多维摄像装置及其应用终端和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种多维摄像装置及其应用终端和方法，其中所述应用终端的应用方法，包括步骤：获取目标场景的二维图像信息；由至少一增维摄像单元获取该目标场景的增维度信息，其中所述增维摄像单元具有随机规则化微透镜阵列的匀光元件对一多维摄像装置发出的光束进行调制，在所需的视场角范围内形成均匀的光场，以照明目标场景，其中所述微透镜阵列用于避免光束在传播过程中产生干涉，其中所述微透镜阵列由所在相同形状和大小的区域的一组微透镜单元经随机规则化设计方法形成，以使各所述微透镜单元呈非周期性规则化排布；以及基于所述二维图像信息和所述增维度信息，获得该目标场景的多维度的图像信息。标场景的多维度的图像信息。标场景的多维度的图像信息。

【技术实现步骤摘要】
多维摄像装置及其应用终端和方法


[0001]本专利技术涉及摄像领域，进一步涉及多维摄像装置及其应用终端和方法。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，智能设备逐渐深入到了各行各业，例如智能家居、智能机器人、人脸识别系统或者自动驾驶汽车等。摄像装置作为智能设备的一种图像传感器，被视为“机器视觉之眼”，用于识别目标场景的物体信息。例如，基于TOF(时间飞行)技术的摄像装置逐渐地应用于深度相机、手机、电脑、摄影机、自动驾驶车辆、智能机器人、智能家居以及人脸识别等领域，其中该摄像装置通过TOF传感器获取拍摄目标场景的深度信息，进而获得目标物体的三维图像。
[0003]目前市场中，一种基于光衍射原理的匀光元件(Diffuser)用于对该摄像装置的激光发射器发出的激光光束进行调制，以对所拍摄的目标场景进行照明，但现有的匀光元件具有零级，明显导致能量均匀性低，或该匀光元件的衍射效率低，导致透过率低等缺点，不利于该摄像装置对信息的采集。由于激光光束具备较高的相干性，而现有的匀光元件采用规则地微透镜阵列结构，其中该匀光元件的微透镜阵列在行和列的方向均为周期性规则有序的排布方式，因此，使得该激光发射器发出的激光光束经过该匀光元件的微透镜阵列，在空间传播的过程中会产生干涉现象，进而在目标场景形成明暗相间的条纹图样，严重弱化了该匀光元件的匀光效果，从而不利于该摄像装置对深度信息的采集，导致图像质量较差，进而造成该智能设备无法准确地、可靠地识别目标场景的物体信息，由于未识别或识别错误而发出错误命令的频率较高，不仅影响用户使用，而且有可能导致危险事故的发生，如自动驾驶汽车发生交通事故等。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个优势在于提供一多维摄像装置及其应用终端和方法，其中所述摄像装置能够拍摄获得至少三维的图像信息，以适用于不同类型的所述应用终端，提高用户体验度。
[0005]本专利技术的另一个优势在于提供一多维摄像装置及其应用终端和方法，相较于传统的摄像装置，本专利技术提供的所述摄像装置能够获取准确性、可靠性更高的图像信息，以提高所述应用终端发出正确指令的准确性和可靠性，提高用户体验，保证使用安全。
[0006]本专利技术的另一个优势在于提供一多维摄像装置及其应用终端和方法，其中所述摄像装置采用随机规则化微透镜阵列实现匀光效果，其中所述微透镜阵列不具有周期性规则排布的方式，即不同于传统的规则排布的微透镜阵列，有效地避免了光束经传统的规则地微透镜阵列产生明暗条纹的问题，大大地提高了匀光效果，有利于提高所述摄像装置获取图像信息的可靠性和准确性。
[0007]本专利技术的另一个优势在于提供一多维摄像装置及其应用终端和方法，根据应用场景的需求，通过对所述微透镜阵列进行随机规则化处理，实现对目标场景的光斑的形状和
光强分布进行调控，以达到目标效果，适应于多样化的应用场景。
