CN111884049B - 点阵生成方法、装置、存储介质、电子设备及vcsel阵列光源 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种点阵生成方法、装置、存储介质、电子设备及VCSEL阵列光源，方法包括：获取VCSEL阵列光源对应的点阵区域的区域参数和预设的点间距参数，其中，点间距参数表示点阵区域中任意两点之间的最小距离；根据区域参数和点间距参数，在点阵区域内生成随机点，以得到VCSEL阵列光源对应的点阵。这样可以保证点阵的高度不相关性，也可以根据实际需要，设定区域参数和点间距参数，从而尽可能根据实际需要，得到满足要求的具有高度不相关性的点阵，从而使VCSEL阵列光源投射到空间的散斑点具有高度的不相关性，以便于结构光深度信息的计算或获取。并且，通过这样的方式获得的点阵，其投射到空间的散斑点还具有唯一性，能够很好地满足散斑结构光的深度信息重建。

Description

点阵生成方法、装置、存储介质、电子设备及VCSEL阵列光源

技术领域

本申请涉及3D成像技术领域，具体而言，涉及一种点阵生成方法、装置、存储介质、电子设备及VCSEL阵列光源。

背景技术

近年来，3D(3-Dimension，三维)成像在消费电子领域中的应用越来越广，例如在3D扫描，人脸支付，场景建模等领域的应用。3D成像技术不仅可以对目标物体进行成像，而且还能获取目标物体的深度信息。结构光或者TOF(Time Of Flight，时间飞行)深度相机是目前应用最广的3D成像设备。

深度相机里面最重要的核心部件就是激光投射模组。激光投射模组用于向空间中投射散斑点图案，以实现结构光深度的测量。激光投射模组主要可以由VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)阵列光源、准直镜和DOE(Diffractive Optical Element，衍射光学元件)等构成。其中，VCSEL阵列光源通常是在半导体衬底上集成多个子光源以构成，对于结构光深度信息计算或获取，要求投射到空间的散斑点具有高度的不相关性，因此，这也在一定程度上要求VCSEL阵列光源中子光源的排布需要具备高度的不相关性。

目前，在一些专利文献中，存在这样的技术：在VCSEL阵列光源的设计时，通过变换某个子区域的方式得到具有一定的不相关性的阵列，但这样的方式存在局部不相关性低的问题，且在变换(平移、旋转、缩放等)的过程中，容易造成部分重叠的问题，且点间距不好控制，给光源的制造带来额外的难度。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种点阵生成方法、装置、存储介质、电子设备及VCSEL阵列光源，以在VCSEL阵列光源设计时，高效地得到具有高度不相关性的阵列。

为了实现上述目的，本申请的实施例通过如下方式实现：

第一方面，本申请实施例提供一种点阵生成方法，包括：获取VCSEL阵列光源对应的点阵区域的区域参数和预设的点间距参数，其中，所述点间距参数表示所述点阵区域中任意两点之间的最小距离；根据所述区域参数和所述点间距参数，在所述点阵区域内生成随机点，以得到所述VCSEL阵列光源对应的点阵。

在本申请实施例中，通过获取VCSEL阵列光源对应的点阵区域的区域参数和预设的点间距参数，基于区域参数和点间距参数在点阵区域内生成随机点，得到VCSEL阵列光源对应的点阵。这样的方式，一方面可以保证点阵的高度不相关性，另一方面，可以根据实际需要，设定区域参数(设置子光源的区域大小、形状等参数)和点间距参数(子光源的密度)，从而尽可能根据实际需要，得到满足要求的具有高度不相关性的点阵，从而使VCSEL阵列光源投射到空间的散斑点具有高度的不相关性，以便于结构光深度信息的计算或获取。并且，通过这样的方式获得的点阵，其投射到空间的散斑点还具有唯一性，能够很好地满足散斑结构光的深度信息重建。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述根据所述区域参数和所述点间距参数，在所述点阵区域内生成随机点，包括：根据所述区域参数，确定出所述点阵区域对应的坐标范围；利用随机函数，在所述坐标范围内随机生成待定点；将符合所述点间距参数的要求的所述待定点确定为所述点阵区域的随机点。

