圖中無效數據的比例大於第一預定比例FPR且該發射光的強度為第二強度SIN時，控制器108維持該發射光的強度在第二強度SIN。另外，當對應該二影像的深度圖中無效數據的比例小於第一預定比例FPR時，控制器108的操作原理可參照第5A(a)圖，在此不再贅述。另外，如第5A(b)圖所示，當對應該二影像的深度圖中無效數據的比例大於第一預定比例FPR且光源102關閉時，控制器108開啟光源102且使該發射光的強度具有第二強度SIN。也就是說當對應該二影像的深度圖中無效數據的比例大於第一預定比例FPR且光源102開啟(此時，該發射光的強度為第二強度SIN)時，控制器108繼續開啟光源102。另外，如第5A(b)圖所示，當對應該二影像的深度圖中無效數據的比例小於第一預定比例FPR且光源102關閉時，控制器108繼續關閉光源102，也就是說當對應該二影像的深度圖中無效數據的比例小於第一預定比例FPR且光源102開啟(此時，該發射光的強度為第二強度SIN)時，控制器108關閉光源102。另外，在控制器108關閉光源102後的該預定時間，控制器108可開啟光源102且使該發射光的強度具有第二強度SIN，如果對應該二影像的深度圖中無效數據的比例因為物件202的移動而小於第一預定比例FPR，則控制器108再次關閉光源102，以及如果對應該二影像的深度圖中無效數據的比例因為物件202的移動而大於第 一預定比例FPR，則控制器108繼續開啟光源102。另外，在本發明的另一實施例中，如第5A(c)圖所示，在控制器108開啟光源102後，控制器108是隨著對應該二影像的深度圖中無效數據的比例的增加，逐漸增加該發射光的強度，以及隨著對應該二影像的深度圖中無效數據的比例的減少，逐漸減少該發射光的強度，甚至關閉光源102。另外，在控制器108關閉光源102後的該預定時間，控制器108可開啟光源102且使該發射光的強度為預定強度。光源102開啟後，控制器108再根據對應該二影像的深度圖中無效數據的比例調整該發射光的強度。因此，如第5A(a)-5A(c)圖所示，控制器108可根據對應該二影像的深度圖中無效數據的比例而動態地調整該發射光的強度。另外，在本發明的另一實施例中，如第5B(a)、5B(b)圖所示，當對應該二影像的深度圖中無效數據的比例小於第一預定比例FPR且該發射光的強度為第二強度SIN時，該發射光的強度被控制器108從第二強度SIN調整至第一強度FIN(第5B(a)圖所示)，或控制器108關閉光源102(第5B(b)圖所示)。另外，當對應該二影像的深度圖中無效數據的比例大於第二預定比例SPR且該發射光的強度為第一強度FIN(如第5B(a)所示)或當對應該二影像的深度圖中無效數據的比例大於第二預定比例SPR且光源102關閉(如第5B(b)所示)時，該發射光的強度被控制器108從第一強度FIN調整至第二強度SIN(第5B(a)圖所示)，或控制器108開啟光源102並使該發射光的強度為第二強度SIN(第5B(b)圖所示)。
另外，請參照第6圖，第6圖是本發明的第二實施例所公開的一種具有可調光強度的深度產生系統600的示意圖。如第6圖所示，深度產生系統600和深度產生系統100的差別在於深度產生系統600另包含一輔助裝置602，其中輔助裝置602具有低耗能特性且不會被控制器108關閉。另外，輔助裝置602和影像擷取器104形成一第二立體照相機，或是輔助裝置602和影像擷取器104形成一單點 雷射測距儀(single point laser rangefinder)，也就是說光源102和影像擷取器104為一第一深度產生裝置，以及輔助裝置602和影像擷取器104為一第二深度產生裝置(該單點雷射測距儀)。因此，因為輔助裝置602不會被控制器108關閉，所以當光源102被控制器108關閉時，輔助裝置602和影像擷取器104仍可偵測對應物件202的深度。如第6圖所示，控制器108可根據該第一深度產生裝置所偵測對應物件202的深度或是該第二深度產生裝置所偵測對應物件202的深度控制光源102，其中控制器108控制光源102的操作原理可參照上述第3A(a)-3A(c)圖的相關說明，在此不再贅述。
