本文的實施例涉及圖像感測設(shè)備、測量系統(tǒng)、其方法、計算機程序和計算機程序產(chǎn)品。具體而言，本文的實施例涉及與對象的圖像相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)的提供和對象的三維特征的提供。

背景技術(shù)：

用于工廠和物流(logistic)自動化的工業(yè)視覺相機和系統(tǒng)通?；谌S(3D)機器視覺，其中對象的3D圖像被捕獲。3D圖像是指還編碼“深度”信息而不僅僅像常規(guī)圖像那樣只有用于二維(2D)像素位置的強度和/或顏色的圖像。然后，應(yīng)用處理來從3D圖像提取關(guān)于對象的特征(即，對象的3D特征)的信息。

3D機器視覺系統(tǒng)通?；谥鲃尤菧y量。在這種系統(tǒng)中，存在利用特定光模式照射對象的光源。通常使用一片光作為特定的光模式，例如由激光產(chǎn)生的。然后，具有圖像傳感器的相機與光源和對象相關(guān)地布置，使得該特定的光模式在被對象反射時變成圖像傳感器上的入射光。對象的通過反射導(dǎo)致在圖像傳感器上的入射光的部分被相機和圖像傳感器捕獲，并且圖像數(shù)據(jù)被產(chǎn)生。利用系統(tǒng)的幾何形狀的知識，圖像數(shù)據(jù)然后可以例如被轉(zhuǎn)換成提供關(guān)于3D形狀的信息的所謂范圍數(shù)據(jù)，其可以被稱為對象的輪廓，對應(yīng)于特定的光模式在對象上被反射的地方。通過移動光源和/或?qū)ο?，使得對象的多個部分被照射并且反射的光被圖像傳感器捕獲，可以產(chǎn)生例如對應(yīng)于多個、連續(xù)的輪廓的描述對象更完整3D形狀的數(shù)據(jù)，并且可以創(chuàng)建對象的3D模型。

尤其是對于工業(yè)應(yīng)用，時間往往與成本密切相關(guān)，并且因此，最重要的因素之一是高速。期望能夠以足夠的精度和速度捕獲、處理和提供輸出例如對應(yīng)于對象的輪廓的圖像數(shù)據(jù)。至于什么是足夠的，這視情況而不同并且例如依賴于應(yīng)用、機器視覺輸出要被用來做什么，等等。

如上所述這種3D機器視覺系統(tǒng)的一個速度限制因素是被使用的、可被實現(xiàn)為專用集成電路(ASIC)和/或被包括在片上系統(tǒng)(System on Chip，SoC)中的圖像傳感器的速度。圖像傳感器通常被包括在圖像感測設(shè)備中，該圖像感測設(shè)備還可以實現(xiàn)例如與從圖像傳感器輸出的數(shù)據(jù)的處理相關(guān)的附加功能。圖像感測設(shè)備的一個例子是由3D機器視覺系統(tǒng)使用的相機，該相機包括鏡頭和連接到圖像傳感器的電子器件。另一個例子是包括圖像傳感器和由圖像傳感器提供的圖像數(shù)據(jù)的一些處理的SoC。在任何情況下，圖像感測設(shè)備的速度都與圖像數(shù)據(jù)多快地被圖像傳感器獲取和提供并且與任何涉及的處理多快地被執(zhí)行相關(guān)。通常用于3D機器視覺系統(tǒng)的圖像感測設(shè)備特別地適用于某個或某些應(yīng)用，例如，允許圖像感測設(shè)備的某些控制和/或提供某種功能，這可以涉及“在芯片上”進行或多或少的處理。通常為某個或某些應(yīng)用提供這種特定的適配，以便實現(xiàn)更高的速度、更低的成本、更小的尺寸、更低的功耗，等等。

在GB 2492387(A)中公開了包括圖像傳感器像素陣列的圖像感測設(shè)備的一個例子。該圖像傳感器像素陣列包括多個像素結(jié)構(gòu)。該布置使得能夠進行像素行和列的選擇性控制，可以選擇像素行和列，以限定個別像素或者像素的組/像素區(qū)域進行與應(yīng)用到陣列的其余部分的曝光時間控制不同的曝光時間控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

依據(jù)以上所述，一個目的是提供關(guān)于3D機器視覺系統(tǒng)中對象的3D特征的提供的改進。

根據(jù)本文實施例的第一方面，該目的通過由圖像感測設(shè)備執(zhí)行的、用于提供與對象的圖像相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)的方法來實現(xiàn)。圖像感測設(shè)備包括具有用于感測光的傳感器區(qū)域的圖像傳感器。圖像感測設(shè)備在傳感器區(qū)域中限定感興趣區(qū)域(Regions Of Interest，ROI)。每個ROI部分地交疊其它ROI中的一個或多個。圖像感測設(shè)備將ROI個別地曝光于來自對象的光。圖像感測設(shè)備讀取屬于分別與曝光的ROI關(guān)聯(lián)的組并得自其中感測到的光的部分圖像數(shù)據(jù)。圖像感測設(shè)備基于讀取的部分圖像數(shù)據(jù)的組合提供與對象的圖像相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)。

根據(jù)本文實施例的第二方面，該目的通過用于提供與對象的圖像相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)的圖像感測設(shè)備來實現(xiàn)。圖像感測設(shè)備包括具有用于感測光的傳感器區(qū)域的圖像傳感器。圖像感測設(shè)備被配置為在圖像傳感器區(qū)域中限定ROI。每個ROI部分地交疊其它ROI中的一個或多個。圖像感測設(shè)備被配置為將ROI個別地曝光于來自對象的光。此外，圖像感測設(shè)備被配置為讀取屬于分別與曝光的ROI關(guān)聯(lián)的組并得自其中感測到的光的部分圖像數(shù)據(jù)。而且，圖像感測設(shè)備被配置為基于讀取的部分圖像數(shù)據(jù)的組合提供與對象的圖像相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)。

根據(jù)本文實施例的第三方面，該目的通過計算機程序來實現(xiàn)，當(dāng)該計算機程序被數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行時，使得圖像感測設(shè)備執(zhí)行根據(jù)第一方面的方法和/或使得硬件被合成和/或被配置為根據(jù)第二方面的圖像感測設(shè)備。

根據(jù)本文實施例的第四方面，該目的通過計算機程序產(chǎn)品來實現(xiàn)，該計算機程序產(chǎn)品包括計算機可讀介質(zhì)和存儲在計算機可讀介質(zhì)上的根據(jù)第三方面的計算機程序。

根據(jù)本文實施例的第五方面，該目的通過測量系統(tǒng)來實現(xiàn)，該測量系統(tǒng)用于基于從根據(jù)第二方面的圖像感測設(shè)備提供的圖像數(shù)據(jù)提供關(guān)于對象的三維特征的信息。該測量系統(tǒng)包括圖像感測設(shè)備并且還包括配置為利用特定的光模式照射對象的光源。光源和圖像傳感器彼此相關(guān)地布置，使得光模式在被對象反射時至少部分地變成傳感器區(qū)域上的入射光并且作為來自對象的所述光被感測。由此，所提供的圖像數(shù)據(jù)包括可轉(zhuǎn)換為對象的關(guān)于對象上的位置的三維特征的信息，所述位置引起傳感器區(qū)域上的所述入射光。

為了解決與通過成像提供對象的3D特征相關(guān)的問題，出于各種原因，期望能夠?qū)τ糜谔峁?D特征的每個圖像的不同部分應(yīng)用不同的曝光和/或處理。這以及快速執(zhí)行通過本文的實施例而得以實現(xiàn)。例如，如上所述通過ROI及其使用，逐ROI地實現(xiàn)不同的曝光以及同時對圖像數(shù)據(jù)相對簡單的處理尤其是為了基于圖像數(shù)據(jù)提供關(guān)于3D特征的信息。代替例如為不同的曝光完全和順次曝光傳感器區(qū)域，部分交疊ROI使得能夠進行并行曝光和涉及減少的數(shù)據(jù)量的處理，同時部分交疊降低丟失信息(諸如對關(guān)于3D特征的信息的提供重要的、關(guān)于峰位置的信息)的風(fēng)險。而且，片上實現(xiàn)通過每ROI的應(yīng)對和處理得以促進。而且，每個ROI的部分圖像數(shù)據(jù)的片上處理得以促進，并且與其中例如整個圖像的所有圖像數(shù)據(jù)都在芯片外被處理的解決方案相比，使得能夠減少要從芯片輸出的供進一步處理的數(shù)據(jù)量。

