CN111416973A - 三维感测装置 - Google Patents

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陈信文
李静伟
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Abstract

本发明涉及一种三维感测装置，包括：第一摄像头、第二摄像头、驱动部件以及图像处理器，所述第一摄像头位置固定，所述第二摄像头与所述驱动部件连接，所述图像处理器电性连接于所述驱动部件、所述第一摄像头及第二摄像头；所述驱动部件能根据待测物体的景深驱动所述第二摄像头相对第一摄像头运动，从而第一摄像头及第二摄像头分别拍摄位于第一摄像头及第二摄像头重叠视场角范围内的物体的图像，所述图像处理器对第一摄像头及第二摄像头分别拍摄的图像进行处理以感测识别所述待测物体的三维影像。

Description

三维感测装置
技术领域
本发明涉及一种三维感测装置。
背景技术
随着科技水平的不断提高，人们不断的从生物身上学***板电脑、笔记本电脑等便携式移动终端实现三维立体拍摄成为当前研究热点，现有技术中配备后置双摄像头或前置双摄像头的终端设备已经很成熟，不仅用双摄像头拍摄的画面更加清晰、画质更优，而且双摄像头还能支持景深拍照、实现背景虚化、突出拍摄对象；还能实现人脸识别、扫描、解锁以及人机互动游戏等功能，但是，现有的双摄像头两者之间的距离是相对固定的，导致只能实现一预定距离范围内的三维感测。
发明内容
一种三维感测装置，包括：第一摄像头、第二摄像头、驱动部件以及图像处理器，所述第一摄像头位置固定，所述第二摄像头与所述驱动部件连接，所述图像处理器电性连接于所述驱动部件、所述第一摄像头及第二摄像头；所述驱动部件能根据待测物体的景深驱动所述第二摄像头相对第一摄像头运动，从而第一摄像头及第二摄像头分别拍摄位于第一摄像头及第二摄像头重叠视场角范围内的物体的图像，所述图像处理器对第一摄像头及第二摄像头分别拍摄的图像进行处理以感测识别所述待测物体的三维影像。
与现有技术相比，本发明提供的三维感测装置，包括第一摄像头、第二摄像头、驱动部件以及图像处理器，所述驱动部件能根据待测物体的景深驱动所述第二摄像头相对所述第一摄像头运动以改变第二摄像头与第一摄像头之间的距离，所述图像处理器能根据待测物体的景深及第一摄像头及第二摄像头分别拍摄的在第一摄像头及第二摄像头在两者重叠视场角范围内的图像以获得待测物体的三维影像，从而使三维感测装置感测的景深范围变大，实现更深范围的3D感测/辨识。
附图说明
图1是本发明提供的三维感测装置的结构图。
图2是图1提供的三维感测装置的移开外框体及透明盖体后的结构图。
图3是图1提供的三维感测装置的***图。
图4为图1提供的三维感测装置的第一摄像头及第二摄像头视场角示意图。
图5为图1提供的三维感测装置的功能模块图。
图6是图1提供的三维感测装置的工作原理图。
主要元件符号说明
Figure BDA0001939524250000021
Figure BDA0001939524250000031
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例，对本发明提供的三维感测装置作进一步的详细说明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1～5，为本发明提供的一种三维感测装置100。所述三维感测装置100包括第一摄像头50、第二摄像头60、驱动部件20以及图像处理器70。
所述第一摄像头50位置固定，所述第二摄像头60与所述驱动部件20连接。请参阅图4，所述第一摄像头50的视场角是V1，所述第二摄像头60的视场角是V2，视场角V1与视场角V2重叠视场角范围为V3。视场角V1与视场角V2可以相同，也可以不同。
所述驱动部件20能驱动所述第二摄像头60相对所述第一摄像头50运动，使第二摄像头60与第一摄像头50分别在不同角度下拍摄待感测物体在重叠视场角V3范围内的图像，后续能更好地合成待感测物体的三维图像，当然，通过移动第二摄像头60也是为了更好地与待感测物体进行对焦。
所述图像处理器70电性连接于所述驱动部件20、所述第一摄像头50及所述第二摄像头60。所述驱动部件20能根据待感测物体的景深驱动所述第二摄像头60相对第一摄像头50运动，从而第一摄像头50及第二摄像头60分别拍摄位于重叠视场角范围V3内的待测物体的图像，所述图像处理器70对第一摄像头50及第二摄像头60拍摄的图像以及景深进行图像处理以感测识别待感测物体在其所处的景深位置的三维影像。
在本实施方式中，所述三维感测装置100还包括底座10、主电路板30、软硬结合板40以及距离感测单元110。