另外，在本發明的另一實施例中，影像擷取器104產生影像IM後，控制器108即可根據物件202所產生的反射光的強度(其中該反射光的強度會隨著物件202的距離而改變)，決定是否調整該發射光的強度。因此，如第7(a)圖所示，當物件202所產生的反射光的強度大於一第一預定強度FPI且該發射光的強度為第二強度SIN時，該發射光的強度被控制器108從第二強度SIN調整至第一強度FIN以使物件202所產生的反射光不會傷害一使用者的眼睛。也就是說當該反射光的強度大於第一預定強度FPI且該發射光的強度為第一強度FIN時，控制器108維持該發射光的強度在第一強度FIN。另外，當該反射光的強度小於第一預定強度FPI時，控制器108的操作原理可參照第7(a)圖，在此不再贅述。另外，如第7(a)圖所示，當該反射光的強度小於一臨界值THV時，意味著物件202距離深度產生系統600太近以致於影像擷取器104無法感測到物件202所產生的反射光，或是意味著光源102發生故障(例如光源102內的繞射元件掉落)，或是意味著所有物件都距離光源102過遠，導致該發射光的最大強度也無法使任一物件反射該發射光。因此，當該反射光的強度小於臨界值THV時，控制器108會將該發射光的強度調整至一第三強度TIN(其中第三強度TIN通常會遠小於第一強度FIN和第二強度 SIN)，或是控制器108關閉光源102。
另外，在本發明的另一實施例中，如第7(b)圖所示，當該反射光的強度大於第一預定強度FPI且光源102關閉時，控制器108繼續關閉光源102。也就是說當該反射光的強度大於第一預定強度FPI且光源102開啟(此時，該發射光的強度為第二強度SIN)時，控制器108關閉光源102。另外，如第7(b)圖所示，當該反射光的強度小於第一預定強度FPI且光源102關閉時，控制器108開啟光源102且使該發射光的強度具有第二強度SIN。也就是說當該反射光的強度小於第一預定強度FPI且光源102開啟(此時，該發射光的強度為第二強度SIN)時，控制器108繼續開啟光源102。另外，在控制器108關閉光源102後的該預定時間，控制器108可開啟光源102且使該發射光的強度具有第二強度SIN，如果該反射光的強度因為物件202的移動而小於第一預定強度FPI，則控制器108繼續開啟光源102，以及如果該反射光的強度因為物件202的移動而大於第一預定強度FPI，則控制器108再次關閉光源102。另外，如第7(b)圖所示，當該反射光的強度小於臨界值THV時，控制器108會將該發射光的強度調整至第三強度TIN或關閉光源102。另外，當光源102關閉後的運作原理可以參考第7(b)圖的相關說明，在此不再贅述。另外，在本發明的另一實施例中，如第7(c)圖所示，在控制器108開啟光源102後，控制器108是隨著該反射光的強度的增加，逐漸降低該發射光的強度以及隨著該反射光的強度的減少，逐漸增加該發射光的強度。另外，如第7(c)圖所示，當該反射光的強度小於臨界值THV時，控制器108會將該發射光的強度調整至第三強度TIN或關閉光源102，其中第三強度TIN通常會遠小於第一強度FIN和第二強度SIN。另外，當光源102關閉後的運作原理可以參考第7(c)圖的相關說明，在此不再贅述。因此，如第7(a)-7(c)圖所示，控制器108可根據該反射光的強度而動態地調整該發射光的強度。
另外，請參照第8圖，第8圖是本發明的第三實施例所公開的一種具有可調光強度的深度產生系統800的示意圖。如第8圖所示，深度產生系統800和深度產生系統100的差別在於深度產生系統800另包含一感測器802，其中感測器802是用以感測深度產生系統800所處環境的環境光，且感測器802可為一紅綠藍光感測器或其他形式的光感測器。因此，如第9(a)圖所示，當該環境光的強度大於一第二預定強度SPI且該發射光的強度為第一強度FIN時，該發射光的強度被控制器108從第一強度FIN調整至第二強度SIN。也就是說當該環境光的強度大於第二預定強度SPI且該發射光的強度為第二強度SIN時，控制器108維持該發射光的強度在第二強度SIN。另外，當該環境光的強度小於第二預定強度SPI時，控制器108的操作原理可參照第9(a)圖，在此不再贅述。