在该实现方式中，通过确定出点阵区域对应的坐标范围，利用随机函数在坐标范围内随机生成待定点，将符合点间距参数的要求的待定点确定为点阵区域的随机点。这样能够保证每个随机点都是满足区域参数和点间距参数的要求的点，且得到的所有随机点，由于随机排布，因此具有很高的不相关性，同时，点阵中的点还具有唯一性。另外，这样的方式也较为简单高效。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述将符合所述点间距参数的要求的所述待定点确定为所述点阵区域的随机点，包括：确定出所述待定点的坐标；根据所述待定点的坐标，确定出所述待定点与所述点阵区域内已存在的随机点的最小距离；在所述最小距离不低于所述点间距参数时，确定所述待定点为所述点阵区域的随机点。

在该实现方式中，通过确定出待定点与点阵区域内已存在的随机点的最小距离，并在最小距离不低于点间距参数时，确定待定点为点阵区域的随机点。这样能够把控住生成的随机点之间的距离，从而保证在点阵区域内的随机点满足设定的条件(例如各个点光源之间的最小距离)，以满足实际需要和工艺条件。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述根据所述待定点的坐标，确定出所述待定点与所述点阵区域内已存在的随机点的最小距离，包括：将所述点阵区域内已存在的随机点的坐标与所述待定点的坐标比较，确定出横坐标与所述待定点的横坐标之间的差值不高于所述点间距参数且纵坐标与所述待定点的纵坐标之间的差值不高于所述点间距参数的邻近随机点；计算每个所述邻近随机点与所述待定点的距离，并确定出其中的最小距离。

在该实现方式中，通过在计算待定点与点阵区域内已存在的随机点之间的最小距离前，先利用待定点与随机点之间的横坐标、纵坐标的差值对随机点进行筛选，确定出满足条件(即随机点的横坐标与待定点的横坐标之间的差值不高于点间距参数且该随机点的纵坐标与待定点的纵坐标之间的差值不高于点间距参数)的邻近随机点，再计算待定点与邻近随机点之间的最小距离。这样可以避免很多不满足条件的随机点的计算，有利于提高效率。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述将符合所述点间距参数的要求的所述待定点确定为所述点阵区域的随机点，包括：确定出所述待定点的坐标；将所述点阵区域内已存在的随机点的坐标与所述待定点的坐标比较；在确定不存在横坐标与所述待定点的横坐标之间的差值不高于所述点间距参数且纵坐标与所述待定点的纵坐标之间的差值不高于所述点间距参数的邻近随机点时，确定所述待定点为所述点阵区域的随机点。

在该实现方式中，通过在确定点阵区域内不存在横坐标与待定点的横坐标之间的差值不高于点间距参数且纵坐标与待定点的纵坐标之间的差值不高于点间距参数的邻近随机点时，确定待定点为点阵区域的随机点。这样可以在无需计算坐标距离的情况下，确定待定点为点阵区域的随机点，节约计算资源，可以提高方法运行的效率。

结合第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述点阵区域包括多个子区域，每个子区域各自对应有点间距参数，所述根据所述区域参数和所述点间距参数，在所述点阵区域内生成随机点，包括：根据每个子区域对应的区域参数，确定出每个子区域各自对应的坐标范围；利用随机函数，在每个子区域各自对应的坐标范围内随机生成待定点；将符合其对应的点间距参数的要求的所述待定点确定为该子区域的随机点。

在该实现方式中，点阵区域可以包括多个子区域，每个子区域可以有对应的点间距参数，这样可以实现在点阵区域内设置不同密度的随机点(即，在VCSEL阵列光源的设计时，可以实现不同密度的子光源设计)，能够更灵活地满足实际需求。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述根据所述区域参数和所述点间距参数，在所述点阵区域内生成随机点，还包括：确定出生成所述待定点的总次数；在所述总次数达到预设次数时，停止待定点的生成。

在该实现方式中，通过将生成待定点的总次数作为点阵区域的随机点生成的结束条件，可以灵活把控点阵生成方法运行的时长。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述根据所述区域参数和所述点间距参数，在所述点阵区域内生成随机点，还包括：若连续N次生成的待定点未被确定为随机点，确定出N的值，其中，N为正整数；在次数N达到预设值时，停止待定点的生成。

