專利名稱：一種基于雙陣列圖像傳感器的三維測(cè)量芯片及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及距離成像和三維成像技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及用于獲取立體圖像數(shù)據(jù)的三維測(cè)量芯片，該芯片集成兩個(gè)CMOS光學(xué)傳感器陣列，一個(gè)用來獲取深度圖像，一個(gè)用來獲取普通二維圖像，通過同時(shí)獲得兩種信息，來構(gòu)建三維立體圖像。
背景技術(shù)：
CMOS 芯片CMOS工藝是超大規(guī)模集成電路的主流工藝，集成度高，可以根據(jù)需要將多種功能集成在一塊芯片上。CMOS圖像傳感器芯片采用了 CMOS工藝，可將圖像采集單元和信號(hào)處理單元集成到同一塊芯片上。CMOS芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要是由感光陣列、幀(行)控制電路和時(shí)序電路、模擬信號(hào)讀出電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號(hào)處理電路和接口電路等組成。這幾部分通常都被集成在同一塊硅片上。其工作過程一般可分為復(fù)位、光電轉(zhuǎn)換、積分、讀出幾部分。數(shù)字信號(hào)處理電路主要進(jìn)行自動(dòng)曝光量控制、非均勻補(bǔ)償、白平衡處理、黑電平控制、伽瑪校正，壞點(diǎn)檢測(cè)等，為了進(jìn)行快速計(jì)算甚至可以將具有可編程功能的DSP器件與CMOS器件集成在一起，從而組成單片數(shù)字相機(jī)及圖像處理系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的CCD圖像傳感器相比，把整個(gè)圖像系統(tǒng)集成一塊芯片上，構(gòu)成單芯片成像系統(tǒng)，從而降低成本，節(jié)約系統(tǒng)功耗，改善成像質(zhì)量，而且具有重量輕、空間占有小等優(yōu)點(diǎn)。CMOS圖像傳感芯片除了可以獲取可見光圖像，對(duì)紅外非可見光波也可以成像，在 890 980納米范圍內(nèi)其靈敏度比CCD圖像傳感芯片的靈敏度要高出許多，并隨波長增加而衰減的梯度也慢一些。晶圓級(jí)鏡頭模組(Wafer-Lens)技術(shù)晶圓級(jí)鏡頭技術(shù)將光學(xué)元件制造提升至晶圓層級(jí)，透過半導(dǎo)體技術(shù)，在一片晶圓上可制造數(shù)千個(gè)鏡片，并采用晶圓級(jí)封裝技術(shù)將這些鏡片在晶圓上排列結(jié)合，切割為獨(dú)立的鏡頭。這些鏡頭首先會(huì)在晶圓上排列并結(jié)合，然后組裝到光學(xué)元件上，再添加到芯片上的圖像傳感器中。不僅將元件少量化、制程簡(jiǎn)單化、生產(chǎn)大量化，也降低了生產(chǎn)成本。這項(xiàng)技術(shù)將光學(xué)模塊的大小降低到了當(dāng)前今的手機(jī)相機(jī)模塊的一半。晶圓上的鏡頭排列和結(jié)合程序消除了高成本的手動(dòng)調(diào)焦。這些光學(xué)元件采用了能經(jīng)受回流焊的材料，并且有線結(jié)合和BGA結(jié)合兩種方式。當(dāng)采用BGA結(jié)合時(shí)，光學(xué)元件可以直接安裝到板上。中國專利CN101685767A提出了“晶圓級(jí)圖像模塊的制造方法及其結(jié)構(gòu)”。該發(fā)明公開了一種晶圓級(jí)光學(xué)鏡頭模塊的制造方法，解決了通常晶圓級(jí)鏡頭組裝過程中常會(huì)出現(xiàn)尺寸精度的問題，即上下圖像鏡頭在堆棧組裝的時(shí)候有可能造成位置偏移的問題，而使光軸無法對(duì)準(zhǔn)的情況。此發(fā)明同時(shí)簡(jiǎn)化了晶圓級(jí)鏡頭的制造方法[2]。常用的用于獲取目標(biāo)三維信息的方法包括時(shí)差測(cè)距 TOF(time-of-flight)Time of Flight就是去計(jì)算光線飛行的時(shí)間。首先讓裝置發(fā)出脈沖光，并且在發(fā)射處接收目標(biāo)物的反射光，藉由測(cè)量時(shí)間差算出目標(biāo)物的距離，感測(cè)立體空間的相對(duì)位置變化，建構(gòu)灰階距離影像的深度感應(yīng)器。感光芯片由于要測(cè)量光飛行時(shí)間，所以需要做到飛秒級(jí)的快門。使其時(shí)鐘頻率提高到上百G。但這樣做會(huì)使其成本升高。與一般光照需求不一樣的是，TOF照射單元的目的不是照明，而是利用入射光信號(hào)與反射光信號(hào)的變化來進(jìn)行距離測(cè)量，所以，TOF的照射單元都是對(duì)光進(jìn)行高頻調(diào)制之后再進(jìn)行發(fā)射。與普通相機(jī)類似， TOF相機(jī)芯片前端需要一個(gè)搜集光線的鏡頭。不過與普通光學(xué)鏡頭不同的是這里需要加一個(gè)帶通濾光片來保證只有與照明光源波長相同的光才能進(jìn)入。