CN108780502A - 用于目标的三维映射装置、身份识别装置与电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光源投射装置、用于目标的3D映射装置、身份识别装置与电子设备。该光源投射装置包括：光源；图案部件，设置在该光源的出光方向，所述图案部件上设置有点阵图案，其中，所述点阵图案呈网格排布；和光学元件，设置在所述光源的出光方向，用于透射从所述光源发出且经过所述图案部件后的光。

Description

用于目标的三维映射装置、身份识别装置与电子设备

技术领域

本申请涉及用于对三维(Three-Dimension,3D)目标进行映射(mapping)的装置、以及包括用于目标的3D映射装置的身份识别装置与电子设备。

背景技术

目前，3D图像传感应用的领域越来越多，例如，汽车、航空、模具、医疗、智能终端、无人机、机器人等领域，但是，目前的3D映射方法较复杂，成本居高不下，不利于其在产业化上的快速普及。

发明内容

有鉴于此，本申请旨在提供一种光源投射装置、用于目标的3D映射装置、身份识别装置与电子设备，以减少3D映射的计算量，降低3D映射的成本。

本申请提供一种光源投射装置，包括：

光源；

图案部件，设置在该光源的出光方向，所述图案部件上设置有点阵图案，其中，所述点阵图案呈网格排布；和

光学元件，设置在所述光源的出光方向，用于透射从所述光源发出且经过所述图案部件后的光。

在某些实施方式中，每个网格仅各个边上有光斑。

在某些实施方式中，所述网格为正方形。

在某些实施方式中，所述点阵图案的每个网格的每条边至少有三个光斑。

在某些实施方式中，所述点阵图案的每个网格的每条边有三个、四个、或五个光斑。

在某些实施方式中，所述点阵图案的每个网格的每条边的长度为7mm。

在某些实施方式中，所述光斑的直径为1mm。

在某些实施方式中，所述光源投射装置投射点阵图像的射程为40cm。

在某些实施方式中，该点阵图案用于对来自该光源的光束进行调制，产生结构光。

在某些实施方式中，所述光源为阵列光源或者背光源。

在某些实施方式中，所述背光源为LCD光源。

在某些实施方式中，所述阵列光源为VCSEL光源。

在某些实施方式中，所述图案部件包括设置有承载所述点阵图案的玻璃基板。

在某些实施方式中，所述点阵图案为金属材质。

在某些实施方式中，所述光学元件为透镜或透镜组。

在某些实施方式中，所述光学元件用于起到扩散光束和远场成像的作用。

在某些实施方式中，所述光源与所述图案元件之间设置有准直元件。

本申请还提供一种用于目标的3D映射装置，包括：

上述中任意一项所述的光源投射装置，用于投射点阵图案至目标，其中，该点阵图案呈网格排布；

图像传感装置，用于捕获所述目标上的点阵图案的图像；和

处理器，用于处理捕获的点阵图案的图像，从而导出所述目标的3D图。

本申请还提供一种身份识别装置，其特征在于，包括识别模块和上述的3D映射装置；该识别模块用于根据该3D映射装置所导出的目标的3D图进行身份识别。

在某些实施方式中，该身份识别装置包括脸部识别装置。

本申请还提供一种电子设备，包括上述中任意一项所述的光源投射装置、或者包括上述的用于目标的3D映射的装置、或者包括上述的身份识别装置。

相比现有技术的光源投射装置，由于本申请的光源投射装置所投射至目标的点阵图案呈网格排布，只有网格的每个边上设置有光斑，因此，投射的光点数量较少，但基于该呈网格排布的点阵图案的三维传感既能满足3D识别的判断精度要求，又能通过光学系统实现，从而有利于减少后续3D映射以及识别的计算量，从而有利于降低3D映射以及识别的成本。

参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本申请的其他特性特征和优点将变得清晰。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且与描述一起用于解释本申请的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本申请的一些实施例，而不是全部实施例。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，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请第一实施例提供的一种用于目标的3D映射装置的结构框图；

图2为本申请第二实施例提供的一种点阵图案；

图3为本申请第三实施例提供的另一种点阵图案；

图4为本申请第四实施例提供的一种光源投射装置的结构示意图；

图5为本申请第五实施例提供的一种光源投射装置的结构示意图；

图6为本申请第六实施例提供的一种身份识别装置的结构框图；

图7为本申请第七实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。

进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本申请的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请。

