本公開涉及投影光圖案的系統(tǒng)、方法和計算機程序產品。

背景

標題為“3D geometric modeling and motion capture using both single and dual imaging”的美國專利序列號8,090.194公開了用于得到圖像以使用具有多個不同的可識別特征類型的二維編碼光圖案來確定靜止或運動物體的三維形狀的方法和裝置。編碼光圖案被投影在物體上，使得每個可識別特征類型出現(xiàn)在可區(qū)別的對極線的預定節(jié)段上至多一次。物體的圖像被捕獲，且反射特征類型連同它們在所捕獲的圖像中的已知對極線一起被提取。反射特征類型沿著它們的對極線從其上的參考坐標起的位移確定在空間中的相應的三維坐標，且因此物體的形狀的3D映射或模型可被得到。

標題為“3D geometric modeling and motion capture using both single and dual imaging”的美國專利序列號8,208,719公開了用于得到圖像以使用具有多個不同的可識別特征類型的二維編碼光圖案來確定靜止或運動物體的三維形狀的方法和裝置。編碼光圖案被投影在物體上，使得每個可識別特征類型出現(xiàn)在可區(qū)別的對極線的預定節(jié)段上至多一次。物體的圖像被捕獲，且反射特征類型連同它們在所捕獲的圖像中的已知對極線一起被提取。反射特征類型沿著它們的對極線從其上的參考坐標起的位移確定在空間中的相應的三維坐標，且因此物體的形狀的3D映射或模型可被得到。

標題為“3D geometric modeling and 3D video content creation”的美國專利序列號8,538,166公開了從2D圖像得到數(shù)據(jù)以便確定出現(xiàn)在2D圖像中的物體的3D形狀的系統(tǒng)、裝置和方法，2D圖像具有可區(qū)別對極線，該方法包括：(a)提供預先確定的一組類型的特征，產生特征類型，每個特征類型根據(jù)獨特的二維形式是可區(qū)別的；(b)提供包括特征類型的多次出現(xiàn)的編碼光圖案；(c)將編碼光圖案投影在物體上，使得在與實質上相同的特征相關的對極線之間的距離小于在兩個相鄰特征的相應位置之間的距離；(d)捕獲具有投影在其上的所投影的編碼光圖案的物體的2D圖像，2D圖像包括反射特征類型；以及(e)提?。?i)根據(jù)獨特的二維形式的反射特征類型；以及(ii)在2D圖像中的相應的對極線上的反射特征類型的位置。

在P.Vuylsteke和A.Oosterlinck的文章“Range image acquisition with a single binary-encoded light pattern”(IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence(PAMI)，第12卷，2月號，148-164頁，1990年2月)中，討論了在基于具有周期性結構化照明的三角測量的范圍圖像獲取系統(tǒng)中的走向識別的問題?；诎R別在攝像機圖像中可見的單獨走向所需的所有信息的單個固定二進制編碼照明圖案來提出編碼方案。由光圖案指示的每個采樣點借助于二進制簽名而變得可識別，二進制簽名在它的最近鄰居當中在本地被共享。所應用的代碼從偽噪聲序列得到，且它被優(yōu)化，使得它可在最大程度上是識別容錯的。提出基于這個編碼原理的原型測量系統(tǒng)。也提出使用測量系統(tǒng)得到的實驗結果。

在J.Batlle、E.Mouaddib和J.Salvi的文章“Recent progress in coded structured light as a technique to solve the correspondence problem:a survey”(Pattern Recognition，第31卷，7月號，963-982頁，1998年7月31日)中，作者提出在該文章出版之前的幾年中使用的涉及用于得到3D信息的編碼結構光方法的重要技術的調查。

在J.Salvi、J.Pages和J.Batile的文章“Pattern codification strategies in structured light systems”(Pattern Recognition，第37卷，4月號，827-849頁，2004年4月)中，有用于恢復物體的表面的編碼結構光的使用的討論。這種技術基于投影光圖案和從一個或多個觀察點觀看所照亮的場景。因為圖案被編碼，在圖像點和所投影的圖案的點之間的相應性可容易被找到。編碼點可以成三角形且3D信息被得到。作者提出現(xiàn)有技術的概述以及結構光傳感器的圖案的新的和確定的分類。作者實現(xiàn)了在這個領域中的一組代表性技術并提出一些比較結果。還討論了不同圖案的優(yōu)點和約束。

在J.Salvi、S.Fernandez、T.Pribanic和X.Llado的文章“A state of the art in structured light patterns for surface profilometry”(Pattern Recognition，第43卷，8月號，2666-2680頁，2010年8月)中，討論了使用編碼結構光的形狀重構。在校準投影儀-攝像機對之后，光圖案被投影到場景上并由攝像機成像。在所投影和恢復的圖案之間的相應性被找到并用于提取3D表面信息。這個論文提出現(xiàn)有技術的概述和分類。這些技術中的一些被實現(xiàn)并比較，得到定性和定量結果。討論了不同圖案及其可能性的優(yōu)點和缺點。

標題為“3d geometric modeling and 3d video content creation”的國際專利申請序列號WO2008/062407公開了用于得到圖像以使用具有多個不同的可識別特征類型的二維編碼光圖案來確定靜止或運動物體的三維形狀的方法和裝置。編碼光圖案被投影在物體上，使得每個可識別特征類型出現(xiàn)在可區(qū)別的對極線的預定節(jié)段上至多一次。物體的圖像被捕獲，且反射特征類型連同它們在所捕獲的圖像中的已知對極線一起被提取。在2D圖像中的所識別的特征類型的位置根據(jù)三角測量映射相應于在空間中的3D坐標。因此，得到所成像的物體的3D映射或模型。

概述

根據(jù)本發(fā)明的方面，公開了一種系統(tǒng)，其包括可操作來投影二維編碼圖案以提供二維編碼圖案的第一投影和二維編碼圖案的第二投影的投影儀，其中第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動或以另外方式偏移，使得來自物體的與第一投影相關的第一反射和來自物體的與第二投影相關的第二反射被提供，以及其中相應于第一反射的信號和相應于第二反射的信號被共同處理。應理解，術語“剛性移動”或類似術語指偏移，且因此這些術語可在這個申請中被考慮為等效的。

下面公開的本發(fā)明的另外的可選方面與系統(tǒng)的另外的可選特征有關。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一投影和第二投影中的每個可包括多個特征類型，其中每個特征類型由特征元素的不同構型形成，其中投影儀可操作來投影第一投影和第二投影，使得成對的重疊的特征類型被接收，其中每對中的一個特征類型是來自所述第一投影的特征類型，以及該對中的另一特征類型是來自所述第二投影的特征類型。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在一對重疊的特征類型中，來自所述第一投影的特征類型的特征元素可具有與來自所述第二投影的特征類型的相應特征元素的預定關系。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，來自所述第一投影的特征類型的特征元素可具有與來自所述第二投影的特征類型的相應特征元素的編碼狀態(tài)不同的編碼狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，來自所述第一投影的特征類型的特征元素和來自所述第二投影的特征類型的相應特征元素可具有相反的編碼狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，投影儀可包括透明度掩模以提供二維編碼光圖案。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，系統(tǒng)還可包括可操作來在至少包括第一位置和第二位置的多個位置之間移動透明度掩模的透明度掩模移動模塊，其中投影儀配置成當透明度掩模在第一位置上時在物體上投影二維編碼光圖案的第一投影，并當透明度掩模在第二位置上時在物體上投影二維編碼光圖案的第二投影。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，投影儀可包括可操作來使入射光衍射以形成二維編碼光圖案的衍射光學元件。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，二維編碼光圖案可使用離散編碼來被編碼。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，投影儀可包括：包括激光陣列的光源，激光陣列包括多個單獨的發(fā)射器，每個單獨的發(fā)射器能夠產生激光束；其中系統(tǒng)包括投影儀控制單元，其配置成控制激光陣列的發(fā)射器的不同子組的啟動，從而在發(fā)射器的第一子組被啟動時導致第一投影的投影，并在發(fā)射器的第二子組被啟動時導致第二投影的投影。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，投影儀可包括：(a)可操作來使一個或多個入射激光束衍射以提供結構光的衍射光學元件；以及(b)布置在光源和衍射光學元件之間的光學組件，光學組件可操作來轉換激光束以提供多個經轉換的光束并將多個經轉換的光束引導到衍射光學元件上。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，二維編碼光圖案可以是強度編碼光圖案，其包括：載波位置集合，其中亮和暗強度產生載波信號；以及有效載荷位置集合，其中亮和暗強度產生空間編碼信號；其中第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動，使得第一投影的載波位置至少部分地與第二投影的載波位置重疊，以及使得第一投影的有效載荷位置至少部分地與第二投影的有效載荷位置重疊；其中亮和暗強度在載波位置和有效載荷位置中的至少一個上在第一投影和第二投影的重疊位置上反轉。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，系統(tǒng)還可包括適合于捕獲第一圖像和第二圖像的成像感測單元；以及配置成處理第一圖像和第二圖像以確定測距參數(shù)的處理單元。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，處理單元可配置成：從第一圖像和從第二圖像得到多個強度值集合，每個強度值集合包括來自第一圖像的強度值和來自第二圖像的空間上相應的強度值；對每個強度值集合的值應用預定數(shù)學運算，以提供每個集合的結果值；以及基于多個結果值來確定物體的測距參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，預定數(shù)學運算選自由加法、減法、減法的絕對值和除法組成的一組數(shù)學運算。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，處理單元可配置成：(i)基于多個結果值來計算下列項中的至少一個的信息：(a)第一投影的載波元素集合，以及(b)第一投影的有效載荷元素集合，其中所計算的信息具有選自由位置信息和顏色信息組成的一組數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)類型；以及(ii)基于所計算的信息來確定物體的測距參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一投影和第二投影之間的剛性移動不平行于二維編碼光圖案的任何編碼方向。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一投影和第二投影中的每個包括多個特征類型，其中每個特征類型由來自特征元素第一集合和來自特征元素第二集合的特征元素的獨特構型形成；以及其中在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自在第一投影中的特征類型的特征元素第二集合的特征元素具有與來自第二投影的相應特征類型的特征元素第二集合的特征元素的編碼狀態(tài)不同的編碼狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，每個特征類型由來自特征元素第一集合、來自特征元素第二集合以及來自除了第一集合和第二集合以外的特征元素的至少一個額外集合的特征元素的獨特構型形成。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自在第一投影中的特征類型的特征元素第二集合的特征元素是來自第二投影的相應特征類型的特征元素第二集合的對應特征元素的反轉。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在多對中的每對中，對于來自特征元素第一集合的被包括在第一投影的特征類型中的每個特征元素，特征元素的反轉被包括在第二投影的特征類型中。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一投影和第二投影之間的剛性移動可提供在多對的每對中的特征類型中的特征元素當中的期望關系。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一投影和第二投影之間的剛性移動使來自特征元素第一集合的特征元素作為在第二投影中的反轉的特征元素而出現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的方面，公開了用于計算物體的測距信息的方法，該方法包括：(a)提供二維編碼光圖案；(b)在物體上投影二維編碼光圖案的第一投影和二維編碼光圖案的第二投影，其中第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動；(c)收集從物體反射的光以提供：第一圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第一投影被成像，以及第二圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第二投影被成像；以及(d)處理第一圖像和第二圖像以確定物體的測距參數(shù)。

下面公開與該方法有關的本發(fā)明的另外的可選方面。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，二維編碼光圖案可使用離散編碼來被編碼。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，處理可包括：從第一圖像和從第二圖像得到多個強度值集合，每個強度值集合包括來自第一圖像的強度值和來自第二圖像的空間上相應的強度值；對每個強度值集合的值應用預定數(shù)學運算，以提供每個集合的結果值；以及基于多個結果值來確定物體的測距參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，預定數(shù)學運算選自由加法、減法、減法的絕對值和除法組成的一組數(shù)學運算。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，處理可包括：基于多個結果值來計算下列項中的至少一個的高精度信息：(a)第一投影的載波元素集合，以及(b)第一投影的有效載荷元素集合，其中高精度信息具有選自由高精度位置信息和高精度顏色信息組成的一組數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)類型；以及基于高精度信息來確定物體的測距參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一投影和第二投影之間的剛性移動不平行于二維編碼光圖案的任何編碼方向。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一投影和第二投影中的每個包括多個特征類型，其中每個特征類型由來自特征元素第一集合和來自特征元素第二集合的特征元素的不同構型形成；以及其中在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自在第一投影中的特征類型的特征元素第二集合的特征元素具有與來自第二投影的相應特征類型的特征元素第二集合的特征元素的編碼狀態(tài)不同的編碼狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，每個特征類型由來自特征元素第一集合、來自特征元素第二集合以及來自除了第一集合和第二集合以外的特征元素的至少一個額外集合的特征元素的不同構型形成。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自在第一投影中的特征類型的特征元素第二集合的特征元素是來自第二投影的相應特征類型的特征元素第二集合的對應特征元素的反轉。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在多對中的每對中，對于來自特征元素第一集合的被包括在第一投影的特征類型中的每個特征元素，該特征元素的反轉被包括在第二投影的特征類型中。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一投影和第二投影之間的剛性移動提供在多對的每對中的特征類型中的特征元素當中的期望關系。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一投影和第二投影之間的剛性移動使來自特征元素第一集合的特征元素作為在第二投影中的反轉的特征元素而出現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的方面，公開了配置成得到包括至少一個物體的場景的距離數(shù)據(jù)的裝置，所述裝置包括：通信接口，其可操作來接收：第一圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第一投影被成像，以及第二圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第二投影被成像，其中第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動；以及處理單元，其配置成處理第一圖像和第二圖像以確定物體的測距參數(shù)。

下面公開與該裝置有關的本發(fā)明的另外的可選方面。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，裝置還可包括可配置成捕獲第一圖像和第二圖像的成像感測單元。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，二維編碼光圖案使用離散編碼來被編碼。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，二維編碼光圖案可以是強度編碼光圖案，其包括：載波位置集合，其中亮和暗強度產生載波信號；以及有效載荷位置集合，其中亮和暗強度產生空間編碼信號；其中第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動，使得第一投影的載波位置至少部分地與第二投影的載波位置重疊，以及使得第一投影的有效載荷位置至少部分地與第二投影的有效載荷位置重疊；其中亮和暗強度在載波位置和有效載荷位置中的至少一個上在第一投影和第二投影的重疊位置上反轉。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，處理單元可配置成：從第一圖像和從第二圖像得到多個強度值集合，每個強度值集合包括來自第一圖像的強度值和來自第二圖像的空間上相應的強度值；對每個強度值集合的值應用預定數(shù)學運算，以提供每個集合的結果值；以及基于多個結果值來確定物體的測距參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，預定數(shù)學運算選自由加法、減法、減法的絕對值和除法組成的一組數(shù)學運算。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，處理單元可配置成：(i)基于多個結果值來計算下列項中的至少一個的高精度信息：(a)第一投影的載波元素集合，以及(b)第一投影的有效載荷元素集合，其中高精度信息具有選自由高精度位置信息和高精度顏色信息組成的一組數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)類型；以及基于高精度信息來確定物體的測距參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一投影和第二投影之間的剛性移動不平行于二維編碼光圖案的任何編碼方向。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一投影和第二投影中的每個包括多個特征類型，其中每個特征類型由來自特征元素第一集合和來自特征元素第二集合的特征元素的不同構型形成；以及其中在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自在第一投影中的特征類型的特征元素第二集合的特征元素具有與來自第二投影的相應特征類型的特征元素第二集合的特征元素的編碼狀態(tài)不同的編碼狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，每個特征類型由來自特征元素第一集合、來自特征元素第二集合以及來自除了第一集合和第二集合以外的特征元素的至少一個額外集合的特征元素的不同構型形成。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自在第一投影中的特征類型的特征元素第二集合的特征元素是來自第二投影的相應特征類型的特征元素第二集合的對應特征元素的反轉。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在多對中的每對中，對于來自特征元素第一集合的被包括在第一投影的特征類型中的每個特征元素，該特征元素的反轉被包括在第二投影的特征類型中。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一投影和第二投影之間的剛性移動可提供在多對的每對中的特征類型中的特征元素當中的期望關系。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一投影和第二投影之間的剛性移動使來自特征元素第一集合的特征元素作為在第二投影中的反轉的特征元素而出現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的方面，公開了用于計算物體的測距信息的方法，該方法包括：收集從物體反射的光以提供：第一圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第一投影被成像，以及第二圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第二投影被成像，其中第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動；以及處理第一圖像和第二圖像以確定物體的測距參數(shù)。

下面公開與該方法有關的本發(fā)明的另外的可選方面。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，二維編碼光圖案可使用離散編碼來被編碼。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，處理可包括：從第一圖像和從第二圖像得到多個強度值集合，每個強度值集合包括來自第一圖像的強度值和來自第二圖像的空間上相應的強度值；對每個強度值集合的值應用預定數(shù)學運算，以提供每個集合的結果值；以及基于多個結果值來確定物體的測距參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，預定數(shù)學運算選自由加法、減法、減法的絕對值和除法組成的一組數(shù)學運算。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，處理可包括：(i)基于多個結果值來計算下列項中的至少一個的高精度信息：(a)第一投影的載波元素集合，以及(b)第一投影的有效載荷元素集合，其中高精度信息具有選自由高精度位置信息和高精度顏色信息組成的一組數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)類型；以及(ii)基于高精度信息來確定物體的測距參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一投影和第二投影之間的剛性移動不平行于二維編碼光圖案的任何編碼方向。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一投影和第二投影中的每個包括多個特征類型，其中每個特征類型由來自特征元素第一集合和來自特征元素第二集合的特征元素的不同構型形成；以及其中在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自在第一投影中的特征類型的特征元素第二集合的特征元素具有與來自第二投影的相應特征類型的特征元素第二集合的特征元素的編碼狀態(tài)不同的編碼狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，每個特征類型由來自特征元素第一集合、來自特征元素第二集合以及來自除了第一集合和第二集合以外的特征元素的至少一個額外集合的特征元素的不同構型形成。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自在第一投影中的特征類型的特征元素第二集合的特征元素是來自第二投影的相應特征類型的特征元素第二集合的對應特征元素的反轉。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在多對中的每對中，對于來自特征元素第一集合的被包括在第一投影的特征類型中的每個特征元素，該特征元素的反轉被包括在第二投影的特征類型中。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一投影和第二投影之間的剛性移動提供在多對的每對中的特征類型中的特征元素當中的期望關系。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一投影和第二投影之間的剛性移動使來自特征元素第一集合的特征元素作為在第二投影中的反轉的特征元素而出現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的方面，公開了由機器可讀的程序存儲設備，其有形地體現(xiàn)由機器可執(zhí)行的指令的程序以執(zhí)行用于計算物體的測距信息的方法，該方法包括步驟：(a)收集從物體反射的光以提供：第一圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第一投影被成像，以及第二圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第二投影被成像；以及(b)處理第一圖像和第二圖像以確定物體的測距參數(shù)。

下面公開與該程序存儲設備有關的本發(fā)明的另外的可選方面。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，二維編碼光圖案可使用離散編碼來被編碼。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，處理可包括：從第一圖像和從第二圖像得到多個強度值集合，每個強度值集合包括來自第一圖像的強度值和來自第二圖像的空間上相應的強度值；對每個強度值集合的值應用預定數(shù)學運算，以提供每個集合的結果值；以及基于多個結果值來確定物體的測距參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，預定數(shù)學運算選自由加法、減法、減法的絕對值和除法組成的一組數(shù)學運算。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，處理包括：基于多個結果值來計算下列項中的至少一個的高精度信息：(a)第一投影的載波元素集合，以及(b)第一投影的有效載荷元素集合，其中高精度信息具有選自由高精度位置信息和高精度顏色信息組成的一組數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)類型；以及基于高精度信息來確定物體的測距參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一投影和第二投影之間的剛性移動不平行于二維編碼光圖案的任何編碼方向。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一投影和第二投影中的每個包括多個特征類型，其中每個特征類型由來自特征元素第一集合和來自特征元素第二集合的特征元素的不同構型形成；以及其中在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自在第一投影中的特征類型的特征元素第二集合的特征元素具有與來自第二投影的相應特征類型的特征元素第二集合的特征元素的編碼狀態(tài)不同的編碼狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，每個特征類型由來自特征元素第一集合、來自特征元素第二集合以及來自除了第一集合和第二集合以外的特征元素的至少一個額外集合的特征元素的不同構型形成。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自在第一投影中的特征類型的特征元素第二集合的特征元素是來自第二投影的相應特征類型的特征元素第二集合的對應特征元素的反轉。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在多對中的每對中，對于來自特征元素第一集合的被包括在第一投影的特征類型中的每個特征元素，該特征元素的反轉被包括在第二投影的特征類型中。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一投影和第二投影之間的剛性移動提供在多對的每對中的特征類型中的特征元素當中的期望關系。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一投影和第二投影之間的剛性移動使來自特征元素第一集合的特征元素作為在第二投影中的反轉的特征元素而出現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，指令的程序還包括由機器可執(zhí)行的指令以執(zhí)行：控制二維編碼光圖案的第一投影和二維編碼光圖案的第二投影到物體上的投影。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，指令的程序還包括由機器可執(zhí)行的指令以執(zhí)行：控制從物體反射的光的收集以提供第一圖像和第二圖像。

各種技術、組件和工藝可用于根據(jù)本發(fā)明的實施方式來實現(xiàn)剛性移動或偏移。美國專利申請?zhí)?2/036,158(本申請從其要求優(yōu)先權)教導這樣的偏移方法和技術，且特此通過引用被全部并入。

附圖的簡要描述

為了理解本發(fā)明并看到它可實際上如何被執(zhí)行，現(xiàn)在將參考附圖僅作為非限制性例子描述實施方式，其中：

圖1A、1B和1C是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的系統(tǒng)的例子的功能方框圖；

圖2是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的系統(tǒng)的例子的功能方框圖；

圖3和4示出根據(jù)當前公開的主題的例子的在包括系統(tǒng)和物體的環(huán)境內的系統(tǒng)的例子；

圖5-38是在本文公開和主張的系統(tǒng)和方法中的可用于剛性地移動的投影的二維編碼光圖案的例子；

圖39示出根據(jù)當前公開的主題的例子的被投影到物體(在這個實例中是未表示的魔方)上的圖32的二維編碼光圖案的幾個投影；

圖40A到40H例示根據(jù)當前公開的主題的例子的可基于從圖39獲取的細節(jié)和上采樣對相同圖案的兩個投影使用的一些過程；

圖41A到41D例示根據(jù)當前公開的主題的例子的可基于從圖39獲取的細節(jié)和上采樣對圖案的投影之一以及另一非圖案化照明使用的一些過程；

圖42是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的系統(tǒng)的例子的功能方框圖；

圖43是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的系統(tǒng)的例子的功能方框圖；

圖44是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的用于計算物體的測距信息的方法的例子的流程圖；

圖45示出根據(jù)當前公開的主題的例子的在物體上投影二維編碼光圖案的第一投影和第二投影的階段的子階段；

圖46示出根據(jù)當前公開的主題的例子的在物體上投影二維編碼光圖案的第一投影和第二投影的階段的子階段；

圖47示出根據(jù)當前公開的主題的例子的收集從物體反射的光以提供第一圖像和第二圖像的階段的子階段；

圖48示出根據(jù)當前公開的主題的例子的處理第一圖像和第二圖像以確定物體的測距參數(shù)的階段的可選子階段；

圖49示出根據(jù)當前公開的主題的例子的處理第一圖像和第二圖像以確定物體的測距參數(shù)的階段的可選子階段；

圖50是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的處理第一圖像和第二圖像以確定物體的測距參數(shù)的階段的可選子階段的例子的流程圖；

圖51是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的光學系統(tǒng)的例子的功能方框圖；

圖52是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的包括對3D捕獲應用特征的遠程模式的支持的根據(jù)當前公開的主題的例子的系統(tǒng)的方框圖圖示；

圖53提供根據(jù)當前公開的主題的例子的可被投影到物體上的示例性空間周期性2D二維編碼光圖案；

圖54包括根據(jù)當前公開的主題的例子的在根據(jù)對極分離原理投影之后的反射圖案的示意性表示；

圖55包括示出根據(jù)當前公開的主題的例子的包括優(yōu)選的編碼圖案P1的示例性特征類型的圖示；

圖56A、56B和56C是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的配置成得到包括至少一個物體的場景的距離數(shù)據(jù)的裝置3000的例子的功能方框圖；

圖57A和57B是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的用于計算物體的測距信息的方法的例子的流程圖；