在该实现方式中，通过将连续N次生成的待定点未被确定为随机点的次数N，作为点阵区域的随机点生成的结束条件，也可以在一定程度上灵活把控点阵生成方法运行的时长。

第二方面，本申请实施例提供一种点阵生成装置，包括：参数获取模块，用于获取VCSEL阵列光源对应的点阵区域的区域参数和预设的点间距参数，其中，所述点间距参数表示所述点阵区域中任意两点之间的最小距离；点阵获得模块，用于根据所述区域参数和所述点间距参数，在所述点阵区域内生成随机点，以得到所述VCSEL阵列光源对应的点阵。

第三方面，本申请实施例提供一种存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如第一方面或第一方面可能的实现方式中任一项所述的点阵生成方法。

第四方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储包括程序指令的信息，所述处理器用于控制程序指令的执行，所述程序指令被处理器加载并执行时，实现第一方面或第一方面可能的实现方式中任一项所述的点阵生成方法。

第五方面，本申请实施例提供一种VCSEL阵列光源，包括：半导体衬底；多个VCSEL光源根据由第一方面或第一方面可能的实现方式中任一项所述的点阵生成方法确定出的点阵排列在所述半导体衬底上。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种激光投射模组的示意图。

图2为本申请实施例提供的一种3D结构光深度模组的示意图。

图3为本申请实施例提供的激光投射模组投射的局部散斑点的示意图。

图4为本申请实施例提供的一种点阵生成方法的流程图。

图5为本申请实施例提供的一种通过点阵生成方法得到的点阵图。

图6为本申请实施例提供的一种通过点阵生成方法得到的包含多个子区域的点阵图。

图7为本申请实施例提供的一种点阵生成装置的结构框图。

图8为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。

图标：100-激光投射模组；101-VCSEL阵列光源；102-准直镜；103-衍射光学元件；200-3D结构光深度模组；201-处理芯片；202-接收模组；203-面板；301-局部散斑点；302、306、307、308-子区域；303-水平方向；304-竖直方向；305-对角线方向；401、402-子区块；501-左侧子区域；502-右侧子区域；503-虚线；600-点阵生成装置；601-参数获取模块；602-点阵获得模块；700-电子设备；701-存储器；702-通信模块；703-总线；704-处理器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

在本实施例中，点阵生成方法可以用于对激光投射模组中VCSEL阵列光源的点阵的设计。在对点阵生成方法进行介绍前，此处先对点阵生成方法的背景进行介绍，以便于对本方案的理解。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种激光投射模组100的示意图。在本实施例中，激光投射模组100可以包含VCSEL阵列光源101，准直镜102和衍射光学元件103。

其中，VCSEL阵列光源101通常是由很多子光源组成的二维图案排列的二维光源，相比传统光源，具有体积小，发散角小和能量集中等优点。为了方便阐述，在图1中仅示例性地画出了三个子光源。

准直镜102用于接收由VCSEL阵列光源101发射的光束，并对具有一定发散角的光束进行准直。

衍射光学元件103用于接收准直后的光束，通过光衍射的方式，向目标空间中投射光束。向目标空间投射的光束是衍射光学元件103通过复制VCSEL阵列光源101所形成的，例如VCSEL阵列光源101有100个子光源，而衍射光学元件103的复制数为100，那么空间中就会形成10000个散斑点。

而激光投射模组100可应用于结构光深度模组，用于3D感测或深度重建。请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种3D结构光深度模组200的结构示意图。3D结构光深度模组200可以包括激光投射模组100、处理芯片201和接收模组202。

其中，激光投射模组100和接收模组202可以设置于同一平面板203上，以使二者处于同一基线上。激光投射模组100可以向目标空间中投射激光散斑图案，此处激光投射模组100投射的激光散斑图案可以为分布均匀的圆形光斑，且要求沿着某一个方向(可以为激光投射模组100和接收模组202连线所在的方向，即水平反向)具备高度的局部不相关性。而接收模组202可以采集目标空间中的激光散斑图案，并交由处理芯片201进行处理，以计算出目标空间的深度图像。

在散斑结构光的深度信息重建中，可以采用三角测量法，通过如下公式实现：

其中，D表示物体与参考图烧录距离的相对距离，D₀为参考图烧录的距离，f表示接收模组202的镜头焦距，b为基线大小，d为需要通过处理芯片201计算的像素偏移值，其中D₀、f和b均为已知量。