中國專利CN101866056A“基于LED陣列共透鏡TOF深度測(cè)量的三維成像方法和系統(tǒng)”提出了一種新穎的利用TOF進(jìn)行深度測(cè)量的方法，其采用LED陣列作為主動(dòng)發(fā)光源，每次只有LED陣列中的一個(gè)LED向外輻射光。這種方法解決了傳統(tǒng)TOF深度測(cè)量為獲取三維深度信息，需要使用精密、笨重且價(jià)格昂貴的機(jī)械掃描裝置將激光束在其它兩個(gè)方向上對(duì)被測(cè)場(chǎng)景進(jìn)行機(jī)械掃描而造成深度圖像獲取速度慢，實(shí)時(shí)性差等問題M。但隨之而來的問題就是因LED陣列個(gè)數(shù)有限，大規(guī)模LED陣列體積又太大，這就會(huì)導(dǎo)致在有光軸垂直的方向上分辨率較低的問題。雙目視覺雙目立體視覺的基本原理是模仿人眼與人類視覺的立體感知過程，從兩個(gè)視點(diǎn)觀察同一景物，以獲取不同視角下的感知圖像，通過三角測(cè)量原理計(jì)算圖像像素問的位置偏差，以獲取景物的三維信息。使用相互平行設(shè)置的兩個(gè)圖像傳感器，以不同方向觀察三維目標(biāo)，獲得的圖像彼此會(huì)有差別，通過在兩幅圖像中搜索相同的點(diǎn)并比較左右圖像的唯一可獲得距離信息。為從所獲得的兩幅圖像中搜索相同的點(diǎn)需要進(jìn)行大量的圖像處理操作。一個(gè)完整的雙目視覺系統(tǒng)通?？煞譃閳D像獲取、攝像機(jī)標(biāo)定、特征提取、立體匹配、深度恢復(fù)和深度插值等六大部分。中國專利CNlO 1401443A “用于獲得三維圖像的CMOS立體照相機(jī)”提出了一種基于雙目視覺的三維圖像獲取方法。該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理速度快[1]。但因兩個(gè)圖像傳感器陣列中心距太小，導(dǎo)致進(jìn)行深度測(cè)量師精度有點(diǎn)差強(qiáng)人意。結(jié)構(gòu)光源(Structured Light)結(jié)構(gòu)光方法((Mructured Light)是一種基于光學(xué)的三角法測(cè)量原理的主動(dòng)式光學(xué)測(cè)量技術(shù)，其基本原理是由結(jié)構(gòu)光投射器(可以是激光器，也可以是投影儀)向被測(cè)物體表面投射一定模式的光點(diǎn)、光條或光面結(jié)構(gòu)，在物體表面形成由物體表面形狀所調(diào)制的光學(xué)三維圖像。并由圖像傳感器(如攝像機(jī))獲得圖像，通過系統(tǒng)幾何關(guān)系，利用三角原理計(jì)算得到物體的三維坐標(biāo)。當(dāng)光學(xué)投射器與攝像機(jī)之間的相對(duì)位置一定時(shí)，由獲取的光學(xué)圖像便可重現(xiàn)物體表面的三維輪廓。結(jié)構(gòu)光方法中，通過對(duì)獲取的物體表面結(jié)構(gòu)光圖像進(jìn)行相應(yīng)處理，獲得場(chǎng)景的深度信息。已經(jīng)存在比較成熟的深度計(jì)算方法。如，文獻(xiàn)“用結(jié)構(gòu)光編碼方法實(shí)現(xiàn)物體的三維輪廓重構(gòu)與測(cè)量”(作者大連理工大學(xué)魏媛胡家升)介紹了一種用結(jié)構(gòu)光編碼方法獲取物體表面三維坐標(biāo)的三維輪廓重構(gòu)與測(cè)量系統(tǒng)⑷。有比如中國專利CN101667303A “一種基于編碼結(jié)構(gòu)光的三維重建方法”提出了一種簡(jiǎn)化計(jì)算過程、匹配精確度高、重建精度高的基于編碼結(jié)構(gòu)光的三維重建方法[5]。通過優(yōu)化，可方便的實(shí)現(xiàn)深度信息計(jì)算方法的硬件化，并集成到本發(fā)明的數(shù)字處理模塊。
參考文獻(xiàn)[1](株)賽麗康.用于獲得三維圖像的CMOS立體照相機(jī)中國，CN101401443A[P ].2009-04-01[2011-06-02], http://www. soopat. com/Patent/200780008388[2]旭麗電子(廣州)有限公司光寶科技股份有限公司.晶圓級(jí)圖像模塊的制造方法及其結(jié)構(gòu)中國，CN101685767A[P], 2010-03-31 [2011-06-02], http://www. soopat. com/Patent/200810211431[3]中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院.基于LED陣列共透鏡TOF深度測(cè)量的三維成像方法和系統(tǒng)中國，CN101866056A[P]. 2010-10-20[2011-06-02]. http://www. soopat. com/Patent/201010190028[4]魏媛胡家升.用結(jié)構(gòu)光編碼方法實(shí)現(xiàn)物體的三維輪廓重構(gòu)與測(cè)量[EB/0L]. http://cn. newmaker. com/art_22093. html[5]浙江工業(yè)大學(xué).一種基于編碼結(jié)構(gòu)光的三維重建方法中國，CN101667303A[P ].2010-03-10[2011-06-02], http://utils. soopat. com:8080/TiffFile/PdfView/E92F5B 0D01FC8FEA7B2148B4F6ADE45