圖58示出根據(jù)當前公開的主題的例子的第一投影和第二投影的重疊；以及

圖59示出根據(jù)當前公開的主題的例子的特征類型的例子。

將認識到，為了說明的簡單和清楚，在附圖中示出的元件并不一定按比例繪制。例如，為了清楚，一些元件的尺寸可相對于其它元件放大。此外，在被考慮為適當?shù)膱龊?，參考?shù)字可在附圖當中重復以指示相應或相似的元件。

實施方式的詳細描述

在下面的詳細描述中，闡述了很多特定的細節(jié)，以便提供對本發(fā)明的徹底理解。然而本領域中的技術人員將理解，本發(fā)明可在沒有這些特定細節(jié)的情況下被實施。在其它例子中，沒有詳細描述公知的方法、過程和部件以便不使本發(fā)明模糊。

在所闡述的附圖和描述中，相同的參考數(shù)字指示不同的實施方式或配置所共有的那些部件。

除非另有規(guī)定，在本文使用的所有技術和科學術語具有與本發(fā)明所屬的領域中的普通技術人員通常理解的相同的含義。在本文提供的材料、方法和例子僅僅是例證性的且并沒有被規(guī)定為限制性的。除了在過程本身中必要或固有的程度上以外，沒有在本公開中描述的方法和過程的步驟或階段的特定順序被預期或暗示。在很多情況下，過程步驟的順序可改變，而不改變所述方法的目的或效果。

除非另外特別規(guī)定，如從下面的討論中明顯的，應認識到，在整個說明書中，利用術語例如“處理”、“計算(calculating)”、“計算(computing)”、“確定”、“選擇”、“定義”等的討論包括將數(shù)據(jù)操縱和/或轉換成其它數(shù)據(jù)的計算機的行動和/或過程，所述數(shù)據(jù)被表示為物理量例如電子量的和/或所述數(shù)據(jù)表示物理對象。術語“計算機”、“處理器”和“控制器”應被廣泛地解釋為涵蓋具有數(shù)據(jù)處理能力的任何類型的電子設備、部件或單元，作為非限制性例子包括個人計算機、服務器、計算系統(tǒng)、通信設備、處理器(例如數(shù)字信號處理器(DSP)和可能具有嵌入式存儲器)、微控制器、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)等)、任何其它電子計算設備和/或其任何組合。

根據(jù)本文的教導的操作可由為了期望目的而特別構造的計算機或由為了期望目的由存儲在計算機可讀存儲介質中的計算機程序特別配置的通用計算機執(zhí)行。

如在本文使用的，短語“例如(for example)”、“例如(such as)”、“例如(for instance)”及其變形描述當前公開的主題的非限制性實施方式。在說明書中對“一種情況”、“一些情況”、“其它情況”或其變形的提及意味著結合實施方式所述的特定特征、結構或特性被包括在當前公開的主題的至少一個實施方式中。因此，短語“一種情況”、“一些情況”、“其它情況”或其變形的出現(xiàn)并不一定指相同的實施方式。

應認識到，為了清楚起見在單獨的實施方式的上下文中描述的當前公開的主題的某些特征也可在單個實施方式中組合地被提供。相反，為了簡潔起見在單個實施方式的上下文中描述的當前公開的主題的各種特征也可單獨地或以任何適當?shù)淖咏M合地被提供。

在當前公開的主題的實施方式中，在附圖中示出的一個或多個階段可以按不同的順序被執(zhí)行和/或一組或多組階段可同時被執(zhí)行，反之亦然。附圖示出根據(jù)當前公開的主題的實施方式的系統(tǒng)架構的一般示意圖。在附圖中的每個模塊可由執(zhí)行如在本文定義和解釋的功能的軟件、硬件和/或固件的任何組合構成。在附圖中的模塊可集中在一個位置上或分散在多于一個位置上。

應注意，當前公開的主題的一些例子在應用中不限于在下面的描述中闡述或在附圖中示出的結構的細節(jié)和部件的布置。本發(fā)明可能能夠有其它實施方式或以各種方式被實施或實現(xiàn)。此外應理解，在本文使用的短語和術語是為了描述的目的且不應被視為限制性的。

在這個文檔中，未在附圖的范圍內描述的且用在前面的附圖中描述的數(shù)字標記的附圖的元件具有與在前面的附圖中相同的使用和描述。類似地，在正文中由未在正文所描述的附圖中出現(xiàn)的數(shù)字識別的元件具有與在它被描述的前面的附圖中相同的使用和描述。

在本文檔中的附圖可以不按任何比例。不同的附圖可使用不同的比例，且不同的比例甚至在同一附圖中也可被使用，例如同一物體的不同視圖的不同比例或兩個相鄰物體的不同比例。

圖1A、1B和1C是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的系統(tǒng)200的例子的功能方框圖。系統(tǒng)200可以是電光的，但這并不一定是如此。系統(tǒng)200可用于確定由系統(tǒng)200成像的至少一個物體300的測距參數(shù)。下面討論系統(tǒng)200的關鍵部件和操作模式的描述。

通常，作為介紹，系統(tǒng)200包括可操作來投影編碼圖案以提供編碼圖案的第一投影和編碼圖案的第二投影的投影儀210，其中第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動。

投影儀210可操作來投影第一投影和第二投影，使得來自物體的與第一投影相關的第一反射和來自物體的與第二投影相關的第二反射被提供，以及其中相應于第一反射的信號和相應于第二反射的信號可被共同處理。

第一反射是從物體(例如物體300)的第一投影的光的反射。第一反射可以只包括第一投影的一些光，例如因為第一投影的一些光可以根本不到達物體，以及射到物體的一些光可被物體吸收或穿過物體被透射，且因此不反射回。注意，不是第一反射的所有光都必須到達系統(tǒng)200(且特別是成像感測單元230)。因此，當?shù)谝环瓷涞睦帽挥懻摃r，系統(tǒng)200可能只利用第一反射的光的部分。術語“第二反射”以術語“第一反射”類的方式被使用，但指第二投影的反射。

相應于第一反射的信號是由系統(tǒng)200的成像感測單元230捕獲的信號，其作為第一反射的光的結果。相應于第二反射的信號是由成像感測單元230捕獲的信號，其作為第二反射的光的結果。注意，由成像感測單元230在任何時間捕獲的總信號可以是這些信號中的一個或多個的且可能也與其它信號(例如環(huán)境光)的組合。

相應于第一反射的信號和相應于第二反射的信號的共同處理與包括這兩個信號(同時或在不同的時間)的由成像感測單元收集的信號的處理有關，以提供有用的信息。注意，共同處理可包括單獨地處理每個信號(例如用于減小噪聲)以及僅僅以后一起處理結果，但也可包括同時處理這兩個信號(信號是否同時被收集)。

相應于第一反射的信號和相應于第二反射的信號可被共同處理以確定測距參數(shù)(例如物體300的測距參數(shù))，如下面更詳細討論的。也可在共同處理中確定其它參數(shù)。

投影儀210可以因此可選地使成像感測單元(系統(tǒng)200的外部單元1230和/或內部部件、單元230例如攝像機)能夠捕獲第一圖像，其中物體300以投影在其上的二維編碼光圖案的第一投影被成像，以及第二圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第二投影被成像；使處理單元(例如外部單元1240和/或系統(tǒng)200的內部部件、單元240)能夠處理第一圖像和第二圖像以確定測距參數(shù)(例如物體300的測距參數(shù))。對物體確定的測距參數(shù)可以例如是所成像的物體的不同部分的深度值(例如離攝像機的距離)。

如下面更詳細討論的，二維編碼光圖案可用作編碼光圖案。

物體300的測距參數(shù)的確定因此由投影儀210實現(xiàn)，投影儀210在一個或多個物體300上投影單個編碼光圖案的兩個或多個非重合投影?？蛇x地，投影儀210可由投影儀控制單元220控制來在一個或多個物體300上投影單個編碼光圖案的這樣的兩個或多個非重合投影。

注意，將光圖案投影到物體上、捕獲所照亮的物體的圖像并處理所捕獲的圖像以確定測距信息的系統(tǒng)是在本領域中已知的，例如在被轉讓給本申請的受讓人的前面的專利和專利申請中討論的系統(tǒng)。

此外，被轉讓給本申請的受讓人的標題為“3D geometric modeling and 3D video content creation”的美國專利序列號8,538,166公開了第一光圖案和第二光圖案的利用，每個光圖案被投影到一個或多個物體上，當?shù)谝缓偷诙鈭D案中的每個投影到這些一個或多個物體上時捕獲圖像數(shù)據(jù)，并利用從這兩個不同的光圖案的投影獲取的圖像數(shù)據(jù)用于確定物體的測距參數(shù)。

在本公開中公開和主張的系統(tǒng)和方法使用單個編碼光圖案到一個或多個物體上的兩個或多個投影。兩個或多個投影相對于彼此剛性地移動。當單個光圖案在相對于彼此移動的不同投影中投影到物體(或更一般地，場景)上時，物體被不同地照亮。在光編碼是投影光的不同色調的結果(例如雙色調投影)的一些例子中，由圖案的剛性移動的投影從物體(或場景)的不同照明產生的在物體上的不同投影的反射部分可包括在投影之一的反射中與在另一投影的反射中的相同區(qū)域的外觀比較看起來更暗的區(qū)域，且一些點/區(qū)域可以在這個投影中比在另一投影中更亮。

如下面更詳細討論的，利用在剛性移動的投影中的單個光圖案相對于利用單個光圖案的單個投影或利用不同光圖案的幾個投影在某些情況或條件下具有一些優(yōu)點或益處。

術語“編碼光圖案”(有時也被稱為“結構光圖案”和“編碼結構光圖案”)在本領域中被完全接受，且應以非限制性方式被解釋以包括被設計成使得碼字被分配到圖案的位置集合(例如像素鄰居)的圖案。每個編碼位置(例如每個編碼像素鄰居)具有它自己的碼字，所以有從碼字到在圖案中的位置的相應坐標(例如像素鄰居)的直接映射。使用下列項中的一個或多個的任何組合將碼字嵌在編碼圖案中：灰度級、顏色、顏色水平、極化和幾何形狀。

如前面提到的，在下面討論的一些例子中，使用二維編碼光圖案。然而注意，在這些例子的各種變形中，可在可適用的任何場合替代地使用其它編碼光圖案。雖然這樣的變形并不總是全部被討論，為了易讀性和簡潔的原因，這樣的變形在當前公開的主題的范圍內。例如，可使用多維編碼光圖案，其中可通過使用多種顏色、不同的極化等來實現(xiàn)額外的編碼維度。

可選地，第一投影和第二投影(都由投影儀210投影)中的每個包括多個特征類型，其中每個特征類型由特征元素的不同構型形成。在圖59中提供特征類型的幾個非限制性例子。

可選地，投影儀210可操作來投影第一投影和第二投影，使得成對的重疊特征類型被接收到，所以每對中的一個特征類型是來自所述第一投影的特征類型，而該對中的另一特征類型是來自所述第二投影的特征類型。這可被展示在圖58的重疊圖像33中，如果投影11和22是完全的特征類型例如在圖59中例示的特征類型95和96的投影。

可選地，在一對重疊的特征類型中，來自第一投影的特征類型的特征元素具有與來自第二投影的特征類型的相應特征元素的預定關系。例如，來自第一投影的特征類型的特征元素可具有與來自所述第二投影的特征類型的相應特征元素的編碼狀態(tài)不同的編碼狀態(tài)。例如，來自所述第一投影的特征類型的特征元素和來自所述第二投影的特征類型的相應特征元素具有反轉的編碼狀態(tài)。下面在本文提供編碼狀態(tài)的例子。

可使用各種技術以很多不同的方式實現(xiàn)投影儀210，下面提供其中一些技術的例子。作為例子，如圖2所示的投影儀210包括：(a)光源212，其能夠產生傳播到圖案化光學器件214的至少一個光束，以及(b)圖案化光學器件24，其能夠圖案化至少一個光束以提供編碼光圖案(例如二維編碼光圖案)。例如，光源212可以是能夠產生傳播到圖案化光學器件214的多個激光束的激光陣列(包括多個單獨的激光發(fā)射器的陣列)。下面更詳細討論不同類型的圖案化光學器件(例如透明度掩模、衍射光學元件等)的例子。

系統(tǒng)200還可包括(例如作為投影儀210的部分)二維編碼光圖案的圖案源。圖案源可以是例如圖案化光學器件214的部分。例如，圖案源可被包括在系統(tǒng)200中作為在透明度掩模(也被稱為“光掩?！?上刻的圖案或作為集成到衍射光學元件(DOE)內的圖案，衍射光學元件使入射光衍射以提供二維編碼光圖案?？蛇x地，投影儀210可包括透明度掩模以提供二維編碼光圖案?？蛇x地，投影儀210可包括可操作來使入射光衍射以形成二維編碼光圖案的衍射光學元件。

例如，圖案源可在透明度掩模上實現(xiàn)(例如作為轉換入射光以提供二維編碼光圖案的刻劃的透明圖案)。例如，系統(tǒng)200可包括可操作來使入射光衍射以形成二維編碼光圖案的衍射光學元件。

如在圖1C中例示的，系統(tǒng)200還可包括投影儀控制單元220，其配置成控制投影儀210用于在物體300上投影二維編碼光圖案的第一投影和二維編碼光圖案的第二投影，其中第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動。

注意，可以用不同的方式實現(xiàn)投影儀控制單元220，包括僅硬件實現(xiàn)或硬件、軟件和固件中的一個或多個的任何組合?？蛇x的投影儀控制單元220可集成到投影儀210內(例如作為在投影儀210的外殼內的芯片)或在它外部。在投影控制單元220和投影儀210之間的連接可以是有線連接、無線連接或在本領域中使用的任何其它連接。

圖3和4示出根據(jù)當前公開的主題的例子的在包括系統(tǒng)200和物體300"(其測距參數(shù)將由系統(tǒng)200確定)的環(huán)境內的系統(tǒng)200的例子。在所示例子中，投影儀210在物體300"上(以及在本例中在包括由399標識的墻壁的背景場景上)投影二維編碼光圖案的第一投影(在圖3中被標示為“第一投影11”)和二維編碼光圖案的第二投影(在圖4中被標示為“第一投影22”)。

第一投影11和第二投影22可在不同的時間投影到場景上(例如圖3示出在時間T1的環(huán)境，以及圖4示出在比T1遲的時間T2的環(huán)境)。如可看到的，二維編碼光圖案(其在這種情況下是包括交替的獸形語義圖的二維編碼光圖案)的第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動。如也在圖3和4中展示的，所投影的編碼光圖案的不同部分按不同的比例因子被縮放，取決于所照亮的物體的距離，圖案的不同部分從系統(tǒng)200落在該物體上。此外，一個物體(或物體的某個區(qū)域)可將陰影投射在另一物體上(或在同一物體的另一區(qū)域上)，從而從系統(tǒng)200隱藏另一物體的一部分(或全部)。

術語“剛性移動”指各種剛性幾何變換，其包括旋轉、平移、鏡像反射及其組合。

二維編碼光圖案的第二投影相對于二維編碼光圖案的第一投影剛性地移動。相應地，當這些投影被投影到垂直投影平面——其為垂直于第一投影的投影方向的平面——上時，在垂直投影平面上的第二投影中的二維編碼光圖案的任兩個特征之間的距離實際上等于在垂直投影平面上的第一投影中的這兩個特征之間的距離。

雖然在理論上在二維編碼光圖案的任兩個特征之間的距離在這兩個投影之間將保持相同，在本領域中具有普通技能的人將認識到，在當前討論的范圍內，在某些實際限制內的一些變化可被容忍而不明顯影響所公開的系統(tǒng)和方法的功能。

例如，二維編碼光圖案可具有在構成碼字的不同特征之間的最小解釋距離D_MI。例如，這樣的最小解釋距離可以是在二維編碼光圖案的任何相鄰載波位置之間的距離和/或在二維編碼光圖案的任何相鄰有效載荷位置之間的距離(下面討論的術語)。注意，載波位置可周期性被分布，但這不一定是如此。同樣，有效載荷位置可周期性被分布，但這不一定是如此。

例如，這樣的最小解釋距離可以是在二維編碼光圖案的任何相鄰第一特征元素之間的距離和/或在二維編碼光圖案的任何相鄰第二特征元素之間的距離(下面討論的術語)。

在前面提到的垂直投影平面上的二維編碼光圖案的兩個不同投影中的任兩個特征F₁和F₂的位置之間的距離之間的差異可因此對第一投影被寫為而對第二投影被寫為在這兩個投影之間的剛性移動的可接受的容限可以是例如，如果對于二維編碼光圖案的所有(或幾乎所有)對的任兩個特征F1和F2，在這兩個投影中的這些特征的距離之間的差異將滿足的條件。因此，二維編碼光圖案的兩個投影可被考慮為相對于彼此剛性地移動，如果例如對于在圖案中的所有(或幾乎所有)特征對如果對于在圖案中的所有(或幾乎所有)特征m＜0.1。

如前面提到的，術語“剛性移動”可與各種幾何變換——包括旋轉、平移、鏡像反射及其組合——有關。下面討論對只由平移組成的剛性移動相關的專用情況。

二維編碼光圖案的第二投影可相對于二維編碼光圖案的第一投影平移地移動，使得當這些投影被投影到垂直投影平面上時，在第二投影中的二維編碼光圖案的每個特征位于垂直投影平面上相對于在二維編碼光圖案的第一投影中的同一特征的投影平面上的位置遠離一段移動距離的位置處(以及在移動方向上)。

雖然在理論上，在二維編碼光圖案中的所有特征的移動距離將是相同的，不同特征的移動方向也相同，在本領域中具有普通技能的人將認識到，在當前討論的范圍內，二維編碼光圖案的不同特征的移動距離和移動方向可在某些實際限制內改變而不明顯影響所公開的系統(tǒng)和方法的運行。

例如，在前面提到的垂直投影平面中的平均移動矢量可被定義在第一投影和第二投影之間。在前面提到的垂直投影平面上的二維編碼光圖案的任何給定特征F的兩個不同投影中的位置之間的距離可因此被寫為其中是離在特征F的兩個投影之間的距離的平均值的偏差。因此，二維編碼光圖案的兩個投影的移動可被設計成使得例如對于在圖案中的所有特征(或所有特征的大部分或n％等)，此外作為例子，圖案的移動可被設計成使得對于在圖案的所有特征(或所有特征的大部分或n％等)，m＜0.1。

注意，雖然可使用有效載荷元素的位置(如上面討論的，與“有效載荷位置”有關)，更一般地，可使用“有效載荷元素”或“有效載荷特征元素”。在下面的討論中，每當“有效載荷位置”被提到時，應注意，相同的討論也涉及擴展的變形，其中“有效載荷元素”或“有效載荷特征元素”替代地被提到。

注意，雖然可使用載波元素的位置(如上面討論的，與“載波位置”有關)，更一般地，可使用“載波元素”或“載波特征元素”。在下面的討論中，每當“載波位置”被提到時，應注意，相同的討論也涉及擴展的變形，其中“載波元素”或“載波特征元素”替代地被提到。

返回到系統(tǒng)200本身，如前面討論的，投影儀210配置成在物體300上投影二維編碼光圖案的至少兩個投影——第一投影和第二投影，其相對于彼此移動。注意，在系統(tǒng)200的一些可能實現(xiàn)中，這兩個投影可同時被投影(例如使用由投影儀210的不同波長照明，其中第一投影的光在一個或多個波長中投影，所述波長不同于第二投影的光被投影的一個或多個波長)，但這不一定是如此。在系統(tǒng)200的一些可能實現(xiàn)中，兩個投影儀在時間上不重合，但更確切地在不同的時間被投影。

在投影之間的時間差可以是最小的。在一個例子中，第二投影在緊接著在用于投影第一投影的脈沖之后的脈沖處被發(fā)射。在另外的例子中，每個脈沖出現(xiàn)在不同的幀處?？稍谟糜谔峁┑谝煌队暗拿}沖的時間和用于提供第二投影的脈沖的時間之間執(zhí)行移動操作。在又一些另外的例子中，用于提供第一投影的脈沖被定時到第一幀的末尾，以及用于提供第二投影的脈沖被定時到緊接著在第一幀后面的第二幀的開頭。某個時間間隙可被保持在第一和第二脈沖之間以使移動操作能夠發(fā)生。將認識到，在后一情形中，圖案的(第一和第二)投影的限制因素可以是例如所投影的圖案的圖像的讀出或處理。在另一例子中，限制因素可以是移動操作的持續(xù)時間。其它因素也可影響兩個(或多個)投影的定時。在當前公開的主題的某些例子中也設想更復雜的投影方案，例如可以在每第n個第一投影時提供第二投影。因此例如，每第五次提供第一投影時可提供第二投影。可為多于兩個投影設計類似和各種其它投影方案。

由投影儀210的投影可包括例如控制光源212和/或控制圖案化光學器件214用于投影二維編碼光圖案的兩個不同投影。下面更詳細討論這兩個選項的不同例子。如果投影儀控制單元被實現(xiàn)，則由投影儀控制單元220的投影的控制可包括例如控制光源212和/或控制圖案化光學器件214。

系統(tǒng)200還可包括成像感測單元230，其適合于提供第一圖像，其中物體300以投影在其上的二維編碼光圖案的第一投影被成像，以及第二圖像，其中物體300以投影在其上的二維編碼光圖案的第二投影被成像。第一和第二圖像包括從二維編碼光圖案被投影于的物體的反射。注意，如果外部成像感測單元1230被使用(除了或代替內部成像感測單元230)，則成像感測單元230的所有可選的特征、能力、結構和變形也可適用于成像感測單元1230，加以必要的變動。進一步注意到，術語“第一和第二圖像”在本文分別參考第一和第二投影作為例證被使用，以及每個投影的任何數(shù)量的圖像可被使用且第一投影和第二投影的圖像的序列可具有任何順序。

注意，如果成像感測單元230產生多于一個圖像，其中物體300以投影在其上的二維編碼光圖案的第一投影被成像(例如在第一投影的照明下拍攝物體的視頻)，則這組圖像可被處理為第一圖像。同樣，如果成像感測單元230產生多于一個圖像，其中物體300以投影在其上的二維編碼光圖案的第二投影被成像(例如在第二投影的照明下拍攝物體的視頻)，則這組圖像可被處理為第二圖像。此外，來自第一圖像和第二圖像的每個圖像的數(shù)據(jù)不一定被保存為圖像文件，并可在任何其它形式中被產生、傳輸或處理(例如以逐像素順序的強度信息的實時傳輸)。

成像感測單元230可包括一個或多個圖像傳感器，例如電荷耦合設備(CCD)圖像檢測器、互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像檢測器等?？衫枚嘤谝粋€圖像傳感器，例如，如果兩個投影被投影在不同的波長中。

第一圖像和第二圖像可與相同的圖像(或多個圖像)有關，但也可與不同的圖像有關。例如，第一圖像和第二圖像可以是相同的圖像(或多個圖像)，如果兩個投影被同時投影，并一起被捕獲。例如，第一圖像和第二圖像可以是不同的圖像，如果第一投影和第二投影一個在另一個之后被投影，或如果第一圖像和第二圖像使用不同的成像傳感器在不同的波長處被獲取。通常，成像感測單元230可操作來并配置成以投影在其上的二維編碼光圖案的多個投影捕獲物體的一個或多個圖像。

系統(tǒng)200還可包括處理單元240，其配置成處理第一圖像和第二圖像以確定測距參數(shù)(例如物體的測距參數(shù))。處理單元可實現(xiàn)用于對體現(xiàn)在圖案中的代碼進行解碼的解碼器，并可用于從所投影的圖案的反射部分的圖像提取深度信息。在一些情況下，解碼器可被實現(xiàn)為專用硬件單元(例如VLSI)，而不是在通用處理單元(例如CPU或GPU)上運行的計算機軟件。

下面描述處理從在相對于彼此移動的投影中的相同二維編碼光圖案的投影產生的第一圖像和第二圖像的不同方式。注意，如果使用外部處理單元1240(除了或代替內部處理單元240)，處理單元240的所有可選特征、能力、結構和變形也可適用于處理單元1240，加以必要的變動。

注意，可以用不同的方式實現(xiàn)處理單元240，包括僅硬件實現(xiàn)或硬件、軟件和固件中的一個或多個的任何組合。處理單元240可以與成像感測單元230集成在一起(例如作為在成像感測單元230的外殼中的芯片)或在它外部。在處理單元240和成像感測單元230之間的連接可以是有線連接、無線連接或在本領域中使用的任何其它連接。