因此，深度图像重建的核心，是求出实际散斑点区域与参考散斑点区域之间的像素偏移值d。

请参阅图3，为本申请实施例提供的激光投射模组100投射的局部散斑点的示意图。其中，圆圈表示每个独立的散斑点位置。在像素偏移值d的计算中，可以根据匹配算法寻找实际散斑点区域与参考散斑点区域之间相同的子区域302，这个子区域的大小可以根据实际的应用场景，选取一个确定大小的像素区域，例如5×5、9×9等。匹配算法要求子区域302内散斑点与平行于基线方向的散斑点在局部的排列各不相同，即要求不相关系数高，也就是要求散斑点具有局部不相关性和唯一性。

需要说明的是，针对不同的应用场景，基线可沿任意方向，并不局限于水平方向303、竖直方向304、对角线方向305或者任一特定方向。而要求的不相关性和唯一性，即要求任意选取的子区域306，307，308内的散斑点都不能通过某个子区域(例如子区域302)经过变换的方式(例如平移、旋转、缩放等)得到，以保证图像深度的计算精度。

因此，为了满足激光投影模组100投射到空间的散斑点具有高度的局部不相关性和唯一性，要求VCSEL阵列光源101的排列图案同样具有高度的不相关性和唯一性。

基于此，本申请实施例提供一种点阵生成方法，用于得到具有高度不相关性和唯一性的VCSEL阵列光源的点阵，用于指导VCSEL阵列光源的设计。

请参阅图4，图4为本申请实施例提供的一种点阵生成方法的流程图。在本实施例中，点阵生成方法可以包括步骤S10和步骤S20。

为了得到用于设计VCSEL阵列光源的高度不相关性的点阵，可以执行步骤S10。

步骤S10：获取VCSEL阵列光源对应的点阵区域的区域参数和预设的点间距参数，其中，所述点间距参数表示所述点阵区域中任意两点之间的最小距离。

在本实施例中，可以获取VCSEL阵列光源对应的点阵区域的区域参数和预设的点间距参数。

示例性的，区域参数用于表示VCSEL阵列光源对应的点阵区域，其影响因素可以包括大小、形状等。例如，VCSEL阵列光源的用于设置子光源的点阵区域为矩形，长度为L，宽度为W；或者，VCSEL阵列光源的用于设置子光源的点阵区域为圆形，其半径为R。在在消费电子领域中，L可以小于1mm(毫米)，W也可以小于1mm、R也可以小于1mm。

示例性的，预设的点间距参数表示点阵区域中任意两点之间的最小距离。此处点间距参数可以以P表示，即点阵区域中任意两点之间的最小距离P。点间距参数P在设计的产品(VCSEL阵列光源、激光投射模组等)中可以对应VCSEL芯片里面的pitch参数，若P越小(即点阵区域中任意两点之间的最小距离越小，对应在VCSEL阵列光源中，即VCSEL阵列光源的任意两个子光源之间的最小距离越小)，工艺的复杂程度越高，制作工艺越难。目前的工艺水平，P的最小值可以达到20um(微米)。

需要说明的是，获取的区域参数和点间距参数，均可以自由设定，以尽满足实际的设计需要。

示例性的，为了满足不同应用场景的需要，VCSEL阵列光源的点阵区域中可以包括多个具有不同点密度的子区域(此处并非指所有子区域的点密度各不相同，而是指至少存在两个子区域的点密度不同)，其中，点密度表示用于设置子光源的点阵的密度。在获取点阵区域的区域参数和点间距参数时，各个子区域分别具有各自对应的区域参数和点间距参数，可以以分组方式进行控制，实现对VCSEL阵列光源的点阵的设计。

另外，区域参数和点间距参数，决定了在点阵区域生成的随机点的数量所在的范围，即点密度。当点间距参数大小一定时，区域参数所表示的范围越大，能够生成的随机点的数量越多，反之越少；当区域参数所表示的范围一定时，点间距参数越小，能够生成的随机点的数量越多，反之则越少。因此，区域参数和点间距参数为决定随机点的数量的关键因素。