附圖說明

參考所附示意性附圖，更詳細(xì)地描述本文實施例的例子。

圖1a是繪出與本文實施例相關(guān)的測量系統(tǒng)的例子的示意性框圖。

圖1b是用于解釋關(guān)于測量系統(tǒng)的關(guān)系和操作原理的示意圖。

圖2是繪出根據(jù)本文實施例的圖像感測設(shè)備的示意性框圖。

圖3a-d是示出與本文實施例相關(guān)的感興趣區(qū)域(ROI)如何可以在傳感器區(qū)域中被限定的例子的示意性框圖。

圖4是示出根據(jù)本文實施例的、由圖像感測設(shè)備執(zhí)行的方法的流程圖。

圖5a-c是用于舉例說明在本文實施例的上下文中處理強度峰的示意圖。

圖6是用于舉例說明在本文實施例的上下文中曝光不同ROI的示意圖。

圖7是用于舉例說明在本文實施例的上下文中ROI之間的部分交疊的示意圖。

圖8a-b是示出根據(jù)本文實施例的圖像感測設(shè)備和測量系統(tǒng)的示意性框圖。

圖9a-d是用于說明關(guān)于圖像感測設(shè)備的與計算機程序相關(guān)的實施例的示意圖。

具體實施方式

圖1a是繪出與本文將解釋的實施例相關(guān)的測量系統(tǒng)100的例子的示意性框圖。該測量系統(tǒng)適于提供關(guān)于對象的三維(3D)特征的信息并且可以對應(yīng)于配置為用于主動三角測量的機器視覺系統(tǒng)。測量系統(tǒng)100包括用于利用特定的光模式112照射要成像的對象的光源110，其在圖中作為一片光(a sheet of light)被舉例說明。光可以但不必是激光。在所示的例子中，對象通過以汽車形式的第一對象120和以齒輪結(jié)構(gòu)形式的第二對象121被舉例說明。當(dāng)特定的光模式112入射在對象上時，這對應(yīng)于特定光模式112在對象上的投射，這可以被視為特定的光模式112與對象相交。例如，在所示的例子中，舉例說明為一片光的特定光模式112在第一對象120上產(chǎn)生光線111。特定光模式112被對象反射，更具體而言，是被對象的處于相交處(即，在示出的例子中處于光線111處)的部分反射。測量系統(tǒng)100還包括圖像感測設(shè)備130，在圖中被舉例說明為相機，圖像感測設(shè)備130包括圖像傳感器131，其相對于光源110和要被成像的對象進行布置，使得特定光模式在被對象反射時變成圖像傳感器131上的入射光。圖像傳感器130是通常被實現(xiàn)為芯片的裝置，用于將入射光轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)。對象的通過反射而在圖像傳感器131上產(chǎn)生所述入射光的所述部分由此可以被圖像感測設(shè)備130和圖像傳感器131捕獲，并且對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)可以被產(chǎn)生和提供，供進一步使用。例如，在所示的例子中，特定光模式112將在第一對象120的車頂?shù)囊徊糠稚系某瘓D像感測設(shè)備130和圖像傳感器131被反射的光線111處，其由此可以產(chǎn)生和提供編碼關(guān)于車頂?shù)乃霾糠值男畔⒌膱D像數(shù)據(jù)。利用測量系統(tǒng)100的幾何形狀的知識，例如，圖像傳感器坐標(biāo)如何與世界坐標(biāo)(例如與被成像的對象相關(guān)的坐標(biāo)系統(tǒng)123的坐標(biāo))相關(guān)，圖像數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)換，以提供關(guān)于3D特征(例如被成像的對象的3D形狀或輪廓)的信息。

通過移動例如光源110和/或要被成像的對象，諸如第一對象120或第二對象121，使得對象的多個部分被照射并且在圖像傳感器131上引起反射光，描述對象更完整3D形狀的圖像數(shù)據(jù)可以被產(chǎn)生，例如，對應(yīng)于對象的多個、連續(xù)的輪廓，諸如所示出的第一對象120的輪廓140-1－140-K。

如在圖1a中所指示的，傳送帶122或類似物可被用來移動對象通過特定光模式112，其中光源110和圖像感測設(shè)備130通常是固定的，使得每個對象的所有部分或至少面向光源110的所有部分被照射。

關(guān)于所述3D特征(例如所述(一個或多個)3D形狀或(一個或多個)輪廓)的信息，可以包括以任何合適格式的描述3D特征的數(shù)據(jù)。所謂范圍數(shù)據(jù)是經(jīng)常被用于描述3D特征的數(shù)據(jù)的一個例子。關(guān)于3D特征的信息可以由圖像感測設(shè)備130直接地或者從例如計算機和/或?qū)Ｓ糜谀硞€目的的硬件提供，其中計算機和/或?qū)Ｓ糜谀硞€目的的硬件被配置為對來自圖像感測設(shè)備130的輸出數(shù)據(jù)進行操作。輸出數(shù)據(jù)基于來自圖像傳感器131的圖像數(shù)據(jù)。

注意圖1a只是示意性的和用于舉例說明的目的，并且不是在該圖中示出的一切都需要用于本文所有實施例，如將從下面顯而易見的。

圖1b是用于示出和描述圖像傳感器131的基本原理以及對象的3D特征如何可以基于來自圖像傳感器131的圖像數(shù)據(jù)被提供的示意圖。圖1b的左部分示出了圖像傳感器131的傳感器區(qū)域132。傳感器區(qū)域132適于感測光，即，入射在傳感器區(qū)域132上的光，并且具有對應(yīng)于像素的NxM個圖像感測元件的分辨率，其中N是具有感測元件的總行數(shù)并且M是具有感測元件的總列數(shù)。傳感器區(qū)域132在圖像傳感器的局部坐標(biāo)系統(tǒng)中進行繪制，其中m表示列位置并且n表示行位置。因此，n在本文中可以用來指示N行中的任意行并且m在本文中可以用來指示M列中的任意列。第一入射光模式133的例子在傳感器區(qū)域132中示出，該第一入射光模式133是第二對象121反射特定光模式112的結(jié)果。在圖1b中，僅僅為了便于理解，第二對象121被繪制在傳感器區(qū)域132中。圖像傳感器131可以感測第一入射光模式133，其中至少在不使所述其它圖像感測元件過度曝光-或曝光不足的適當(dāng)?shù)钠毓鈼l件下，被第一入射光模式133照射的所述圖像感測元件應(yīng)當(dāng)比圖像傳感器131的其它圖像感測元件記錄更高的強度。

在所示出的圖1b的例子中，每行n對應(yīng)于到第二對象121的一定距離，并且每列m對應(yīng)于在第二對象121的輪廓中的位置。因此可以預(yù)期每列m只有一個真正的反射。因此，至少在理論上，有可能每列搜索強度峰并且期望這些峰(例如，最大峰)是每列中的真正的反射。如果這對每一列重復(fù)，則對應(yīng)于入射光模式133的像素模式可以被識別。由于像素模式在圖像傳感器131的坐標(biāo)n，m中，因此，基于測量系統(tǒng)100的幾何形狀，可以進行轉(zhuǎn)換，以轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)中的模式，這在圖1b中通過箭頭和該圖的右部分示出，其中世界坐標(biāo)中所述轉(zhuǎn)換后的模式對應(yīng)于第二對象121的輪廓141-1。

在給出關(guān)于本文實施例的細(xì)節(jié)之前，將對與基于三角測量的3D機器視覺系統(tǒng)相關(guān)的其它問題進行討論和舉例說明。

在許多圖像傳感器中，采集速度的主要限制是帶寬，它與圖像數(shù)據(jù)多快可以被圖像傳感器提供用于由包括圖像傳感器的測量系統(tǒng)進一步處理相關(guān)。當(dāng)需要高帶寬時，例如為了能夠達到所需的速度，這通常又導(dǎo)致需要大量的物理信號引腳并且還導(dǎo)致大的功耗。這是不期望的，并且在例如系統(tǒng)小型化方面這本身經(jīng)常是有限制的。如果從NxM個圖像傳感器中提取M個峰位置是與圖像傳感器集成實現(xiàn)的，例如，在作為ASIC或SoC的圖像感測設(shè)備中，則需要從圖像傳感器輸出的數(shù)據(jù)量將大大減少。導(dǎo)致較少的數(shù)據(jù)需要被讀取和/或以較低的頻率被讀取的這種或類似的直接處理(即，處理與圖像傳感器集成)可以減小帶寬，使得相同的成像速度可以以低得多的輸出帶寬和功耗來實現(xiàn)。但是，它也對用來提取峰位置的算法的復(fù)雜性施加了限制，因為更復(fù)雜的算法在實踐中可能難以和/或低效地與圖像傳感器集成實現(xiàn)。如上所述，尋找其中每個對應(yīng)于單個、真正的反射的“真正的峰”的處理可能涉及尋找單個峰的位置，例如，滿足一些其它準(zhǔn)則的最強峰或另一特定峰，諸如在每列中具有可接受強度的第一或最后一個峰。如果處理需要考慮其它信息來在存在假峰時提取真實峰的位置，則這增加了復(fù)雜性，其具有或多或少的速度限制效應(yīng)。這里一種解決方案可以是在第一階段提取多個候選峰，并且然后在第二階段在這多個候選峰中尋找真正的峰。另一方面，用于處理多個峰和兩個階段處理的開銷可能減少系統(tǒng)的吞吐量，這取決于應(yīng)用會或多或少是嚴(yán)重的。