另外，在本發明的另一實施例中，如第9(b)圖所示，當該環境光的強度大於第二預定強度SPI且光源102關閉時，控制器108開啟光源102且使該發射光的強度具有第二強度SIN。也就是說當該環境光的強度大於第二預定強度SPI且光源102開啟(此時，該發射光的強度為第二強度SIN)時，控制器108維持該發射光的強度在第二強度SIN。另外，如第9(b)圖所示，當該環境光的強度小於第二預定強度SPI且光源102關閉時，控制器108繼續關閉光源102。也就是說當該環境光的強度小於第二預定強度SPI且光源102開啟(此時，該發射光的強度為第二強度SIN)時，控制器108關閉光源102。另外，在控制器108關閉光源102後的一預定時間，控制器108可開啟光源102且使該發射光的強度具有第二強度SIN，如果該環境光的強度大於第二預定強度SPI，則控制器108繼續開啟光源102，以及如果該環境光的強度小於第二預定強度SPI，則控制器108再次關閉光源102。另外，在本發明的另一實施例中，如第9(c)圖所示，在控制器108開啟光源102後， 控制器108是隨著該環境光的強度的增加，逐漸增加該發射光的強度，以及隨著該環境光的強度的減少，逐漸減少該發射光的強度，甚至關閉光源102。另外，在控制器108關閉光源102後的該預定時間，控制器108可開啟重新光源102且使該發射光的強度為該預定強度。光源102開啟後，控制器108再根據該環境光的強度調整該發射光的強度。因此，如第9(a)-9(c)圖所示，控制器108可根據該環境光的強度而動態地調整光源102。另外，因為感測器802的狀態和該環境光的強度成正比，該狀態的定義為影像IM的亮度除上感測器802的光圈大小、曝光時間(或快門時間)和增益(ISO)的乘積，所以在本發明的另一實施例中，控制器108可根據感測器802的狀態而動態地調整光源102。
另外，在本發明的另一實施例中，光源102適用於該飛行時間相機，所以控制器108可根據該環境光的強度，決定是否調整該發射光的強度的操作原理可參照上述第9(a)-9(c)圖的相關說明，在此不再贅述。
另外，在本發明的另一實施例中，影像擷取器104可取代感測器802，也就是說影像擷取器104不僅可擷取影像IM，也可感測該環境光的強度，且上述所有感測器802的動作將由影像擷取器104取代。
另外，如第10(a)圖所示，在上述實施例中，當控制器108利用一連續模式(continuous mode)的脈波寬度調變信號(pulse width modulation signal)PWMCM調整該發射光的強度時，控制器108可通過改變脈波寬度調變信號PWMCM的工作週期(duty cycle)調整該發射光的強度；如第10(b)圖所示，在上述實施例中，當控制器108利用一間歇模式(burst mode)的脈波寬度調變信號PWMBM1調整該發射光的強度時，控制器108可通過改變脈波寬度調變信號 PWMBM1的致能時間(enabling time)ET1調整該發射光的強度；如第10(c)圖所示，在上述實施例中，當控制器108利用一間歇模式的脈波寬度調變信號PWMBM2和一脈波寬度調變信號PWM調整該發射光的強度時，控制器108可同時通過改變脈波寬度調變信號PWMBM2的致能時間ET2和脈波寬度調變信號PWM的工作週期DUC調整該發射光的強度。
另外，在本發明的另一實施例中，控制器108是根據深度圖DP所包含的複數個區塊邊緣的平滑度，決定是否調整該發射光的強度。也就是說控制器108可隨著該複數個區塊邊緣的平滑度的增加而提升該發射光的強度。
另外，在本發明的另一實施例中，控制器108可根據上述實施例的至少一實施例的判斷條件，決定是否調整該發射光的強度。