可選的處理單元240和可選的投影儀控制單元220可被集成為單個處理單元或為不同的單元。還注意到，可選地，處理單元240可將命令或信息發(fā)送到投影儀控制單元220(如在圖2中被示為選項)，命令或信息可進一步由投影儀控制單元220使用來確定投影儀210的工作參數(shù)。下面討論關于方法500的幾個例子。

處理單元240可使用測距參數(shù)本身(例如用于進一步計算，例如使它能夠采取行動，例如磁性地鎖住連接到系統(tǒng)200的門，如果任何物體比預定的最小范圍更接近系統(tǒng)200)?？蛇x地，處理單元240可配置成向外部系統(tǒng)提供基于由它確定的測距參數(shù)的信息(包括測距參數(shù)本身和/或基于測距參數(shù)而選擇和/或產生的信息)。這可由在圖2中示出的硬件和/或軟件接口250促進。

下面提供在當前公開的系統(tǒng)和方法的框架內的二維編碼光圖案的各種例子和它們的一些可能的使用連同由處理單元240(或1240)處理圖像數(shù)據(jù)的可能方式的討論。然而，為了給讀者提供可被使用的用于數(shù)據(jù)處理的一些上下文，將在例示一些二維編碼光圖案變形之前提供幾個例子。

下面例示通過由投影儀210的第一投影和第二投影的投影實現(xiàn)的處理。注意，關于可選的處理單元240討論的所有處理、過程和計算是由投影儀210在它的一個或多個可能的實現(xiàn)中實現(xiàn)的處理、過程和計算。

例如，處理單元240可配置成對第一圖像和第二圖像執(zhí)行下列的操作序列：

a.從第一圖像和從第二圖像得到多個強度值集合，每個強度值集合包括來自第一圖像的強度值和來自第二圖像的空間上相應的強度值(例如在不同的照明中從物體300上的同一點到達的光的采樣強度值)；

b.對每個強度值集合的值應用預定數(shù)學運算，以提供每個集合的結果值(例如應用加法、減法、除法或找到在每個集合的強度值之間的相減的絕對值)；以及

c.基于多個結果值來確定物體(或物體的區(qū)域)的測距參數(shù)。

注意且將對本領域中的普通技術人員清楚的，從第一和第二圖像獲取的強度值并不一定是特定像素的強度值，而是可以從幾個或一組像素的強度值被計算。例如，可通過對相應像素的強度值與相鄰(或否則鄰近像素)的強度值加權來計算相應于在給定圖像中的給定像素的強度值。在另一例子中，可基于相應像素的一個或多個相鄰像素(但不是相應像素本身)的強度值來計算相應于在給定圖像中的給定像素的強度值，例如在相應像素周圍的像素的3x3鄰近區(qū)域中的最小和/或最大強度值。

強度值可基于第一圖像(或第二圖像)來直接地確定，但也可基于中間圖像來確定，中間圖像通過將本地濾波器(例如有限脈沖響應濾波器FIR)應用于相應的第一或第二圖像來產生。

此外，可在結果值用于進一步處理(例如用于確定測距參數(shù))之前進一步處理數(shù)學運算的結果(例如通過將另一運算應用于結果)。例如，基于相應的第一或第二圖像的局部增益的校正運算可應用于結果值。

為了各種原因，可使用這樣的復雜數(shù)學運算(其基于比在第一和第二圖像的每個中的單個像素的強度值更多的信息)。例如，它可被使用，以便減小噪聲、在任一個圖像中的高頻、相對于傳感器的動態(tài)范圍的不同照明水平、在照明源中的非均勻性等的影響。

雖然不一定是這樣，預定數(shù)學運算可選自由加法、減法、除法和減法的絕對值組成的一組數(shù)學運算。注意，所使用的數(shù)學運算可以是除了上面提到的數(shù)學運算以外的其它數(shù)據(jù)運算，可包括多于一個運算，且可能也取決于其它參數(shù)(例如圖像的平均強度)。在根據(jù)當前公開的主題的例子在圖5-38中介紹了可被使用的二維編碼光圖案的幾個例子之后，下面例如關于圖40A到40H提供可在二維編碼光圖案的兩個投影之間執(zhí)行的數(shù)學運算的例子。

作為整體參考系統(tǒng)200，可選地，二維編碼光模式可包括第一特征元素和第二特征元素。第一特征元素是屬于特征元素第一集合的特征元素，而第二特征元素是屬于特征元素第二集合的特征元素。

在第一特征元素和第二特征元素當中的空間關系可以使得在二維編碼光圖案的預定剛性移動之下(例如在兩個投影之間)，在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自在第一投影中的特征類型的特征元素第二集合的特征元素具有與來自第二投影的相應特征類型的特征元素第二集合的特征元素的編碼狀態(tài)不同的編碼狀態(tài)。

可選地，對于在二維編碼光圖案中的多組相鄰第一特征元素中的每組第一特征元素，這組第一特征元素是可解碼的以提供指示在二維編碼光圖案中的第一特征元素的子組的位置的信息。這樣的可解碼的這組特征元素可屬于單個“特征類型”。

“特征類型”是在二維編碼光圖案中的“碼字”的一個或多個視覺表示中的一個。例如，碼字可由符號或字符的陣列(例如二進制陣列)或特征元素組成，而特征類型可以是變化的顏色強度的矩形(例如在圖7-34中的矩形123)，其相應于字符的陣列。

特征類型在二維編碼光圖案中是可識別的，并可在二維編碼光圖案的投影中及其反射中被識別出。二維編碼光圖案的每個特征類型由第一特征元素(來自特征元素第一集合的特征元素)和第二特征元素(來自特征元素第二集合的特征元素)的不同構型形成。例如，每個特征元素可由載波元素和有效載荷元素的不同構型組成。

注意，特征類型可由多于兩組的特征元素形成。也就是說，可選地，二維編碼光圖案的一些或所有特征類型可由來自特征元素第一集合的特征元素、來自特征元素第二集合的特征元素和來自除了第一集合和第二集合以外的特征元素的至少一個額外集合的特征元素的不同構型組成。

可選地，第一特征元素的多個子組可被處理以檢測一個或多個第二特征元素。例如，可容易識別的第一特征元素(例如黑色和白色圓圈)的每個子組可包括布置在正方形(或矩形、平行四邊形等，例如，如在圖5-34中所示的)的頂點上的四個第一特征元素，且第二特征元素可通過計算相應四邊形的中心來找到。

可選地，在第二投影中的每個第一特征元素至少部分地與在第一投影中的相應第一特征元素重疊。圖58示出根據(jù)當前公開的主題的例子的第一投影11和第二投影22的重疊。在圖58的例子中，為了使重疊的圖示變得更清楚，第一特征元素181和182的類型在第一投影11和第二投影22之間是不同的。由于相同的原因，使用不同類型的圖案化示出第二特征元素191。然而，在實際投影中清楚地，沒有這樣的差異，作為來自單個圖案的兩個步驟。如可看到的，在完全重疊33中，第一投影11的第一特征元素181與第二投影22的第一特征元素182完全重疊，反之亦然。同樣，第二投影的第二特征元素191也彼此完全重疊。在部分重疊44中，在比較中，第一投影11的第一特征元素181和182與第二投影22的第一特征元素181和182部分重疊，且這兩個投影11和22的第二特征元素191也彼此部分重疊。然而，也在部分重疊44中，有在圖案的兩個投影之間的充分重疊，以便識別重疊的特征元素并共同處理這兩個投影。

注意，在第一投影的特征和第二投影的特征之間的部分重疊可以或可以不是故意的。例如，部分重疊可從在光掩模的制造中的不準確性產生。在另一例子中，可在不同的時間獲取這兩個圖像，且在兩個獲取時間之間的物體300的運動可導致在特征類型之間的偏移并因此部分重疊。

可選地，處理單元240可配置成：

a.從第一圖像和從第二圖像得到編碼狀態(tài)；

b.產生多個編碼狀態(tài)集合，每個編碼狀態(tài)集合包括來自第一圖像的第一特征元素的編碼狀態(tài)和來自第二圖像的空間上相應的(即重疊或部分重疊的)第一特征元素的編碼狀態(tài)(注意，參考附圖中的例子，術語“第一特征元素”可與特征元素181和182或特征元素191有關，取決于實現(xiàn))；

c.處理每個編碼狀態(tài)集合的編碼狀態(tài)，以提供每個編碼狀態(tài)集合的結果值；以及

d.基于多個結果值來確定物體的測距參數(shù)。關于參考圖50所述的過程的提供另外的細節(jié)，圖50可由處理單元實現(xiàn)。

將認識到，可在圖像像素上或在一個或多個圖像的某些區(qū)上執(zhí)行本文所述的操作，其中圖像基于所投影的結構光圖案的反射部分。在這個方面中，從第一投影的反射產生的第一圖像和從第二投影的反射產生的第二圖像可受到本文所述的運算(例如加法、減法等)，且結果值可用于提高第一和/或第二圖像的解碼(或第一或第二投影的反射部分的任何其它圖像)。

可選地，處理單元240可配置成應用選自由加法、減法、除法和除法的絕對值組成的一組數(shù)學運算的預定數(shù)學運算。

可選地，處理單元240可配置成產生結果圖像，其中每個像素的顏色基于相應的編碼狀態(tài)集合的結果值；以及基于結果圖像來確定物體的測距參數(shù)；其中結果圖像特征在于下列性質中的至少一個：

a.第一特征元素的位置是在子像素準確度中可分辨的；

b.第二特征元素的位置是在子像素準確度中可分辨的；

c.在二維編碼光圖案中的邊緣是在子像素準確度中可分辨的(邊緣是在圖案的不同著色部分之間的邊界線)；

d.在特征元素之間的邊界是在子像素準確度中可分辨的；

e.多個像素與正結果值相關，而多個像素與負結果值相關。這可被實現(xiàn)為攜帶二進制值的雙色調著色。

將認識到，根據(jù)當前公開的主題的例子，可提供配置成對第一投影和第二投影中的每個的反射部分的圖像解碼并可適合于將如下所述的各種數(shù)學運算應用于所解碼的圖像的解碼器?？蛇x地，解碼器可與投影儀同步，或可以其他方式被通知哪個投影在給定圖像中被描述。

圖5-38是在本文公開和主張的系統(tǒng)和方法中的可用于剛性地移動并進一步提供各種剛性移動的例子的二維編碼光圖案的例子。雖然本發(fā)明決不限于這樣的例子(如例如在圖3中所例示的)，用于投影的二維編碼光圖案可以是周期性二維編碼圖案，例如在圖5-38中所例示的圖案。此外，所使用的二維編碼光圖案可由以2x3局部獨特性二進制碼字為特征的循環(huán)偽隨機二進制陣列編碼，例如在圖5-38中例示的二維編碼光圖案。

注意，在圖5-38中示出編碼光圖案的不同特征類型以及特征類型的不同組合(例如單個圖案的不同種類的對稱性)。很清楚，在這些圖案的任一個中例示的這些圖案特征類型中的任一個和圖案特征類型的組合也可在可使用不同類型的編碼的完全不同的圖案中利用。

可選地，由系統(tǒng)200使用的(且也在下面討論的方法500中的)二維編碼光圖案可以是強度編碼光圖案，其包括第一特征元素的至少一個集合(可選地周期性地分布在圖案上，但不一定這樣)和第二特征元素的至少一個集合(可選地周期性地分布在圖案上，但不一定這樣)。例如，由系統(tǒng)200使用的(且也在下面討論的方法500中的)二維編碼光圖案可以是強度編碼光圖案，其包括載波位置的至少一個集合和有效載荷位置的至少一個集合。

例如，在圖5-38的例子中，第一特征元素(即第一集合的特征元素)是載波位置(在這些所示例子中周期性地分布)，其為暗或亮圓圈(分別被標示為181和182)，其中每個暗圓圈181相鄰于沿著兩個主軸(在所示例子中的垂直y軸和水平x軸)定位的四個亮圓圈182，反之亦然。在區(qū)域112中，相應于載波位置181和182的位置分別被標示為181A和182A。在區(qū)域113中，相應于載波位置181和182的位置分別被標示為181B和182B。

在圖5-38的例子中的第二特征元素(即第二集合的特征元素)是有效載荷位置，其為在每個四個相鄰圓圈181和182(在這些所示例子中周期性地分布)之間的菱形區(qū)域191。在其它變形中，在圖5-38的例子中的第一特征元素可以是有效載荷位置191，而在這些例子中的第二特征元素可以是載波位置(被標示為181和182)。在區(qū)域112中，相應于有效載荷位置191的位置被標示為191A。在區(qū)域113中，相應于有效載荷位置191的位置被標示為191B。

注意，二維編碼光圖案可包括一種類型的特征元素、兩種類型的特征元素(被稱為第一特征元素和第二特征元素)或多于兩種類型的特征元素。在特征元素的類型之間的差異取決于編碼光模式的特定實現(xiàn)，并可包括(例如)下面的列表(連同其它可能的差異一道)中的一個或多個：不同形狀的特征元素、強度、顏色、極化、在彼此之間的相對距離等(空間關系)。

第一特征元素可產生載波數(shù)據(jù)或有效載荷數(shù)據(jù)或另一類型的顯著特征類型(例如幾種類型的編碼符號中的一種)。同樣，第二特征元素可產生載波數(shù)據(jù)或有效載荷數(shù)據(jù)或另一類型的顯著特征類型(例如幾種類型的編碼符號中的一種)。注意，二維編碼光圖案不一定具有載波/有效載荷分離，以及這僅僅是可選的實現(xiàn)。在通過引用被全部并入本文的H.Hoshino、K.Yano、S.Kiyasu和S.Fujimura的“Measurement of the 3-D shape of specular polyhedrons using an M-array coded light source”(Proceedings of the IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference(I MTC),pp.1329-1332,Hamamatsu,日本,1994年5月10-12日)中提供了不以載波/有效載荷行為為特征的二維編碼光圖案的例子。

在載波信號和有效載荷信號之間的差別在本領域中是已知的，并可以用各種方式實現(xiàn)。例如，載波信號可以是較簡單的信號、周期性信號、以較大的特征形狀(其更容易在圖像中檢測到)為特征的信號等。例如，在圖5-34中的載波位置181和182相對于在這些例子中的有效載荷信號(有效載荷位置191)是大的，周期性重復地被布置(暗-亮棋盤格形交替布置)，且與有效載荷位置不同地被成形(凹形相對于凸形，例如圓形相對于菱形)。在這些例子中，載波特征元素更容易檢測，且因而有效載荷特征元素的位置可更容易或以更大的確定性被檢測到。如在圖5-38的編碼光圖案中例示的，雖然大部分編碼信息由有效載荷特征元素攜帶，一些編碼信息仍然可通過載波特征元素可得到，例如，如在下面關于2x3位碼字討論的。

圖59示出根據(jù)當前公開的主題的特征類型91到96的例子。特征類型91到94包括六個載波特征元素(三個暗載波特征元素181和三個亮載波特征元素182)以及兩個全有效載荷特征元素191。此外，特征類型91到94中的每個包括六個一半的有效載荷特征元素191和四個四分之一的有效載荷特征元素191。部分有效載荷特征元素可以或可以不在相應的特征類型的解碼中使用。特征類型95和96包括12個載波特征元素(六個暗載波特征181和六個亮載波特征182)以及六個全有效載荷特征元素191。此外，特征類型95和96的每個包括十個一半的有效載荷特征元素191和四個四分之一的有效載荷特征元素191。部分有效載荷特征元素可以或可以不在相應的特征類型的解碼中使用。如可看到的，除了存儲在有效載荷元素191中的信息以外，每個特征類型還具有由亮和暗載波元素的布置規(guī)定的“極性”。

在其它例子中，通過識別特征元素來得到深度信息，其中每個特征元素與有效載荷元素和載波特征元素的獨特組合相關。識別為很多特征元素(兩種類型的)增加將圖像中的相應區(qū)域分類為與特定的特征類型(和相應的碼字)相關的確定性。將圖像中的給定區(qū)域分類為與特定的特征類型相關也可與圍繞特征類型的特征元素的分類相關，且所分類的特征類型的特征元素也可在相鄰特征類型的分類中被使用。

在一些例子中，在特征類型水平處得到深度信息。在另外的例子中，至少對于所投影的圖案(第一投影、第n投影(n＝1,2,3,…)或對于所述投影中的一些或全部)的圖像的一些區(qū)域，在特征類型水平處得到深度信息。在又一些其它例子中，在特征元素水平處，對僅僅一種特征元素(例如有效載荷)或對于一些類型(但不一定是全部類型)得到深度信息。

例如，一組特征元素(例如第一集合第一特征元素或第二集合第一特征元素)可以是載波元素。例如可選地，第一特征元素(例如載波特征元素)的多個子組可被處理以檢測第二特征元素中的一個或多個(例如載波特征元素)。

例如，一組特征元素(例如第一集合第一特征元素或第二集合第二特征元素)可以是有效載荷元素。例如可選地，對于在二維編碼光圖案中的多組相鄰第一特征元素(例如成組的2x3有效載荷特征元素，如下面討論的)中的每組第一特征元素(例如有效載荷特征元素)，這組第一特征元素是可解碼的以提供深度信息。例如，對于在二維編碼光圖案中的多組相鄰第一特征元素中的每組第一特征元素(例如有效載荷特征元素)，這組第一特征元素是可解碼的以提供指示第一特征元素的那個子組在二維編碼光圖案中的位置的信息。注意，為了這組第一特征元素的信息的解碼可能需要額外的信息，例如從另一組特征類型到來的信息(例如指示在這組第一特征元素周圍的載波特征元素的布局的二進制值，如下面討論的)，或關于對極線的信息，當二維編碼光圖案被成像時，這組第一特征元素位于該對極線上(例如，如在下面和在通過引用被全部并入本文的背景文檔中關于對極間隔信息的利用討論的)。

每個這樣的菱形區(qū)域191(也被稱為“鞍點”或“格點”，即使它們指區(qū)域而不是點)的顏色指示2x3局部獨特性二進制碼字的單個位，該碼字是6位碼字。例如，暗鞍點191可代表二進制“0”值，而亮鞍點191可代表二進制“1”值。應注意，2x3位的給定集合可出現(xiàn)在兩個不同的形式中，取決于載波圓圈181和182的順序，例如左上載波圓圈可以是暗圓圈或黑圓圈，使可能的碼字的數(shù)量加倍。還注意，可使用多于兩個不同的強度水平(而不是在上面的例子中使用的亮/暗的二進制差別)。

描述在圖5-38中所示的例子的圖案的另一方式可以如下：每個格點191是亮的或暗的，其中之一表示二進制“1”而另一個表示二進制“0”，以及額外的棋盤格形載波圖案還為每個格點191提供兩個可能的外觀，其中相鄰于這樣的格點的兩個暗載波位置181可位于在本文被任意表示為“+”方向的NE-SW對角線上(使用羅盤主風表示法)或被類似地表示為“-”方向的NW-SE對角線上。因此，每個有效載荷位置191可被識別為四個基元“0+”、“0-”、“1+”和“1-”之一。根據(jù)這個表示法的每個碼字由這四個基元的預定尺寸(例如2x3)的陣列構建。

注意，可選地(如在圖5到38中所示的例子中的情況)，周期性二維編碼圖案可包括代碼柵格，其中可識別的子圖案(即碼字)重疊。也就是說，在編碼光圖案的任意位置上的某個最小尺寸的任何窗口將返回唯一可識別的碼字。例如，參考在圖5-38的例子中使用的2x3二進制碼字，每組2x3個區(qū)域191代表碼字。換句話說，在圖5-38的例子中的任何區(qū)域191(除位于圖案的邊緣中的這些區(qū)域外)是多個碼字的一部分，并位于在這些不同碼字中的任一個中的2x3碼字內的不同位置中。這意味著，如果碼字的所有位在檢查圖像中被正確地識別出，則2x3的標識窗口尺寸提供足夠的獨特標識。

可選地，在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自在第一投影中的特征類型的特征元素第二集合的特征元素是來自第二投影的相應特征類型的特征元素第二集合的對應特征元素的反轉。可選地，在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自在第一投影中的特征類型的載波元素是第二投影的相應特征類型的相應載波元素的反轉。

可選地，在多對中的每對中，對于來自特征元素第一集合的被包括在第一投影的特征類型中的每個特征元素，該特征元素的反轉被包括在第二投影的特征類型中。

可選地，可提供根據(jù)當前公開的主題的例子的圖案，其中特征元素的布局使得在第一投影和第二投影之間的剛性移動提供在多對的每對中的特征類型中的特征元素當中的期望關系。這樣的關系可以是例如在這兩個投影的第一特征元素之間的空間重疊(或部分重疊)、在這兩個投影的第二特征元素之間的空間重疊(或部分重疊)、在第一投影的第一特征元素到第二投影的第二特征元素之間的空間重疊(或部分重疊)等。

可選地，可提供根據(jù)當前公開的主題的例子的圖案，其中特征元素的布局使得在第一投影和第二投影之間的剛性移動提供來自特征元素第一集合的特征元素，其作為在第二投影中的反轉的特征元素而出現(xiàn)(例如圖5-34的圖案，例如在如在圖58中例示的完全重疊中)。

可選地，對于在二維編碼光圖案中的第一集合的多組相鄰特征元素中的第一集合的每組特征元素，這組第一特征元素是可解碼的以提供指示在二維編碼光圖案中的這組特征元素的位置的信息。例如，可確定這組特征元素位于相對于整個圖案的坐標(X_group(i),Y_group(i))中。每個這樣的組的特征元素可例如由被包括在單個特征類型中的所有第一特征元素組成。被包括在這樣的組中的特征元素可以例如是有效載荷元素，且碼字本身可指示(可能連同其它數(shù)據(jù)一起，如關于下面的對極性指示的)特征類型相對于二維編碼光圖案的位置。知道特征類型相對于二維編碼光圖案的位置可例如用于確定三維物體的深度參數(shù)。這可通過知道特定的特征類型的光源點的位置(通過對它的位置解碼，如上面解釋的)并通過使它與在3D物體上的反射位置匹配以評估在反射的地方中的物體的三維形狀來實現(xiàn)。

可選地，第一集合的特征元素的多個子組可被處理以檢測第二集合的一個或多個特征元素。例如，這樣的特征元素可以是載波特征元素，其處理可產生多個有效載荷特征元素。

如前面提到的，各種其它圖案可用作編碼光圖案，例如取決于系統(tǒng)200用于的特定利用。疊加在每個鞍點191處的亮或暗斑的調制的利用具有可能在至少一些可能的用途中有用的幾個優(yōu)點，系統(tǒng)200可被設計用于這些用途?，F(xiàn)在簡要描述這樣的優(yōu)點的非限制性和非約束例子。

首先，判斷斑點在攝像機圖像中是亮或暗的通過下面的事實變得容易：亮和暗參考在本地在任何格點191處由在它周圍的相鄰載波位置181和182提供?；谶@些參考強度(例如通過比較它們的平均值)來評估格點位置191的亮度(和因此它的相應代碼位值)減小反射變化和周圍環(huán)境光的效應，只要這些參數(shù)在參考鄰近區(qū)域內非常平穩(wěn)地改變。

其次，代碼位基元(即格點191)必須被評估的實際圖像位置被清楚地指示，因為后者與棋盤格形柵格頂點重合。

第三論點涉及在用于定位格點的載波位置181和182的基本調制分量和用于用代碼位標記它們的格點191的額外分量之間的干擾。很清楚，在格點191的鄰近區(qū)域中的所觀察到的灰度級分布將取決于相應代碼位的實際值。然而，格點191本身的強度水平(亮的或暗的)將不使柵格位置的估計偏向一方，因為灰度級函數(shù)在任一情況下相對于格點局部地點對稱(呈現(xiàn)合理地平滑的區(qū)域，代碼位及其周圍載波位置投影在該區(qū)域上)。

參考全部的圖5到38，在圖5到38中所示的每個二維編碼光圖案在二維中在空間上重復，使得在這些編碼光圖案的每個中，預定尺寸的每個矩形(為這些圖案中的每個選擇)本身再三重復，每個拷貝緊鄰鄰近的拷貝。重復圖案部分意味著圖案部分(例如前面提到的矩形)的復制物出現(xiàn)在圖案中的不同位置上，可選地緊鄰彼此。注意，將重復規(guī)定尺寸的任何矩形。在圖5到34的每個中，為了說明，一個這樣的矩形被標示為123。注意，基本形狀不一定是矩形的，以及其它形狀可用于基本重復的單元，例如平行四邊形、六邊形和不規(guī)則形狀例如分別在圖35和37中的形狀3501和3701。僅為了簡單起見且沒有排除其它形狀的重復基本單元的意圖，重復單元在下面的討論中被稱為矩形123。