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)在三維成像方法和系統(tǒng)在獲取深度信息速度慢、深度圖像與二維圖像之間配準(zhǔn)精度差，整個(gè)三維成像系統(tǒng)所需硬件數(shù)目較多，系統(tǒng)校準(zhǔn)復(fù)雜等不足， 提出一種用于立體測(cè)量的雙圖像傳感器陣列芯片，用于實(shí)現(xiàn)快速，高精度的獲取三維圖像。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于雙陣列圖像傳感器的三維測(cè)量芯片，包括兩個(gè)光學(xué)鏡頭、兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列及圖像傳感器控制和處理電路，其特征在于，兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列及圖像傳感器控制和處理電路制作在同一個(gè)半導(dǎo)體襯底上，所述的光學(xué)鏡頭為晶圓級(jí)光學(xué)鏡頭， 分別位于兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列的上面，其中一個(gè)光學(xué)鏡頭帶有紅外濾光片或者薄膜， 用于獲取普通二維彩色圖像，另一個(gè)光學(xué)鏡頭用于獲取深度圖像，圖像傳感器控制和處理電路根據(jù)兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列獲取的圖像信息，構(gòu)建三維立體圖像。作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述的兩個(gè)圖像傳感器陣列的光軸相互平行且垂直于像平面并具有相同的解析度。本發(fā)明同時(shí)提供一種基于雙陣列圖像傳感器的三維測(cè)量系統(tǒng)，包括紅外光發(fā)光源、兩個(gè)光學(xué)鏡頭、兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列、圖像傳感器控制和處理電路，所述的紅外光發(fā)光源，用于產(chǎn)生紅外結(jié)構(gòu)光，其特征在于，兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列及圖像傳感器控制和處理電路制作在同一個(gè)半導(dǎo)體襯底上，所述的光學(xué)鏡頭為晶圓級(jí)光學(xué)鏡頭，分別位于兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列的上面，其中一個(gè)光學(xué)鏡頭帶有紅外濾光片或者薄膜，用于獲取普通二維彩色圖像，另一個(gè)光學(xué)鏡頭用于獲取深度圖像，圖像傳感器控制和處理電路根據(jù)兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列獲取的圖像信息，構(gòu)建三維立體圖像。本發(fā)明在一個(gè)半導(dǎo)體襯底上集成了兩個(gè)圖像傳感器陣列和相應(yīng)的圖像傳感器陣列控制電路、圖像信號(hào)處理電路和數(shù)字信號(hào)處理電路，用硬件方式對(duì)獲取的紅外圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，直接計(jì)算出深度信息，減輕了后端系統(tǒng)的計(jì)算壓力，減少了數(shù)據(jù)傳輸所需帶寬， 提高了三維測(cè)量的實(shí)時(shí)性。這樣的芯片實(shí)現(xiàn)解決了普通三維成像系統(tǒng)使用分立圖像傳感器帶來的校準(zhǔn)問題，兩個(gè)圖像傳感器陣列的中心距是固定不變的，且相對(duì)較小，通過簡(jiǎn)單的硬件電路即可消除校準(zhǔn)問題，使輸出數(shù)據(jù)的二維彩色圖像數(shù)據(jù)和深度數(shù)據(jù)是一一對(duì)應(yīng)的。應(yīng)用晶圓級(jí)鏡頭技術(shù)，在圖像傳感器陣列上放置光學(xué)鏡頭，有效地減少了芯片和測(cè)量系統(tǒng)的大小，結(jié)合兩種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可方便的將本發(fā)明應(yīng)用在很多領(lǐng)域中，如消費(fèi)類電子領(lǐng)域、監(jiān)控安防領(lǐng)域、汽車安全駕駛領(lǐng)域、自動(dòng)控制和識(shí)別領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，(a)為截面圖；(b)為俯視圖。