所述底座10大致呈长方形，其包括第一凸块12以及与所述第一凸块12间隔设置的导轨部14，所述第一摄像头50设置在所述第一凸块12上。
所述导轨部14包括与底座10连接的基板140以及设置在所述基板140上的第一平板142，所述第一平板142的宽度方向上的两端分别位于所述基板140宽度方向上的两端的外侧，所述底座10、基板140及所述第一平板142共同形成两个平行的滑槽144。
所述驱动部件20设置在所述底座10上，所述驱动部件20包括驱动主体22、与所述驱动主体22连接的驱动轴24以及与所述驱动轴24连接的运动块26。
所述运动块26设置在所述导轨部14上，所述驱动主体22能驱动所述运动块26沿所述导轨部14移动。在本实施方式中，所述运动块26包括第二平板260以及与第二平板260垂直连接的两个相对的L型连接臂262，两个相对的所述L型连接臂262形成容置部264，所述容置部264与所述导轨部14的滑槽144配合，使运动块26能沿所述滑槽144滑动。
所述运动块26在其中的一个L型连接臂262背离所述容置部264的表面还凸出有一个连接块266，所述连接块266开设有贯通孔268。所述贯通孔268的延伸方向与所述滑槽144的延伸方向相同。
所述驱动主体22设置在所述底座10上并抵顶所述第一凸块12，所述驱动轴24穿设所述贯通孔268以驱动所述运动块26沿所述驱动轴24及所述滑槽144移动。
所述主电路板30固定于所述第一凸块12的表面。所述第一摄像头50固定且电性连接于所述主电路板30。具体地，所述主电路板30上设置有第一电连接器32，所述图像处理器70(图未示)设置在所述主电路板30上以与第一摄像头50、第二摄像头60、距离感测单元110电性连接，所述第一摄像头50通过所述第一电连接器32电性设置在所述主电路板30上。
所述软硬结合板40包括硬板42、从所述硬板42一端延伸的软板44以及连接于所述软板44一端的第二电连接器46。所述硬板42设置于所述运动块26的表面。所述第二摄像头60固定且电性连接于所述硬板42。所述第二电连接器通过所述主电路板30表面的第三电连接器48与所述主电路板30电性连接，所述软板44的长度大于所述第二摄像头60能相对所述第一摄像头50移动的距离。
在本实施方式中，所述第一摄像头50的光轴与第二摄像头60的光轴之间相距距离为S1，所述驱动部件20能驱动所述第二摄像头60在S1的延长线上的预定范围内运动，预定范围可以根据实际需求决定。
所述距离感测单元110用于感测待感测物体距离所述三维感测装置100的距离。譬如，所述距离感测单元110提取待感测物体图像上的一个特征点，特征点可以是面部的中心点或者是鼻尖等，然后感测所述特征点距离第一摄像头50及第二摄像头60水平连线的垂直距离(景深)L。
所述图像处理器70能接收待测物体距离三维感测装置100的距离且能接收第一摄像头50及第二摄像头60分别拍摄的图像，所述图像处理器70能根据待感测物体的景深及第一摄像头50及第二摄像头60分别拍摄的在重叠范围V3内的图像以感测不同景深范围内物体的三维影像。现有技术中利用双摄像头成像最终获得三维图像已有概述，在此只要能将两幅图像及景深以合成三维图像的方法均可用于此。
在本实施方式中，所述三维感测装置还包括外框体80以及透明盖体90，所述外框体80罩设在所述底座10的四周。所述透明盖体90盖设在所述外框体80上端以密封所述第一摄像头50及第二摄像头60。
所述三维感测装置100可以感测人脸、或者人的胳膊。感测人脸用于人脸识别，感测人的胳膊主要用于人机互动。所述三维感测装置100的工作原理是：当需要感测识别待测物体时，使待测物***于需要三维感测装置100的前方、且视场角V1与视场角V2之间的重叠视场角为V3范围内。在图6中，示意的物体A、B、C均位于重叠视场角V3范围内，且具有不同的景深，图中显示的是A、B、C物体的景深分别为L1，L2，L3，且L1＜L3＜L2。
在第二摄像头60未移动时，也即三维感测装置100的第一摄像头50处于初始位置O1，第二摄像头60处于初始位置O2，所述三维感测装置100用于感测重叠视场角为V3范围内、且景深为某一范围内的物体A，在图6中，仅示意了第二摄像头60未移动时能感测景深为L1的物体A。
在此若要感测景深为L2的物体B，首先通过距离感测单元110感测景深L2，其次，需要通过驱动部件20移动所述第二摄像头60。
具体地，所述距离感测单元110提取待感测物体图像上的一个特征点，定义物体B面部特征点为B。特征点B距离第一摄像头50及第二摄像头60水平连线O1O2的垂直连线为BD，距离为L2，特征点B与所述水平连线O1O2的交点为D，交点D为第一摄像头50与第二摄像头两者距离的中心点。因为第一摄像头50固定，则第一摄像头50与交点D的距离固定，所以，驱动部件20可以根据交点D与第一摄像头50的距离，控制所述第二摄像头60从O2运动至O'2处，直至所述第二摄像头60与交点O的距离等于第一摄像头50的距离，也即使O'2D＝O1D。