另外，在本發明的另一實施例中，一深度產生系統包含複數個光源和複數個影像擷取器(或複數個飛行時間相機，其中每一飛行時間相機包含一光源和一影像擷取器)，其中該複數個光源中的每一光源所產生的發射光具有一對應的圖案(也就是說該複數個光源所產生的複數個發射光所對應的圖案互不相同)或一對應的頻率或相位，且對應該每一光源的影像擷取器只會對該每一光源所產生的發射光有反應。例如，如第11圖所示，該複數個光源中的第一光源於一時間T1產生一第一發射光1102，且對應該第一光源的一第一影像擷取器分別於時間T2、T3、T4接收到光1104、1106、1108。但因為只有光1106是對應第一發射光1102的反射光，所以該第一影像擷取器只會對光1106作相關處理，而忽略光1104、1108，其中光1104、1108是由該複數個光源異於該第一光源的光源所產生或為環境光。又如第11圖所示，該第一光源於一時間T5產生一第一發射光 1110，且該第一影像擷取器分別於時間T6、T7接收到光1112、1114。但因為只有光1114是對應第一發射光1110的反射光，所以該第一影像擷取器只會對光1114作相關處理，而忽略光1112，其中光1112是由該複數個光源異於該第一光源的光源所產生或為環境光。另外，該每一光源所產生的發射光所具有的對應的圖案包含容易判斷的形狀或特徵，或空間頻率或空間相位。另外，該每一光源的其餘操作原理和特徵可參照光源102的操作原理和特徵，在此不再贅述。
另外，在本發明的另一實施例中，一深度產生系統包含複數個光源和複數個影像擷取器(或複數個飛行時間相機，其中每一飛行時間相機包含一光源和一影像擷取器)。該複數個光源中的每一光源是用以產生一發射光1202(如第12圖所示)，其中發射光1202是由一原始光1204和一調變信號1206在一時域上所調變產生，且調變信號1206具有一對應的調變頻率。也就是說當對應該每一光源的影像擷取器接收到對應發射光1202的反射光時，對應該每一光源的影像擷取器必須根據該對應的調變頻率解調變對應發射光1202的反射光以濾出原始光1204。因此，該複數個光源所產生的複數個結構光不會互相干擾。另外，該每一光源的其餘操作原理和特徵可參照光源102的操作原理和特徵，在此不再贅述。
另外，在本發明的另一實施例中，複數個深度產生系統中的每一深度產生系統是應用於一移動工具。例如，如第13(a)圖所示，車1302、1304、1306中的每一車都具有一深度產生系統，車1304、1306是位在車1302一預定距離PDI內，且該深度產生系統和深度產生系統100的差別在於另包含一無線通信模組。因此，如第13(a)圖所示，車1302可利用其無線通信模組和一預定通信協定和車1304、1306溝通。也就是說當車1302利用其無線通信模組和該預定通信協定和 車1304、1306溝通時，車1302、1304、1306可根據該預定通信協定，決定車1302、1304、1306中的每一車的深度產生系統的光源產生一發射光的時間以避免車1302、1304、1306的深度產生系統的光源在一預定時間內產生發射光。例如，如第13(b)圖所示，在一時間T1，車1302的深度產生系統的光源產生一發射光1308，在一時間T2，車1304的深度產生系統的光源產生一發射光1310，以及在一時間T3，車1306的深度產生系統的光源產生一發射光1312。另外，每一車的深度產生系統的光源的發射第一發射光的時間與另一車的深度產生系統的光源的發射第二發射光的時間之間的間隔要大於對應該第一發射光的最大反射時間，如此，車1302、1304、1306中的每一車的影像擷取器不會接收到其他車所產生的發射光。另外，該深度產生系統的其餘操作原理可參照深度產生系統100的操作原理，在此不再贅述。
另外，在本發明的另一實施例中，當車1302利用其無線通信模組和該預定通信協定和車1304、1306溝通時，車1302、1304、1306可根據該預定通信協定，決定車1302、1304、1306中的每一車的深度產生系統的光源所產生的一發射光的調變頻率、相位和圖案的其中至少一，以避免車1302、1304、1306的深度產生系統的光源同時產生相同調變頻率、相位、或圖案的發射光。