圖2A，2B為空間上的點(diǎn)在兩個(gè)圖像傳感器210和220上成像的幾何關(guān)系示意圖。 圖2B中水平間距D大于圖2A中的水平間距D圖3是圖像傳感器控制和處理電路230的具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。圖4是本發(fā)明芯片的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明的一個(gè)典型應(yīng)用系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出了在一個(gè)半導(dǎo)體襯底上制作兩個(gè)圖像傳感器陣列，分別位于半導(dǎo)體襯底的左邊和右邊。在兩個(gè)圖像傳感器陣列中間和下方制作出圖像傳感器控制電路、圖像信號(hào)處理電路(ISP)和數(shù)字信號(hào)處理電路(DSP，主要用于計(jì)算深度信息)，通過總線連接左右兩個(gè)圖像傳感器陣列。應(yīng)用晶圓級(jí)鏡頭(Wafer Level Lens)技術(shù)在兩個(gè)圖像傳感器陣列上放置光學(xué)鏡頭。兩個(gè)圖像傳感器陣列工作于不同工作模式下一個(gè)作為普通圖像傳感器陣列直接感知普通的二維圖像數(shù)據(jù)；另一個(gè)工作在紅外感知模式下，本發(fā)明采用主動(dòng)光源發(fā)出特定形式的結(jié)構(gòu)紅外光，對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行照射，由此圖像傳感器陣列感知紅外圖像數(shù)據(jù)。兩圖像傳感器陣列捕獲圖像數(shù)據(jù)后通過總線將圖像數(shù)據(jù)傳送給圖像信號(hào)處理電路和數(shù)字信號(hào)處理電路進(jìn)行處理輸出圖像數(shù)據(jù)和相應(yīng)的深度數(shù)據(jù)。下面參考附圖和實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。圖1描述了本發(fā)明的外觀圖，包括本發(fā)明的截面圖和俯視圖。參考圖1，本發(fā)明100從外觀上看有兩個(gè)光學(xué)鏡頭110和120，一個(gè)紅外光發(fā)光源 130。光學(xué)鏡頭110下對(duì)應(yīng)著圖像傳感器陣列210，光學(xué)鏡頭120下對(duì)應(yīng)著圖像傳感器陣列 220，鏡頭110和120在垂直方向上以距離h與圖像傳感器陣列210和220分隔開。在圖像傳感器陣列210和220中間和下面為圖像傳感器控制和處理電路230。圖像傳感器陣列220 和210及圖像傳感器控制和處理電路230是在一塊半導(dǎo)體襯底上實(shí)現(xiàn)的。另外，圖像傳感器陣列210和220的光軸相互平行且垂直于像平面且具有相同的解析度。整個(gè)裝置在工作過程中紅外光發(fā)光源130 —直向外輻射特定形式的結(jié)構(gòu)紅外線， 圖像傳感器陣列210作為普通圖像傳感器陣列，其光學(xué)鏡頭含有紅外濾除片，消除了本發(fā)明的紅外光光源和環(huán)境中的紅外光對(duì)該圖像傳感器陣列的干擾，該圖像傳感器陣列獲取的為普通彩色圖像數(shù)據(jù)。圖像傳感器陣列220感知紅外線波段的圖像數(shù)據(jù)，為此在光學(xué)鏡頭 120上有紅外光帶通濾光片，獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理即可獲取各像素點(diǎn)的深度信息。圖2描述了空間上的點(diǎn)在兩個(gè)圖像傳感器陣列210和220上成像的幾何關(guān)系。參考圖2A，空間上某點(diǎn)200距圖像傳感器陣列210和220的距離為d，圖像傳感器陣列210和220之間的中心距為D，在水平方向圖像傳感器陣列210上的成像點(diǎn)到圖像傳感器陣列210的中心點(diǎn)的距離為tl，圖像傳感器陣列220上的成像點(diǎn)到圖像傳感器陣列220 的中心點(diǎn)的距離為t2，可以看出tl Φ t2，這說明兩圖像傳感器陣列210和220之間因有距離為D的水平間距，導(dǎo)致兩者的成像會(huì)有一小小的差異，在水平方向上會(huì)有一定大小的水平平移t，參見圖2A和2B，可看出上述水平平移大小受圖像傳感器陣列210和220之間的水平間距D影響，圖2B中水平間距Dl大于圖2A中的水平間距D，圖2B中，圖像傳感器陣列220上的成像點(diǎn)到圖像傳感器陣列220的中心點(diǎn)的距離為t3，可見t3 > t2。圖像傳感器陣列210和220之間的水平間距D越小則圖像傳感器陣列210和220的成像間的水平平移t越小。將兩個(gè)圖像傳感器陣列集成在一個(gè)半導(dǎo)體襯底上可有效減少水平間距D的大小， 為后期信號(hào)處理帶來方便。