下面结合附图详细说明本申请实施涉及的用于目标的3D映射的方法。

请参见图1，图1为本申请实施例提供的一种用于目标的3D映射装置100。该用于目标的3D映射装置100包括：

光源投射装置101，用于投射点阵图案至目标，其中，点阵图案呈网格排布；

图像传感装置103，用于捕获目标上的点阵图案的图像；和

处理器105，用于处理捕获的点阵图案的图像，从而导出目标的3D图。

其中，光源投射装置101投射的点阵图案例如为红外结构光。

相应地，图像传感装置103例如为红外图像传感装置。

处理器105处理根据图像传感装置103生成的图像，来导出目标的3D图。其中该3D图在本申请中是指目标表面的3D坐标集。

在一示例中，处理器105根据图像传感装置103生成的图像可以获得横纵坐标以及强度信息，进一步根据强度信息计算获得目标物上的深度信息，从而结合横纵坐标，获得目标的3D图。

该处理器105可以包括通用计算机处理器，该处理器执行软件以实现相应的功能。该软件可以通过下载的方式存储到处理器105，或者通过存储在计算机可读介质上，再由处理器105读取并执行。

具体操作时，每个网格仅各个边上有光斑，网格例如优选为正方形。点阵图案的每个网格的每条边可以至少有三个光斑。如图2所示，点阵图案的每个网格的每条边有三个光斑。根据实际需要还可以设置为四个光斑。或者，如图3所示，点阵图案的每个网格的每条边有五个光斑。当然，每个网格的每条边上的光斑数量以及大小还可以根据实际需要设置。

具体地，网格图案的每个网格的每条边的长度例如为7mm；光斑的直径例如为1mm；或者/并且，光源投射装置101投射点阵图像的射程例如为40cm。可以理解的是，上述各种参数的设置仅为举例说明，不应做限定性理解。

可以理解地是，光源投射装置101、图像传感装置103及处理器105可以集成设置，也可以分立设置。

本实施例通过光源投射装置101投射呈网格排布的点阵图案，即该点阵图案的每个网格仅各个边上有光斑，该点阵图案投射到目标上，由图像传感装置103获取目标上的点阵图案的图像，进而由处理器105处理捕获的点阵图案的图像，从而导出目标的3D图。

由于本申请的3D映射装置400所投射至目标的点阵图案呈网格排布，只有网格的每个边上设置有光斑，因此，投射的光点数量较少，但基于该点阵图案的3D传感，既同样能够满足3D映射以及后期识别时对判断精度要求，又能通过光学系统实现，因此，本申请的用于目标的3D映射装置400有利于减少3D映射的计算量，从而有利于降低3D映射的成本。

请参见图4，图4为本申请提供的光源投射装置101的一实施方式的结构示意图。该光源投射装置101包括光源201、图案部件203、和光学元件205。该图案部件203设置在光源201的光照方向。该图案部件203上设置有预设图案。该光学元件205设置在光源201的光照方向。该图案部件203设置在该光源201与该光学元件205之间。该光学元件205透射从光源201发出且经过图案部件203后的光。所述光学元件205用于起到扩散光束以及远场成像的作用。

需要说明的是，光源201只要是在一定距离(预设距离)形成面光源就可以，具体类型不限。进一步地，光源201可以为阵列光源或者背光源。具体地，背光源例如为LCD(液晶显示器，Liquid Crystal Display)光源。阵列光源例如为VCSEL光源。

进一步地，图案部件203包括设置有预设图案的玻璃基板。具体地，玻璃基板例如为用于制作LCD的玻璃基板。预设图案可以为金属材质，也就是说可以在玻璃基板上用金属来制作该预设图案，当然也可以用其他的方法来制作，不应做限定性理解。该预设图案的形状可以根据实际需要进行更改设置，以完成不同类型图案的投射。在本实施方式中，该预设图案为点阵图案，且呈网格式排布。

具体地，光学元件14例如为透镜或透镜组。

本实施例图案投射装置101的工作原理简述如下：光源201发出光束，在光照方向上设置有预设图案的图案部件203，光源201发出的光通过图案部件203后，透射出来的光带有该预设图案的信息，再通过设置在该光照方向上的光学元件205透射，由此完成整个投射过程。

由于图案部件203与光学元件205的组合方案设计容易，而且成本较低，因此本申请的光源投射装置101相比现有图案投射装置，能降低设计和生产成本。

请参阅图5，图5为本申请提供的光源投射装置101的另一实施方式的结构示意图。在本实施方式中，该光源投射装置101进一步包括准直元件207，该准直元件207设置在该光源201和该图案部件203之间，用于将该光源201出射的光束进行校准，形成平行光束；该平行光束进入该图案部件203后被调制成图案化的结构光。

然，可变更地，在其它实施方式中，该光源投射装置101也可为其它合适的装置，并不限于以上实施方式所述。

另，上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本申请的保护范围之内。

请参阅图6，图6为本申请实施例提供的身份识别装置的结构框图。该身份识别装置400包括识别模块401和用于目标的3D映射装置100。该识别模块401用于根据该装置400所导出的目标的3D图进行身份识别。