另一個速度限制因素可能是圖像傳感器所需要的用于捕獲入射光以便獲得可檢測的信號的曝光時間。

在上述類型的系統(tǒng)中，多次反射常常是個問題。當(dāng)來自從一個表面反射的光源110的光在它變成圖像傳感器上的入射光之前在一個或多個表面中被進一步反射并且導(dǎo)致假反射時，發(fā)生多次反射?？梢岳缰?，將只有一個真正的反射，例如在圖像傳感器131的M列中的每一列m中有一個，但是有多個候選反射存在，除一個之外其它都是假的。多次反射也可能由于幾何失真和/或還有環(huán)境噪聲干擾而出現(xiàn)。當(dāng)被成像的對象的幾何形狀(例如圓形臺階邊緣)引起多次反射時，發(fā)生幾何失真。在實踐中，假反射可能比真反射更強。假反射也可以比真反射更尖銳，即，更窄，并且因此不總是有可能使用由傳感器記錄的強度峰的強度或?qū)挾葋韰^(qū)分真反射與假反射。因此，在圖像傳感器上，在實踐中往往難以區(qū)分真與假反射。一種解決方案可以是為強度峰提取所有可能的候選位置，并且然后具有通常在圖像傳感器之外的后處理步驟，其通過例如關(guān)于完整圖像施加平滑度標(biāo)準(zhǔn)過濾掉不想要的數(shù)據(jù)。所謂動態(tài)編程是被應(yīng)用到候選位置上用于尋找每列的最終、單個位置的可能技術(shù)的例子。

另一個問題是動態(tài)范圍，其中光被對象的反射可能在一些部分中非常弱，而在其它部分中非常強，尤其是如果存在鏡面反射的話。在鏡面反射中，入射光的很大一部分在特定的方向被反射。與此相反的是漫反射，其中光在所有方向被均勻地反射。在實踐中，大多數(shù)表面表現(xiàn)為鏡面和漫反射的混合。動態(tài)范圍問題的一個有利因素是檢測到的例如來自發(fā)散的激光平面的漫反射光的強度通常作為距離的函數(shù)以非線性的方式減小。光的發(fā)散導(dǎo)致遠離光源的每單位面積較小的入射能量。另一個有利因素是實現(xiàn)或包括圖像感測設(shè)備130的相機通過具有相對小的孔徑的鏡頭收集光。與從較近距離反射的光相比，從在較遠距離處的對象反射的光將較不可能穿過該孔徑。例如，在圖1b所示的情況下，屬于圖像傳感器區(qū)域132的下部的感測元件會比上部中的感測元件感測到更低的強度，所述下部對應(yīng)于較遠的距離。

觀察到的強度峰的寬度也會隨著視野而具有變化，即，還存在峰寬度問題。如果例如對應(yīng)于測量系統(tǒng)100的測量系統(tǒng)不利用所謂的Scheimpflug原理對“傾斜平面”聚焦進行調(diào)整，則激光平面的某些部分可能離焦。這會導(dǎo)致其中觀察到的強度峰的寬度例如在景深中在遠處比在近處更大的分布。例如，參考圖1b，與在上部行處的峰位置相比，在下部的峰位置可以對應(yīng)于較大寬度的強度峰，或反之亦然。在分布的特定寬度的情況下，子像素峰位置的高精度提取可以表現(xiàn)得最好，并且因此會受寬度的大變化的負(fù)面影響。

而且，由于如在圖1a中的基于三角測量的測量系統(tǒng)的幾何性質(zhì)，圖像傳感器131的每單位像素(ΔP)的深度測量(ΔR)的分辨率隨深度增大，即，也存在分辨率問題。為了產(chǎn)生具有均勻測量分辨率的系統(tǒng)，可以在近的距離中利用所謂的融合(binning)來減少在那部分中的ΔP的分辨率，以獲得更均勻的ΔR分辨率。

以上問題的任何解決方案都應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地至少不會適得其反地惡化任何其它問題，并且優(yōu)選地一個解決方案應(yīng)當(dāng)同時減輕多個問題或至少與用于減輕其它問題的其它解決方案兼容。

圖2是繪出與測量系統(tǒng)100分離的圖像感測設(shè)備130的示意性框圖。圖像感測設(shè)備130包括圖像傳感器131。圖像感測設(shè)備130適于提供與諸如第一對象120和第二對象121的對象的圖像相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)。圖像感測設(shè)備130可以被實現(xiàn)為芯片，其可以被稱為傳感器芯片，例如，以ASIC或者在SoC中集成的一組芯片的形式。然后，圖像感測設(shè)備130可以例如在相機中被使用。應(yīng)當(dāng)指出，圖像感測設(shè)備130不必實現(xiàn)為(單)芯片或SoC，但是為了實現(xiàn)更高的速度，這是有利的。圖像感測設(shè)備130可以替代地例如利用互連的分立部件來實現(xiàn)，諸如具有圖像傳感器131的一個芯片和布置為對來自圖像傳感器131的輸出進行操作的一個或多個其它芯片。例如，圖像感測設(shè)備130可以被實現(xiàn)為相機，諸如在圖1a中示出的相機，其包括所述互連的分立部件。

圖3a-d是示出與本文實施例相關(guān)的感興趣區(qū)域(ROI)如何可以在圖像傳感器區(qū)域132中被限定的例子的示意性框圖。ROI是傳感器區(qū)域132的子區(qū)域。

圖3a示出了ROI的第一示例組中的第一ROI 301a、第二ROI302a和第三ROI 303a，其中每個ROI與一個或多個其它ROI部分交疊。更具體而言，第一和第二ROI 301a、302a彼此部分交疊并且第二和第三ROI 302a、303a彼此部分交疊。彼此部分交疊的ROI具有共同的部分交疊，其中所涉及的ROI的行完全交疊并且所涉及的ROI的列部分交疊。每個ROI覆蓋傳感器區(qū)域132的全部行并且ROI覆蓋整個圖像傳感器區(qū)域132。示出的ROI是沿著傳感器區(qū)域132的列連續(xù)定位的ROI的例子。示出的ROI也是其中每個ROI具有或者沿其一側(cè)或沿其兩個相對側(cè)的交疊的例子。ROI 301a-303a在例子中被使用并且在下面結(jié)合圖5進行一些更詳細(xì)的討論。

圖3b示出了ROI的第二示例組中的第四ROI 301b、第五ROI302b和第六ROI 303c，其中每個ROI與一個或多個其它ROI部分交疊。更具體而言，第四和第五ROI 301b、302b彼此部分交疊并且第五和第六ROI 302b和303b彼此部分交疊。彼此部分交疊的ROI具有共同的部分交疊，其中所涉及的ROI的列完全交疊并且所涉及的ROI的行部分交疊。每個ROI覆蓋傳感器區(qū)域132的全部列并且ROI覆蓋整個圖像傳感器區(qū)域132。示出的ROI是沿著傳感器區(qū)域132的行連續(xù)定位的ROI的例子。示出的ROI也是其中每個ROI具有或者沿其僅一側(cè)或者沿其兩個相對側(cè)(例如，沿兩個相對的平行邊)的交疊的實施例的例子。

圖3c示出了ROI的第三示例組中的第七至第十ROI 301c-304c，其中每個ROI與兩個或更多個其它ROI部分交疊。每個ROI只覆蓋一部分行和列并且ROI覆蓋整個圖像傳感器區(qū)域132。示出的ROI是其中每個ROI具有沿其至少兩側(cè)的交疊的例子，其中這兩側(cè)沿兩個垂直側(cè)，即，不相對的側(cè)。