在這些附圖的每個中，編碼光圖案由包括基本矩形123的幾個拷貝的被標示為111的圖案的碎片表示。例如，參考圖5，被標示為111的圖案碎片代表在二維編碼光圖案100的這個碎片中的不同位置的實際強度。兩個其它矩形(其尺寸等于圖案碎片111)——即矩形112和113——的尺寸示出在有效載荷位置(在矩形112中)和載波位置(在矩形113中)的實際代碼之間劃分的碎片111的圖案。

在圖5-34的例子中的二維編碼光圖案100由二進制有效載荷代碼編碼，其中亮鞍點(在區(qū)域191中)代表二進制“1”值，而暗鞍點191代表二進制“0”值。這在矩形123和被標示為100的相應的二進制2維(2D)代碼之間的關系中以及在矩形124和被標示為101的相應的二進制2D代碼之間的關系中示出。

如由圖3、4、5-38、40A-40H和41A-41D的編碼光圖案所例示的，由系統(tǒng)200使用的編碼光圖案可以是二維編碼光圖案。術語“二維編碼光圖案”在本領域中被完全接受，且應以非限制性方式被解釋以包括在二維中編碼或具有沿著多于一維改變的強度或顏色的圖案。雖然可能是這樣，二維地編碼并不一定是沿著正交或甚至固定的方向或軸的編碼，如可例如在圖35和37的編碼光圖案中看到的。

雖然不一定是這樣，可使用離散編碼(如在圖3、4、5-38、40A-40H和41A-41D中所例示的)來對由系統(tǒng)200使用的編碼光圖案編碼，其中在圖案中使用強度的有限集合。區(qū)別的強度的數(shù)量可以是二(黑的和白的，透明的和不透明的，等等)或更大(例如可使用3、4、8或更區(qū)別的強度)。

圖5-10是根據(jù)當前公開的主題的例子的由18x4陣列(如由相應的矩形123例示的)編碼化的二維編碼光圖案100的例子。圖5到10所示的所有二維編碼光圖案100是在由箭頭125表示的預定剛性平移移動下本身的反轉圖像。剛性平移移動可以是在這些圖的每個中由相應的箭頭125(特別是由箭頭的長度和方向)表示的垂直移動。

也就是說，對于每個18x4區(qū)域123(其尺寸使用在每兩個相鄰有效載荷位置之間的距離的圖案本身的單位來表示)，存在另一18x4移動的區(qū)域124。移動的區(qū)域124通過相應圖案的預定剛性移動(由箭頭125表示)相對于區(qū)域123而移動。

注意，對于每個所示的圖案，可使用多于一個預定剛性移動來定義移動，因為任何區(qū)域123的箭頭125可指向移動的區(qū)域124中的任一個。實際上，在二維編碼光圖案的第一投影和第二投影之間的移動可以在將提供類似結果的任一可能的剛性移動中移動。為了說明的目的，只示出單個箭頭125。

通過投影二維編碼光圖案的兩個投影，例如相對于彼此剛性地移動的圖5到38的二維編碼光圖案(以及各種其它圖案)中的任一個可以使執(zhí)行如在整個本公開中所述的在第一圖像和第二圖像之間的各種過程變得可能，同時只使用單個圖案掩模而不是兩個。例如，可根據(jù)當前公開的主題的例子實現(xiàn)在美國專利序列號8,538,166(其通過引用被全部并入本文)中關于利用被表示為“l(fā)'-pl”(特別是參考那個專利的圖15、16、19)討論的過程。

圖5所示的圖案是在剛性水平移動下本身的反轉圖像。圖6所示的圖案是在剛性對角移動下本身的反轉圖像。用于圖6中(和在下面的附圖7-38中)的不同元素的編號與用于圖5的相同。下面討論在圖5-38的圖案之間的幾個明顯差異。

通常，在投影之間的剛性移動可以是不平行于編碼光圖案的任何編碼方向(或編碼軸，例如在圖5-34中的x軸和y軸)的剛性平移。

圖7-10所示的圖案是在預定剛性移動下本身的反轉圖像，如所演示的。此外，這些二維編碼光圖案還展示繞著某些點例如由“X”標記(表示位131)表示的那些點的點反射對稱性。注意，因為二維編碼光圖案的投影必須是在空間上有限的圖案的投影，點反射對稱性只在投影表面的有限區(qū)域中顯現(xiàn)。對本領域的普通技術人員將清楚，也可使用展示點反射對稱性的其它編碼光圖案。

注意，使用具有旋轉對稱性的編碼光圖案(如圖7-10的示例圖案有的)可提供幾個優(yōu)點。例如，如果通過傳輸穿過衍射光學元件(DOE)來產生編碼光圖案，則設計和/或制造這樣的DOE可以比設計和/或制造用于產生不被旋轉對稱圖案特征化的編碼光圖案的DOE更簡單、便宜或以其他方式容易。

參考圖7到10的例子，可看到，除了上面討論的點反射對稱性以外，這些二維編碼光圖案還展示在繞著某些點例如由“+”標記(表示位132)的那些點的“陰陽對稱性(Ying-Yang symmetries)”。

術語“陰陽對稱性”在它由繞著某個點的180°旋轉變換組成的意義上與已知的點反射對稱性類似地被定義。然而，與點反射對稱性不同，其中這個變換產生相同的圖像，在“陰陽對稱性”中，這個180°旋轉變換相對于強度級產生反轉圖像(也就是說，在一個投影下明亮地照亮的位置在同一圖案的180°旋轉投影下被暗地照亮，反之亦然)。

在這些例子中，“陰陽對稱性”的存在是具有自反轉、周期性和點反射對稱性一起的結果。注意，由系統(tǒng)200投影的編碼光圖案可以是展示這樣的“陰陽對稱性”的任何其它圖案。對有限區(qū)域考慮“陰陽對稱性”，如關于點反射對稱性討論的。

注意，由系統(tǒng)200使用的編碼光圖案可以是在預定剛性移動下本身的反轉圖像，即使它不包括載波數(shù)據(jù)。

圖11-22是根據(jù)當前公開的主題的例子的由20x4陣列(如由相應的矩形123例示的)編碼化的二維編碼光圖案100的例子。如由圖11到22的例子展示的，由系統(tǒng)200投影的二維編碼光圖案(或作為方法500的部分)可以是在預定剛性平移移動下本身的反轉圖像。在圖11-22的例子中，預定剛性移動是在這些圖的每個中由相應的箭頭125表示的預定平移?？稍谶@些圖案的每個中使用不同的平移以實現(xiàn)反轉代碼效應，如上面關于圖5-10討論的。

如前面提到的，可根據(jù)當前公開的系統(tǒng)和方法使用的一些編碼光圖案是包括載波位置的至少一個集合(不管是否是周期性分布的)和有效載荷位置的至少一個集合(不管是否是周期性分布的)的強度編碼光圖案。在當前討論的范圍內的給定圖像的術語“反轉代碼圖像”與這樣的圖像(包括載波位置和有效載荷位置)有關，其中載波數(shù)據(jù)(例如在載波位置中的強度值)保持與在給定圖像中的相同，但編碼數(shù)據(jù)(例如在有效載荷位置中的強度值)反轉。

注意，強度值的反轉是提供在不同圖像中的兩個(或多個)不同的調制的一個選項。術語“調制”在本領域中被廣泛使用，且應被解釋為包括信號(例如圖像、圖案)的變化的一個或多個特性，該信號包括載波信號(例如載波圖像或具有用作載波位置的位置的圖像)，使得信號將以編碼方式攜帶信息。如上面提到的，調制可使用二進制編碼(例如在有效載荷位置中的亮和暗強度)，但也可使用其它類型的調制。

在這樣的例子中，圖案的每個特征類型的至少一個特征元素的一個編碼狀態(tài)(例如暗，“0”二進制值)反轉成另一編碼狀態(tài)(例如亮，“1”二進制值)。對本領域中的技術人員將清楚，可使用實現(xiàn)在各種可能的調制中的編碼狀態(tài)之間的切換的其它形式。例如，可通過在光的相應(不同的)偏振態(tài)之間的切換(例如從水平偏振到垂直偏振，反之亦然)來得到不同的調制。

因此注意，每當在該描述中使用關于強度的術語“代碼反轉”、“有效載荷反轉”、“載波反轉”和類似術語時，本公開擴展為包括其它變形，其中使用其它形式的反轉，加以必要的變動(例如代碼反轉的圖像，其中有效載荷的極性相對于另一圖像反轉)。

此外，可使用多于兩個編碼狀態(tài)(即非二進制調制)，且在這樣的情況下，在圖像之間的反轉可擴展為包括在調制狀態(tài)之間的切換來代替簡單的反轉。例如，載波反轉的圖像可涉及一種圖像，其中載波元素的編碼狀態(tài)相對于在參考圖像中的這些特征元素的編碼狀態(tài)而改變(例如，具有第一編碼狀態(tài)的載波元素用具有第三編碼狀態(tài)的載波元素代替，以及具有第三編碼狀態(tài)的載波元素用具有第二編碼狀態(tài)的載波元素代替)。因此注意，每當在該描述中使用術語“代碼反轉”、“有效載荷反轉”、“載波反轉”和類似的術語時，本公開擴展為包括其它變形，其中使用在任何編碼調制中的編碼狀態(tài)的切換的其它形式。

圖案P2被考慮為圖案P1的反轉代碼，如果它由鋪塊式單元(例如陣列)編碼化，其是編碼化P1的鋪塊式單元(例如陣列)的反轉，同時保持P1的相同載波。注意，可選地，反轉代碼圖案的小部分(例如小于它的面積的10％，小于它的面積的5％，等等)可以不符合這個規(guī)則，例如，如果重現(xiàn)的單元具有復雜的形狀(例如，如在圖36和38中所示的)。

在二進制編碼光圖案(其中每個有效載荷包括被確切地解碼為兩個可能狀態(tài)之一的信息)中，在反轉代碼圖像中的編碼數(shù)據(jù)改變在每個有效載荷位置中的二進制狀態(tài)(例如從“0”到“1”和從“1”到“0”，取決于在給定圖像中的原始值)。例如，如果在有效載荷位置處的暗格點代表二進制“0”而在有效載荷位置處的亮格點代表二進制“1”值，則在包括亮格點的給定圖像的有效載荷位置上，暗格點將出現(xiàn)在反轉代碼圖像中的相應位置處，反之亦然。

例如在圖11中，在區(qū)域123中的所表示的暗鞍點192相應于在移動的區(qū)域124中的所表示的亮鞍點194，且在區(qū)域123中的所表示的亮鞍點193相應于在移動的區(qū)域124中的所表示的暗鞍點195(雖然載波位置183和184的顏色在這兩個區(qū)域中保持相同，相應地被標示為185和186)。如可看到的，這個修改規(guī)則適用于在這個圖中以及在圖12到22中所示的例子中的相應區(qū)域123和124中的每個有效載荷位置191。

圖11是根據(jù)當前公開的主題的例子的二維編碼光圖案的圖示，該二維編碼光圖案是在水平剛性移動下本身的反轉代碼圖像。圖12是根據(jù)當前公開的主題的例子的二維編碼光圖案的圖示，該二維編碼光圖案是在對角剛性移動下本身的反轉代碼圖像。圖13是根據(jù)當前公開的主題的例子的二維編碼光圖案的圖示，該二維編碼光圖案是在垂直剛性移動下本身的反轉代碼圖像。

圖14-16是根據(jù)當前公開的主題的例子的二維編碼光圖案的圖示，該二維編碼光圖案是在預定剛性移動下本身的反轉代碼圖像，此外還展示繞著某些點例如由“X”標記(被標示為131)表示的那些點的點反射對稱性。上面例如關于某些DOE設計和制造過程討論了提供點反射對稱性的一些益處和優(yōu)點。

圖17-22是根據(jù)當前公開的主題的例子的二維編碼光圖案的圖示，該二維編碼光圖案是在預定剛性移動下本身的反轉代碼圖像，此外還展示繞著某些點例如由“+”標記(被標示為132)表示的那些點的“陰陽對稱性”(上面介紹的術語)。

此外，圖17的圖案還展示沿著某些軸例如由虛線(被標示為133)表示的那些軸的線反射對稱性。

還值得注意的是，圖19還展示沿著某些軸例如由虛線(被標示為134)表示的那些軸的滑移反射對稱性。

還值得注意的是，圖22還展示沿著某些軸例如由虛線135表示的那些軸的“反轉滑移反射對稱性”。在本公開的范圍內使用術語“反轉滑移反射對稱性”，其在它由組合反射和沿著某些軸的平移的變換組成的意義上具有與已知的反轉滑移反射對稱性相似的定義，但與滑移反射對稱性不同，在滑移反射對稱性中這個轉換產生相同的圖像，在“反轉滑移反射對稱性”中這個變化產生反轉的圖像。

圖23-30是根據(jù)當前公開的主題的例子的由18x4陣列(如由相應的矩形123例示的)編碼化的二維編碼光圖案100的例子的圖示。如由圖23到30的例子展示的，所投影的二維編碼光圖案可以是在預定剛性移動下本身的“反轉載波”。在圖23-30的例子中，預定剛性移動是由在這些圖的每個中的相應箭頭125表示的預定平移。很清楚，可在這些圖案的每個中使用不同的平移以實現(xiàn)反轉載波效應，如上面關于圖5-10討論的。

如前面提到的，可根據(jù)當前公開的系統(tǒng)和方法使用的一些二維編碼光圖案是強度編碼光圖案，其包括載波位置的至少一個集合和有效載荷位置的至少一個集合。在當前討論的范圍內的給定圖像的術語“反轉載波圖像”屬于這樣的圖像(包括載波位置和有效載荷位置)，其中編碼數(shù)據(jù)(即在有效載荷位置上的強度值)保持與在給定圖像中的相同，但載波數(shù)據(jù)(即在載波位置上的強度值)被修改(例如從暗到亮，反之亦然)。

圖案P2被考慮為圖案P1的反轉載波，如果它由編碼化P1的相同陣列編碼化，但在P1的反轉載波之上(所以P1和P2具有相同或幾乎相同的有效載荷元素和反轉載波元素)。

將認識到，在編碼光圖案中，其中每個載波位置包括從兩個可能的狀態(tài)(例如暗或亮)被編碼為確切地一個狀態(tài)的信息，反轉在反轉載波圖像中的載波數(shù)據(jù)涉及與原始圖像比較改變在每個載波位置處的二進制狀態(tài)(例如從暗到亮和從亮到暗，取決于在原始圖像中的值)。術語“原始圖像”在這里用于指第一投影的反射部分的圖像，而反轉載波圖像指第二投影的反射部分的圖像。

例如在圖23中，在區(qū)域123中的所表示的暗載波點183相應于在移動的區(qū)域124中的所表示的亮載波點185，且在區(qū)域123中的所表示的亮載波點184相應于在移動的區(qū)域124中的所表示的暗載波點186(同時，有效載荷位置192的顏色在區(qū)域之間保持相同，被標示為194)。如可看到的，這適用于在這個圖中以及在圖24到30的其余部分中的相應區(qū)域123和124中的每個載波位置。

圖23是根據(jù)當前公開的主題的例子的二維編碼光圖案的圖示，該二維編碼光圖案是在水平剛性移動下本身的反轉載波圖像。圖24是根據(jù)當前公開的主題的例子的二維編碼光圖案的圖示，該二維編碼光圖案是在對角移動下本身的反轉載波圖像。

圖25-28是根據(jù)當前公開的主題的例子的二維編碼光圖案的圖示，該二維編碼光圖案是在預定剛性移動下本身的反轉載波圖像，且此外還展示繞著某些點例如由“X”標記(被標示為131)表示的那些點的點反射對稱性。上面討論了提供展示點反射對稱性的圖案的一些優(yōu)點。

圖29-30是根據(jù)當前公開的主題的例子的二維編碼光圖案的圖示，該二維編碼光圖案是在預定剛性移動下本身的反轉載波圖像，此外還展示繞著某些點例如由“+”標記(被標示為132)表示的那些點的“陰陽對稱性”。

圖31-34是根據(jù)當前公開的主題的例子的由18x4陣列(如由相應的矩形123例示的)編碼化的二維編碼光圖案100的例子的圖示。如由圖31-34的例子展示的，所投影的編碼光圖案可以是在預定剛性移動下本身的“反轉”、“反轉代碼”和“反轉載波”圖像。

在圖31-34的例子中，單個矩形123相應于三個不同的移動區(qū)域：區(qū)域124、126和127。為了保持附圖簡單，在這些附圖中沒有繪出相應于預定平移的箭頭。很清楚，可在這些圖案的每個中使用不同的平移以實現(xiàn)“反轉”、“反轉代碼”和“反轉載波”效應，如上面關于圖5-30討論的。

通過在每個所投影的圖案之上執(zhí)行那些移動，可能執(zhí)行上面所述的“雙圖案”過程，同時只使用單個圖案掩模而不是四個(在這些例子中)單獨的掩模。

圖31是根據(jù)當前公開的主題的例子的二維編碼光圖案的圖示。圖31的圖案展示下列情況：

a.它是在水平剛性移動下本身的反轉圖像。

b.它還是在垂直剛性移動下本身的反轉代碼圖像。

c.它還是在對角剛性移動下本身的反轉載波圖像。

圖32是根據(jù)當前公開的主題的例子的二維編碼光圖案的圖示。圖32的圖案展示下列情況：

a.它是在對角剛性移動下本身的反轉圖像。

b.它還是在垂直剛性移動下本身的反轉代碼圖像。

c.它還是在水平剛性移動下本身的反轉載波圖像。

圖33是根據(jù)當前公開的主題的例子的二維編碼光圖案的圖示。圖33的圖案展示下列情況：

a.它是在水平剛性移動下本身的反轉圖像。

b.它還是在垂直剛性移動下本身的反轉代碼圖像。

c.它還是在對角剛性移動下本身的反轉載波圖像。

d.此外，它還展示繞著某些點例如由“X”標記(被標示為131)表示的那些點的點反射對稱性。

e.此外，它還展示繞著某些點例如由“+”標記(被標示為132)表示的那些點的“陰陽對稱性”。

圖34是根據(jù)當前公開的主題的例子的二維編碼光圖案的圖示。圖34的圖案展示下列情況：

a.它是在對角移動下本身的反轉圖像。

b.它還是在垂直移動下本身的反轉代碼圖像。

c.它還是在水平移動下本身的反轉載波圖像。

d.此外，它還展示繞著某些點例如由“X”標記(被標示為131)表示的那些點的點反射對稱性。

e.此外，它還展示繞著某些點例如由“+”標記(被標示為132)表示的那些點的“陰陽對稱性”。

如在圖31-34的圖案中例示的，由系統(tǒng)200和/或在方法500中使用的二維編碼光圖案可以實現(xiàn)兩個或多個投影的幾個組合。注意，除了實現(xiàn)編碼光圖案的兩個不同投影的利用以外，利用顯現(xiàn)多于一個上面討論的行為的圖案(例如是在不同的剛性移動例如旋轉或平移下本身的“反轉”、“反轉代碼”和/或“反轉載波”)可能能夠利用由系統(tǒng)200和/或在方法500中使用的單個二維編碼光圖案的三個或多個投影。

也就是說，可選地，系統(tǒng)200的部件可被實現(xiàn)如下：

a.投影儀控制單元220可配置成控制投影儀210用于在物體上投影二維編碼光圖案的至少三個投影，三個投影相對于彼此剛性地移動(同時或在不同的時間，在同一波長中或在不同波長中，等等)。

b.成像感測單元230可適合于提供至少一個圖像的圖像數(shù)據(jù)，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的至少三個投影中的每個被成像，其中圖像數(shù)據(jù)可被處理以便區(qū)分開從不同的三個或多個投影產生的信息。

c.處理單元240可配置成處理相應于二維編碼光圖案的至少三個投影的圖像數(shù)據(jù)，以便確定測距參數(shù)(例如物體的測距參數(shù))。

二維編碼光圖案的這樣的三個或多個投影——每個相對于另外兩個剛性地移動——可以用不同的方式實現(xiàn)。在整個這個公開中例如關于作為在不同的剛性移動下本身的“反轉”、“反轉代碼”和/或“反轉載波”的圖案討論利用相對于另一個移動的兩個投影的各種組合的各種選項(下面在本文中也被稱為雙投影過程)。使用三個或多個投影可包括對幾個這樣的雙投影過程執(zhí)行一系列計算(例如從第二投影的強度值減去第一投影的強度值，由于剛性移動，第二投影是第一投影的負量，以便得到在子像素分辨率中的位置信息，以及用第三投影的強度值減去第一投影的強度值，由于剛性移動，第三投影是第一投影的“反轉代碼”圖像，以便丟棄載波信息并隔離有效載荷信息作為有符號代碼信息)。

然而，系統(tǒng)200還可被實現(xiàn)以應用基于來自三個或多個投影(n個投影，其中n≥3)的信息的計算過程。例如，處理單元240可配置成對第一圖像和第二圖像執(zhí)行下列序列的操作：

a.從(例如第一圖像和第二圖像等的，如果多于兩個圖像被使用)圖像數(shù)據(jù)得到多個強度值集合，每個強度值集合包括強度值的n元組(n≥3)，其中n元組的每個強度值相應于從投影之一得到的圖像數(shù)據(jù)，以及其中n元組的所有強度值在空間上相應于彼此(例如在不同的照明中從物體300上的同一斑點到達的光的采樣強度值)；

b.對每個n元組的n個值應用預定的數(shù)學運算，以為每個n元組提供結果值(例如應用求和、取平均、找到最小或最大值等)；以及

c.基于多個結果值來確定物體300的測距參數(shù)。

圖35-38是根據(jù)當前公開的主題的例子的由非笛卡爾陣列編碼化的二維編碼光圖案的例子的圖示。如由圖35到38的二維編碼光圖案的例子展示的，二維編碼光圖案可以是非笛卡爾光圖案，其為在預定剛性移動下本身的反轉圖像。圖35-38的圖案進一步例示圖案，其除了是在相應剛性移動下本身的反轉圖像以外，它們還是在預定剛性移動下本身的“部分反轉代碼”和“部分反轉載波”圖像(如在下面更詳細討論的)。注意，也可實現(xiàn)只顯現(xiàn)這些特性中的一些的二維編碼光圖案。

通過對每個所投影的二維編碼光圖案執(zhí)行那些剛性移動，可能執(zhí)行上面所述的各種過程，同時只使用單個圖案掩模而不是多個圖案掩模(兩個或四個單獨的掩模，取決于應用)。

此外，圖35-38的圖案還展示繞著某些點例如由“X”標記表示的那些點的點反射對稱性，且也繞著某些點例如由“+”標記表示的那些點的“陰陽對稱性”。

圖35示出根據(jù)當前公開的主題的例子的二維編碼光圖案3500的圖示。通過在載波圖像3540上疊加有效載荷圖像3520(也被稱為“編碼圖像”3520)來組成圖35的二維編碼光圖案3500。

圖案3500是在各種移動例如移動3505下本身的反轉圖像。相應地，鋪塊式單元3502是鋪塊式單元3501的反轉圖像。

此外，它也是在各種移動例如移動3507下本身的部分反轉代碼圖像。相應地，鋪塊式單元3504是鋪塊式單元3501的部分反轉代碼圖像。它僅僅是本身的部分反轉代碼圖像，因為在任一鋪塊式單元中包含的總共212個鞍點中的24個例如鞍點3534通過不在移動3507下反轉來違背反轉代碼圖像的特性。

此外，它也是在各種移動例如移動3506下本身的部分反轉載波圖像。相應地，鋪塊式單元3503是鋪塊式單元3501的部分反轉載波圖像。它僅僅是本身的部分反轉載波圖像，因為在任一鋪塊式單元中包含的總共212個鞍點中的24個例如鞍點3534通過不在移動3506下反轉來違背反轉載波圖像的特性。因此，根據(jù)當前公開的主題的例子，相對于第一投影剛性地移動的第二投影具有相對于在第一投影中的相同位置處的特征元素修改的至少一個特征元素。在一個例子中，該修改是特征元素的編碼值的反轉。反轉載波、反轉代碼情況和上面提到的其它情況是這個一般變換情況的特定例子。

根據(jù)被已知用于單個圖案的方法，在圖案3500中的特征類型或碼字例如特征類型3510、3511、3512和3513維持在任何鋪塊式單元內的本地唯一性，允許不含糊的識別。特別是，在任何鋪塊式單元內的每個特征類型的本地唯一性由它的鞍點的嵌入式碼字(即有效載荷數(shù)據(jù))、它的載波值和它的特征元素的對極矢量特征化。例如，特征類型3510和3512(或分別特征類型3511和3513)按照它們的鞍點的嵌入式碼字和它們的載波值而不同，但共享相同的對極矢量，因為它們共享相同的定向。另一方面，例如特征類型3510和3511(或分別特征類型3512和3513)共享相同的鞍點的嵌入式碼字和載波值，但在它們的對極矢量方面不同，因為它們被不同地定向。