确定出区域参数和点间距参数后，可以执行步骤S20。

步骤S20：根据所述区域参数和所述点间距参数，在所述点阵区域内生成随机点，以得到所述VCSEL阵列光源对应的点阵。

为了保证生成的每个随机点都是满足区域参数和点间距参数的要求的点，在本实施例中，可以根据区域参数，确定出点阵区域对应的坐标范围。

示例性的，根据区域参数确定出点阵区域对应的坐标范围的方式可以为：根据区域参数中的参数(例如长度L、宽度W)，可以确定对应的坐标范围，例如坐标范围为：(0，0)、(L，0)、(L，W)、(0，W)所表示的坐标范围。

而后，可以利用随机函数，在坐标范围内随机生成待定点。例如，使用随机函数rand，进行待定点坐标的生成。具体的实现方法可参照：

x＝L*rand，y＝W*rand，··············(2)

其中，rand为随机函数，随机生成的数值为0和1之间的随机数。因此通过此种方式生成的数值满足如下条件x≤L，y≤W，可确保生成的待定点坐标(x，y)在点阵区域对应的坐标范围内。

在生成待定点后，可以将符合点间距参数的要求的待定点确定为点阵区域的随机点。

为了保证每个随机点都是满足区域参数和点间距参数的要求的点，示例性的，可以确定出待定点的坐标，并根据待定点的坐标确定出待定点与点阵区域内已存在的随机点的最小距离，以在最小距离不低于点间距参数时，确定待定点为点阵区域的随机点。

通过确定出待定点与点阵区域内已存在的随机点的最小距离，并在最小距离不低于点间距参数时，确定待定点为点阵区域的随机点。这样能够把控住生成的随机点之间的距离，从而保证在点阵区域内的随机点满足设定的条件(例如各个点光源之间的最小距离)，以满足实际需要和工艺条件。

而为了提高判断待定点是否可确定为随机点的效率，示例性的，可以在根据待定点的坐标确定出待定点与点阵区域内已存在的随机点的最小距离时，将点阵区域内已存在的随机点的坐标与待定点的坐标比较，确定出横坐标与待定点的横坐标之间的差值不高于点间距参数且纵坐标与待定点的纵坐标之间的差值不高于点间距参数的邻近随机点；从而计算每个邻近随机点与待定点的距离，并确定出其中的最小距离，即为待定点与点阵区域内已存在的随机点的最小距离。

具体的，可以通过距离公式计算每个邻近随机点与待定点的距离：

其中，(x，y)表示待定点的坐标，(xi，yi)表示第i个随机点的坐标。

由此，可以得到每个邻近随机点与待定点的距离的集合，从而可以确定出集合中最小的距离，即为待定点与点阵区域内已存在的随机点的最小距离。

通过在计算待定点与点阵区域内已存在的随机点之间的最小距离前，先利用待定点与随机点之间的横坐标、纵坐标的差值对随机点进行筛选，确定出满足条件(即随机点的横坐标与待定点的横坐标之间的差值不高于点间距参数且该随机点的纵坐标与待定点的纵坐标之间的差值不高于点间距参数)的邻近随机点，再计算待定点与邻近随机点之间的最小距离。这样可以避免很多不满足条件的随机点的计算，有利于提高效率。

得到最小距离后，可以将最小距离与点间距参数进行比较。在最小距离不低于点间距参数时，可以确定该待定点为点阵区域的随机点，从而将待定点加入到点阵区域的随机点的集合中。

而在确定不存在横坐标与待定点的横坐标之间的差值不高于点间距参数且纵坐标与待定点的纵坐标之间的差值不高于点间距参数的邻近随机点时，确定待定点为点阵区域的随机点，从而将该待定点加入到点阵区域的随机点的集合中。

通过在确定点阵区域内不存在横坐标与待定点的横坐标之间的差值不高于点间距参数且纵坐标与待定点的纵坐标之间的差值不高于点间距参数的邻近随机点时，确定待定点为点阵区域的随机点。这样可以在无需计算坐标距离的情况下，确定待定点为点阵区域的随机点，节约计算资源，可以提高方法运行的效率。

当然，也可以通过计算待定点与点阵区域内已存在的所有随机点之间的距离，例如可以通过公式(3)计算，得到距离集合，进一步确定出集合中的最小距离即为待定点与点阵区域内已存在的随机点的最小距离。由此，可以将最小距离与点间距参数比较，在最小距离不低于点间距参数时，可以确定该待定点为点阵区域的随机点，并将该待定点加入到点阵区域的随机点的集合中。因此，此处不应视为对本申请的限定。