圖3d示出了ROI的第四示例組中的第十一ROI 301d和第十二ROI 302d，其中每個ROI與一個或多個其它ROI部分交疊。彼此部分交疊的ROI(即，這里是第十一ROI 301d和第十二ROI 302d)具有共同的部分交疊，其中所涉及的ROI的行完全交疊并且所涉及的ROI的列部分交疊。每個ROI部分地覆蓋傳感器區(qū)域132的行并且部分地覆蓋傳感器區(qū)域132的列。ROI只覆蓋圖像傳感器區(qū)域132的一部分。與在圖3a中類似，示出的ROI是沿著傳感器區(qū)域132的列連續(xù)定位的ROI的例子。示出的ROI也是其中每個ROI具有只沿其一側(cè)的交疊的例子。

諸如在圖3a-d中舉例說明的ROI如何與本文實施例相關(guān)將在以下進行討論。

現(xiàn)在將參考在圖4中繪出的流程圖進一步詳細(xì)說明和描述與例如由圖像感測設(shè)備130執(zhí)行的方法相關(guān)的本文實施例的例子，其中該方法用于提供與例如第一對象120或第二對象121的對象的圖像相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)。圖像感測設(shè)備130包括具有用于感測所述圖像的傳感器區(qū)132的圖像傳感器131。如將從下面認(rèn)識到的，要提供的感興趣的圖像數(shù)據(jù)通常是至少可轉(zhuǎn)換為關(guān)于對象的三維特征的信息(例如轉(zhuǎn)換為輪廓140-1、141-1中的任何一個)的圖像數(shù)據(jù)。

該方法包括以下動作，這些動作可以以任何合適的次序被執(zhí)行。此外，動作可以被組合。

動作401

圖像感測設(shè)備130在傳感器區(qū)域132中限定例如對應(yīng)于以上結(jié)合圖3a-d討論的ROI的任何一個示例組的ROI。每個ROI與其它ROI中的一個或多個部分交疊。

圖像感測設(shè)備130可以基于預(yù)配置的ROI的一個或多個集合和/或基于對圖像感測設(shè)備130的輸入來限定ROI，該輸入可以是用戶可控制的。輸入可以采用配置數(shù)據(jù)(例如，指令和/或電信令)的形式，并且可以確定ROI將如何被限定。預(yù)配置和/或輸入可以例如借助在連接到圖像感測設(shè)備130的通信端口的計算機或其它控制設(shè)備上運行的軟件來實現(xiàn)。

例如，配置數(shù)據(jù)可以包括關(guān)于確定ROI在傳感器區(qū)域132中的大小和位置的坐標(biāo)的信息。在另一個例子中，配置數(shù)據(jù)包括關(guān)于多個ROI和關(guān)于部分交疊的大小的信息。它可以同時被預(yù)配置為ROI例如將沿著傳感器區(qū)域132的列被連續(xù)定位，諸如在圖3a中那樣，和/或被放置為均勻地覆蓋整個傳感器區(qū)域132，并且根據(jù)部分交疊的所述大小沿著傳感器區(qū)域132的列具有部分交疊。在還一例子中，輸入是借助電信令的輸入，電信令例如將實現(xiàn)或包括圖像感測設(shè)備130的芯片的引腳設(shè)置為高或低電壓，從而選擇對圖像感測設(shè)備130具有特定含義的特定設(shè)置。例如，4個引腳可以被設(shè)置為具有“10個ROI”含義(或者更確切地說，由電壓編碼的二進制數(shù)會具有這個含義)的電壓。類似地，一個引腳可以被設(shè)置為具有選自(例如，沿行或列連續(xù)的)2個可替代選項中的“ROI將沿著傳感器區(qū)域132的行被連續(xù)定位”的含義的電壓。其它兩個引腳可以被設(shè)置為具有選自4個預(yù)配置的可替代選項(例如5個、10個、15個或20個像素部分交疊)中的“沿傳感器區(qū)域132的行的10個像素部分”的含義的電壓。

被限定的ROI的數(shù)量應(yīng)當(dāng)適于與該方法的使用相關(guān)的上下文、目的和情景。給定這一點，技術(shù)人員可以例如利用如上所述的用戶控制預(yù)配置或控制要被限定的ROI的數(shù)量。但是，在大多數(shù)情況下，ROI的合適數(shù)量可以在2至10的范圍之內(nèi)。

在一些實施例中，ROI沿著圖像傳感器區(qū)域132的像素列M或像素行N連續(xù)定位，例如，與圖2中標(biāo)記為n的箭頭或標(biāo)記為m的箭頭平行。這在圖3a-b和圖3d中被舉例說明。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)更不復(fù)雜的實現(xiàn)方案和更快的處理。

下面結(jié)合圖5-7進一步討論ROI之間的交疊。

動作402

圖像感測設(shè)備130將如在動作401中定義的那樣個別地將ROI曝光于來自對象(例如從第一對象120或第二對象121反射)的光。來自對象的光變成傳感器區(qū)域132上的入射光。如應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的，將傳感器區(qū)域132中的ROI曝光于光意味著傳感器區(qū)域132中的感測元件被曝光于并且感測入射光，所述感測元件在ROI內(nèi)。個別地曝光意味著以個體唯一的方式曝光，這例如會由于每個ROI與可用于曝光該ROI內(nèi)的感測元件而不曝光該ROI之外的感測元件的其自己的快門相關(guān)聯(lián)而實現(xiàn)。與其自己的快門相關(guān)聯(lián)的每個ROI例如意味著每個ROI存在對于該ROI的所有感測元件相同的相應(yīng)的“本地”快門。個別地曝光ROI的一個蘊含之義是每個ROI的感測元件可以具有共同的曝光時間，其可以具有與屬于其它ROI的感測元件的曝光時間長度無關(guān)的長度。換句話說，ROI可以被曝光，使得屬于同一個ROI的所有像素(即，感測元件)同時開始和結(jié)束其曝光。

應(yīng)當(dāng)指出，ROI可以利用與其它ROI相同或不同的曝光時間個別地曝光。全部或者至少一些ROI可以利用不同的曝光時間來曝光。所述至少一些ROI可以沿著曝光方向連續(xù)定位，其中所述不同的曝光時間沿著曝光方向增加或減少。不同的曝光時間、與不同ROI相關(guān)聯(lián)的曝光可以如何被執(zhí)行以及曝光方向在下面結(jié)合圖6進行進一步的討論。

動作403

圖像感測設(shè)備130讀取屬于分別與曝光的ROI關(guān)聯(lián)的組并由其中感測到的光(即，在曝光的ROI中感測到的光)而產(chǎn)生的部分圖像數(shù)據(jù)，所述感測到的光在曝光期間被感測。

如應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的，各ROI因此與得自圖像傳感器131位于相應(yīng)ROI內(nèi)的感測元件的其自己的部分圖像數(shù)據(jù)(對應(yīng)于所述組中的一個)相關(guān)聯(lián)。因此本動作與為所有曝光的ROI讀取這種部分圖像數(shù)據(jù)相關(guān)。部分圖像數(shù)據(jù)的讀取可以逐行執(zhí)行，并且對讀取的部分圖像數(shù)據(jù)的一些處理可以與此結(jié)合地執(zhí)行。這通常是高效的，因為例如可以避免為了以后執(zhí)行處理所需的中間存儲。而且，應(yīng)當(dāng)指出，如將在下面結(jié)合圖6解釋的，讀取與ROI相關(guān)聯(lián)的部分圖像數(shù)據(jù)可以與其它一個或多個ROI的曝光同時被執(zhí)行，這例如使得根據(jù)本文實施例的ROI的使用在時間上高效。在一些實施例中，對部分圖像數(shù)據(jù)中至少一些并且在其讀取期間應(yīng)用融合。這是上面提到的所述“一些處理”的例子。融合是指來自多于一個像素的數(shù)據(jù)被組合以提供對應(yīng)于“超像素”(即，結(jié)果得到的具有比在組合中涉及的每個像素更大區(qū)域的像素)的組合數(shù)據(jù)。經(jīng)過融合的像素可以成為例如2或4倍大。如以上所提到的，可以應(yīng)用融合，以實現(xiàn)更均勻的分辨率。即，所述ΔP分辨率被減小，以獲得更均勻的ΔR分辨率，從而減輕所述分辨率問題。如所解釋的，在本文所示的例子中，每一行對應(yīng)于基本上相等的距離，并且因此在這些例子中，主要感興趣的是每行n應(yīng)用融合。

在讀取期間(諸如在模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換之前而不是在A/D轉(zhuǎn)換之后數(shù)字地)應(yīng)用融合是有利的。這節(jié)省了時間，并且因此比在讀取之后單獨執(zhí)行融合具有更低的速度限制效應(yīng)。