圖36示出幾個雙投影過程(也被稱為“雙圖案”過程，雖然在本公開中，“雙圖案”過程通過單個圖案的兩個(或多個)投影得到，其中兩個(或多個)投影中的每個相對于彼此剛性地移動)的結果的圖示。為了說明且作為非限制性例子，根據(jù)當前公開的主題的例子對圖35的編碼光圖案3500(在圖36中被標示為圖案3600)執(zhí)行雙投影過程。

圖像3620是將在移動3507下本身的所移動的實例添加到圖案3600的結果。可看到，圖像3620類似于載波圖像3540，因為大部分鞍點的亮和暗值被抵消(即被均衡)，同時它們的位置被強調。然而，在任何鋪塊式單元中包含的總共212個鞍點中的24個例如鞍點3634不經歷這個值抵消和位置強調。

圖像3620也是從圖案3600減去在移動3506下本身的所移動的實例的結果的正(即無符號)表示。事實上，實際相減結果是帶符號的，包含正值和負值，所以為了可視化目的，它在圖像3620中被標準化。

圖像3640是將在移動3506下本身的所移動的實例添加到圖案3600的結果?？煽吹?，圖像3640類似于有效載荷圖像3520，因為極大值點和極小值點的強度被均衡，導致載波的抑制以及亮和暗斑點的出現(xiàn)來代替圖案3600的大部分相應的亮和暗鞍點。然而，在任何鋪塊式單元中包含的總共212個鞍點中的24個例如鞍點3614不顯現(xiàn)為鞍點，但替代地，它們也像載波一樣灰掉，例如出現(xiàn)在位置3654上。相應地，包含這樣的鞍點的某些特征類型或碼字例如特征類型3611與遺失的斑點一起出現(xiàn)在它們相應的因而產生的區(qū)域上，例如在區(qū)域3651中。因此，對這樣的鞍點的值解碼不能利用這個額外的過程，且可依賴于例如分析它們的局部導數(shù)，如已知用于對單個圖案解碼的。此外應注意，根據(jù)已知用于單個圖案的方法，圖案3600設計成使得特征類型例如特征類型3611維持它們在任何鋪塊式單元內的本地唯一性，允許不含糊的識別。

圖像3640也是從圖案3600減去在移動3507下本身的所移動的實例的結果的正(即無符號)表示。事實上，實際相減結果是帶符號的，包含正值和負值，所以為了可視化目的，它在圖像3640中被標準化。

圖像3660是將圖案3600和在移動3506下本身的所移動的實例的相減的絕對值的結果。可看到，圖像3660類似于暗邊界線的柵格，暗邊界線使它們的交叉點出現(xiàn)來代替圖案3600的大部分鞍點。然而，在任何鋪塊式單元中包含的總共212個鞍點中的24個例如鞍點3614不顯現(xiàn)為柵格交叉點，但替代地，它們顯現(xiàn)為圖案輪廓，例如出現(xiàn)在位置3674上。

圖像3680是將圖案3600和在移動3505下本身的所移動的實例的相減的絕對值的結果?？煽吹剑瑘D像3680包含高度可識別的曲線，其為圖案3600的輪廓。

圖像3600也是從圖案3600減去在移動3505下本身的所移動的實例的結果的正(即無符號)表示。事實上，實際相減結果是帶符號的，包含正值和負值，所以為了可視化目的，它在圖像3600中被標準化。

圖37示出根據(jù)當前公開的主題的編碼光圖案3700的圖示。通過在載波圖像3740上疊加有效載荷圖像3720來得到圖37的二維編碼光圖案3700。注意，圖35的編碼光圖案3500的討論也與圖37的編碼光圖案3700有關，加以必要的變動。圖37中的參考數(shù)字相應于圖35的參考數(shù)字，其中最后兩個數(shù)字指示相應性(例如參考數(shù)字3713相應于參考數(shù)字3513，依此類推)。

圖38示出根據(jù)當前公開的主題的例子的對圖37的二維編碼光圖案3700(在圖38中被標示為圖案3800)執(zhí)行的幾個雙投影過程(也被稱為“雙圖案”過程)的結果的圖示。注意，圖36的編碼光圖案3600的討論也與圖38的編碼光圖案3800有關，加以必要的變動。圖38中的參考數(shù)字相應于圖36的參考數(shù)字，其中最后兩個數(shù)字指示相應性(例如參考數(shù)字3813相應于參考數(shù)字3613，依此類推)。

現(xiàn)在參考圖53，其提供根據(jù)當前公開的主題的例子的可由系統(tǒng)200投影到物體300上的示例性二維編碼光圖案P1。圖53將被用作圖案投影的例子，其使用對極分離或對極約束來提供具有相對小的覆蓋區(qū)或較大(不含糊的)圖案(與不使用對極約束的投影比較，如下面解釋的)的圖案投影的例子。可在根據(jù)當前公開的主題的例子的系統(tǒng)200的圖案中使用在圖53中示出的對極分離的原理連同在本文所述的第一和第二投影的原理。

編碼圖案P1包括在各種位置處出現(xiàn)在圖案P1中的多個不同的特征類型20。為了清楚，在當前的附圖中，每個唯一的特征類型被任意分配字母符號。如將在下面關于圖55更詳細解釋的，每個特征類型由特征元素的唯一形式特征化，或換句話說，特征元素可布置在產生多個不同的特征類型(每個用作碼字)的形式中。在一個例子中，可根據(jù)現(xiàn)在將討論的對極分離原理來布置任何這樣的特征類型。

在本公開中示出和描述的圖案的情況下，特征元素由局部光強度分布特征化(圖案是雙色調的或由暗和亮區(qū)域組成)。應認識到，其它光學變化(極性、顏色、形狀等)可用于創(chuàng)建不同的特征元素和這樣的特征元素。不同種類的特征元素可具有兩種或多種狀態(tài)(例如藍色、黃色和紅色編碼可用于提供具有三種不同狀態(tài)的特征元素)。

形成特征類型的特征元素可具有單個集合(集合在這里用于區(qū)分開已經在這個段落中使用的術語特征元素種類)或特征元素的兩個或多個(三個、四個等)集合可根據(jù)當前公開的主題的例子在圖案中使用。例如，在圖53中所示的編碼圖案P1中的每個特征元素可與兩個不同的集合之一相關，第一集合是鞍元素(或鞍點)以及元素的第二集合包括點(或元素)，其為極大值或極小值。美國專利號8,090,194、8,208,719和8,538,166以及美國專利申請公布號2013/0329018提供關于特征元素的這些集合的更多細節(jié)。在其它例子中，可在圖案中使用其它種類的特征元素集合，例如在本描述中提到的有效載荷和載波特征元素。將注意到，在一些情況中，特征元素的集合可具有不同的特性，且多于一個定義或特性可用于定義該集合。例如，特征元素的極大值或極小值集合在一些情況中也可被定義為載波集合，且鞍點集合可被定義為有效載荷集合，如對圖53中的圖案P1的情況的。事實上在一些情況下，載波相對于極大值/極小值和有效載荷相對于鞍點的差別僅僅是對編碼特征元素(載波和有效載荷)的參考或對出現(xiàn)在圖像中的所投影的圖案或特征元素(鞍點和極大值/極小值)的反射部分的問題。在一些類型的代碼中，只有一個集合且甚至僅僅某個種類的特征元素在(圖案的反射部分的)圖像中是引起興趣的。例如，(其中只有亮區(qū)域或斑點(和它們周圍的區(qū)域/斑點))被觀察到(例如被識別和在解碼處理中被處理)的代碼，可被視為這樣一種代碼，其中特征類型由特征元素的單個集合或甚至由一個特征元素(亮斑點/區(qū)域)形成。

由32個不同的特征類型形成的圖案可布置在2x16鋪塊式單元(在第一方向上的2行特征類型和在正交于第一方向的第二方向上的16列特征類型)中。

為了說明，IP1是相應于所投影的圖案P1的區(qū)域48的所投影的圖案P1的反射部分的圖像的表示。示出對極線52、54和56。因此圖像IP1是如由成像裝置捕獲的所投影的圖案的反射部分的簡化圖示。為了簡單，只示出反射圖案，且沒有任何所反射的成像物體也出現(xiàn)在IP1中。在這個特定的例子中，投影儀210和成像裝置(例如成像感測單元250)一個位于另一個之上，因此在所捕獲的圖像中的對極線在實質上垂直的方向上。在另一可能的實施方式中，投影儀和成像裝置可以從彼此水平地定位，在這種情況下在所捕獲的圖像中的對極線將實質上是水平的。也可選擇在投影儀和成像單元之間的其它空間關系，加以必要的變動。

如所看到，同一類型的特征反射到在圖像IP1中的單獨對極線上。例如，類型(A)的特征58和60反射到兩個相鄰但可區(qū)分地分離的對極線52和54上。相同的圖像特征類型到所捕獲的圖像中的單獨對極線上的分離——在本文被稱為對極分離——實現(xiàn)特征類型的不含糊的識別。注意，根據(jù)對極線分離原理可允許相同的特征類型沿著給定對極線重復，只要重復不在(深度感測系統(tǒng)的)給定景深內產生含糊。

參考圖54。附圖的右下側示出圖53的圖像IP1，其為如由圖像傳感器捕獲的投影圖案P1的反射部分的圖像。圖54示出在根據(jù)上面討論的對極分離原理被投影之后在圖像IP1中的投影圖案的反射部分的示意性表示1500。也就是說，二維編碼光圖案P1被構造和投影，使得任何給定特征類型在所捕獲的圖像IP1中的任何給定對極線上至多出現(xiàn)一次。

將認識到，根據(jù)當前公開的主題的例子，所投影的結構光圖案由多個獨特的特征類型的重復結構組成，且任何特征類型沿著多個可區(qū)別的對極線中的任一個出現(xiàn)至多一次，其中在可區(qū)別的對極線之間的距離小于在圖像中的重復結構的最短尺寸?？蛇x地，多個特征類型的重復結構可體現(xiàn)編碼矩陣?？蛇x地，重復結構是鋪塊?？蛇x地，重復結構是周期性重復結構。更進一步作為例子，多個特征類型中的每個可由空間形式的唯一組合特征化。

更進一步作為例子，可提供配置成投影編碼圖案的投影儀，使得當投影儀投影光時，結構光圖案被投影，且傳感器配置成捕獲所投影的結構光圖案的反射部分的數(shù)字圖像，使得在傳感器的平面上的可區(qū)別的對極線的位置與在投影儀和傳感器之間的空間關系相關，其中投影儀相對于傳感器被定向，使得當投影儀投影時，所投影的結構光圖案在相對于與在投影儀和傳感器之間的空間關系相關的對極場的角度下，且其中在可區(qū)別的對極線之間的距離與所投影的結構光圖案相對于對極場的定向相關。

可選地，投影儀可配置成使得當投影儀投影結構光圖案時，結構光圖案相對于對極場的定向由限制對極分離因子限制。

可選地，設備可具有預定的操作范圍，以及在圖像中，特征類型的兩次或多次重復出現(xiàn)在可區(qū)別的對極線上，但在對極線的相應于設備的操作范圍的任何給定區(qū)段內，任何特征出現(xiàn)至多一次。

可選地，處理器可配置成基于在可區(qū)別的對極線上的給定特征類型的可區(qū)別的對極線的給定區(qū)段中的位置來提取深度信息。

圖像相對于立體基線的定向角使得在可區(qū)別的對極線之間的距離P小于NC，其中C是在圖像中的重復結構的最短尺寸中的特征類型的尺寸，以及N是在圖像中的重復結構的最短尺寸中的特征類型的數(shù)量。應理解，其它對極線在理論上存在于對極線102A和102B之間以及在102B和102C之間，然而它們不是可區(qū)別的對極線。在可區(qū)別的對極線之間的已知水平(在這種情況下)距離是各種因子的函數(shù)，這些因子包括成像裝置(例如傳感器)和/或投影儀和/或操作條件(實際或預期)的光學和任何其它相關規(guī)范。在可區(qū)別的對極線之間的已知水平距離有助于在圖像中的反射特征類型的識別和驗證。例如，反射特征類型(A)98在所捕獲的圖像中在沿著對極線102B的某個y坐標處被檢測到。因此，最近特征類型(A)如果在所得到的圖像中實際上被捕獲則可只在對極線102B的右邊和左邊的最近的可區(qū)別的對極線、即102A和102C上在被找到。雖然為了說明目的，所有對極線在附圖中是精確地垂直的，在其它例子中，其它配置是可能的，包括對極線是彎曲的、對角的或不平行于彼此的配置。

圖案相對于立體基線的定向角由對極線分離因子限制，對極線分離因子是區(qū)分開在(投影圖案的反射部分的)所捕獲的圖像中的單獨對極線所必需的最小水平距離被實現(xiàn)時的角度。作為例子，確定區(qū)分開在單獨對極線上的特征的能力的因子可包括：特征類型的形狀和在從所成像的物體反射之后坐標位置確定的特征類型可檢測性和可靠性(例如正確的識別和定位的可能性)。物體表面類型也可具有效應，因為來自金屬表面、玻璃和其它透明或非常暗的表面的特征例如以較小的精密度被反射，且因此使識別并定位在投影圖案的反射部分的圖像中的特征類型變得更難。投影儀的SNR和成像設備的光學或電氣特性是可對在可區(qū)別的對極線之間的(選定)距離有影響的因素的另外的例子。

根據(jù)當前公開的主題的例子，在給定系統(tǒng)或系統(tǒng)配置中并考慮上面提到的或將對本領域中的技術人員明顯的各種其它成像或深度感測因子，可確定區(qū)分開單獨對極線所必需的水平(在這種情況下)距離。區(qū)分開單獨對極線所必需的這個距離可根據(jù)經驗來確定，或它可基于考慮到與成像裝置和圖像處理設備有關的各種參考的模型以及可能還有圖案的各種特性來被計算，如上面提到或暗示的。還將注意到，區(qū)分開單獨對極線所必需的距離可用于確定圖案相對于立體基線的定向角。

現(xiàn)在參考圖55，其根據(jù)當前公開的主題的例子包括在編碼圖案P1中使用的示例性特征類型的圖示。特征A-J是二進制空間編碼特征類型的例子。每個特征類型由五個黑點和白點的空間組合形成，由黑(局部最小值)或白(局部最大值)中心點181和182以及四個黑或白鞍點191構成。五個黑和白點的組合導致32個獨特的符號或特征類型的字母表。作為例子在圖55中示出的特征類型被任意命名為A-J，每個相應于中心點和四個鞍點的不同組合。具有白中心點的特征類型相應于在投影圖案中的局部最大照明強度，而具有黑中心點的特征類型相應于在投影圖案中的局部最小照明強度。每個字母的外圍點相應于既不是最大值也不是最小值的照明強度，其中白外圍點比最小強度更接近最大強度，而黑外圍點比最大強度更接近最小強度。注意，在當前公開的主題的其它例子中，可使用具有更多或更少鞍點的組合的特征類型。例如，如果每個特征類型包括六個鞍點，則可提供128個獨特的符號或特征類型的字母表并可得到較大的圖案周期。這樣的編碼特征類型可例如適合于受益于具有更多采樣點的較大圖案的應用。

圖39、40A-40H和41A-41D示出根據(jù)當前公開的主題的例子的編碼光圖案的兩個投影可由系統(tǒng)200和/或在方法500中使用的一些方式。

圖39示出根據(jù)當前公開的主題的例子的被投影到物體(在這個實例中是未表示的魔方)上的圖32的二維編碼光圖案(E28)的幾個投影，以及投影到物體上的額外光。特別地，雖然在圖39的例子中的二維編碼光圖案展示下面的屬性：(a)它是在對角移動下本身的反轉圖像；(b)它也是在垂直移動下本身的反轉載波圖像；以及(c)它也是在水平移動下本身的反轉載波圖像，關于圖39、40A-40H和41A-41D討論的編碼光圖案的兩個投影的處理也可用于只展示這些屬性中的一個或兩個的編碼光圖案。

在圖39中，二維編碼光圖案的投影21被任意選擇為基本投影，其它投影可與該基本投影比較。

相對于投影21對角地剛性移動的相同光圖案的投影22導致用是投影21的光照的負量(即反轉圖像)的光照使物體圖案化。

相對于投影21水平地剛性移動的相同光圖案的投影23導致用是投影21的光照的反轉載波圖像的光照使物體圖案化。

相對于投影21豎直地剛性移動的相同光圖案的投影24導致用是投影21的光照的反轉代碼圖像的光照使物體圖案化。

此外，光照25例示環(huán)境光，其為不從編碼光圖案的投影產生的非均勻光(例如太陽光或環(huán)境光)，且光照26例示均勻光(其可由系統(tǒng)200投影或從另一光源產生)。

細節(jié)31到36是從相應的照明圖21到26的同一位置(右下角)獲取的細節(jié)。上采樣41到46是使用雙三次插值而上采樣的相應細節(jié)31-36。注意，雙三次插值僅作為例子被選擇，以及在本領域中已知的其它插值方法(例如雙線性、B樣條、Lanczos等)也可以被使用。

在所有圖39、40A到40H和41A到41D中，所成像的局部高強度點(即最大值點)是投影和其后在所成像的物體(未表示的魔方)的那個表面位置上的編碼光圖案的白斑點的反射的結果。同樣，所成像的局部低強度點(即最小值點)是投影和其后在所成像的物體的那個表面位置上的編碼光圖案的黑斑點的反射的結果。

如可看到的，在投影22中示出的例子中，二維編碼光圖案的第二投影導致所成像的物體(及其背景)相對于投影21的反轉照明。也就是說，如果在投影21中在所成像的物體上的特定表面位置處看到所反射的白斑點，則在同一二維編碼光圖案的投影22中，在所成像的物體上的同一表面位置處觀察到所反射的黑斑點，反之亦然。例如，在編碼光圖案的投影21下的亮最大值點被成像為在編碼光圖案的投影22下的暗最小值點。同樣，在投影21下的亮鞍點由在投影22下的暗鞍點代替。

在投影23中，只有在載波位置上的強度反轉，而在投影24中，只有在有效載荷位置上的強度反轉。

魔方被選擇為圖像物體的演示例子，因為它包含變化顏色的正方形和相對于攝像機布置在不同的角度中的平坦平面。在所選擇的物體中，反射圖案當從亮顏色的正方形反射時顯示高對比度，而當從較暗顏色的正方形反射時顯示較小的對比度。這是下面的事實的結果：在所提供的圖像中使用的由系統(tǒng)發(fā)射的照明能量通常在比能量從(其中很多能量被吸收的)暗表面的反射更大的程度上從亮表面反射。

圖40A到40H示出根據(jù)當前公開的主題的例子的可基于從圖39獲取的細節(jié)和上采樣對相同圖案的兩個投影使用的一些過程的例子。系統(tǒng)200可配置成使用關于圖40A到40H公開的一個或多個過程的任何組合。同樣，方法500的階段510可包括實現(xiàn)關于圖40A到40H公開的一個或多個過程的任何組合。通過在從相應的第一圖像和第二圖像獲取的強度值集合的值上應用關于相應的圖之一討論的預定數(shù)學運算來執(zhí)行圖40A-40H的所有操作。在圖40A-40H的描述中，第一圖像數(shù)據(jù)是第一圖像的圖像數(shù)據(jù)，而第二圖像數(shù)據(jù)是第二圖像的圖像數(shù)據(jù)。

圖40A顯示將(a)捕獲參考圖案到物體上的投影(投影21)的第一圖像和(b)捕獲在物體上的圖案的剛性對角地移動的投影(其導致參考圖案的反轉圖像，即投影22)的第二圖像求和的過程。這個過程的結果被示為過程結果51，且它給物體的紋理的圖像提供從圖案產生的減少的(和可能甚至沒有)信息，好像它由均勻光照亮一樣。

圖40B顯示從(b)使產生參考圖案的反轉圖像(即投影22)的圖案的剛性對角地移動的投影成像的第二圖像數(shù)據(jù)減去(a)使參考圖案到物體上的投影(投影21)成像的第一圖像數(shù)據(jù)的過程。這個過程的結果被示為過程結果52，且它提供帶符號的信號(例如由在圖中的黑色示出的過程結果52的部分實際上由在計算的結果中的負數(shù)表示，而圖的亮部分實際上由正數(shù)表示)，且環(huán)境光的效應被抵消。

圖40C顯示將(a)捕獲參考圖案到物體上的投影(投影21)的第一圖像數(shù)據(jù)和(b)使產生參考圖案的反轉代碼圖像(即投影24)的、圖案的剛性垂直地移動的投影成像的第二圖像數(shù)據(jù)求和的過程。這個過程的結果被示為過程結果53，且它提供圖像，其中只有載波而不是編碼被表示。這可例如用于以較高的準確度定位編碼的格點，從而提高代碼的解碼。

圖40D顯示從(b)使產生參考圖案的反轉載波圖像(即投影23)的、圖案的剛性水平地移動的投影成像的第二圖像數(shù)據(jù)減去(a)使參考圖案到物體上的投影(投影21)成像的第一圖像數(shù)據(jù)的過程。這個過程的結果被示為過程結果54，且它提供圖像，其中只有載波而不是有效載荷被表示為帶符號的信號(即使用正數(shù)和負數(shù))。這可例如用于以較高的準確度定位編碼的格點，從而提高代碼的解碼。

注意，圖40D的過程可進一步被使用，以便實現(xiàn)下面的結果中的一個或多個：(a)抵消(或至少減少)環(huán)境光的效應，以及(b)簡化載波的檢測并使它變得更魯棒，因為它現(xiàn)在是帶符號的。

圖40E顯示將(a)使參考圖案到物體上的投影(投影21)成像的第一圖像數(shù)據(jù)和(b)使產生參考圖案的反轉載波圖像(即投影23)的圖案的剛性水平地移動的投影成像的第二圖像數(shù)據(jù)求和的過程。這個過程的結果被示為過程結果55，且它提供圖像，其中只有代碼(即有效載荷數(shù)據(jù))而不是載波被表示。

圖40F顯示從(b)使產生參考圖案的反轉代碼圖像(即投影24)的圖案的剛性垂直地移動的投影成像的第二圖像數(shù)據(jù)減去(a)使參考圖案到物體上的投影(投影21)成像的第一圖像數(shù)據(jù)的過程。這個過程的結果被示為過程結果56，且它提供圖像，其中只有代碼而不是載波被表示為帶符號的信號(即使用正數(shù)和負數(shù))。

注意，圖40F的過程可進一步被使用，以便實現(xiàn)下面的結果中的一個或多個：(a)抵消(或至少減少)環(huán)境光的效應，以及(b)簡化代碼(有效載荷)的檢測并使它變得更魯棒，因為它現(xiàn)在是帶符號的。

圖40G顯示取(a)使參考圖案到物體上的投影(投影21)成像的第一圖像數(shù)據(jù)和(b)使產生參考圖案的反轉圖像(即投影22)的圖案的剛性對角地移動的投影成像的第二圖像數(shù)據(jù)的相減的絕對值的過程。這個過程的結果被示為過程結果57，且它提供包含參考圖案的輪廓(例如在不同顏色的區(qū)域之間的邊緣)的圖像。這些輪廓是相對細和明顯的，因為它們位于在相減結果內的零交叉區(qū)域處，所以可能在子像素準確度下檢測它們的位置，提供提高的三角測量準確度。

圖40H顯示取(a)使參考圖案到物體上的投影(投影21)成像的第一圖像數(shù)據(jù)和(b)使產生參考圖案的反轉載波圖像(即投影23)的圖案的剛性水平地移動的投影成像的第二圖像數(shù)據(jù)的相減的絕對值的過程。這個過程的結果被示為過程結果58，且它提供包含邊界線的網{柵格}的圖像，使它們的交叉出現(xiàn)來代替參考圖案的鞍點。這些邊界線和它們的交叉是相對細和明顯的，因為它們位于在相減結果內的零交叉區(qū)域處，所以可能在子像素準確度下檢測它們的位置，提供提高的三角測量準確度。