当然，为了灵活把控得到VCSEL阵列光源对应的点阵的时间，可以设定方法运行的结束条件。

示例性的，可以通过确定方法的运行时间作为点阵生成方法的结束条件。例如，在区域参数对应的点阵区域为800um×600um，点间距参数为20um时，可以设定点阵生成方法的运行时间为120秒(或其他时间长度，为一经验值，根据实际需要设定)，以此作为点阵生成方法的结束条件，从而保证点阵生成方法的运行时间灵活可控。

示例性的，也可以以生成待定点的预设次数作为点阵生成方法的结束条件。例如，在区域参数对应的点阵区域为800um×800um，点间距参数为20um时，可以设定点阵生成方法生成待定点的预设次数为100000次(也可以为其他次数，为一经验值，可以根据实际需要灵活设定)，以此作为点阵生成方法的结束条件，从而保证点阵生成方法的运行时间灵活可控。

对应的，可以确定出生成待定点的总次数；在所述总次数达到预设次数时，停止待定点的生成。

示例性的，还可以以生成的待定点连续N次未被确定为随机点时的次数N达到预设值，作为点阵生成方法的结束条件，其中，N为正整数，而预设值可以由用户灵活设定。例如，在区域参数对应的点阵区域为600um×600um，点间距参数为30um时，可以设定预设值为50(也可以为其他数值，为一经验值，可以根据实际需要灵活设定)，以此作为点阵生成方法的结束条件，从而保证点阵生成方法的运行时间灵活可控。

对应的，可以在连续N次生成的待定点未被确定为随机点时，确定出N的值，其中，N为正整数；并在次数N达到预设值时，停止待定点的生成。

请参阅图5，图5为本申请实施例提供的一种通过点阵生成方法得到的点阵图。所有点阵分布在长L＝367，宽＝421的矩形框内，点与点之间的最小距离P为25，生成的点数为182。可以看出图5中的点阵具有高度不相关性，即任意选取两个子区块401和402都是两两不相关的，即点阵图不能由确定大小(例如设定的一个标准大小：5×5)的任意位置的子区块通过平移、旋转、缩放、镜像等方法得到。

在VCSEL阵列光源的点阵区域中包括多个具有不同点密度的子区域时，点阵生成方法的执行可以按照其对应的标准进行。示例性的，可以根据每个子区域对应的区域参数确定出每个子区域各自对应的坐标范围，并利用随机函数，在每个子区域各自对应的坐标范围内随机生成待定点，进一步将符合其对应的点间距参数的要求的待定点确定为该子区域的随机点。

此处以点阵区域包括两个子区域(第一子区域和第二子区域)为例进行说明。

例如，第一子区域对应有第一区域参数和第一点间距参数，第二子区域对应有第二区域参数和第二点间距参数。那么，点阵生成方法的运行可以第一区域和第二区域分别进行，也可以同时进行，但两个子区域之间生成待定点的坐标范围、判断待定点是否可确定为随机点的标准均互不影响。其中，第一子区域中随机点的生成过程、第二子区域中随机点的生成过程可以参阅前文，此处不再赘述。

通过这样的方式，可以在点阵区域内得到不同密度的随机点(即，在VCSEL阵列光源的设计时，可以实现不同密度的子光源设计)，能够更灵活地满足实际需求。

请参阅图6，图6为本申请实施例提供的一种通过点阵生成方法得到的包含多个子区域的点阵图。

其中，点阵区域包含两个子区域，中间的虚线503来作为分隔或者辅助线，当然，此虚线仅用于说明，可以不在实际中体现出来，即真实的VCSEL阵列光源中，可以不存在类似的虚线。左侧子区域501不仅点数多，而且点间距也小，点密度相对较高，视为密区。而右侧子区域502是较为稀疏的点阵，点密度相对较低，视为疏区。这种同时包含密区和疏区的VCSEL阵列光源，在一些可能的应用场景中，可以将不同密度的VCSEL阵列光源以分组方式进行控制，以便在不同的应用场景对应不同密度的结构光图案。