如已指出的，融合優(yōu)選地在對應(yīng)于到對象較近距離的ROI中更強地被應(yīng)用。在圖1b的例子中，近距離是上部的行。換句話說，第一、底部行n與最長的距離相關(guān)聯(lián)，并且最后一個、頂部行n與最短的或最近的距離相關(guān)聯(lián)。在如例如圖3a中的ROI的情況下，最強的融合因此可以應(yīng)用到第三ROI 303a，較不強的融合可以應(yīng)用到第2ROI 302a并且第一ROI 301a可以應(yīng)用最少的融合或根本不融合。融合優(yōu)選地在每個ROI內(nèi)以相同的程度應(yīng)用。

對于具有諸如測量系統(tǒng)100的給定測量系統(tǒng)的特定情況、其性質(zhì)、要被滿足的特定需求等，確定是否值得在本文實施例的上下文中應(yīng)用融合、以及應(yīng)該應(yīng)用到哪里和應(yīng)用到何種程度在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍之內(nèi)。

動作404

搜索方向可以與傳感器區(qū)域132相關(guān)聯(lián)。圖像感測設(shè)備130可以在其曝光之后并且沿著與搜索方向平行的每一排像素在每個ROI中搜索滿足搜索準(zhǔn)則的相應(yīng)的一個或多個強度峰位置。

對每個ROI的簡單和快速處理是通過以上每ROI的搜索來實現(xiàn)的，其中可以使用相對簡單的搜索準(zhǔn)則，在每排像素中，例如在每列m中，例如，尋找最強強度峰的位置、或者第一或最后一個強度峰的位置。來自多個ROI的單峰的位置然后可以被用來在整個傳感器區(qū)域132中在搜索方向上為每排像素尋找一個最終的強度峰位置，例如，每列m一個最終強度峰位置。以這種方式，實現(xiàn)可以例如利用每ROI的快速芯片上處理尋找每個ROI單個強度峰位置，從而也減少了數(shù)據(jù)量。然后可以利用更復(fù)雜的處理，例如芯片外處理或至少實現(xiàn)圖像傳感器131的電路之外的處理，來基于每ROI找到的強度峰位置尋找最終強度峰位置。這種更復(fù)雜的處理可以是例如以上提到的動態(tài)編程，其因此可以被應(yīng)用到所述減少量的數(shù)據(jù)來尋找最終強度峰位置。

搜索方向可以有利地與圖像傳感器區(qū)域132的像素列(例如沿著M個像素列)或者與像素行n(例如沿著N個像素行)平行。即，這樣說的每一排像素對應(yīng)于相應(yīng)的像素列m或相應(yīng)的像素行n。利用在前面討論和示出的布置，沿像素列m的搜索方向是優(yōu)選的。一般而言，比起如果例如使用對角線搜索方向，沿行或列的搜索方向能夠?qū)崿F(xiàn)更不復(fù)雜并因此更快的處理和/或用于實現(xiàn)該方法的更不復(fù)雜的硬件。如果圖像傳感器131與固定的搜索方向關(guān)聯(lián)，則圖像感測設(shè)備130和/或包括在圖像感測設(shè)備130中的圖像傳感器131可以被布置在測量系統(tǒng)中，諸如測量系統(tǒng)100中，因此在搜尋方向上在每一排像素中應(yīng)當(dāng)只有一個真反射，如上面所討論的。作為替代，利用可配置的搜索方向，搜索方向可以被選擇，使得將預(yù)期在搜尋方向上在每一排像素中只有一個真反射。

搜索方向?qū)⒃谙旅媛?lián)系圖5b進一步舉例說明。

動作405

基于讀出的部分圖像數(shù)據(jù)的組合，圖像感測設(shè)備130提供與對象的圖像相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)。如果根據(jù)動作404的搜索被執(zhí)行，則對所述圖像的圖像數(shù)據(jù)的提供還基于從搜索中找到的強度峰位置。

圖像數(shù)據(jù)可以例如包括對應(yīng)于被成像的對象的輪廓的信息，該輪廓可以對應(yīng)于輪廓140-1-140-K中的一個或輪廓141-1。圖像數(shù)據(jù)可被提供以供在圖像感測設(shè)備130中的內(nèi)部使用和/或進一步處理，或者被提供給圖像感測設(shè)備130的輸出端口。輸出端口可以包括實現(xiàn)圖像感測設(shè)備130的芯片的一個或多個引腳，和/或，如果圖像感測設(shè)備130被實現(xiàn)為相機的話，包括輸出數(shù)據(jù)端口，例如圖1a中所示。在任何情況下，組合的圖像數(shù)據(jù)可以被進一步處理，并且例如與例如對應(yīng)于同一對象的多個輪廓的其它后續(xù)的組合圖像數(shù)據(jù)組合。因此，進一步的處理可以在圖像感測設(shè)備130內(nèi)部和/或由單獨的數(shù)據(jù)處理設(shè)備(例如計算機)在外部進行。

以下動作擴展動作401-405，使得該方法變成用于提供關(guān)于對象的三維特征(例如，第一對象120和第二對象121的輪廓140-1-141-K和141-1)的信息的方法。假設(shè)其中圖像感測設(shè)備130被包括在適于基于根據(jù)動作405提供的圖像數(shù)據(jù)提供關(guān)于三維特征的所述信息的測量系統(tǒng)中的場景。測量系統(tǒng)在下文中用測量系統(tǒng)100舉例說明。測量系統(tǒng)100包括被配置為利用特定的光模式112(例如圖1a中所示的一片光)照射對象(例如第一、第二或第三對象120、121、501中任何一個)的光源110。光源110和圖像傳感器131彼此相關(guān)地布置，使得特定的光模式112在被所述對象反射時至少部分地變成傳感器區(qū)域132上的入射光并且作為來自對象的所述光被感測，例如，作為來自第二對象121的光被感測的入射光模式133。由此，所提供的圖像數(shù)據(jù)包括關(guān)于對象上的位置的、可轉(zhuǎn)換為對象的三維特征的信息，所述位置造成傳感器區(qū)域132上的所述入射光模式133。

動作406

圖像感測設(shè)備130可以獲得多個圖像的圖像數(shù)據(jù)，例如，通過執(zhí)行根據(jù)動作401-405的方法一次并且重復(fù)至少動作402-405一次或多次，每次有圖像傳感器131上的入射光得自于對象(例如第一對象120)的不同部分上的反射。由此，圖像感測設(shè)備130獲得與對象的多個圖像關(guān)聯(lián)的例如對應(yīng)于輪廓140-1－140-K的圖像數(shù)據(jù)集。即，動作402-405可以被重復(fù)，直到有一組具有對應(yīng)于輪廓的足夠的圖像數(shù)據(jù)，以便例如能夠提供關(guān)于三維特征的信息，諸如能夠基于能夠創(chuàng)建對象的3D模型的輪廓(例如，能夠創(chuàng)建第一對象120的3D模型的輪廓140-1－140-K)創(chuàng)建對象的3D模型。還應(yīng)當(dāng)指出，如果例如期望重新限定ROI，使得不同的ROI被用于多個圖像中的一些，則動作401可以被重復(fù)一次或多次。

動作407

圖像感測設(shè)備130可以將圖像數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換為關(guān)于對象的3D特征的信息。信息可以例如對應(yīng)于對象或?qū)ο蟮牟糠值乃?D模型，和/或3D相關(guān)的測量和/或?qū)ο蟮男再|(zhì)，諸如長度、體積、平整度等。根據(jù)本文前面的解釋，這意味著轉(zhuǎn)換是基于對測量系統(tǒng)的幾何形狀的知識。例如，在測量系統(tǒng)100的情況下，導(dǎo)致傳感器區(qū)域132的像素位置m、n如何關(guān)聯(lián)到(例如映射到)坐標(biāo)系統(tǒng)123中的坐標(biāo)的知識。

為了解決上面關(guān)于對象的3D特征通過成像的提供所討論的問題，出于也在前面討論過的原因，期望能夠?qū)τ糜谔峁?D特征的每個圖像的不同部分應(yīng)用不同的曝光和/或處理。依據(jù)以上所述，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，根據(jù)本文實施例的方法支持這一點以及快速的執(zhí)行。例如，通過ROI(例如ROI 301a、302a、303a)以及如上所述它們的使用，每ROI地實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的不同曝光以及同時相對簡單的處理，尤其是為了基于圖像數(shù)據(jù)提供關(guān)于3D特征的信息。代替例如為不同的曝光完全和順次曝光傳感器區(qū)域132，部分交疊ROI使得能夠進行并行曝光和涉及減少的數(shù)據(jù)量的處理(例如，通過每個ROI的峰位置搜索和/或融合和/或不同的曝光)，而部分交疊同時減少丟失信息(諸如對關(guān)于3D特征的信息的供給重要的、關(guān)于峰位置的信息)的風(fēng)險。而且，逐ROI的應(yīng)對和處理促進了片上實現(xiàn)。而且，逐ROI的部分圖像數(shù)據(jù)的片上處理得以促進，并且與其中例如整個圖像的所有圖像數(shù)據(jù)都在芯片外被處理的解決方案相比，使得能夠減少要從芯片輸出以供進一步處理的數(shù)據(jù)量。