因?yàn)樗狡揭苩的存在且不可避免(因圖像傳感器陣列210和 220之間的水平間距D不會(huì)為零)導(dǎo)致的結(jié)果就是兩個(gè)圖像傳感器陣列210和220成像之間的不匹配，即兩圖像傳感器陣列對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)不是對(duì)空間中同一點(diǎn)采集來的數(shù)據(jù)。 為實(shí)現(xiàn)正確匹配，需要對(duì)采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。普通三維成像系統(tǒng)使用分立圖像傳感器，兩個(gè)傳感器陣列的中心距比較大且易于改變，使得校準(zhǔn)比較復(fù)雜。本發(fā)明芯片的兩個(gè)圖像傳感器陣列的中心距是固定不變的，且相對(duì)較小，通過簡(jiǎn)單的硬件電路即可解決校準(zhǔn)問題，從而能夠提高測(cè)量的實(shí)時(shí)性和測(cè)量精度可以更高。圖3描述了圖像傳感器控制和處理電路230的具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。參考圖3，圖像傳感器控制和處理電路230由讀出電路模塊310和320，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊302，時(shí)鐘控制器模塊304，輸入輸出模塊330，圖像信號(hào)處理模塊340和數(shù)字信號(hào)處理模塊350組成。讀出電路模塊包括行選擇邏輯單元、模擬信號(hào)處理單元、列選擇邏輯單元。圖像信號(hào)處理電路主要進(jìn)行自動(dòng)曝光量控制、非均勻補(bǔ)償、白平衡處理、黑電平控制、伽瑪校正，壞點(diǎn)檢測(cè)等。上述模塊中讀出電路模塊310與圖像傳感器210相連，讀出電路模塊 320與圖像傳感器220相連。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊302，時(shí)鐘控制器模塊304，輸入輸出模塊 330和圖像信號(hào)處理模塊340則為圖像傳感器210和220共享的幾個(gè)模塊。當(dāng)圖像傳感器 210和220曝光后，分別由讀出電路310和320將模擬圖像信號(hào)讀出，再經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊302將模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)，圖像信號(hào)處理模塊340處理所述數(shù)字圖像信號(hào)，由輸入輸出模塊330輸出處理后的圖像傳感器210的數(shù)字圖像信號(hào)，處理后的圖像傳感器220的數(shù)字圖像信號(hào)則送入數(shù)字信號(hào)處理模塊350，計(jì)算出各像素點(diǎn)的深度信息，再進(jìn)行相應(yīng)處理消除由水平位移帶來的影響最后由輸入輸出模塊330輸出各像素的深度信息。圖4描述了本發(fā)明芯片的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。參考圖4，本發(fā)明利用CMOS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將本發(fā)明所需的功能都集成在一塊半導(dǎo)體襯底上，這有效地減少了系統(tǒng)成本，也解決了由分立圖像傳感器構(gòu)成的三維測(cè)量的校準(zhǔn)問題。通過集成數(shù)字處理電路，對(duì)獲取的紅外圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，提高了本發(fā)明的實(shí)時(shí)性。 結(jié)合晶圓級(jí)鏡頭(Wafer Level Lens)技術(shù)在本發(fā)明上直接放置鏡頭，進(jìn)一步減少了本發(fā)明的大小，為本發(fā)明的廣泛應(yīng)用提供了現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。圖5描述了本發(fā)明的一個(gè)典型應(yīng)用系統(tǒng)。參考圖5，此典型應(yīng)用采用嵌入式處理器為處理核心，由本發(fā)明500采集圖像數(shù)據(jù)，處理后送入存儲(chǔ)緩沖器510中緩存。嵌入式處理器520讀取緩存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，送入彩色顯示器570顯示。麥克風(fēng)540可獲取實(shí)時(shí)音頻數(shù)據(jù)，由音頻編解碼器580處理后送入數(shù)字處理器520進(jìn)行處理。圖像數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)處理后都可存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器560中， 如硬盤、Flash存儲(chǔ)器等。用戶可以通過用戶控制530對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。