请参阅图7，基于同一发明构思，本申请实施例中还提供一种点阵生成装置600，包括：

参数获取模块601，用于获取VCSEL阵列光源对应的点阵区域的区域参数和预设的点间距参数，其中，所述点间距参数表示所述点阵区域中任意两点之间的最小距离。

点阵获得模块602，用于根据所述区域参数和所述点间距参数，在所述点阵区域内生成随机点，以得到所述VCSEL阵列光源对应的点阵。

在本实施例中，所述点阵获得模块602，还用于根据所述区域参数，确定出所述点阵区域对应的坐标范围；利用随机函数，在所述坐标范围内随机生成待定点；将符合所述点间距参数的要求的所述待定点确定为所述点阵区域的随机点。

在本实施例中，所述点阵获得模块602，还用于确定出所述待定点的坐标；根据所述待定点的坐标，确定出所述待定点与所述点阵区域内已存在的随机点的最小距离；在所述最小距离不低于所述点间距参数时，确定所述待定点为所述点阵区域的随机点。

在本实施例中，所述点阵获得模块602，还用于将所述点阵区域内已存在的随机点的坐标与所述待定点的坐标比较，确定出横坐标与所述待定点的横坐标之间的差值不高于所述点间距参数且纵坐标与所述待定点的纵坐标之间的差值不高于所述点间距参数的邻近随机点；计算每个所述邻近随机点与所述待定点的距离，并确定出其中的最小距离。

在本实施例中，所述点阵获得模块602，还用于确定出所述待定点的坐标；将所述点阵区域内已存在的随机点的坐标与所述待定点的坐标比较；在确定不存在横坐标与所述待定点的横坐标之间的差值不高于所述点间距参数且纵坐标与所述待定点的纵坐标之间的差值不高于所述点间距参数的邻近随机点时，确定所述待定点为所述点阵区域的随机点。

在本实施例中，所述点阵区域包括多个子区域，每个子区域各自对应有点间距参数，所述点阵获得模块602，还用于根据每个子区域对应的区域参数，确定出每个子区域各自对应的坐标范围；利用随机函数，在每个子区域各自对应的坐标范围内随机生成待定点；将符合其对应的点间距参数的要求的所述待定点确定为该子区域的随机点。

在本实施例中，所述点阵获得模块602，还用于确定出生成所述待定点的总次数；在所述总次数达到预设次数时，停止待定点的生成。

在本实施例中，所述点阵获得模块602，还用于若连续N次生成的待定点未被确定为随机点，确定出N的值，其中，N为正整数；在次数N达到预设值时，停止待定点的生成。

请参阅图8，图8为本申请实施例提供的一种电子设备700的结构框图。

在本实施例中，电子设备700可以为终端设备，例如个人电脑、笔记本电脑等，此处不作限定；电子设备700也可以为服务器，例如网络服务器、云服务器、服务器集群等，此处不作限定。

示例性的，电子设备700可以包括：通过网络与外界连接的通信模块702、用于执行程序指令的一个或多个处理器704、总线703、不同形式的存储器701，例如，磁盘、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，或其任意组合。其中，存储器701、通信模块702和处理器704之间通过总线703连接。

示例性的，存储器701中存储有程序。处理器704可以从存储器701调用并运行这些程序，从而可以通过运行程序而执行点阵生成方法，以得到具有高度不相关性的点阵，辅助VCSEL阵列光源的设计。

以及，本申请实施例还提供一种存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如本申请实施例中所述的点阵生成方法。

示例性的，本申请实施例提供一种VCSEL阵列光源，包括：半导体衬底，多个VCSEL光源(即子光源)根据由本实施例中所述的点阵生成方法确定出的点阵排列在所述半导体衬底上。

综上所述，本申请实施例提供一种点阵生成方法、装置、存储介质、电子设备及VCSEL阵列光源，通过获取VCSEL阵列光源对应的点阵区域的区域参数和预设的点间距参数，基于区域参数和点间距参数在点阵区域内生成随机点，得到VCSEL阵列光源对应的点阵。这样的方式，一方面可以保证点阵的高度不相关性，另一方面，可以根据实际需要，设定区域参数(设置子光源的区域大小、形状等参数)和点间距参数(子光源的密度)，从而尽可能根据实际需要，得到满足要求的具有高度不相关性的点阵，从而使VCSEL阵列光源投射到空间的散斑点具有高度的不相关性，以便于结构光深度信息的计算或获取。并且，通过这样的方式获得的点阵，其投射到空间的散斑点还具有唯一性，能够很好地满足散斑结构光的深度信息重建。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种点阵生成方法，其特征在于，包括：