圖5a-c是在本文實施例的上下文中舉例說明強度峰的處理的示意圖。在所示的例子中，圖5a中示意性示出的第三對象501代替第一和第二對象120、121被使用，其中得自于特定的光模式112的光線502入射到第三對象501上。

圖5b示出了其中在圖像傳感器區(qū)域132中限定的ROI對應(yīng)于圖3a的例子的情況。即，第一和第二ROI 301a、302a彼此部分交疊，具有第一部分交疊502，并且第二和第三ROI 302a和303a彼此部分交疊，具有第二部分交疊503。在圖5b中，進一步示出了在傳感器區(qū)域132中第二入射光模式504的示意例子，該第二入射光模式504是第三對象501反射特定的光模式112的結(jié)果。如上面所解釋的，每個列m只有一個真正的強度峰是預(yù)期的。但是，通過比較第二光模式504與第三對象501的形狀，可以認(rèn)識到第二光模式504的下部對應(yīng)于假強度峰。假強度峰是其中特定的光模式112導(dǎo)致第三對象501上的多次反射(即，在上面被解釋為有問題的這種多次反射)的典型例子。在圖中，還示出了搜索方向的兩個不同例子，如上面借助動作404介紹的。第一搜索方向505a和第二搜索方向505b被舉例說明。第一搜索方向505a沿著M個像素列，其中被搜索的每一排像素對應(yīng)于相應(yīng)的像素列m，如上面借助動作404介紹的。還如上面所解釋的，沿行或列的搜索方向通常是優(yōu)選的，但其它搜索方向(即，對角線搜索方向)也可以使用。第二搜索方向505b是在傳感器區(qū)域132中的對角線搜索方向的例子?？梢悦總€ROI有一個搜索方向，但優(yōu)選地是對于所有ROI有一個相同的搜索方向，這使得有更簡單的實現(xiàn)和更快的處理。但是，具有不同搜索方向的ROI是可能的。

圖5c示意性地分別示出了第一、第二和第三強度峰模式506-1、506-2、506-3。第一強度峰模式506-1對應(yīng)于在第一ROI 301a例如根據(jù)動作402被個別地曝光于入射光之后，由圖像傳感器131在第一ROI 301a中的感測元件記錄(registered)的強度峰，在這里入射光包括第二光模式504。類似地，第二強度峰模式506-2對應(yīng)于由圖像傳感器131在第二ROI 302a等中的感測元件記錄的強度峰，并且第三強度峰模式506-3對應(yīng)于由圖像傳感器131在第三ROI 303a等中的感測元件記錄的強度峰。

依據(jù)圖5a-c，動作404可以被更好地理解。如在動作404中，每個ROI 301a、302a、303a可以有單獨的搜索，以便識別相應(yīng)的強度峰模式，例如，對應(yīng)于相應(yīng)示出的強度峰模式506-1、506-2、506-4。單獨的搜索可被實現(xiàn)為相對簡單的和高效的搜索，與圖像傳感器131的基本功能集成在一起。例如，每個ROI 301a、302a、303a中的每一列m，可以根據(jù)某種準(zhǔn)則搜索最大強度峰，或者第一強度峰。這可以與圖像傳感器131高度集成地被高效實現(xiàn)，對于每個ROI 301a、302a、303a每個列，只需要記住并存儲一個峰位置值。應(yīng)當(dāng)指出，除了峰位置值本身之外，峰位置的強度值也可以被存儲。圖像傳感器131提供識別每個ROI 301a、302a、303a每一列的一個所得強度峰值的圖像數(shù)據(jù)可能就足夠了，即，基于來自所討論的ROI的感測元件的部分圖像數(shù)據(jù)，每個ROI提供減少的數(shù)據(jù)量。然后，圖像感測設(shè)備130可以基于所有ROI的這種減少的數(shù)據(jù)量提供例如對應(yīng)于被成像的對象(在這里是第三對象501)的輪廓的組合的圖像數(shù)據(jù)，就像在動作405中。

應(yīng)當(dāng)指出，每個列m和ROI只得到一個峰的搜索不能產(chǎn)生圖5c中的第二強度模式504-2，其包含了每個列m兩個峰。在簡單的“一個強度峰”搜索的情況下，第二強度模式504-2可以代替地例如是完全或部分地也包含較低、假強度峰的不連續(xù)的模式，但是每個列m只有一個強度峰。但是，當(dāng)用于所有ROI 301a、302a、303a的強度模式都被考慮時，對于完整的圖像傳感器區(qū)域132，仍然有可能每個列m有多個強度峰，例如，包括對應(yīng)于第一強度模式504-1的假峰。這樣得到的多個強度峰可以基于所讀取的部分圖像數(shù)據(jù)的組合聯(lián)系圖像數(shù)據(jù)的提供進行處理，如在動作405中那樣。例如，所有ROI的減少的數(shù)據(jù)量可以在圖像感測設(shè)備130內(nèi)部被進一步處理，然后作為圖像數(shù)據(jù)被提供，或者所有ROI的減少的數(shù)據(jù)量可以作為圖像數(shù)據(jù)被提供并且例如在外部進行進一步處理。在任何情況下，進一步的處理都可以涉及前面提到的動態(tài)編程和/或還考慮相鄰列m、關(guān)于對應(yīng)于輪廓的強度峰模式的平滑度和/或連續(xù)性的條件的某個或一些算法。為了這個目的，來自被成像的對象的一個或多個之前或隨后的輪廓的圖像數(shù)據(jù)也可被考慮在內(nèi)。

圖6是用于在本文實施例的上下文中舉例說明不同ROI的曝光的示意圖，如以上借助動作402討論的。例如，第一曝光框601舉例說明與第一ROI 301a關(guān)聯(lián)的16個時間單位的曝光時間，第二曝光框602舉例說明與第二ROI 301b關(guān)聯(lián)的4個時間單位的曝光時間并且第三曝光框603舉例說明與第三關(guān)聯(lián)的1個時間單位的曝光時間。一個時間單位可以是例如10毫秒(ms)。即，在所示的例子中，在每個曝光框之間的曝光時間存在4倍的差。一般而言，在ROI之間的曝光時間使用什么樣的差值(例如，隨著與被成像的對象的距離的增加而增加)可以基于所使用的測量系統(tǒng)(例如測量系統(tǒng)100)的知識、其照明條件等和/或基于“學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)”來確定。而且，ROI之間曝光時間的差值可以基于“最外層”ROI(即，對應(yīng)于到被成像的對象有最長和最短距離的ROI)所需要或期望的曝光時間。然后，在兩者之間的ROI可以與關(guān)聯(lián)于最外層ROI的所述曝光時間之間的適當(dāng)?shù)?例如，成比例的)曝光時間相關(guān)聯(lián)。

在所示的例子中，ROI沿著行被遞減曝光，例如，使得所示圖中“下部”的行利用較長的曝光時間并且“上部”的行利用較短的曝光時間來曝光。利用在傳感器區(qū)域132上如圖1b中所示的第一入射光模式133，近距離是上部的行，因此其被曝光較短的時間并且下部的行被曝光較長的時間。這可被用來減輕上面提到的動態(tài)范圍的問題。

在圖中，還示出了曝光方向604的例子，如上面借助動作402介紹的，沿著該方向，ROI 301a、302a、303c被連續(xù)定位。曝光時間沿所示曝光方向604減小。曝光方向604對所有ROI相同，至少動作402的每次執(zhí)行是這樣的。

一般而言，ROI可以有利地被曝光，使得曝光方向604在相對于被成像的對象(例如分別是第一、第二或第三對象120、121、501)的“遠/近”方向，使得遠離傳感器區(qū)域132的對象的部分在較長時間內(nèi)曝光。應(yīng)當(dāng)指出，在搜索方向(例如以上聯(lián)系圖5b討論的搜索方向505a)的情況下，可以(但不必須)存在在同一方向上的曝光方向(諸如曝光方向604)。