再次，所述第一摄像头50及第二摄像头60分别拍摄重叠视场角V3范围内的图像，然后，所述图像处理器70能根据第一摄像头50及第二摄像头60分别拍摄的重叠视场角V3范围内的图像以及根据景深L3以识别所述待测物体的三维图像。
若要感测第三景深L3处的物体C，也是如此。在此不再赘述。
所述三维感测装置100可以用于人脸识别，譬如，需要人脸识别的多个人均站在所述三维感测装置100的前方，他们距离三维感测装置100的景深各不相同，只要均位于两个摄像头的重叠视角范围内，所述三维感测装置100可以依次识别在其前方一定范围内的人脸。如此，不需要人移动，而是通过控制第二摄像头60的移动去实现人脸识别。也即，第二摄像头向远离第一摄像头50的方向移动时，所述三维感测装置100感测的景深范围大于第二摄像头未移动时所感测的景深范围，从而实现了更深范围内的人脸识别。
综上所述，本发明提供的三维感测装置100，包括第一摄像头50、第二摄像头60、驱动部件20以及图像处理器70，所述驱动部件20能根据景深驱动所述第二摄像头60相对所述第一摄像头50运动以调整第二摄像头60与第一摄像头50之间的距离，所述图像处理器70能根据第二摄像头60移动的距离D及第一摄像头50及第二摄像头60分别拍摄的在重叠范围V3内的图像以获得不同景深范围内物体的三维影像，从而使三维感测装置100感测的景深范围变大，实现更深范围的3D感测/辨识。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维感测装置，包括：第一摄像头、第二摄像头、驱动部件以及图像处理器，其特征在于：所述第一摄像头位置固定，所述第二摄像头与所述驱动部件连接，所述图像处理器电性连接于所述驱动部件、所述第一摄像头及第二摄像头；所述驱动部件能根据待测物体的景深驱动所述第二摄像头相对第一摄像头运动，从而第一摄像头及第二摄像头分别拍摄位于第一摄像头及第二摄像头重叠视场角范围内的所述待测物体的图像，所述图像处理器对第一摄像头及第二摄像头分别拍摄的图像进行处理以感测识别所述待测物体的三维影像。
2.如权利要求1所述的三维感测装置，其特征在于，还包括与所述图像处理器电性连接的距离感测单元，所述距离感测单元用于感测待测物体上的特征点距离第一摄像头与第二摄像头水平连线的垂直距离并将感测的所述垂直距离传输至所述图像处理器。
3.如权利要求2所述的三维感测装置，其特征在于，所述三维感测装置还包括底座以及设置于所述底座上的主电路板，所述主电路板上设置有第一电连接器，所述图像处理器设置在所述主电路板上，所述第一摄像头通过所述第一电连接器设置在所述主电路板上。
4.如权利要求3所述的三维感测装置，其特征在于，还包括部分设置于所述底座上的软硬结合板，所述软硬结合板包括硬板、从所述硬板的一端延伸的软板以及连接于所述软板一端的第二电连接器，所述第二电连接器固定于所述主电路板，所述第二摄像头固定且电性连接于所述硬板。
5.如权利要求4所述的三维感测装置，其特征在于，所述驱动部件设置在所述底座上，所述驱动部件包括驱动主体、与所述驱动主体连接的驱动轴以及与所述驱动轴连接的运动块，所述驱动主体能驱动所述运动块沿所述驱动轴移动，所述第二摄像头固定在所述运动块上。
6.如权利要求5所述的三维感测装置，其特征在于，所述底座包括第一凸块以及与所述第一凸块间隔设置的导轨部，所述第一摄像头设置在所述第一凸块上，所述运动块设置在所述导轨部上，所述驱动主体能驱动所述运动块沿所述导轨部移动。
7.如权利要求6所述的三维感测装置，其特征在于，所述导轨部包括与所述底座连接的基板以及设置在所述基板上的第一平板，所述第一平板的宽度方向上的两端分别位于所述基板宽度方向上的两端的外侧，所述底座、所述基板及所述第一平板共同形成两个平行的滑槽。
8.如权利要求7所述的三维感测装置，其特征在于，所述运动块包括第二平板以及与所述第二平板垂直连接的两个相对的L型连接臂，所述L型连接臂与所述导轨部配合，以沿所述滑槽滑动。
9.如权利要求8所述的三维感测装置，其特征在于，其中一个L型连接臂背离另一个L型连接臂的表面凸设有固定块，所述固定块开设有固定孔，所述驱动轴穿过所述固定孔以使所述驱动主体驱动所述运动块移动。
10.如权利要求3所述的三维感测装置，其特征在于，所述三维感测装置还包括外框体以及透明盖体，所述外框体罩设在所述底座的四周，所述透明盖体盖设在所述外框体上端以密封所述第一摄像头及第二摄像头。
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