本發(fā)明中所有實(shí)現(xiàn)方法都可以根據(jù)已有技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，且這些技術(shù)都是成熟可靠的，這對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)提供了現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。
權(quán)利要求
1.一種基于雙陣列圖像傳感器的三維測(cè)量芯片，包括兩個(gè)光學(xué)鏡頭、兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列及圖像傳感器控制和處理電路，其特征在于，兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列及圖像傳感器控制和處理電路制作在同一個(gè)半導(dǎo)體襯底上，所述的光學(xué)鏡頭為晶圓級(jí)光學(xué)鏡頭，分別位于兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列的上面，其中一個(gè)光學(xué)鏡頭帶有紅外濾光片或者薄膜，用于獲取普通二維彩色圖像，另一個(gè)光學(xué)鏡頭用于獲取深度圖像，圖像傳感器控制和處理電路根據(jù)兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列獲取的圖像信息，構(gòu)建三維立體圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維測(cè)量芯片，其特征在于，所述的兩個(gè)圖像傳感器陣列的光軸相互平行且垂直于像平面并具有相同的解析度。
3.一種基于雙陣列圖像傳感器的三維測(cè)量系統(tǒng)，包括紅外光發(fā)光源、兩個(gè)光學(xué)鏡頭、兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列、圖像傳感器控制和處理電路，所述的紅外光發(fā)光源，用于產(chǎn)生紅外結(jié)構(gòu)光，其特征在于，兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列及圖像傳感器控制和處理電路制作在同一個(gè)半導(dǎo)體襯底上，所述的光學(xué)鏡頭為晶圓級(jí)光學(xué)鏡頭，分別位于兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列的上面，其中一個(gè)光學(xué)鏡頭帶有紅外濾光片或者薄膜，用于獲取普通二維彩色圖像，另一個(gè)光學(xué)鏡頭用于獲取深度圖像，圖像傳感器控制和處理電路根據(jù)兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列獲取的圖像信息，構(gòu)建三維立體圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維測(cè)量芯片，其特征在于，所述的兩個(gè)圖像傳感器陣列的光軸相互平行且垂直于像平面并具有相同的解析度。
全文摘要
本發(fā)明涉及距離成像和三維成像技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于雙陣列圖像傳感器的三維測(cè)量芯片，包括兩個(gè)光學(xué)鏡頭、兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列及圖像傳感器控制和處理電路，兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列及圖像傳感器控制和處理電路制作在同一個(gè)半導(dǎo)體襯底上，所述的光學(xué)鏡頭為晶圓級(jí)光學(xué)鏡頭，分別位于兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列的上面，其中一個(gè)光學(xué)鏡頭帶有紅外濾光片或者薄膜，用于獲取普通二維彩色圖像，另一個(gè)光學(xué)鏡頭用于獲取深度圖像，圖像傳感器控制和處理電路根據(jù)兩個(gè)CMOS圖像傳感器陣列獲取的圖像信息，構(gòu)建三維立體圖像。本發(fā)明同時(shí)提供一種采用上述芯片實(shí)現(xiàn)的三維測(cè)量系統(tǒng)。本發(fā)明能夠有效地減少測(cè)量芯片和系統(tǒng)的尺寸，并提高測(cè)量的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)H04N5/374GK102438111SQ201110280060
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者倪海日, 劉立, 王天慧, 王建 申請(qǐng)人:天津大學(xué)