而且，圖6繪出了上面借助動作402討論的情況，其中ROI被曝光，使得屬于同一個ROI的所有像素同時開始和結(jié)束其曝光。這與借助動作402提到的一致，每個ROI可被認(rèn)為與其自己的、對所討論的ROI的所有感測元件相同的快門關(guān)聯(lián)。而且，這最小化了曝光所需的總時間并且通常還便利了與例如對每一行有單獨快門(所謂滾動快門)的情況相比更簡單的實現(xiàn)。

此外，如圖6中所示，部分交疊的ROI可以被順序曝光。參見例如分別與第一和第三ROI 301a、303a關(guān)聯(lián)的第一和第三曝光框601、603，這些曝光框位于與第二ROI 301b關(guān)聯(lián)的第二曝光框602之后。當(dāng)部分交疊意味著ROI交疊地共享感測元件并且ROI的個別曝光要被實現(xiàn)時，順序曝光(即，在時間上分開的曝光)可能是必要的。但是，非交疊的ROI可以并且有利地至少部分地被同時曝光，

如圖6中對于分別與第一和第三ROI 301a、303a關(guān)聯(lián)的第一和第三曝光框601、603的情況那樣。至少部分地曝光ROI減少了總曝光時間并且因此使得能夠更快執(zhí)行根據(jù)本文實施例的方法。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)ROI的曝光完成后，作為動作403的一部分與那個ROI關(guān)聯(lián)的部分圖像數(shù)據(jù)可以被讀出，而一個或多個其它ROI的曝光可以繼續(xù)進行。因此，不僅非交疊的ROI的曝光可以同時執(zhí)行，而且對與ROI關(guān)聯(lián)的部分圖像數(shù)據(jù)的讀取也可以與其它一個或多個ROI的(一個或多個)曝光同時執(zhí)行。

圖7是用于在本文實施例的上下文中舉例說明ROI之間的部分交疊的示意圖。第一ROI 301a與第二ROI 302a之間的第一部分交疊502被選作例子并且對于單個列m示出。強度峰700的示意性例子也被示出，具有強度峰高度701和強度峰寬度702。在搜索方向(參見動作404和圖5b)中的一個或多個部分交疊中的每一個(例如第一部分交疊502和/或第二部分交疊503)可以基于或者應(yīng)當(dāng)至少是傳感器區(qū)域132上入射光的預(yù)測最大強度峰寬度。這種情況在圖7中對部分交疊502示出。因此強度峰寬度702可在下面被假設(shè)為對應(yīng)于傳感器區(qū)域132上入射光的預(yù)測最大強度峰寬度。這種“至少”部分交疊降低了錯過位于ROI之間的接合處的強度峰的風(fēng)險，其它風(fēng)險或多或少是“盲區(qū)”，并且因此具有提高圖像感測設(shè)備130的準(zhǔn)確度的效果?？梢哉J(rèn)識到，所使用的ROI的量越大，接合處強度峰的風(fēng)險增加并且對于部分交疊變得越來越重要。而且，一些部分交疊(即使小于最大預(yù)期強度峰寬度702)也仍有可能至少降低錯過強度峰的風(fēng)險。預(yù)期什么最大預(yù)期強度峰寬度在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)，以依據(jù)情況，例如依據(jù)關(guān)于與圖像感測設(shè)備130一起使用的如測量系統(tǒng)100的測量系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，確定使用什么樣的特定光源(例如光源110)、光行進所涉及的距離等。而且，例行測試和測量當(dāng)然可以被應(yīng)用，以找出最大預(yù)期強度峰寬度。在任何情況下，最大預(yù)期強度峰寬度都通常在10個像素的量級之內(nèi)，諸如5、10或15個像素，這僅僅是提到一些具體的例子。

在出于上述原因而期望部分交疊的同時，保持交疊小也會是有利的，因為過大的交疊無法與任何特定的優(yōu)點相聯(lián)系并且只會導(dǎo)致冗余的數(shù)據(jù)被讀取并且因此會與更長的讀取時間(即，用于執(zhí)行動作403的時間)關(guān)聯(lián)，從而對根據(jù)本文實施例的方法的執(zhí)行具有潛在的速度限制影響。因此，搜索方向(例如第一搜索方向505a)中一個或多個部分交疊中的所述每一個(例如第一部分交疊502和第二部分交疊503)至多是預(yù)測的最大強度峰寬度的2倍會是有利的。

為了執(zhí)行上面聯(lián)系圖4描述的動作401-407，以提供與所述對象的圖像相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)，圖像感測設(shè)備130可以包括在圖8a示意性繪出的布置。如已經(jīng)提到的，圖像感測設(shè)備130包括圖像傳感器131。

圖像感測設(shè)備130或包括在圖像感測設(shè)備130中的限定電路系統(tǒng)801被配置為在圖像傳感器區(qū)域132中限定ROI，例如ROI 301a-303a，其中每個ROI部分交疊一個或多個其它ROI。

圖像感測設(shè)備130或包括在圖像感測設(shè)備130中的曝光電路系統(tǒng)802被配置為將ROI個別地曝光于來自對象的光。在一些實施例中，圖像感測設(shè)備130或曝光電路系統(tǒng)802還被配置為順次曝光部分交疊的ROI，諸如ROI 301a、302a，并且至少部分地同時曝光非交疊的ROI，諸如ROI 301a、303a。

圖像感測設(shè)備130或包括在圖像感測設(shè)備130中的讀取電路系統(tǒng)803被配置為讀取屬于分別與曝光的ROI關(guān)聯(lián)的所述組并且得自其中感測到的光的部分圖像數(shù)據(jù)。

圖像感測設(shè)備130或包括在圖像感測設(shè)備130中的提供電路系統(tǒng)804被配置為基于讀取的部分圖像數(shù)據(jù)的所述組合提供與對象的圖像相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)。

圖像感測設(shè)備130或包括在圖像感測設(shè)備130中的搜索電路系統(tǒng)805可被配置為在每個ROI的曝光之后并沿著與搜索方向平行的每排像素，在每個ROI中搜索滿足所述搜索準(zhǔn)則的所述相應(yīng)的一個或多個強度峰位置。在這種情況下，所述圖像的圖像數(shù)據(jù)的提供還基于從搜索中找到的強度峰位置。

圖像感測設(shè)備130或包括在圖像感測設(shè)備130中的應(yīng)用電路系統(tǒng)806可被配置為對部分圖像數(shù)據(jù)中的至少一些并且在部分圖像數(shù)據(jù)中的至少一些的讀取期間應(yīng)用所述融合。

圖像感測設(shè)備130或包括在圖像感測設(shè)備130中的獲得電路系統(tǒng)807可被配置為通過執(zhí)行以上動作406獲得所述多個圖像的圖像數(shù)據(jù)，即，通過執(zhí)行根據(jù)動作401-405的方法一次并且重復(fù)至少動作402-405一次或多次，每次有圖像傳感器131上的入射光得自于對象(例如第一對象120)的不同部分上的反射。由此圖像感測設(shè)備130可以獲得與對象的多個圖像關(guān)聯(lián)的圖像數(shù)據(jù)的集合。

圖像感測設(shè)備130或包括在圖像感測設(shè)備130中的轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)808可被配置為將圖像數(shù)據(jù)的集合轉(zhuǎn)換成關(guān)于對象的三維特征(例如第一對象120的輪廓140-1－140-K)的所述信息。

當(dāng)然，圖像感測設(shè)備130通常包括通信端口809，通信端口809一般被配置為參與發(fā)送和/或接收信息，包括到和/或來自圖像感測設(shè)備130的數(shù)據(jù)。例如，在其中獲得電路系統(tǒng)807和轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)808在圖像感測設(shè)備130外部的實施例中，如例如下面聯(lián)系圖8b所討論的，圖像感測設(shè)備130或提供系統(tǒng)電路804可被配置為通過經(jīng)由在獲得電路系統(tǒng)807外部的通信端口809發(fā)送圖像數(shù)據(jù)來提供圖像數(shù)據(jù)，其中通信端口809可以位于測量系統(tǒng)100中別的地方，例如，在單獨的單元中。在其中獲得電路系統(tǒng)807和轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)808與圖像感測設(shè)備130集成的實施例中，轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)808還可被配置為經(jīng)由通信端口802輸出關(guān)于所述3D特征(例如輪廓140-1－140-K)的信息。

圖8b示意性地示出了用于本文一些實施例的測量系統(tǒng)100的最低配置。如上面已經(jīng)指出的，該最低配置包括圖像感測設(shè)備130和被配置為利用特定的光模式112(例如圖1a中所示的一片光)照射對象(例如第一、第二或第三對象120、121、501中任何一個)的光源110。光源110和(包括在圖像感測設(shè)備130中的)圖像傳感器131彼此相關(guān)地布置，使得特定的光模式112在被所述對象反射時至少部分地變成傳感器區(qū)域132上的入射光(例如，入射光模式133)并且作為來自對象的所述光被感測。