具体地，识别模块401例如对该装置400所导出的目标的3D图与预存的3D图进行比对匹配，如果匹配成功，则确认该目标的身份合法，身份鉴权成功，否则，身份鉴权失败。

预存的3D例如存储在一存储器中。

由于该身份识别装置400具有用于目标的3D映射的方法及装置400的相应的技术特征及技术效果，在此不再赘述。

请参阅图7，图6为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备500包括身份识别装置400。

所述电子设备500根据身份识别装置400的身份识别结果来对应是否执行相应的功能。所述相应的功能例如但不局限于包括解锁、支付、启动预存的应用程序中的任意一种或几种。

该电子设备500例如但不局限于为消费性电子产品、家居式电子产品、车载式电子产品、金融终端产品等合适类型的电子产品。其中，消费性电子产品例如但不局限为手机、平板电脑、笔记本电脑、桌面显示器、电脑一体机等。家居式电子产品例如但不局限为智能门锁、电视、冰箱、穿戴式设备等。车载式电子产品例如但不局限为车载导航仪、车载DVD等。金融终端产品例如但不局限为ATM机、自助办理业务的终端等。

在本实施方式中，以电子设备500为手机为例进行说明。所述手机例如为全面屏的手机，所述身份识别装置400例如设置在手机的正面顶端。当然，所述手机也并不限制于全面屏手机。

例如，当用户需要进行开机解锁时，抬起手机或触摸手机的屏幕都可以起到唤醒该身份识别装置400的作用。当该身份识别装置400被唤醒之后，识别该手机前方的用户是合法的用户时，则解锁屏幕。

当然，可变更地，该电子设备500中的身份识别装置400也可以替换为目标的3D映射装置100。

与现有技术相比较，由于本申请的用于目标的3D映射装置100，有利于减少3D映射的计算量，从而有利于降低3D映射的成本，因此，本申请的身份识别装置400、电子设备500的成本较低。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本申请的保护范围之内。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (21)

1.一种光源投射装置，其特征在于，包括：

光源；

图案部件，设置在该光源的出光方向，所述图案部件上设置有点阵图案，其中，所述点阵图案呈网格排布；和

光学元件，设置在所述光源的出光方向，用于透射从所述光源发出且经过所述图案部件后的光。

2.如权利要求1所述的光源投射装置，其特征在于，每个网格仅各个边上有光斑。

3.如权利要求1所述的光源投射装置，其特征在于，所述网格为正方形。

4.如权利要求3所述的光源投射装置，其特征在于，所述点阵图案的每个网格的每条边至少有三个光斑。

5.如权利要求4所述的光源投射装置，其特征在于，所述点阵图案的每个网格的每条边有三个、四个、或五个光斑。

6.如权利要求1-5中任意一项所述的光源投射装置，其特征在于，所述点阵图案的每个网格的每条边的长度为7mm。

7.如权利要求1-5中任意一项所述的光源投射装置，其特征在于，所述光斑的直径为1mm。

8.如权利要求1-5中任意一项所述的光源投射装置，其特征在于，所述光源投射装置投射点阵图像的射程为40cm。

9.如权利要求1所述的光源投射装置，其特征在于，该点阵图案用于对来自该光源的光束进行调制，产生结构光。

10.如权利要求1所述的光源投射装置，其特征在于，所述光源为阵列光源或者背光源。

11.如权利要求10所述的光源投射装置，其特征在于，所述背光源为LCD光源。

12.如权利要求10所述的光源投射装置，其特征在于，所述阵列光源为VCSEL光源。

13.如权利要求1所述的光源投射装置，其特征在于，所述图案部件包括设置有承载所述点阵图案的玻璃基板。

14.如权利要求1所述的光源投射装置，其特征在于，所述点阵图案为金属材质。

15.如权利要求1所述的光源投射装置，其特征在于，所述光学元件为透镜或透镜组。

16.如权利要求1所述的光源投射装置，其特征在于，所述光学元件用于起到扩散光束和远场成像的作用。

17.如权利要求1所述的光源投射装置，其特征在于，所述光源与所述图案元件之间设置有准直元件。

18.一种用于目标的3D映射装置，包括：

上述权利要求1-17中任意一项所述的光源投射装置，用于投射点阵图案至目标，其中，该点阵图案呈网格排布；

图像传感装置，用于捕获所述目标上的点阵图案的图像；和

处理器，用于处理捕获的点阵图案的图像，从而导出所述目标的3D图。

19.一种身份识别装置，其特征在于，包括识别模块和上述权利要求18所述的3D映射装置；该识别模块用于根据该3D映射装置所导出的目标的3D图进行身份识别。

20.如权利要求19所述的身份识别装置，其特征在于，该身份识别装置包括脸部识别装置。

21.一种电子设备，包括上述权利要求1-17中任意一项所述的光源投射装置、或者包括上述权利要求18所述的用于目标的3D映射的装置、或者包括上述权利要求19或20所述的身份识别装置。