[0008]本专利技术的另一个优势在于提供一多维摄像装置及其应用终端和方法，其中所述微透镜阵列的各微透镜单元的部分参数分别在一定的范围内随机规则变化，使得各所述微透镜单元分别具备随机规则化的形状尺寸或者空间排布方式，即各所述微透镜单元之间的形状尺寸互不相同，且排布方式不规则，以防止光束在空间传播时产生干涉，以提高匀光效果，从而满足对所需求的目标场景的光斑形状和光强分布的调控。
[0009]本专利技术的另一个优势在于提供一多维摄像装置及其应用终端和方法，其用于活体检测、人脸识别、虹膜识别、AR/VR技术、机器人识别和机器人避险、智能家居、自动驾驶车辆或者无人机技术等应用终端，有利于提高所述应用终端处理信息的准确度和可靠性，且适应于不同的应用场景，实现智能化。
[0010]本专利技术的另一个优势在于提供一多维摄像装置及其应用终端和方法，其成本低，适用范围广泛。
[0011]依本专利技术的一个方面，本专利技术进一步提供一应用终端的应用方法，包括步骤：
[0012]A、获取目标场景的二维图像信息；
[0013]B、由至少一增维摄像单元获取该目标场景的增维度信息，其中所述增维摄像单元具有随机规则化微透镜阵列的匀光元件对一多维摄像装置发出的光束进行调制，在所需的视场角范围内形成均匀的光场，以照明目标场景，其中所述微透镜阵列用于避免光束在传播过程中产生干涉，其中所述微透镜阵列由所在相同形状和大小的区域的一组微透镜单元经随机规则化设计方法形成，以使各所述微透镜单元呈非周期性规则化排布；以及
[0014]C、基于所述二维图像信息和所述增维度信息，获得该目标场景的多维度的图像信息。
[0015]在一些实施例中，其中各所述微透镜单元的部分参数分别在一定范围内随机规则变化被预设，其中所述微透镜单元的部分参数选自一组：曲率半径、圆锥常数、非球面系数、所述微透镜单元的有效通光孔径的形状和尺寸即所述微透镜单元在X-Y平面上的截面轮廓、所述微透镜单元的空间排布以及所述微透镜单元沿Z轴方向的表面面型中的其中一种或者多种组合参数。
[0016]在一些实施例中，其中所述匀光元件的所述微透镜阵列的随机规则化设计方法包括步骤：
[0017]a、在一基板的表面划分各所述微透镜单元所在的区域，其中各所述微透镜单元所在的区域的截面形状或尺寸基本一致；
[0018]b、对整个所述微透镜阵列建立全局坐标系(X，Y，Z)，对每个单独的所述微透镜单元分别建立本地坐标系(xi，yi，zi)，且相对应的所述区域的中心坐标为(x0，y0，z0)，其中所述区域的中心坐标代表对应的所述微透镜单元的初始中心位置；
[0019]c、设置每个所述微透镜单元的真实中心位置为在所述区域的中心坐标在X轴、Y轴方向分别添加一个随机偏移量X
Offset
、Y
Offset
；以及
[0020]d、对于每个所述微透镜单元，其沿Z轴方向的表面面型用一曲面函数f表示：
[0021][0022]其中，ρ2＝(x
i-x
0-X
Offset
)2+(y
i-y
0-Y
Offset
)2。
[0023]其中，R是所述微透镜单元的曲率半径，K是圆锥常数，Aj是非球面系数，Z
Offset
是每个所述微透镜单元所对应的沿Z轴方向的偏移量。
[0024]在一些实施例中，其中所述步骤d中，在对所述微透镜单元的曲率半径R、圆锥常数K以及非球面系数Aj等参数在预定范围内进行随机规则化处理的基础上，将每个所述微透镜单元的坐标从所述本地坐标系(xi，yi，zi)转换到所述全局坐标系(X，Y，Z)中，并对每个所述微透镜单元所对应的沿Z轴方向的偏移量Z
Offset
在一定范围内进行随机规则化处理，以使每个所述微透镜单元在Z轴方向的表面面型均是随机规则化的。
[0025]在一些实施例中，其中所述步骤a中，所述区域的截面形状选自一组：矩形、圆形、三角形、梯形以及多边形中的一种。