圖8b還用虛線指示作為圖8a中所示的代替方案的獲得電路系統(tǒng)807和轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)808可以在圖像感測設(shè)備130的外部，但仍然包含在測量系統(tǒng)100中，例如包含在單獨的數(shù)據(jù)處理單元813(諸如計算機)中。

圖像感測設(shè)備130和/或測量系統(tǒng)100的實施例可以通過一個或多個處理器(諸如在圖8a中繪出的處理器810)與用于執(zhí)行本文實施例的功能和動作的計算機程序一起完全或部分地實現(xiàn)。在一些實施例中，上面討論的電路系統(tǒng)和端口可以由處理器810來完全或部分地實現(xiàn)。

在一些實施例中，利用來自以下進一步單獨解釋的圖9a-d中的示意圖的支持進行說明，提供了第一計算機程序901a和/或第二計算機程序901b。

當(dāng)由第一數(shù)據(jù)處理裝置(例如處理器810)執(zhí)行時，第一計算機程序901a使圖像感測設(shè)備130執(zhí)行根據(jù)如上所述本文實施例的方法。

如在圖9a中示意性地示出的，當(dāng)由第二數(shù)據(jù)處理裝置900(例如計算機)執(zhí)行時，第二計算機程序901b使硬件(通常是芯片)被合成為和/或配置為根據(jù)如上所述本文實施例的圖像感測設(shè)備130。第二數(shù)據(jù)處理裝置可以是基于某種常規(guī)的用于硬件合成的編程語言(例如超高速集成電路硬件描述語言(VHDL))進行硬件合成的常規(guī)數(shù)據(jù)處理裝置。

在一些實施例中，同樣利用來自圖9b-d中示意圖的支持進行說明，提供了一種計算機程序產(chǎn)品，包括其上存儲第一計算機程序901和/或第二計算機程序901b的計算機可讀介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)不包括暫時的傳播信號并且計算機可讀介質(zhì)可以對應(yīng)地被命名為非暫時性計算機可讀介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)的例子是如圖9b中的存儲卡或記憶棒902、諸如圖9c中的CD或DVD的盤存儲介質(zhì)903、如圖9d中的大容量存儲設(shè)備904。大容量存儲設(shè)備904通常基于(一個或多個)硬盤驅(qū)動器或(一個或多個)固態(tài)驅(qū)動器(SSD)。大容量存儲設(shè)備904可以使得用于存儲可經(jīng)計算機網(wǎng)絡(luò)905(例如互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)(LAN))訪問的數(shù)據(jù)。

計算機程序901a和/或901b還可以作為純計算機程序被提供或包括在一個或多個文件中。一個或多個文件可以存儲在計算機可讀存儲器上并且例如通過下載(例如經(jīng)計算機網(wǎng)絡(luò)905)(諸如經(jīng)由服務(wù)器從大容量存儲設(shè)備904)而可獲得。服務(wù)器可以例如是web或文件傳輸協(xié)議(ftp)服務(wù)器。在第一計算機程序901a的情況下，一個或多個文件可以例如是用于直接或間接下載到并在圖像感測設(shè)備130上(例如在處理器810上)執(zhí)行的可執(zhí)行文件，或者可以用于涉及同一個或另一個處理器的中間下載和編譯，以便使它們在進一步下載和執(zhí)行之前可執(zhí)行。在第二計算機程序901b的情況下，一個或多個文件可以例如是用于直接或間接下載到并由第二數(shù)據(jù)處理裝置900執(zhí)行的可執(zhí)行文件，或者可以用于涉及同一個或另一個計算機的中間下載和編譯，以便使它們在硬件合成裝置906上進一步下載和執(zhí)行之前可執(zhí)行。

圖像感測設(shè)備130還可以包括圖8中所繪出的存儲器811，包括一個或多個存儲器單元。存儲器811被布置為存儲數(shù)據(jù)，諸如第一計算機程序901a和/或圖像數(shù)據(jù)和/或用于執(zhí)行本文實施例的功能和動作的配置。

本領(lǐng)域技術(shù)人員還將認(rèn)識到，端口和電路系統(tǒng)801-808可以指模擬和數(shù)字電路的組合，和/被或配置為具有(例如，存儲在存儲器中的)軟件和/或固件的一個或多個處理器，當(dāng)軟件和/或固件由諸如處理器810的一個或多個處理器執(zhí)行時，如上所述地執(zhí)行。例如，在一些實施例中，可以有多個處理器，每個處理器與M列中相應(yīng)的列m或者與M列中相應(yīng)的子組關(guān)聯(lián)。這些處理器中一個或多個以及其它的數(shù)字硬件可被包括在單個ASIC中，或者若干處理器和各種數(shù)字硬件可以在若干單獨的部件中分布，不管是單獨包裝還是組裝到SoC中。

作為進一步的例子，圖像感測設(shè)備130可以包括處理電路812，其可以包括(一個或多個)電路和/或(一個或多個)端口等中的一個或多個，如上面所提到的。如本文所使用的，術(shù)語“處理電路”可以涉及處理單元、處理器、ASIC、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等等。作為例子，處理器、ASIC、FPGA等等可以包括一個或多個處理器內(nèi)核。在一些例子中，處理電路可以由軟件和/或硬件模塊來體現(xiàn)。

例如，在上面提到的其中由第二數(shù)據(jù)處理裝置900執(zhí)行的第二計算機程序901b導(dǎo)致用于實現(xiàn)圖像感測設(shè)備130的芯片的合成的實施例中，芯片可以對應(yīng)于處理單元812。

上面已經(jīng)提到過的圖9a-d是用于示出與計算機程序?qū)嵤├嚓P(guān)并已經(jīng)在上面使用并討論過的實施例的示意圖。

本文已經(jīng)討論過的基本原理當(dāng)然將與除上面具體例子中的其它布置一起工作。而且，技術(shù)人員還能夠發(fā)現(xiàn)如何在特定的測量系統(tǒng)(例如對應(yīng)于測量系統(tǒng)100)中布置和/或配置具有圖像傳感器131的圖像感測設(shè)備130，以便能夠高效地利用圖像感測設(shè)備130的能力和本文實施例的優(yōu)點，但是特定的測量系統(tǒng)和細(xì)節(jié)可以偏離本公開內(nèi)容中的具體例子。還應(yīng)當(dāng)指出，所謂行和列可以是一個定義的問題，例如，本公開內(nèi)容的行在另一種情況下可以被稱為列，并且反之亦然。

如本文所使用的，術(shù)語“存儲器”可以指硬盤、磁存儲介質(zhì)、便攜式計算機盤、閃存存儲器、隨機存取存儲器(RAM)等。此外，存儲器可以是處理器的內(nèi)部寄存器存儲器。

如本文所使用的，表述“被配置為”可以指處理電路被配置為或適于通過軟件或硬件配置執(zhí)行本文描述的一個或多個動作。

如本文所使用的，術(shù)語“數(shù)”、“值”可以是任何種類的數(shù)字，諸如二進制、實數(shù)、虛數(shù)或有理數(shù)等等。而且，“數(shù)”、“值”可以是一個或多個字符，諸如字母或字母串，“數(shù)”、“值”還可以由位串來表示。

如本文中所使用的，表述“在一些實施例中”已被用來指示所述實施例的特征可以與本文公開的任何其它實施例組合。

本文的命名可以使用列舉術(shù)語，如“第一”、“第二”、“a”、“b”等，以便實現(xiàn)獨特的命名。列舉術(shù)語通常按照本公開內(nèi)容中介紹的順序。如果沒有明確相反的信息，則它們將不應(yīng)被解釋為暗示任何其它次序，諸如執(zhí)行、優(yōu)先級等的次序，也不應(yīng)被解釋為暗示任何依賴性。例如，實施例可以涉及本文被命名為“第二”的項，而不必涉及另一個類似的、在本文被命名為“第一”的項，等等。

當(dāng)使用詞語“包括”時，它應(yīng)當(dāng)被解釋為是非限制性的，即，意思是“至少包括”。

在附圖和說明書中，已經(jīng)公開了本發(fā)明的示例性實施例。但是，許多變化和修改可以對這些實施例進行，而不從根本上背離本發(fā)明的原理。因而，雖然采用了特定的術(shù)語，但它們僅僅是在一般和描述性的意義上使用的，而不是為了限制。

雖然各方面的實施例已進行了描述，但是其許多不同的變更、修改等等將對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯而易見。因此，所描述的實施例不意在限制本公開內(nèi)容的范圍。