圖41A到41D例示根據(jù)當前公開的主題的例子的可基于從圖39獲取的細節(jié)和上采樣對圖案的投影之一以及另一非圖案化照明使用的一些過程。系統(tǒng)200可配置成使用關于圖41公開的一個或多個過程的任何組合。同樣，方法500的階段530可包括實現(xiàn)關于圖41公開的一個或多個過程的任何組合。通過在從相應的第一圖像和第二圖像獲取的強度值集合的值上應用關于相應的圖之一討論的預定數(shù)學運算來執(zhí)行圖41的所有運算。在圖41A-41D的描述中，第一圖像數(shù)據(jù)是第一圖像的圖像數(shù)據(jù)，而第二圖像數(shù)據(jù)是第二圖像的圖像數(shù)據(jù)。

圖41A顯示從(b)使參考圖案到物體上的投影(投影21)成像的第二圖像數(shù)據(jù)減去(a)使用環(huán)境光使物體成像而沒有被投影到其上的第一圖像數(shù)據(jù)的過程。這個過程的結果被示為過程結果61，且它提供圖像，其中只有編碼圖案的反射出現(xiàn)而沒有來自環(huán)境光的干擾。

注意，在應用圖40A到40H的任一過程之前且特別是在應用包括對來自兩個圖像的數(shù)據(jù)求和的過程之前，也可從剛性地移動的投影的圖像數(shù)據(jù)減去環(huán)境光。

圖41B顯示將從(a)使參考圖案到物體上的投影(投影21)成像的第一圖像數(shù)據(jù)和(b)使由均勻光照亮的物體成像而沒有被投影到它上的任何圖案(但可能同時有意地用均勻光照亮物體，如果需要)的第二圖像數(shù)據(jù)獲取的每個強度值對的強度相除的過程。這個過程的結果被示為過程結果62，且它提供標準化圖像，其中物體的紋理的效應(即反照率)減小且反射的參考圖案被增強。

關于作為強度編碼光圖案的二維編碼光圖案討論了作為在剛性移動下本身的反轉載波圖像和/或反轉代碼圖像的二維編碼光圖案的概念，強度編碼光圖案包括：(a)載波元素(例如載波位置)集合，其中亮和暗(或黑)強度產生載波信號，以及(b)有效載荷元素(例如有效載荷位置)集合，其中亮和暗強度產生空間編碼信號。

在這樣的編碼光圖案中，第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動，使得第一投影的載波位置與第二投影的載波位置至少部分地重疊，并使得第一投影的有效載荷位置與第二投影的有效載荷位置至少部分地重疊，且亮和暗強度在載波位置上或在有效載荷位置上在第一投影和第二投影的重疊位置上反轉。注意，可選地，載波位置和有效載荷位置都可顯示這樣的強度反轉，例如在“反轉”圖案的情況下，或部分地在“部分反轉載波”和“部分反轉代碼”內的一些位置(可能大部分位置)上，如在圖35-38中例示的。在這兩個(或多個)投影的特征元素之間的重疊的程度可與投影和成像部件的各種光學特性相關。圖像的處理和圖案投影(或投影中的僅僅一個)的反射部分的解碼和/或投影的交叉處理(有時在本文被稱為預定數(shù)學運算)可通知關于在這兩個(或多個)投影的特征元素之間的重疊的程度的某些要求。需要重疊使來自一個投影的每個特征元素與在另一投影(其它投影)中的特征元素相關，且以便能夠使用通過上面討論的數(shù)學運算得到的信息。因此，可用于確定在投影的特征元素之間的重疊的程度的算法考慮一些或所有上面的考慮因素。例如，優(yōu)化算法可以與約束一起用于保證重疊的最低程度存在。

研究它的另一方式是，第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動，以便產生：載波重疊位置的至少一個集合，其中第一投影的載波位置和第二投影的載波位置至少部分地彼此重疊，以及有效載荷重疊位置的至少一個集合，其中第一投影的有效載荷位置和第二投影的有效載荷位置至少部分地彼此重疊；其中對于選自由下列項組成的組的至少一個位置集合(不管是否周期性地被分布)，載波重疊位置的至少一個集合和有效載荷重疊位置的至少一個集合，在該集合的位置中的第一投影的強度值相對于在該集合的相應位置中的第二投影的強度值反轉。

計算的輸出可產生各種類型的有用信息，其原本是只使用單個二維編碼光圖案而不可得到的。上面提供這些輸出中的一些和它們的可能利用中的幾個。注意，處理單元240可配置成：

a.基于多個結果值來計算下列項中的至少一個的信息(例如高精度信息)：(a)第一投影的載波元素(例如載波位置)集合，以及(b)第一投影的有效載荷元素(例如有效載荷位置)集合。高精度信息可具有選自由下列項組成的一組數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)類型：高精度位置信息(例如具有子像素準確度信息)，以及高精度顏色信息(例如提供圖案和/或載波和/或有效載荷的帶符號表示，克服環(huán)境光問題或物體的反照率)；以及

b.基于所計算的信息來確定物體的測距參數(shù)。

圖42是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的系統(tǒng)200的例子的功能方框圖。如在圖42中例示的，圖案化光學器件214可包括：

a.光學掩模215，其能夠圖案化穿過光學掩模的至少一個光束。光學掩?？砂ǘS編碼光圖案的透明度掩模，使得由光源212發(fā)射并穿過光學掩模215的光將導致光由二維編碼光圖案編碼。

b.光學掩模移動模塊216，其可操作來在多個位置(至少包括第一位置和第二位置)之間移動光學掩模?？衫缡褂脡弘妴卧獊韺崿F(xiàn)光學掩模移動模塊216。

當掩模位于(例如靜止的)多個投影位置之一上時，可投影編碼光圖案的每個投影。在多個位置之間的移動可被限制到在垂直于投影儀的光軸的方向上的移動，但這并不一定是這樣。光學掩模移動模塊216的位置的數(shù)量可相應于投影的數(shù)量，但這并不一定是這樣。注意，如果在兩個投影之間需要的剛性移動包括二維編碼光圖案的旋轉，則這可通過繞著平行于光軸的軸旋轉光學掩模215來實現(xiàn)。如果在兩個投影之間需要的剛性移動包括編碼光圖案的線反射，則這可通過繞著垂直于光軸的軸旋轉光學掩模215來實現(xiàn)。

投影儀控制單元220在這樣的情況下可配置成控制光學掩模在多個位置之間的移動，以便控制二維編碼光圖案的第一投影和第二投影的投影。投影儀控制單元220還可配置成控制光源212，以便控制二維編碼光圖案的第一投影和第二投影的投影(例如以便只在光學掩模215位于多個位置之一上而不是在中間位置上時才發(fā)射光)。

在(例如)圖42的實現(xiàn)中，投影儀210配置成當光學掩模215在第一位置上時在物體300上投影二維編碼光圖案的第一投影，并當光學掩模215在第二位置上時在物體300上投影編碼光圖案的第二投影。

可選地，系統(tǒng)200可包括透明度掩模移動模塊216，其可操作來在至少包括第一位置和第二位置的多個位置之間移動透明度掩模215，其中投影儀210配置成當透明度掩模215在第一位置上時在物體300上投影二維編碼光圖案的第一投影，并當透明度掩模215在第二位置上時在物體300上投影二維編碼光圖案的第二投影。光學掩模的移動的程度取決于所使用的圖案和它被投影所用的標度。例如，在這兩個位置之間的移動可以是大約10微米、大約100微米、大約1毫米、大約10毫米等。

關于圖42和43，注意，如關于圖1A、1B和1C討論的，單元220、230和240是可選的。也就是說，系統(tǒng)200可以可選地包括這些單元(220、230和240)中的一個或多個的任何組合，但不一定是這樣。

圖43是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的系統(tǒng)200的例子的功能方框圖?？蛇x地，投影儀210可包括光源，其包括激光陣列，激光陣列包括多個單獨的發(fā)射器217，每個單獨的發(fā)射器217能夠產生激光束。系統(tǒng)200還可包括投影儀控制單元220，其配置成控制激光陣列的發(fā)射器217的不同子組的啟動，從而在發(fā)射器217的第一子組被啟動時導致第一投影的投影并在發(fā)射器217的第二子組被啟動時導致第二投影的投影。

可選地，投影儀210可包括：(a)可操作來衍射一個或多個入射激光束以提供結構光的衍射光學元件219；以及(b)布置在光源和衍射光學元件219之間的光學組件218，光學組件218可操作來轉換激光束以提供多個轉換的光束并將多個轉換的光束引導到衍射光學元件219上。

如在圖43中例示的，光源212可包括激光陣列，其包括多個單獨的發(fā)射器217，每個單獨的發(fā)射器能夠產生傳播到圖案化光學器件214的光學組件218的激光束。圖案化光學器件214可包括：

a.衍射光學元件219(也被稱為DOE 219)，其可操作來衍射一個或多個入射激光束以提供結構光。

b.布置在光源212和衍射光學元件219之間的光學組件218(其可包括多個光學元件，例如透鏡、反射鏡等)。光學組件218可操作來轉換激光束(從發(fā)射器217到達)以提供多個轉換的光束并將多個轉換的光束引導到衍射光學元件219上，導致由光學系統(tǒng)提供編碼光圖案。

例如，如果二維編碼光圖案包括基本重現(xiàn)單元的幾個拷貝(例如在圖5-34中的矩形123)，則DOE 219可操作來衍射一個或多個入射激光束以提供構造成提供重現(xiàn)單元的結構光，且光學組件218以不同的角度將不同的光束引導到DOE 219，能夠通過將重現(xiàn)的結構光傾斜幾次來產生二維編碼光圖案。

如果系統(tǒng)200包括衍射光學元件和多個發(fā)射器(如在圖43中例示的)則由系統(tǒng)200產生不同的投影可通過對不同的投影使用發(fā)射器的不同子組來實現(xiàn)。這樣的發(fā)射器有時被稱為可尋址的發(fā)射器陣列。光束將以不同的角度到達衍射光學元件(起源于發(fā)射器的不同子組)，并從而投影二維編碼光圖案的剛性地移動的投影。注意，也可使用移動DOE 219本身(相對在圖42的例子中的光學掩模215進行的一樣)，例如，如果在這兩個投影之間的二維編碼光圖案的旋轉是需要的。

投影儀控制單元220可因此配置成控制激光陣列212的發(fā)射器217的不同子組的啟動，從而當發(fā)射器217的第一子組被啟動時導致第一投影的投影以及當發(fā)射器217的第二子組被啟動時導致第二投影的投影。

這樣的配置也可用于同時投影二維編碼光圖案的兩個剛性移動的投影，如果激光陣列212的發(fā)射器217的不同子組包括在不同波長中進行發(fā)射的激光器。

圖44是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的方法500的例子的流程圖。方法500是用于計算物體的測距信息的方法。

參考在前面的附圖中闡述的例子，方法500可由系統(tǒng)200執(zhí)行。系統(tǒng)200的不同實施方式可實現(xiàn)方法500的各種所公開的變形，即使未明確詳述。同樣，方法500的不同實施方式可包括階段，所述階段的執(zhí)行完成系統(tǒng)200的各種所公開的變形，即使描述的簡明和清楚并不需要這樣的重復。

方法500(以及系統(tǒng)200)可被實現(xiàn)來確定從非常微小規(guī)模(例如毫米物體)到較大物體例如建筑物的各種類型的所檢查的物體的測距參數(shù)。

方法500的步驟505包括提供二維編碼光圖案。

方法500的階段510包括在物體上投影二維編碼光圖案的第一投影和二維編碼光圖案的第二投影，其中第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動。如關于系統(tǒng)200所陳述的，二維編碼光圖案可在階段510中被投影到多于一個物體上。

參考關于前面的附圖闡述的例子，階段510可能在投影儀控制單元例如投影儀控制單元220的控制下可由投影儀例如投影儀210執(zhí)行。

在階段510中投影的二維編碼光圖案可具有上面關于由系統(tǒng)200使用的二維編碼光圖案且特別是關于圖3-41討論的任一個或多個特性。

例如，在階段510中投影的二維編碼光圖案可使用離散編碼(與連續(xù)編碼相反)而被編碼。

方法500的階段520包括收集從物體反射的光以提供：第一圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第一投影被成像，以及第二圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第二投影被成像。第一圖像和第二圖像包括從物體反射的特征，圖案被投影在該物體上。

注意，階段520可包括產生圖像文件，但這并不一定如此，且它還可包括提供未被保存為單個文件的圖像數(shù)據(jù)，例如不同成像位置的強度值的實時流。

參考關于前面的附圖闡述的例子，階段520可由成像感測單元例如成像感測單元230(以及下面討論的裝置3000的成像感測單元3030)執(zhí)行。

方法500的階段530包括處理第一圖像和第二圖像以確定物體的測距參數(shù)。參考關于前面的附圖闡述的例子，階段530可由處理單元例如處理單元240(以及下面討論的裝置3000的處理單元2040)執(zhí)行。關于上面的處理單元240和關于下面的圖48-50討論處理可利用第一圖像和第二圖像的各種方式。

階段510、520和530可在循環(huán)中執(zhí)行，在每個循環(huán)中，二維編碼光圖案的兩個投影被投影到物體上，第一圖像和第二圖像被獲取并被處理以便確定測距參數(shù)。例如，可以按相應于視頻的視頻幀速率的速率確定一個或多個物體的測距參數(shù)，在該視頻中，物體被捕獲(由執(zhí)行方法500的系統(tǒng)例如系統(tǒng)200或由另一系統(tǒng))。幀速率、處理速率、存儲速率和總系統(tǒng)速率可與在投影圖案的過程中涉及的一些或所有操作中使用的硬件和/或軟件相關并取決于所述硬件和/或軟件，在兩個或多個投影和在投影的剛性移動中涉及的任何操作之間切換，投影圖案的反射部分和在深度感測系統(tǒng)的操作中涉及的任何其它信號(例如可見光或RGB圖像)的捕獲或感測，所捕獲的信號/圖像的處理包括信號的解碼以得到深度信息和如果可適用：深度信息的任何后處理，包括例如顏色投影、深度信息和任何相關數(shù)據(jù)的存儲以及傳遞深度信息和任何相關數(shù)據(jù)。

圖45示出根據(jù)當前公開的主題的例子的在物體上投影二維編碼光圖案的第一投影和第二投影的子階段(階段510)。

階段510包括在物體上投影二維編碼光圖案的第一投影(階段511)和在物體上投影相對于第一投影剛性地移動的二維編碼光圖案的第二投影(階段512)。

注意，二維編碼光圖案的兩個剛性地移動的投影的投影可以是連續(xù)的(例如對于很多幀，其中測距參數(shù)被確定)，但也可以是間歇的或脈動的(例如在比每個幀的持續(xù)時間明顯短的持續(xù)時間期間投影，以便減小運動模糊、節(jié)省能量或為了其它原因)。為了避免其它投影對一個投影的破壞，當一個投影可干擾另一投影時，投影可被定時為在任何時間僅僅一個投影被發(fā)射。

此外，如果使用二維編碼光圖案的多于兩個剛性移動的投影(在階段510中以及在接下來的階段中)，投影的額外子階段被包括在階段510中。

可選地，階段511和階段512可至少部分地同時被執(zhí)行(即，使得二維編碼光圖案的多于兩個剛性移動的投影至少部分地同時被投影到物體上)。這可例如被實現(xiàn)，如果這兩個投影使用不同的波長被投影。

可選地，可在不同的時間(即在沒有任何重疊的情況下)執(zhí)行階段511的投影和階段512的投影。進一步在圖46中探究這個可選方案，圖46示出根據(jù)當前公開的主題的例子的在物體上投影二維編碼光圖案的第一投影和第二投影的階段510的子階段。

如果兩個剛性地移動的投影未同時被投影，則可選的階段513可在一個投影和另一投影之間被執(zhí)行(以任何順序，如果這兩個投影是交替的)，階段513包括改變投影二維編碼光圖案的投影儀的狀態(tài)。

例如，階段513可包括將投影儀的可選掩模從一個位置移動到另一位置的可選階段514，該可選掩模能夠圖案化穿過可選掩模的至少一個光束。例如，光學掩模可包括二維編碼光圖案的透明度掩模，使得由投影儀的光源發(fā)射并穿過光學掩模的光將導致由二維編碼光圖案編碼的光。參考關于前面的附圖闡述的例子，階段514可由光學掩模移動模塊216執(zhí)行。

在另一例子中，如果衍射光學元件由從多個單獨的發(fā)射器到達的光照亮(如所建議的，例如關于圖43)，則階段513可包括使這樣的單獨的發(fā)射器的不同子組的啟動交替的可選階段515，從而導致在發(fā)射器的第一子組被啟動時導致第一投影的投影，并在發(fā)射器的第二子組被啟動時導致第二投影的投影。不同的子組可包括具有相似的光譜或在不同光譜中的發(fā)射器。

注意，階段513如果被執(zhí)行則包括改變二維編碼光圖案的投影儀的狀態(tài)，使得在投影之間的預定剛性移動將被得到。

在投影之間的剛性移動(如果這樣的移動需要在它們之間的投影儀的狀態(tài)中的變化，或這樣改變透明度掩?；駾OE的位置，或否)可連同圖案的設計一起被預先確定，以實現(xiàn)二維編碼光圖案關于本身的剛性移動版本的預期行為，例如關于圖5-41討論的。這樣的行為可包括二維編碼光圖案相對于其移動拷貝是本身的反轉圖像、本身的反轉代碼圖像和本身的反轉載波圖像等。關于圖5-41討論的所有變形都可對方法500以及對系統(tǒng)200實現(xiàn)。

可選地，二維編碼光圖案是強度編碼光圖案，其包括：載波特征元素(例如載波位置)集合，其中亮和暗強度產生載波信號；以及有效載荷特征元素(例如有效載荷位置)集合，其中亮和暗(或黑)強度產生空間編碼信號。在這樣的情況下，第一投影和第二投影可相對于彼此剛性地移動，使得第一投影的載波位置至少部分地與第二投影的載波位置重疊，以及使得第一投影的有效載荷位置至少部分地與第二投影的有效載荷位置重疊；以及使得亮和暗強度在載波位置上或在有效載荷位置中在第一投影和第二投影的重疊位置上反轉。注意，可選地，載波位置和有效載荷位置都可顯示這樣的強度反轉，例如在“反轉”圖案的情況下或部分地在“部分反轉載波”和“部分反轉代碼”內的一些位置(可能大部分位置)上，如在圖35-38中例示的。

可選地，二維編碼光圖案可以是強度編碼光圖案，其包括載波位置的至少一個集合(不管是否周期性地分布)和有效載荷位置的至少一個集合(不管是否周期性地分布)，且第一投影和第二投影可相對于彼此剛性地移動(例如通過使第一投影的載波位置至少部分地與第二投影的載波位置重疊)，以便產生：(a)載波重疊位置的至少一個集合，其中第一投影的載波位置和第二投影的載波位置至少部分地彼此重疊，以及(b)有效載荷重疊位置的至少一個集合，其中第一投影的有效載荷位置和第二投影的有效載荷位置至少部分地彼此重疊。

此外，第一投影和第二投影可相對于彼此剛性地移動(以及這樣設計的二維編碼光圖案)，使得對于選自由下列項組成的組的至少一個位置集合，載波重疊位置的至少一個集合和有效載荷重疊位置的至少一個集合，在該集合的位置中的第一投影的強度值相對于在該集合的相應位置中的第二投影的強度值反轉。

如前面提到的，在第一投影和第二投影之間的剛性移動不一定平行于二維編碼光圖案的任何編碼方向。

如前面提到的，在第一類型的特征元素和第二類型的特征元素之間的區(qū)別可出現(xiàn)在二維編碼光圖案中，并可在其分析中(例如在第一圖像和第二圖像的處理中)被使用。一個可能的區(qū)別是在有效載荷和載波特征類型之間的區(qū)別，但也可使用區(qū)別的其它選擇，如上面提到的。

參考可提供二維編碼光圖案的階段505(以及參考二維編碼光圖案被使用時的下面的階段)，提供二維編碼光圖案可包括提供包含第一特征元素和第二特征元素的二維編碼光圖案。第一特征元素是屬于特征元素第一集合的特征元素，而第二特征元素是屬于特征元素第二集合的特征元素。

如上面討論的，在第一特征元素和第二特征元素當中的空間關系可以使得在二維編碼光圖案的預定剛性移動之下(例如在兩個投影之間)，在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自特征元素第二集合中的在第一投影中的特征類型的特征元素具有與來自特征元素第二集合中的在第二投影的相應特征類型的特征元素的編碼狀態(tài)不同的編碼狀態(tài)。

關于階段510，在二維編碼光圖案的第二投影中的每個第一特征元素(例如，如在階段520在第二圖像中成像的)至少部分地與在二維編碼光圖案的第一投影中的相應第一特征元素重疊(例如，如在階段520在第一圖像中成像的)?？蛇x地，在二維編碼光圖案的第二投影中的每個第二特征元素至少部分地與在二維編碼光圖案的第一投影中的相應第二特征元素重疊。關于圖40A-40H進一步研究在兩個投影中的相同類型的特征元素的重疊的利用的例子。

圖47示出根據(jù)當前公開的主題的例子的收集從物體反射的光以提供第一圖像和第二圖像的子階段(階段520)。

階段520包括收集從物體反射的光以提供第一圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第一投影被成像(階段521)，以及收集從物體反射的光以提供第二圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第二投影被成像(階段522)。階段521和522可同時、在部分地重疊的時期或在完全不同的時間被執(zhí)行。

第一圖像和第二圖像可被實現(xiàn)為單個圖像(例如，如果第一投影和第二投影使用不同的波長被投影到物體上)或是不同的圖像(例如，如果第一投影和第二投影在不同的時間使用相同的波長被投影或如果單獨的成像傳感器專用于每個單獨的波長)。

圖48示出根據(jù)當前公開的主題的例子的處理第一圖像和第二圖像以確定物體的測距參數(shù)的可選子階段(階段530)。

階段530可包括一系列可選的子階段，其包括階段541、542和543。可選的階段541包括從第一圖像和從第二圖像得到多個強度值集合，每個強度值集合包括來自第一圖像的強度值和來自第二圖像的空間上相應的強度值。

可選的階段542包括對每個強度值集合的值應用預定數(shù)學運算，以提供每個集合的結果值。

例如，預定數(shù)學運算選自包括加法、減法、減法的絕對值和除法的一組數(shù)學運算。很清楚，可對不同強度值集合的值執(zhí)行其它可能更復雜的數(shù)學過程。

可選的階段543包括基于多個結果值來確定物體的測距參數(shù)。

注意，階段530可包括將各種圖像處理算法應用于例如第一圖像或第二圖像中的每個，這樣的算法可包括噪聲抑制算法、對比度增強算法等。階段530還可包括將各種圖像處理算法應用于可通過處理第一圖像和第二圖像(或這些圖像之一與另一圖像)例如使用下面所述的產生過程來產生的結果圖像(也被稱為中間圖像)。例如，階段530可包括將低通濾波器和/或帶通濾波器應用于這些圖像中的任一個，在它被處理之前或之后。在另一例子中，階段530可包括將故意模糊應用于這些圖像中的任一個，在它被處理之前或之后。也可使用很多其它圖像處理算法。

圖49示出根據(jù)當前公開的主題的例子的處理第一圖像和第二圖像以確定物體的測距參數(shù)的可選子階段(階段530)。階段530可包括一系列可選的子階段，其包括階段551、552、553和554。

圖49所示的階段屬于一個過程，其中第一圖像被分析用于確定測距參數(shù)(如通過使用單個編碼光圖案的單個投影完成的，如在背景中提到的并包括美國專利序列號8,090,194、8,208,719和8,538,166和國際申請專利WO2008/062407的一些參考資料中完成的，這些專利都通過引用被并入本文)，并結合第一圖像來使用第二圖像用于提高第一圖像的分析，從而達到更好的結果(例如對原本例如由于環(huán)境光、所成像的物體的反照率、模糊等而不能被解碼的信息解碼)。

階段552包括處理第一圖像和第二圖像用于計算在第一圖像中的位置集合的信息(例如高精度信息)。

該位置集合——其信息被計算——可包括例如下列項中的至少一個：

a.第一投影的載波元素集合(例如載波位置)(不管是否周期性地分布)；

b.第一投影的有效載荷元素集合(例如有效載荷位置)(不管是否周期性地分布)；

c.編碼位置集合(其中編碼信息例如代碼位存儲在圖像中，例如在沒有有效載荷位置和載波位置的清楚區(qū)別的情況下)。

為該位置集合計算的信息(例如高精度信息)可具有不同的類型。例如，可在階段552計算從處理例如關于圖39、40A-40H、41A-41D討論的過程產生的所有信息。

例如，信息(例如高精度信息)可具有從由高精度位置信息和高精度顏色信息組成的一組數(shù)據(jù)類型選擇的數(shù)據(jù)類型；以及基于高精度信息來確定物體的測距參數(shù)。