另外，在本發明的另一實施例中，當車1304、1306是位在車1302的預定距離PDI內(如第13(a)圖所示)時，車1302可利用其無線通信模組和該預定通信協定和車1304、1306溝通。也就是說當車1302利用其無線通信模組和該預定通信協定和車1304、1306溝通時，車1302、1304、1306可根據該預定通信協定，決定車1302、1304、1306中的每一車的深度產生系統的光源所產生的發射光的波長，也就是說車1302、1304、1306的深度產生系統的光源所產生的發射光的 波長互不相同。例如車1302的深度產生系統的光源所產生的發射光具有一第一波長，車1304的深度產生系統的光源所產生的發射光具有一第二波長，且車1306的深度產生系統的光源所產生的發射光具有一第三波長。因此，當車1302的深度產生系統接收到具有該第二波長的反射光和具有該第三波長的反射光時，車1302的深度產生系統不會有反應。
另外，深度圖產生器106可以是一具有上述深度圖產生器106的功能的現場可程式邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)，或是一具有上述深度圖產生器106的功能的特殊應用積體電路(Application-specific integrated circuit,ASIC)或是一具有上述深度圖產生器106的功能的軟體模組。另外，控制器108可以是一具有上述控制器108的功能的現場可程式邏輯閘陣列，或是一具有上述控制器108的功能的特殊應用積體電路或是一具有上述控制器108的功能的軟體模組。
綜上所述，因為本發明所提供的深度產生系統是利用該控制器根據包含至少一物件的深度圖中對應該至少一物件的至少一深度，該深度圖中無效數據的比例，該至少一物件所產生的至少一反射光的強度，及該深度產生系統所處環境的環境光的強度的其中之一動態地調整該深度產生系統所產生的發射光的強度，所以相較於現有技術，本發明可有效地防止該使用者的眼睛受到傷害，提升深度品質，以及降低耗電。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100:深度產生系統
102:光源
104:影像擷取器
106:深度圖產生器
108:控制器
DP:深度圖
IM:影像

Claims (20)

  1. 一種具有可調光強度的深度產生系統，包含：至少一光源，其中每一光源用以產生一發射光；至少一影像擷取器，其中每一影像擷取器用以擷取對應該發射光的一影像；一深度圖產生器，耦接於該每一影像擷取器，用以根據該影像產生一對應的深度圖；及一控制器，耦接於該深度圖產生器，用以根據該對應的深度圖的資訊，決定是否調整該發射光的強度。
  2. 如請求項1所述的深度產生系統，其中該控制器是根據該對應的深度圖中對應該至少一物件的至少一深度，決定是否調整該發射光的強度，且該至少一深度會隨著該至少一物件的距離而改變。
  3. 如請求項2所述的深度產生系統，其中當該至少一深度大於一預定深度時，該發射光的強度被該控制器從一第一強度調整至一第二強度，且該第二強度大於該第一強度。
  4. 如請求項2所述的深度產生系統，其中當該至少一深度大於一預定深度時，該控制器開啟該每一光源至一第二強度。
  5. 如請求項2所述的深度產生系統，其中在該控制器根據該至少一深度關閉該每一光源後的一預定時間，該控制器開啟該每一光源且使該發射光具有一第二強度，如果該至少一物件的至少一深度大於一預定深度，則該控制器繼續開啟該每一光源，以及如果該至少一深度小於該預定深度，該 控制器再次關閉該每一光源。
  6. 如請求項2所述的深度產生系統，其中該控制器是根據該對應的深度圖中對應該至少一物件的至少一深度，多階調整該發射光的強度。