获取VCSEL阵列光源对应的点阵区域的区域参数和预设的点间距参数，其中，所述点间距参数表示所述点阵区域中任意两点之间的最小距离；

根据所述区域参数和所述点间距参数，在所述点阵区域内生成随机点，以得到所述VCSEL阵列光源对应的点阵；

其中，所述根据所述区域参数和所述点间距参数，在所述点阵区域内生成随机点，包括：

根据所述区域参数，确定出所述点阵区域对应的坐标范围；

利用随机函数，在所述坐标范围内随机生成待定点；

将符合所述点间距参数的要求的所述待定点确定为所述点阵区域的随机点。

2.根据权利要求1所述的点阵生成方法，其特征在于，所述将符合所述点间距参数的要求的所述待定点确定为所述点阵区域的随机点，包括：

确定出所述待定点的坐标；

根据所述待定点的坐标，确定出所述待定点与所述点阵区域内已存在的随机点的最小距离；

在所述最小距离不低于所述点间距参数时，确定所述待定点为所述点阵区域的随机点。

3.根据权利要求2所述的点阵生成方法，其特征在于，所述根据所述待定点的坐标，确定出所述待定点与所述点阵区域内已存在的随机点的最小距离，包括：

将所述点阵区域内已存在的随机点的坐标与所述待定点的坐标比较，确定出横坐标与所述待定点的横坐标之间的差值不高于所述点间距参数且纵坐标与所述待定点的纵坐标之间的差值不高于所述点间距参数的邻近随机点；

计算每个所述邻近随机点与所述待定点的距离，并确定出其中的最小距离。

4.根据权利要求1所述的点阵生成方法，其特征在于，所述将符合所述点间距参数的要求的所述待定点确定为所述点阵区域的随机点，包括：

确定出所述待定点的坐标；

将所述点阵区域内已存在的随机点的坐标与所述待定点的坐标比较；

在确定不存在横坐标与所述待定点的横坐标之间的差值不高于所述点间距参数且纵坐标与所述待定点的纵坐标之间的差值不高于所述点间距参数的邻近随机点时，确定所述待定点为所述点阵区域的随机点。

5.根据权利要求1所述的点阵生成方法，其特征在于，所述点阵区域包括多个子区域，每个子区域各自对应有点间距参数，所述根据所述区域参数和所述点间距参数，在所述点阵区域内生成随机点，包括：

根据每个子区域对应的区域参数，确定出每个子区域各自对应的坐标范围；

利用随机函数，在每个子区域各自对应的坐标范围内随机生成待定点；

将符合所述子区域对应的点间距参数的要求的所述待定点确定为该子区域的随机点。

6.根据权利要求1所述的点阵生成方法，其特征在于，所述根据所述区域参数和所述点间距参数，在所述点阵区域内生成随机点，还包括：

确定出生成所述待定点的总次数；

在所述总次数达到预设次数时，停止待定点的生成。

7.根据权利要求1所述的点阵生成方法，其特征在于，所述根据所述区域参数和所述点间距参数，在所述点阵区域内生成随机点，还包括：

若连续N次生成的待定点未被确定为随机点，确定出N的值，其中，N为正整数；

在次数N达到预设值时，停止待定点的生成。

8.一种点阵生成装置，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取VCSEL阵列光源对应的点阵区域的区域参数和预设的点间距参数，其中，所述点间距参数表示所述点阵区域中任意两点之间的最小距离；

点阵获得模块，用于根据所述区域参数和所述点间距参数，在所述点阵区域内生成随机点，以得到所述VCSEL阵列光源对应的点阵；

所述点阵获得模块具体用于根据所述区域参数，确定出所述点阵区域对应的坐标范围；利用随机函数，在所述坐标范围内随机生成待定点；将符合所述点间距参数的要求的所述待定点确定为所述点阵区域的随机点。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1至7中任一项所述的点阵生成方法。

10.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储包括程序指令的信息，所述处理器用于控制程序指令的执行，其特征在于：所述程序指令被处理器加载并执行时，实现权利要求1至7中任一项所述的点阵生成方法。

11.一种VCSEL阵列光源，其特征在于，包括：

半导体衬底；

多个VCSEL光源根据由权利要求1至7中任一项所述的点阵生成方法确定出的点阵排列在所述半导体衬底上。

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