注意，高精度信息可包括(或基于)在階段541和542計算的結果值，但這不一定是如此。

階段552前面可以是處理第一圖像用于計算在第一圖像中的位置集合的預備信息的可選的階段551。階段551可包括例如確定格點集合的粗略位置，以及階段552可在這樣的例子中包括確定該格點集合的高精度位置信息。然而，這不一定是需要的，且階段552可被執(zhí)行而不基于只基于第一圖像的預備階段例如階段551的預備結果。

階段552后面是從第一圖像的編碼位置集合(其可以是有效載荷位置或其它編碼位置，如果沒有在有效載荷和載波信息之間的清楚區(qū)別)獲取編碼信息的階段553。例如，階段553可包括對每個編碼位置得到“0”或“1”值，當二維編碼光圖案是二進制編碼光圖案時。

階段554包括處理編碼信息用于確定物體的測距參數(shù)。

雖然不限于現(xiàn)有技術算法，通過分析空間編碼信息來確定測距參數(shù)的幾種算法是本領域中已知的，并可在階段554中使用。在背景中提到的一些參考資料中——包括在美國專利序列號8,090,194、8,208,719和8,538,166和國際申請專利WO2008/062407中——討論了一些這樣的算法，這些專利都通過引用被并入本文。

注意，雖然不一定是這樣，在階段554的處理也可基于第二圖像或基于根據(jù)第一圖像和第二圖像計算的值(例如在階段552計算的值，例如高精度位置信息)。

例如，階段554可包括識別特征(特別是在編碼位置中的代碼位)沿著相應的對極線的位置，以及使沿著對極線的這些位置與在空間中的3D坐標相關，特征從該空間被反射。

通過三角測量技術來實現(xiàn)在沿著對極線的位置與3D坐標之間的相應性的這個過程。對于在2D圖像中的每個所識別的特征，因此得到相應的3D坐標，指示在空間中的點，那個特征從該點從所成像的物體反射。通過所有這樣的3D坐標的編譯，得到3D點云，其給出所成像的物體的三維或深度圖。

注意，點云的另一處理可產生3D網，其本質上將3D云的點熔合到3D表面。這個網也可以是紋理映射的，可能基于在場景中的物體的額外紋理捕獲或基于由在圖40.1中顯示的過程提供的非圖案化紋理圖像。

圖50是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的處理第一圖像和第二圖像以確定物體的測距參數(shù)的階段530的可選子階段的例子的流程圖。圖50的流程可用于解調和解碼照明編碼圖像(例如第一圖像)。

圖50所示的流程包括可選的階段561、562和563。圖50所示的流程屬于編碼光圖案，其包括(第一類型的特征元素的)第一特征元素和(第二類型的特征元素的)第二特征元素，如上面討論的。

階段561包括從第一圖像和從第二圖像得到編碼狀態(tài)，以及產生多個編碼狀態(tài)集合，每個編碼狀態(tài)集合包括來自第一圖像的第一特征元素的編碼狀態(tài)和來自第二圖像的空間上相應的第一特征元素的編碼狀態(tài)。例如，每個編碼集合可包括在這兩個圖像中的相應有效載荷元素的編碼狀態(tài)。例如，每個編碼集合可包括在這兩個圖像中的相應載波元素的編碼狀態(tài)。例如，每個編碼集合可包括在這兩個圖像中的相應特征元素的強度值。例如，每個編碼集合可包括在這兩個圖像中的相應像素的強度值。例如，每個編碼集合可包括在這兩個圖像中的相應特征元素(每個包括多個像素)的平均強度值。

注意，編碼狀態(tài)集合可被實現(xiàn)為編碼狀態(tài)的n元組(n≥2)。如果每個編碼狀態(tài)只包含來自第一圖像的一個編碼狀態(tài)信息和來自第二圖像的一個編碼狀態(tài)信息，則編碼狀態(tài)集合可被稱為編碼狀態(tài)對。在例子中，每個編碼狀態(tài)集合可被實現(xiàn)為強度值集合，包括強度值的n元組，其中n元組的每個強度值相應于從投影之一得到的圖像數(shù)據(jù)，以及其中n元組的所有強度值相應于彼此(例如在不同的照明中從物體300上的同一斑點到達的光的采樣強度值)。

注意，除了或代替強度值，還可使用其它編碼狀態(tài)，例如特征元素的形狀、光學極性、與環(huán)境的對比度、在一個或多個方向上的強度的n階導數(shù)等。還注意，對于單個編碼狀態(tài)集合，多于一個編碼狀態(tài)可從每個圖像獲取。例如，可在與二維編碼光圖案的兩個投影的信息有關的4元組編碼狀態(tài)集合中使用第一圖像的單個位置(例如像素)的強度和極性和在第二圖像中的相應位置的強度和極性。在另一例子中，可在每個位置上從每個圖像獲取多個強度值，其相應于在多頻譜圖像中的不同顏色(例如紅色、綠色和藍色(RGB)強度或不同的紅外(IR)頻率強度)。

階段562包括處理每個編碼狀態(tài)集合的編碼狀態(tài)，以提供每個編碼狀態(tài)集合的結果值。例如，階段562可包括對(編碼狀態(tài)集合的)每個n元組的n個值應用預定數(shù)學運算，以提供每個n元組的結果值(例如應用加法、取平均、找到最小值或最大值等)。

階段563包括基于多個結果值來確定物體的測距參數(shù)。階段563可作為例子包括在這樣的兩個或多個過程的任何組合中實現(xiàn)關于圖40A-40H和41A-41D討論的任一個或多個過程。

注意，方法500還可包括基于第一圖像和/或第二圖像的處理來確定階段510、520和/或530的未來實例的參數(shù)的階段。例如，基于從編碼光圖案到包括物體的場景上的一個或多個投影得到的圖像數(shù)據(jù)的極性，該方法可包括確定使用編碼光圖案的兩個或多個投影以及對結果的所需處理。特別地，如果編碼光圖案在不同的剛性移動(例如反轉圖像、反轉載波和/或反轉代碼)下具有多于一個可能的行為，則圖像數(shù)據(jù)的分析可用于確定要使用哪個處理，以及可能在階段520中應用哪個剛性移動。

作為整體參考方法500(以及作為整體參考系統(tǒng)200)，注意，在上面的描述中，關于編碼光圖案(和因此第一圖像和第二圖像)到相應于有效載荷信息和載波信息(例如有效載荷位置和載波位置)的特征元素類型的劃分提供很多例子。

提供這些例子以給讀者提出與很多類型的二維編碼光圖案有關的各種例子。然而注意，可使用在不同類型的特征元素之間的其它區(qū)別(如上面討論的)。此外，不是可在本發(fā)明的范圍內使用的所有編碼光圖案都包括在有效載荷和載波之間的區(qū)別，或區(qū)別可以不是鮮明的區(qū)別。

因此再次強調，可使用在特征集合的類型之間的任何區(qū)別，以及方法500的階段可在不同種類的特征元素類型上實現(xiàn)。因此，方法500(以及系統(tǒng)200)進一步擴展為包括任何變化，其中使用第一特征元素的多個第一特征元素來代替上面討論的有效載荷元素(例如有效載荷位置)，以及其中使用第二特征元素的多個第二特征元素來代替上面討論的載波元素(例如載波位置)(加以必要的變動)。

作為整體參考方法500(以及作為整體參考系統(tǒng)200)且包括如上面討論的各種類型的編碼狀態(tài)集合的使用，注意，過程例如關于圖40A-40H和圖41A-41D討論的過程的利用可包括作為中間階段處理第一圖像和第二圖像(和可能其它圖像，如果有的話)以產生至少一個結果圖像(也被稱為“中間圖像”)，以及接著處理一個或多個結果圖像以便確定測距參數(shù)。結果圖像的處理可以后面再次是基于通過處理一個或多個結果圖像而得到的信息來處理第一和/或第二圖像。

例如，可通過將數(shù)學運算應用于包括第一圖像和第二圖像的圖像集合來產生中間圖像。例如，第一圖像和第二圖像可被添加到彼此，從彼此減去、取平均、一個除以另一個等。也可使用更復雜的數(shù)學運算(例如相減的絕對值)。

更一般地，方法500可包括產生結果圖像，其中每個像素的顏色基于相應編碼狀態(tài)集合的結果值。例如，可通過將在第一圖像中和第二圖像中的相應位置上的像素的強度值求和來確定在結果圖像中的每個像素的顏色。階段530的確定在這樣的情況下可包括基于結果圖像來確定對象的測距參數(shù)。系統(tǒng)200可相應地被配置和適應，加以必要的變動。

結果圖像可在任何不同的性質例如一個或多個下面的性質的任何組合方面被特征化：

a.第一特征元素的位置在子像素準確度中是可分辨的；

b.第二特征元素的位置在子像素準確度中是可分辨的；

c.在編碼光圖案中的邊緣在子像素準確度中是可分辨的；

d.在特征元素之間的邊界在子像素準確度中是可分辨的；

e.多個像素與正結果值相關，以及多個像素與負結果值相關(例如正和負結果值與有效載荷特征元素相關，從而產生正和負有效載荷結果值)。

在圖40A-40H和41A-41D的過程結果中提出這些性質的例子。

圖51是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的光學系統(tǒng)200的例子的功能方框圖。在圖51中，提出在系統(tǒng)200中的結構光圖案150的投影的可能利用，以捕獲三維(3D)圖像。通過確定在圖像的不同像素中成像的物體的測距參數(shù)來便于由系統(tǒng)200捕獲3D圖像。注意，這些可能的使用作為非限制性例子被提供，因為很多其它使用將對本領域中的普通技術人員呈現(xiàn)。此外，雖然利用系統(tǒng)200的投影的功能被討論為由同一系統(tǒng)200的部件實現(xiàn)，將清楚，這樣的功能也可由外部系統(tǒng)并使用用于利用投影的額外的、更少的或其它部件實現(xiàn)。

下面的討論涉及用于管理3D捕獲的系統(tǒng)。對本領域中的普通技術人員將清楚，下面的討論也可適用于用于管理3D捕獲的方法和計算機程序產品，加以必要的變動，以及為了簡潔的原因將不討論后者。

根據(jù)當前公開的主題的例子，管理3D捕獲(有時也被稱為深度感測)可包括根據(jù)預定的規(guī)則或標準來管理在移動計算設備——更具體地，例如智能電話、平板計算機和/或它們的類似物——中的資源的使用。在當前公開的主題的另外的例子中，管理3D捕獲可包括管理在移動通信設備中的一個或多個3D捕獲資源的使用。更進一步作為例子，管理3D捕獲可包括管理下列項中的一個或多個：功率消耗、存儲器和/或存儲利用率、分配通信帶寬消耗、處理資源(例如CPU循環(huán))的分配等。在下面的描述中，作為移動計算設備的非限制性例子，一般參考移動通信設備。

在整個下面的描述中，參考術語“3D”捕獲。術語“3D捕獲”指涉及利用移動通信設備的多個資源來得到關于某個場景的深度或測距數(shù)據(jù)(3D數(shù)據(jù))的技術過程。因此，根據(jù)當前公開的主題的例子，管理3D捕獲可包括管理在3D捕獲中涉及的至少一個資源的操作或管理3D捕獲的至少一個軟件特征的操作。將認識到，至少在一些方面中，在一些情況下，或在某些條件下，修改在3D捕獲中涉及的資源的操作可影響3D捕獲的至少一個軟件特征的操作，反之亦然。

參考圖51(和通常參考系統(tǒng)200)，注意，系統(tǒng)200可被實現(xiàn)為移動通信設備，例如智能電話、膝上型計算機或另一手持設備。如可在圖51中看到的且作為例子，系統(tǒng)200可包括能夠提供3D深度或測距數(shù)據(jù)的各種部件。在圖51的例子中，示出包括有源立體3D攝像機10的系統(tǒng)200的配置，但在當前公開的主題的另外的例子中，可使用其它已知的3D攝像機。在本領域中的技術人員可容易將在當前公開的主題的例子中提供的教導應用于其它3D攝像機配置和其它3D捕獲技術。

作為例子，3D攝像機10可包括：3D捕獲傳感器12(其可以可選地是前面提到的成像感測單元230的部分或代替它)、驅動器14和3D捕獲處理器16(其可以可選地是前面提到的處理單元230的部分或代替它)。系統(tǒng)200還包括投影模塊18，其包括發(fā)射器陣列210、光學子單元220和DOE 230?？蛇x地，投影模塊18還可包括輸出光學器件220。

在這個例子中，投影模塊18配置成投影結構光圖案，且3D捕獲傳感器12配置成捕獲相應于所反射的圖案的圖像，如從環(huán)境反射的，圖案被投影到該環(huán)境上。Gordon等人的美國專利號8,090,194描述了可在3D攝像機的投影模塊部件中使用的示例結構光圖案以及有源立體3D捕獲技術的其它方面，并特此通過引用被全部并入本申請中。國際申請公布號WO2013/144952描述了可能的投影模塊設計(也被稱為“閃光設計”)的例子并特此通過引用被全部并入。

作為例子，被包括在投影模塊18中的發(fā)射器陣列210可包括IR光源，使得它能夠投影IR輻射或光，且3D捕獲傳感器12可以是對在IR頻帶中的輻射敏感的IR傳感器，并使得它能夠捕獲從場景返回的IR輻射。投影模塊18和3D捕獲傳感器12被校準。根據(jù)當前公開的主題的例子，驅動器14、3D捕獲處理器16或系統(tǒng)200的任何其它適當?shù)牟考膳渲贸蓪崿F(xiàn)用于維持在投影模塊18和3D捕獲傳感器12當中的校準的自校準。

3D捕獲處理器16可配置成執(zhí)行各種處理功能，并運行與3D攝像機的一個或多個部件的操作有關的計算機程序代碼。3D捕獲處理器16可包括能夠存儲被執(zhí)行的或由處理器16執(zhí)行的計算機程序指令的存儲器17。

驅動器14可配置成實現(xiàn)計算機程序，其操作或控制3D攝像機10的部件能夠執(zhí)行的某些功能、特征或操作。

根據(jù)當前公開的主題的例子，系統(tǒng)200除了3D攝像機10以外還可包括硬件部件，包括例如電源9020、存儲裝置30、通信模塊9040、設備處理器40和存儲器9060、設備成像硬件9110、顯示單元9120和其它用戶接口9130。應注意，在當前公開的主題的一些例子中，系統(tǒng)200的一個或多個部件可被實現(xiàn)為分布式部件。在這樣的例子中，某個部件可包括分布在兩個或多個互連的節(jié)點當中的兩個或多個單元。此外作為例子，可能由設備處理器40執(zhí)行的計算機程序可能能夠控制分布式部件并可能夠操作在兩個或多個互連的節(jié)點中的每個上的資源。

已知使用在移動通信設備中的各種類型的電源。電源9020可包括一個或多個電源單元，例如電池、短期高電流源(例如電容器)、涓流充電器等。

設備處理器9050可包括能夠處理軟件程序的一個或多個處理模塊。處理模塊每個可具有一個或多個處理器。在這個描述中，設備處理器9050、在系統(tǒng)200中實現(xiàn)的不同類型的處理器例如主處理器、應用處理器等。設備處理器9050或通常在本文被提到為被包括在設備處理器中的任何處理器可具有一個或多個核心、內部存儲器或高速緩存存儲器單元。

存儲器單元30可配置成存儲執(zhí)行系統(tǒng)200和它的任何部件的操作或功能所必需的計算機程序代碼。存儲單元30也可配置成存儲可在系統(tǒng)200上執(zhí)行的一個或多個應用，包括3D應用80。在分布式配置中，一個或多個3D應用80可存儲在遠程計算機化設備上，并可作為服務由系統(tǒng)200使用。此外或作為對應用程序代碼的可選方案，存儲單元30可配置成存儲數(shù)據(jù)，包括例如由3D攝像機10提供的3D數(shù)據(jù)。

通信模塊9040可配置成實現(xiàn)來去移動通信設備的數(shù)據(jù)通信。作為例子，可由通信模塊9040支持的通信協(xié)議的例子包括但不限于蜂窩通信(3G、4G等)、有線通信協(xié)議(例如局域網(LAN))和無線通信協(xié)議例如Wi-Fi、無線個人區(qū)域網(PAN)例如藍牙等。

應注意，根據(jù)當前公開的主題的一些例子，3D攝像機10的一些部件可在移動通信硬件資源上實現(xiàn)。例如，不是具有專用3D捕獲處理器16，而是可使用設備處理器9050。更進一步作為例子，系統(tǒng)200可包括多于一個處理器和多于一種類型的處理器，例如一個或多個數(shù)字信號處理器(DSP)、一個或多個圖形處理單元(GPU)等和3D攝像機可配置成使用來自多個設備處理器的特定的一個(或一個特定組或類型的)處理器。

系統(tǒng)200可配置成在操作系統(tǒng)70上運行。移動設備操作系統(tǒng)的例子包括但不限于：例如華盛頓州雷德蒙的微軟公司的Windows Mobile^TM和由加利福尼亞州芒廷維尤的谷歌有限公司開發(fā)的Android操作系統(tǒng)。注意，如果系統(tǒng)200不是移動系統(tǒng)，可使用其它操作系統(tǒng)(例如Windows、Linux等)。

3D應用80可以是使用3D數(shù)據(jù)的任何應用。3D應用的例子包括虛擬卷尺測量、3D視頻、3D快照、3D建模等。將認識到，不同的3D應用可具有不同的要求和特征。3D應用80可被分配到3D應用組或可與3D應用組相關。在一些例子中，設備9100可能能夠并行地運行多個3D應用80。

成像硬件9110可包括任何成像傳感器，在特定的例子中，可使用能夠捕獲可見光圖像的成像傳感器。根據(jù)當前公開的主題的例子，成像硬件9110可包括傳感器，一般是至少對可見光敏感的傳感器和可能還有用于實現(xiàn)在低可見光條件中的圖像捕獲的光源(例如一個或多個LED)。根據(jù)當前公開的主題的例子，設備成像硬件9110或其一些部件可被校準到3D攝像機10，且特別是3D捕獲傳感器12和投影模塊18。將認識到，這樣的校準可實現(xiàn)3D圖像的紋理化和如本領域中的技術人員將已知的各種其它協(xié)同處理操作。

在又一例子中，成像硬件9110可包括用于捕獲可見光圖像和用于捕獲IR圖像的RGB-IR傳感器。更進一步作為例子，RGB-IR傳感器可用作3D捕獲傳感器12和可見光攝像機。在這個配置中，3D攝像機的驅動器14和投影模塊18和可能設備9100的其它部件配置成與成像硬件9110協(xié)作地操作，且在上面給出的例子中，與RGB-IR傳感器一起來提供3D深度或測距數(shù)據(jù)。

顯示單元9120可配置成提供圖像和圖形數(shù)據(jù)，包括由3D攝像機10捕獲的3D數(shù)據(jù)的視覺再現(xiàn)，可能在使用3D應用80被處理之后。用戶接口9130可包括使用戶能夠與系統(tǒng)200交互作用的各種部件，例如揚聲器、按鈕、麥克風等。顯示單元9120可以是也用作用戶接口的觸敏顯示器。

在設備成像硬件9110能夠并配置成服務于3D攝像機10的情況下，3D捕獲處理器16或設備處理器9050或這樣的處理實體的任何子部件或CPU核心等可配置成處理從3D捕獲傳感器12或從設備成像硬件9110接收的信號。為了方便起見，在下面的描述中，核心3D捕獲功能應以非限制性方式歸功于3D捕獲處理器16和3D捕獲處理器16。然而將認識到，在系統(tǒng)200的各種部件和子部件之間的功能和任務分配常常是設計選擇。

根據(jù)當前公開的主題的例子，3D捕獲處理器16可配置成收集成像數(shù)據(jù)、處理成像數(shù)據(jù)、分析成像數(shù)據(jù)、產生成像結果、成像內容和/或成像顯示器等。

根據(jù)當前公開的主題的例子，3D捕獲處理器16可接收IR圖像和校準信息作為輸入。作為例子，校準信息可與IR傳感器(作為3D捕獲傳感器的例子)和投影儀(例如投影模塊18)有關。在當前公開的主題的一些例子中，3D捕獲處理器16還可接收例如來自設備成像硬件9110的彩色圖像和彩色攝像機-IR攝像機校準信息作為輸入。

作為例子，由3D捕獲處理器16執(zhí)行的處理可包括預處理、光學字符識別(OCR)、錯誤校正和三角測量。預處理功能可包括用于除去傳感器噪聲和用于例如通過解決光學問題例如散斑來提高信號質量的操作。OCR功能將在圖像中的區(qū)域轉換成在由投影模塊18投影的圖案中使用的以及由3D捕獲傳感器12捕獲的多個碼字之一。錯誤校正操作可包括計算，其使用關于所投影的圖案/代碼的預先存在的知識來校正碼字或碼字的特征的錯誤標記(其可導致一個或多個碼字的標簽的改變)。三角測量功能考慮成像幾何以提取深度信息。在Gordon等人的美國專利號8,090,194中提供參考主動三角測量方法來進行的三角測量過程的例子。

根據(jù)當前公開的主題的例子，3D捕獲處理器16還可執(zhí)行顏色投影功能，由此，來自顏色傳感器(例如來自設備成像硬件9110)的顏色投影到3D數(shù)據(jù)上。將認識到，顏色投影功能(如在這里關于3D捕獲處理器16所述的任何其它功能一樣)可由設備處理器9050或其任何處理部件執(zhí)行。

可涉及處理操作并可被實現(xiàn)為某些3D應用的3D數(shù)據(jù)處理管線的部分的額外過程可以(但不一定)包括下列項中的一些(例如一個、兩個、三個…)：直播系統(tǒng)控制(例如自動增益、自動曝光、主動電源的控制和脈沖持續(xù)時間等)、點云注冊、降噪、特征分類、特征跟蹤、各種3D視覺使用、被動攝像機處理(例如姿勢估計、來自運動的形狀等)、慣性測量單元(IMU)處理(例如卡爾曼濾波器)、時間戳記、ISP功能(去馬賽克、伽馬校正)、壓縮、校準質量監(jiān)控等。將認識到，可在3D捕獲處理器16上、在設備處理器9050上或在這兩者上執(zhí)行上面的操作(處理任務可在各種處理資源當中提前或實時地劃分)。

根據(jù)當前公開的主題的例子，3D攝像機10在來自傳感器12和可能來自其它源的信號的處理之后可配置成提供下列項中的一個或多個作為輸出：一般具有平均量(點云)的一組3D點，其中可使用相鄰點來計算平均量；使用相鄰點的織構化網—三角測量(產生多邊形表面)；具有色圖(色投影)的深度圖。本領域中的技術人員將認識到，額外的輸出可由3D攝像機10提供。如上面提到的，在當前公開的主題的一些例子中歸功于3D攝像機10和3D捕捉處理器16的一些處理可在3D攝像機10之外且特別是由設備處理器9050執(zhí)行，且所以可在圖15中所示的例子中被稱為3D攝像機的東西之外和在本文提供的圖15的描述中產生在這里歸功于3D攝像機10的一些輸出。

根據(jù)當前公開的主題的例子，可能與3D捕獲處理器16協(xié)作的設備處理器9050配置成確定或接收關于移動通信系統(tǒng)9100的資源的狀態(tài)的數(shù)據(jù)。可在任何適當形式中組織資源狀態(tài)數(shù)據(jù)。例如，相關或可選的資源可被分組，通過一些折衷而鏈接的資源可被鏈接，其使用越過某個閾值的資源可被分組，等等。

根據(jù)當前公開的主題的例子，除了使用狀態(tài)數(shù)據(jù)以外，設備處理器9050還可配置成例如從存儲器9060得到或接收可能對確定系統(tǒng)200的一個或多個資源的使用狀態(tài)有用的額外信息。例如，設備處理器9050可得到與預期資源使用有關的數(shù)據(jù)，例如作為所調度的任務的結果或基于從資源使用方面來說關于設備9100或它的資源行為的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和/或基于從資源使用方面來說關于在設備上運行的應用的行為的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。在另一例子中，預期資源使用可與被預期要執(zhí)行的任務有關，作為已經在移動通信設備上運行的過程的結果或為了任何其它原因。

根據(jù)當前公開的主題的例子，術語“資源可用性配置文件”在該描述中和在權利要求中用于描述數(shù)據(jù)，其在移動通信設備中用于描述移動通信設備的一個或多個資源的當前或預期狀態(tài)，特別是描述與3D應用的操作相關的或被預期由3D應用或其任何特征的操作影響的資源的狀態(tài)。