  7. 如請求項1所述的深度產生系統，另包含：一輔助裝置，其中該輔助裝置和該至少一影像擷取器中的一影像擷取器是用以偵測該對應的深度圖中對應該至少一物件的至少一深度，該輔助裝置不包含於該至少一影像擷取器，且該輔助裝置不會被關閉。
  8. 如請求項7所述的深度產生系統，其中該輔助裝置和該影像擷取器形成一立體照相機，或是該輔助裝置和該影像擷取器形成一單點雷射測距儀(single point laser rangefinder)。
  9. 如請求項1所述的深度產生系統，其中該控制器是利用至少一脈波寬度調變信號(pulse width modulation signal)調整該發射光的強度。
  10. 如請求項1所述的深度產生系統，其中該發射光具有一對應的圖案或一對應的頻率或相位，且對應該每一光源的影像擷取器根據該對應的圖案或該對應的頻率或相位接收該發射光。
  11. 如請求項1所述的深度產生系統，其中該發射光是由一原始光和一調變信號在一時域上所調變產生，且對應該每一光源的影像擷取器根據一對應的調變頻率解調變對應該發射光的反射光以濾出該原始光。
  12. 如請求項1所述的深度產生系統，其中該發射光具有一對應的波長，且對應該每一光源的影像擷取器根據該對應的波長接收該發射光。
  13. 一種具有可調光強度的深度產生系統，包含：至少一光源，其中每一光源用以產生一發射光；至少一影像擷取器，其中每一影像擷取器用以擷取對應該發射光的一影像；一深度圖產生器，耦接於該每一影像擷取器，用以根據該影像產生一對應的深度圖；及一控制器，耦接於該深度圖產生器，用以根據該對應的深度圖中無效數據(invalid data)的比例，決定是否調整該發射光的強度。
  14. 如請求項13所述的深度產生系統，其中當該比例大於一預定比例時，該發射光的強度被該控制器從一第二強度調整至一第一強度，且該第二強度大於該第一強度。
  15. 如請求項13所述的深度產生系統，其中當該比例大於一預定比例時，該控制器關閉該每一光源。
  16. 如請求項13所述的深度產生系統，其中在該控制器根據該比例關閉該每一光源後的一預定時間，該控制器開啟該每一光源且使該發射光具有一第二強度，如果該比例還是大於一預定比例，該控制器再次關閉該每一光源，以及如果該比例小於該預定比例，該控制器繼續開啟該每一光源。
  17. 如請求項13所述的深度產生系統，其中該控制器是根據該比例，多階調整該發射光的強度。
  18. 一種具有可調光強度的深度產生系統，包含：至少一光源，其中每一光源用以產生一發射光；至少一影像擷取器，其中每一影像擷取器用以擷取對應該發射光的一影像；一深度圖產生器，耦接於該每一影像擷取器，用以根據該影像產生一對應的深度圖；一控制器，耦接於該深度圖產生器；及一感測器，用以感測該深度產生系統所處環境的環境光，其中該控制器隨著該環境光的強度的增加，增加該發射光的強度，以及隨著該環境光的強度的減少，減少該發射光的強度或關閉該至少一光源。
  19. 一種具有光源的深度產生系統，包含：至少一光源，其中每一光源用以產生一發射光；至少一影像擷取器，其中每一影像擷取器用以擷取包含至少一物件反射該發射光的至少一反射光的一影像；一無線通信模組；一深度圖產生器，耦接於該每一影像擷取器，用以根據該影像或該至少一反射光產生一對應的深度圖；及一控制器，耦接於該深度圖產生器，其中該控制器通過該無線通信模組和一預定通信協定和另一深度產生系統溝通後，該控制器據以決定該發射光的發射時間、調變頻率、相位和圖案的其中至少一。
  20. 一種具有可調光強度的深度產生系統，包含：至少一光源，其中每一光源用以產生一發射光；至少一影像擷取器，其中每一影像擷取器用以擷取對應該發射光的一影像；一深度圖產生器，耦接於該每一影像擷取器，用以根據該影像產生一對應的深度圖；及一控制器，耦接於該深度圖產生器，用以根據對應該影像的至少一反射光的強度，適應性地調整該發射光的強度；其中當該至少一反射光的強度小於一臨界值時，該控制器會調降該發射光的強度或關閉該至少一光源。
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