[0026]在一些实施例中，其中每个所述微透镜单元的尺寸均为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一应用终端的应用方法，其特征在于，包括步骤：A、获取目标场景的二维图像信息；B、由至少一增维摄像单元获取该目标场景的增维度信息，其中所述增维摄像单元具有随机规则化微透镜阵列的匀光元件对一多维摄像装置发出的光束进行调制，在所需的视场角范围内形成均匀的光场，以照明目标场景，其中所述微透镜阵列用于避免光束在传播过程中产生干涉，其中所述微透镜阵列由所在相同形状和大小的区域的一组微透镜单元经随机规则化设计方法形成，以使各所述微透镜单元呈非周期性规则化排布；以及C、基于所述二维图像信息和所述增维度信息，获得该目标场景的多维度的图像信息。2.根据权利要求1所述应用方法，其中各所述微透镜单元的部分参数分别在一定范围内随机规则变化被预设，其中所述微透镜单元的部分参数选自一组：曲率半径、圆锥常数、非球面系数、所述微透镜单元的有效通光孔径的形状和尺寸即所述微透镜单元在X-Y平面上的截面轮廓、所述微透镜单元的空间排布以及所述微透镜单元沿Z轴方向的表面面型中的其中一种或者多种组合参数。3.根据权利要求1所述应用方法，其中所述匀光元件的所述微透镜阵列的随机规则化设计方法包括步骤：a、在一基板的表面划分各所述微透镜单元所在的区域，其中各所述微透镜单元所在的区域的截面形状或尺寸基本一致；b、对整个所述微透镜阵列建立全局坐标系(X，Y，Z)，对每个单独的所述微透镜单元分别建立本地坐标系(xi，yi，zi)，且相对应的所述区域的中心坐标为(x0，y0，z0)，其中所述区域的中心坐标代表对应的所述微透镜单元的初始中心位置；c、设置每个所述微透镜单元的真实中心位置为在所述区域的中心坐标在X轴、Y轴方向分别添加一个随机偏移量X
Offset
、Y
Offset
；以及d、对于每个所述微透镜单元，其沿Z轴方向的表面面型用一曲面函数f表示：其中，ρ2＝(x
i-x
0-X
Offset
)2+(y
i-y
0-Y
Offset
)2。其中，R是所述微透镜单元的曲率半径，K是圆锥常数，Aj是非球面系数，Z
Offset
是每个所述微透镜单元所对应的沿Z轴方向的偏移量。4.根据权利要求3所述应用方法，其中所述步骤d中，在对所述微透镜单元的曲率半径R、圆锥常数K以及非球面系数Aj参数在预定范围内进行随机规则化处理的基础上，将每个所述微透镜单元的坐标从所述本地坐标系(xi，yi，zi)转换到所述全局坐标系(X，Y，Z)中，并对每个所述微透镜单元所对应的沿Z轴方向的偏移量Z
Offset
在一定范围内进行随机规则化处理，以使每个所述微透镜单元在Z轴方向的表面面型均是随机规则化的。5.根据权利要求3所述应用方法，其中所述步骤a中，所述区域的截面形状选自一组：矩形、圆形、三角形、梯形以及多边形中的一种。6.根据权利要求3所述应用方法，其中每个所述微透镜单元的尺寸均为32um，曲率半径R为在0.009至0.013mm范围内取值，圆锥常数K为在-0.96至-0.92范围内取值，每个微透镜
单元的在X轴方向添加的随机偏移量X
Offset
为在-15至15um范围内取值，每个微透镜单元的在Y轴方向添加的随机偏移量Y
Offset
为在-20至20um范围内取值，每个所述微透镜单元所对应的沿Z轴方向的偏移量Z
Offset
为在-0.001至0.001mm范围内取值。7.根据权利要求3所述应用方法，其中每个所述微透镜单元的尺寸均为35um，曲率半径R为在0.01至0.015mm范围内取值，圆锥常数K为在-0.99至-0.93范围内取值，每个微透镜单元的在X轴方向添加的随机偏移量Z
Offset
为在-23至23um范围内取值，每个微透镜单元的在Y轴方向添加的随机偏移量Y
Offset
为在-16至16um范围内取值，每个所述微透镜单元所对应的沿Z轴方向的偏移量Z
Offset
为在-0.001至0.001mm范围内取值。8.根据权利要求3所述应用...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼歆晔，孟玉凰，林涛，黄河，
申请(专利权)人：上海鲲游光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：