根據(jù)當前公開的主題的例子，設備處理器9050可配置成連續(xù)地監(jiān)控系統(tǒng)200的資源的狀態(tài)，并可相應地更新到資源可用性配置文件。在當前公開的主題的另外的例子中，設備處理器9050可配置成例行地監(jiān)控資源狀態(tài)并更新資源可用性配置文件，其中更新的定時是根據(jù)預定間隔來確定，或基于在設備處理器處接收的某個輸入來確定。在又一例子中，當某個事件例如影響移動通信設備的至少一個資源的可用性出現(xiàn)時，設備處理器9050更新到資源可用性配置文件。

在整個描述中和權利要求中，參考術語“3D應用”。如在本文使用的術語“3D應用”涉及可作為應用在移動通信平臺上運行的計算機程序代碼(不管是在本地被托管還是遠程地被托管并作為服務在移動通信設備上被使用)，且該計算機程序代碼體現(xiàn)使用3D數(shù)據(jù)、特別是由3D攝像機提供或從3D攝像機得到的3D數(shù)據(jù)的至少一個特征。這樣的特征在本描述中和在權利要求中被稱為3D捕獲特征。3D應用的很多例子存在于市場中，且下文是其的小樣本：虛擬卷尺測量、房間建模環(huán)境、3D分段和模型創(chuàng)建、增強現(xiàn)實游戲等。

將認識到，3D應用或3D應用的3D捕獲特征可具有某些屬性特性和要求。此外，為了實現(xiàn)、支持和/或執(zhí)行不同的3D捕獲特征，不同的資源(硬件資源，但可能還有軟件資源)分配要求可存在(包括不同級別的給定資源)，或從另一觀點看或根據(jù)不同的實現(xiàn)，不同的3D捕獲特征可使用不同的資源(包括不同級別的給定資源)。

例如，假設3D會議應用具有全視圖特征和僅臉部特征，其中全場景特征涉及捕獲和處理來自傳感器的整個視場的3D數(shù)據(jù)，以及僅臉部特征涉及僅僅利用得到在場景中的區(qū)域的3D數(shù)據(jù)所需的資源，其中面向3D捕獲傳感器的人被檢測到。在這兩個特征當中，與僅臉部特征比較，3D捕獲應用的全視圖特征將非?？赡芟妮^大的處理、存儲器和功率資源。

根據(jù)當前公開的主題的例子，給定3D應用80的給定特征可與3D應用的軟件程序代碼的特定部分相關?？蛇x地或此外，3D應用80的特征可與特定的資源例如特定的硬件部件或在3D應用80外部并在系統(tǒng)200上運行的特定的軟件程序代碼相關。例如3D應用的特征可與系統(tǒng)200的慣性測量單元(未示出)相關。

根據(jù)當前公開的主題的例子，對于每個特征，可以提供成本度量。如在本文和在權例要求中使用的術語“成本度量”涉及所估計的特征的度量、給定資源或資源組或來自資源組的一個資源的預期或實測消耗，或度量可以是特征的資源消耗的全局度量。在又一例子中，成本度量可涉及所估計的特征的度量、在相應的3D捕獲應用的給定模式下一個或多個資源的預期或實測消耗。

作為例子，每個特征的成本度量可包括多個資源的多個度量。更進一步作為例子，成本度量可包括可選資源的度量，且這樣的度量和它們相關于的資源可被指示為備用物。將注意，提供這樣的可選度量可能能夠執(zhí)行各種折衷計算，包括關于給定特征的不同配置，且在另一例子中關于在不同的3D應用中或在給定的(同一)3D應用的不同操作模式中的不同特征的實現(xiàn)。

此外，將可能在系統(tǒng)200中執(zhí)行在功能上連接到彼此的兩個或多個3D應用，且可例如向設備處理器9050指示在3D應用之間的關系，以及設備處理器9050可配置成當處理有關3D應用之一的給定特征的成本度量時考慮其一些特征的有關3D應用的關系和交叉效應。

作為例子，給定3D應用特征的成本度量可被提供為顯式數(shù)據(jù)，其作為特征程序代碼的部分被存儲或以其他方式與特征程序代碼相關。在另一例子中，可基于特征或用于實現(xiàn)特征的一個或多個資源的以前行為來確定(例如計算)給定3D應用特征的成本度量。在又一些另外的例子中，可基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)例如基于有關特征和可能有關3D應用的資源消耗且可能也在類似的操作條件下、在類似的移動通信設備上等確定給定3D應用特征的成本度量。

可以在各種形式中提供成本度量。例如，成本度量可包括與功率(電)消耗的數(shù)量或水平、容量消耗(例如處理功率的消耗、存儲器的消耗、通信帶寬的消耗等)有關的信息。在另一例子中，成本度量可提供用戶體驗的方面的度量，例如增加或減小的時延、幀速率、輸出的準確度等。

根據(jù)當前公開的主題的例子，除了3D捕獲應用的給定特征的成本度量以外，還可關于特征得到函數(shù)度量。如在本文使用的術語“函數(shù)度量”與關于3D捕獲應用特征的函數(shù)值提供的指示有關，函數(shù)度量關于3D捕獲應用特征的函數(shù)值被提供。作為例子，特征的函數(shù)值指示特征對用戶體驗的值、重要性或貢獻。在另一例子中，特征的函數(shù)值指示用于實現(xiàn)3D捕獲應用的額外特征的特征的值、重要性或貢獻或用于實現(xiàn)其它應用的特征的特征的值、重要性或貢獻。

更進一步作為例子，給定特征的函數(shù)度量可涉及與相應的3D捕獲應用的特定操作模式，且函數(shù)度量涉及在3D捕獲應用的相應模式中的相應特征的函數(shù)值。

根據(jù)當前公開的主題的例子，每個3D應用可具有至少一個操作模式。根據(jù)當前公開的主題的例子，3D應用可包括直播模式。如在本描述中和在權利要求中使用的術語“3D捕獲應用的直播模式”(或簡單地說，“直播模式”)涉及3D應用的模式，其中即時(實時或近實時，例如最多1秒的時延)反饋被提供(例如在顯示器上顯現(xiàn))給3D應用的用戶(人或程序)。更進一步作為例子，在3D應用的直播模式中提供的反饋可能連同直播模式的額外特征一起可便于對3D數(shù)據(jù)的正在進行的捕獲過程的控制的某個措施。例如，在3D應用的直播模式中由移動通信設備提供的即時反饋可實現(xiàn)一個或多個配置的修改和/或移動通信設備的至少一個資源的特征或使用修改正在進行的3D捕獲過程的結果?？捎芍辈ツＪ綄崿F(xiàn)的修改的例子包括改變3D成像部件的定向，修改由投影儀提供的照明的水平、改變由投影儀使用的圖案的類型以及對移動通信設備的軟件資源的控制，例如修改應用于來自傳感器的進入的信號的增益的水平、改變在解碼過程中使用的錯誤校正的類型等。

根據(jù)當前公開的主題的例子，如在本文使用的移動通信設備的資源可涉及移動通信設備的部件或子部件、固件例程或軟件程序運行。

如本領域中的技術人員將認識到的，在3D應用也在非直播模式下操作的情況下，在3D捕獲直播模式中使用的硬件和/或軟件配置可對3D應用的非直播模式的操作有影響，并可對在3D應用的非直播模式中使用的資源——包括使用的水平等——有影響。在另一例子中，在3D捕獲的非直播模式上傳遞的、例如用于進一步處理的數(shù)據(jù)的流也可被相應的3D應用的直播模式的實際實現(xiàn)影響。

在本公開中和在權利要求中，術語“3D應用的非直播模式”(或簡單地說，“非直播模式”)(例如高于1秒或高于2-3秒的時延)涉及除了直播模式以外的3D應用的操作模式。根據(jù)當前公開的主題的例子，3D應用的非直播模式是不與3D捕獲操作同時發(fā)生的模式。更進一步作為例子，3D應用的非直播模式通常涉及資源的進一步利用，包括例如3D數(shù)據(jù)的進一步處理。更進一步作為例子，非直播模式還可包括通過系統(tǒng)200的設備處理器9050進行進一步處理，或在另一例子中通過外部(和遠程)資源進行進一步處理。

將認識到，除了給定3D應用的直播模式以外，幾個非直播模式也可存在，其中每個可具有不同的特征或具有不同配置的特征。作為例子，模式可在時延的量方面以及在其它特性方面不同于彼此。

根據(jù)當前公開的主題的例子，3D應用的給定模式可包括至少兩個特征，其中這兩個特征是彼此的備用特征，以及其中在應用的給定模式中，可能只使用這兩個特征中的僅僅一個。進一步作為例子，這兩個備用特征中的每個可具有不同的資源消耗。

根據(jù)當前公開的主題的例子，某個3D應用的兩個不同模式可具有一個或多個公共3D應用特征。進一步作為例子，3D應用的給定特征在給定3D應用的不同模式中可具有不同的配置或不同的特性。將注意到可在特定的不同配置中具有不同的資源消耗特性的給定特征。在根據(jù)當前公開的主題的例子受制于資源管理過程的3D應用跨越兩個操作模式具有在資源管理過程中使用的相同集合的特征的情況下，至少一個特征可在這兩個操作模式的每個中具有不同的配置。

在其它例子中，某個3D應用的兩個不同模式可具有完全不同的特征(沒有一個特征是共同的)。

根據(jù)當前公開的主題的例子，3D應用或3D應用的給定特征可具有本地模式和遠程模式。根據(jù)當前公開的主題的例子，在給定特征的本地模式中，由3D應用的特征消耗的大部分——包括全部——資源駐留在本地或大部分是移動通信設備的本地特征，而在特征的遠程模式中，由特征消耗的大部分——包括全部——資源處于遠程節(jié)點上(在移動通信設備的外部)，例如大部分資源在云中。

在一個例子中，3D捕獲處理器16或設備處理器9050可配置成基于涉及移動通信設備的一個或多個資源的可用性或狀態(tài)的資源可用性信息例如電池功率、處理功率、存儲器資源、通信帶寬、遠程處理的可用性等來確定在應用的給定模式中使用3D應用80的哪個特征或是否使用3D應用的第一模式的特征或3D應用的第二模式的特征。更進一步作為例子，關于在特定模式中使用哪個特征的決定可進一步基于與特征相關的一個或多個硬件成本參數(shù)。

圖52是示出包括對3D捕獲應用特征的遠程模式的支持的根據(jù)當前公開的主題的例子的系統(tǒng)的方框圖圖示。如可在圖51中看到的，系統(tǒng)900包括云平臺910，其包括實現(xiàn)與3D捕獲應用的給定特征相關的過程的一些或全部的遠程實現(xiàn)的資源。

圖56A、56B和56C是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的配置成得到包括至少一個物體的場景的距離數(shù)據(jù)的裝置3000的例子的功能方框圖。

裝置3000包括通信接口3010，其能夠接收：第一圖像，其中二維編碼光圖案的第一投影被投影在物體上，以及第二圖像，其中二維編碼光圖案的第二投影被投影在物體上，其中第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動。

此外，通信模塊3010可操作來從成像感測單元接收第一圖像和第二圖像。成像感測單元可以是裝置3000的部分(即可選的成像感測單元3030)或在它外部(即成像單元2230)。

通信模塊3010可操作來無線地和/或通過有線連接接收第一圖像和第二圖像。通信模塊3010也配置成向處理單元3040提供第一圖像和第二圖像。可選地，通信模塊3010還可配置成將信息發(fā)送到成像感測單元(例如用于請求待提供的圖像數(shù)據(jù))和/或到其它系統(tǒng)或實體(例如用于提供處理結果或處理單元3040的其它信息)。

第一圖像和第二圖像可涉及同一圖像(或多個圖像)，例如，如果這兩個投影被同時投影，但也可涉及不同的圖像，例如，如果第一投影和第二投影一個接一個地被投影。

注意，上面所述的(通過明確可見的例子或通過它的特性的討論)圖案中的任一個可以是在由通信模塊3010接收的第一圖像和第二圖像的獲取期間被投影到物體300上的二維編碼光圖案。

裝置3000還包括配置成處理第一圖像和第二圖像以確定物體的測距參數(shù)的處理單元3040。

注意，處理單元3040可實現(xiàn)處理單元240的每一個特征、能力、結構和變形，加以必要的變動。為了本公開的簡潔和清楚的原因，注意，處理單元240的詳述的公開也可適用于裝置3000的處理單元3040，加以必要的變動。

參考在前面的附圖中闡述的例子，注意，處理單元3040可配置成執(zhí)行階段530。處理單元3040的不同實施方式可實現(xiàn)階段530的各種所公開的變形，即使沒有明確地被詳述。

可選地，裝置3000還包括配置成捕獲第一圖像和第二圖像的成像感測單元3030。

注意，成像感測單元3030可實現(xiàn)成像感測單元230的每一個特征、能力、結構和變形，加以必要的變動。為了本公開的簡潔和清楚的原因，注意，成像感測理單元230的詳述的公開也可適用于裝置3000的成像感測單元3030，加以必要的變動。

參考在前面的附圖中闡述的例子，注意，成像感測單元3030可配置成執(zhí)行階段520。成像感測單元3030的不同實施方式可實現(xiàn)階段520的各種所公開的變形，即使沒有明確地被詳述。

通常，成像感測單元230可操作來并配置成使用在物體上投影的二維編碼光圖案的多個投影來捕獲物體的一個或多個圖像。

如前面提到的，上面關于系統(tǒng)200和/或系統(tǒng)500所述——顯式地或隱式地——的任何圖案也可用作圖案，其圖像由裝置3000(且特別是由處理單元3040)處理。

此外，關于系統(tǒng)200、方法500和/或任一圖案討論的在二維編碼光圖案的第一投影和第二投影之間的任何關系也可用作在投影之間的關系，投影的圖像由裝置3000處理。這涉及空間關系、時間關系、顏色關系和可涉及這兩個投影之間的任何其它關系。

參考處理單元3040，可選地，處理單元3040配置成：(a)從第一圖像和從第二圖像得到多個強度值集合，每個強度值集合包括來自第一圖像的強度值和來自第二圖像的空間上相應的強度值；(b)對每個強度值集合的值應用預定數(shù)學運算，以提供每個集合的結果值；以及(c)基于多個結果值來確定物體的測距參數(shù)。

雖然不一定是這樣，由處理單元3040使用的預定數(shù)學運算在上面的行動(b)中可選自由加法、減法、減法的絕對值和除法組成的一組數(shù)學運算。

可選地，處理單元3040可配置成：(a)基于多個結果值來計算下列項中的至少一個的高精度信息：(i)第一投影的載波元素集合，以及(ii)第一投影的有效載荷元素集合，其中高精度信息具有選自由高精度位置信息和高精度顏色信息組成的一組數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)類型；以及(b)基于高精度信息來確定物體的測距參數(shù)。

可選地，處理單元3040可配置成：(a)從第一圖像和從第二圖像得到編碼狀態(tài)；(b)產生多個編碼狀態(tài)集合，每個編碼狀態(tài)集合包括來自第一圖像的第一特征元素的編碼狀態(tài)和來自第二圖像的空間上相應的第一特征元素的編碼狀態(tài)；(c)處理每個編碼狀態(tài)集合的編碼狀態(tài)，以提供每個編碼狀態(tài)集合的結果值；以及(d)基于多個結果值來確定物體的測距參數(shù)。

可選地，處理單元3040可配置成應用選自由加法、減法、減法的絕對值和除法組成的一組數(shù)學運算的預定數(shù)學運算作為前面段落的行動(c)的部分。

可選地，處理單元3040可配置成產生結果圖像，其中每個像素的顏色基于相應的編碼狀態(tài)集合的結果值；以及基于結果圖像來確定物體的測距參數(shù)；其中結果圖像特征在于下列性質中的至少一個：(a)第一特征元素的位置是在子像素準確度中可分辨的；(b)第二特征元素的位置是在子像素準確度中可分辨的；(c)在二維編碼光圖案中的邊緣是在子像素準確度中可分辨的；(d)在特征元素之間的邊界是在子像素準確度中可分辨的；(e)多個像素與正結果值相關，而多個像素與負結果值相關。

注意，雖然裝置3000被討論為使用單個二維編碼光圖案的兩個投影用于確定測距參數(shù)，可使用二維編碼光圖案的多于兩個投影(類似于關于系統(tǒng)200和/或方法500討論的內容)。

此外，雖然裝置3000被討論為使用單個二維編碼光圖案的兩個投影用于確定測距參數(shù)，除了二維編碼光圖案的兩個或多個投影以外還可使用二維光圖案(例如均勻光等)(類似于關于系統(tǒng)200和/或方法500討論的內容)。

參考圖56C，注意，使用于在圖51和52中使用的參考數(shù)字相同的參考數(shù)字來給除了單元3010、3030和3040以外的裝置3000的部件編號。如前面提到的，相同的參考數(shù)字在附圖當中重復以指示相應或相似的元件。圖56C的部件(除了部件3010、3030和3040以外)具有與關于圖51和52討論的相應部件相應和相似的結果和功能。

圖57A和57B是示出根據(jù)當前公開的主題的例子的方法4500的例子的流程圖。方法4500是用于計算物體的測距信息的方法。

參考在前面的附圖中闡述的例子，方法4500可由裝置3000和/或由系統(tǒng)200執(zhí)行。裝置3000和/或系統(tǒng)200的不同實施方式可實現(xiàn)方法4500的各種所公開的變形，即使未明確詳述。同樣，方法4500的不同實施方式可包括階段，其執(zhí)行完成裝置3000和/或系統(tǒng)200的各種所公開的變形，即使描述的簡明和清楚并不需要這樣的重復。

方法4500至少包括階段525和階段530(其關于方法500被詳細討論)。階段525包括接收：第一圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第一投影被成像，以及第二圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第二投影被成像。這些第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動。參考關于前面的附圖闡述的例子，階段525可由通信模塊3010執(zhí)行。注意，可選地，參考關于前面的附圖闡述的例子，階段525還可被考慮為由處理單元3040執(zhí)行。

如前面提到的，階段530包括處理第一圖像和第二圖像以確定物體的測距參數(shù)。在上面關于方法500提供的階段530的各種變形和子階段的整個討論也可適用于方法4500。參考關于裝置3000的前面的附圖闡述的例子，階段530可由處理單元3040執(zhí)行。

可選地，方法4500還可包括在階段525之前的收集從物體反射的光的階段520以提供：第一圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第一投影被成像，以及第二圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第二投影被成像。如前面提到的，這些第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動。

進一步公開了由機器可讀的程序存儲設備，程序存儲設備有形地體現(xiàn)由機器可執(zhí)行的指令的程序以執(zhí)行用于計算物體的測距信息的方法。雖然不一定是這樣，指令的程序可包括用于執(zhí)行方法4500的指令。

程序存儲設備由機器可讀，且它有形地體現(xiàn)由機器可執(zhí)行的指令以執(zhí)行用于計算物體的測距信息的方法，其包括下列步驟：

a.收集從物體反射的光以提供：第一圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第一投影被成像，以及第二圖像，其中物體以投影在其上的二維編碼光圖案的第二投影被成像，其中第一投影和第二投影相對于彼此剛性地移動；以及

b.處理第一圖像和第二圖像以確定物體的測距參數(shù)。

可選地，二維編碼光圖案可使用離散編碼來被編碼。

可選地，處理包括：

a.從第一圖像和從第二圖像得到多個強度值集合，每個強度值集合包括來自第一圖像的強度值和來自第二圖像的空間上相應的強度值；

b.對每個強度值集合的值應用預定數(shù)學運算，以提供每個集合的結果值；以及

c.基于多個結果值來確定物體的測距參數(shù)。

可選地，預定數(shù)學運算選自由加法、減法、減法的絕對值和除法組成的一組數(shù)學運算。

可選地，處理包括：

a.基于多個結果值來計算下列項中的至少一個的高精度信息：(a)第一投影的載波元素集合，以及(b)第一投影的有效載荷元素集合，其中高精度信息具有選自由高精度位置信息和高精度顏色信息組成的一組數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)類型；以及

b.基于高精度信息來確定物體的測距參數(shù)。

可選地，在第一投影和第二投影之間的剛性移動不平行于二維編碼光圖案的任何編碼方向。

可選地，第一投影和第二投影中的每個包括多個特征類型，其中每個特征類型由來自特征元素第一集合和來自特征元素第二集合的特征元素的獨特構型形成；以及其中在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自在第一投影中的特征類型的特征元素第二集合的特征元素具有與來自第二投影的相應特征類型的特征元素第二集合的特征元素的編碼狀態(tài)不同的編碼狀態(tài)。

可選地，每個特征類型由來自特征元素第一集合、來自特征元素第二集合以及來自除了第一集合和第二集合以外的特征元素的至少一個額外集合的特征元素的獨特構型形成。

可選地，在第一和第二投影中的多對空間上重疊的特征類型中的每對中，來自在第一投影中的特征類型的特征元素第二集合的特征元素是來自第二投影的相應特征類型的特征元素第二集合的對應特征元素的反轉。

可選地，在多對中的每對中，對于來自特征元素第一集合的被包括在第一投影的特征類型中的每個特征元素，該特征元素的反轉被包括在第二投影的特征類型中。

可選地，在第一投影和第二投影之間的剛性移動可提供在多對的每對中的特征類型中的特征元素當中的期望關系。

可選地，在第一投影和第二投影之間的剛性移動使來自特征元素第一集合的特征元素作為在第二投影中的反轉的特征元素而出現(xiàn)。

可選地，對于在二維編碼光圖案中的第一集合的多組相鄰第一特征元素中的每組第一特征元素，該組第一特征元素是可解碼的以提供指示該組第一特征元素在二維編碼光圖案中的位置的信息。

可選地，第一集合的特征元素的多個子組可被處理以檢測第二集合的一個或多個特征元素。

可選地，在第二投影中的每個第一特征元素至少部分地與在第一投影中的相應第一特征元素重疊。

可選地，處理包括：

a.從第一圖像和從第二圖像得到編碼狀態(tài)；

b.產生多個編碼狀態(tài)集合，每個編碼狀態(tài)集合包括來自第一圖像的第一特征元素的編碼狀態(tài)和來自第二圖像的空間上相應的第一特征元素的編碼狀態(tài)；

c.處理每個編碼狀態(tài)集合的編碼狀態(tài)，以提供每個編碼狀態(tài)集合的結果值；以及

d.基于多個結果值來確定物體的測距參數(shù)。

根據(jù)權利要求96的程序存儲設備，其中處理包括應用選自由加法、減法、減法的絕對值和除法組成的一組數(shù)學運算的預定數(shù)學運算。

可選地，指令的程序還包括由機器可執(zhí)行的指令以執(zhí)行：產生結果圖像，其中每個像素的顏色基于相應的編碼狀態(tài)集合的結果值；其中所述確定包括基于結果圖像來確定物體的測距參數(shù)；其中結果圖像特征在于下列性質中的至少一個：(a)第一特征元素的位置是在子像素準確度中可分辨的；(b)第二特征元素的位置是在子像素準確度中可分辨的；(c)在二維編碼光圖案中的邊緣是在子像素準確度中可分辨的；(d)在特征元素之間的邊界是在子像素準確度中可分辨的；(e)多個像素與正結果值相關，而多個像素與負結果值相關。

可選地，指令的程序還包括由機器可執(zhí)行的指令以執(zhí)行：控制二維編碼光圖案的第一投影和控制二維編碼光圖案的第二投影到物體上的投影。參考關于前面的附圖闡述的例子，投影的控制可包括控制投影儀210和/或外部投影儀2210的操作。

可選地，指令的程序還包括由機器可執(zhí)行的指令以執(zhí)行：控制從物體反射的光的收集以提供第一圖像和第二圖像。參考關于前面的附圖闡述的例子，收集的控制可包括控制成像感測單元230、1230和/或3030的操作。

指令的程序使計算機執(zhí)行用于計算物體的測距信息的方法。雖然不一定是這樣，指令的程序可以使計算機執(zhí)行方法4500。

雖然在本文示出并描述了本發(fā)明的某些特征，本領域中的普通技術人員現(xiàn)在將想到很多修改、替換、變化和等效形式。因此應理解，所附權利要求意欲涵蓋如落在本發(fā)明的真實精神內的所有這樣的修改和變化。

將認識到，上面所述的實施方式作為例子被引用，且其各種特征和這些特征的組合可被改變和修改。

雖然示出和描述了各種實施方式，將理解，沒有由這樣的公開限制本發(fā)明的意圖，更確切地，意圖是涵蓋落在本發(fā)明的范圍內的所有修改和可選的結構，如在所附權利要求中定義的。