TWI646855B - 深度相機的控制方法及驅動裝置 - Google Patents

Abstract

一種深度相機的控制方法，包括：無線訊號收發模組偵測無線頻道中是否存在一佔用訊號並據以產生一頻道佔用結果，運算模組依據頻道佔用結果選擇性地產生佔用訊號，在運算模組產生佔用訊號時，以運算模組致能光源驅動電路並接收深度相機所取得之影像，在運算模組取得影像之後，運算模組選擇性地中止產生佔用訊號，禁能光源驅動電路並停止接收影像。

Description

深度相機的控制方法及驅動裝置

本發明係關於深度相機的控制方法及驅動裝置，尤其是採用飛行時間技術拍攝三維影像的深度相機的控制方法及驅動裝置。

飛行時間（Time of Flight，ToF）是三維攝影領域所採用的主要技術之一。ToF透過多次投射紅外光至目標物件，依據光線發射和反射的時間差或相位差來計算與目標物件之間的距離，並將此距離資訊儲存到二維影像的每個像素中。

然而，考慮到實際的應用場景，在一拍攝區域內可能有多台採用ToF技術的深度相機對同一目標物件進行拍攝，當這些深度相機同時拍攝時，各自所發射的紅外線光將互相干擾，進一步影響深度資訊的計算。而若是限制拍攝區域或是採用事先佈線決定拍攝順序的方式，又為拍攝過程中帶來額外不便之處。

有鑑於此，本發明提出一個適用於多台深度相機協調拍攝的控制方法以及深度相機的驅動裝置。

依據本發明一實施例的一種深度相機的控制方法，包括：無線訊號收發模組偵測無線頻道中是否存在佔用訊號並據以產生頻道佔用結果；運算模組依據頻道佔用結果選擇性地產生佔用訊號；在運算模組產生佔用訊號時，運算模組致能光源驅動電路並接收相機其他部件模組所取得之影像；以及在運算模組取得影像之後，運算模組選擇性地中止產生佔用訊號，禁能光源驅動電路並停止接收影像。其中，依據頻道佔用結果選擇性地產生佔用訊號係指在無線頻道中不存在佔用訊號、且運算模組接獲呈一工作狀態之取像訊號時，運算模組產生佔用訊號；而當在無線頻道中不存在佔用訊號，運算模組接獲呈一休止狀態之取像訊號時，運算模組中止產生佔用訊號，藉此釋放無線頻道。在運算模組中止產生佔用訊號之後，更包括：在經過運算模組所設定的抑制時段之後，重新以無線訊號收發模組偵測無線頻道中是否存在佔用訊號；其中運算模組設定抑制時段係指以一固定的時間長度作為抑制時段或是由複數個彼此相異的時間長度中之隨機擇一作為抑制時段。佔用訊號係為包括編碼資訊之具有指定頻率的無線載波訊號；前述以運算模組依據頻道佔用結果選擇性地產生佔用訊號的步驟更包括：判斷無線頻道當前之佔用訊號之編碼資訊是否與前一個佔用訊號之編碼資訊相同，如果相同，則運算模組維持當前佔用訊號。

依據本發明一實施例所敘的一種深度相機驅動裝置，包括：光源驅動電路、無線訊號收發模組以及運算模組。光源驅動電路用於電性連接至光源，且用於在接收致能指令時驅動光源。無線訊號收發模組用於電性連接至天線以供偵測無線頻道中是否具有佔用訊號，或供產生佔用訊號以透過天線發送至無線頻道。運算模組電性連接光源驅動電路及無線訊號收發模組，運算模組用於電性連接一相機其他部件模組，且用於在無線頻道中不存在佔用訊號時，選擇性地控制無線訊號收發模組產生佔用訊號，且同時產生致能指令並接收相機其他部件模組所取得之影像。前述的運算模組包括：同步處理單元、深度相機感測單元以及中央處理器。同步處理單元電性連接光源驅動電路及無線訊號收發模組，同步處理單元用於在無線頻道中不存在佔用訊號，且接獲呈一工作狀態之取像訊號時，控制無線訊號收發模組產生佔用訊號並產生致能指令。深度相機感測單元電性連接同步處理單元，且用於電性連接相機其他部件模組，深度相機感測單元選擇性地產生取像訊號，且用於接收相機其他部件模組所取得的影像。中央處理器電性連接同步處理單元及深度相機感測單元，其中同步處理單元於無線頻道中不存在佔用訊號且接獲呈一休止狀態之取像訊號時中止產生佔用訊號，藉此釋放無線頻道。

藉由上述架構，本案所揭露的深度相機的控制方法及驅動裝置可適用在多個採用所述驅動裝置的深度相機協調拍攝的應用場景。藉由各個驅動裝置主動採用無線方式偵測無線頻道是否被佔用，並且在確定未佔用之後才啟動光源輔助深度相機的拍攝；從無避免了在其中一台深度相機拍攝時，遭遇其他深度相機同時投射紅外光導致互相干涉的現象；換言之，本案可實現多個深度相機分時拍攝之效果，並且不需要額外的線材或主控台用於協調拍攝順序，因此可節省三維影像拍攝時的成本。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

本發明一實施例的深度相機驅動裝置係適用於採用飛行時間技術的深度相機。請參考圖1，其係以功能方塊圖呈現本發明一實施例的深度相機驅動裝置1以及深度相機的其他元件。深度相機驅動裝置1包括光源驅動電路10、無線訊號收發模組30以及運算模組50，運算模組50電性連接光源驅動電路10以及無線訊號收發模組30。

光源驅動電路10電性連接至一光源12，光源驅動電路10用於提供電力使光源12發射光線至被拍攝物體，其中所發射的光線為不可見光，例如紅外線。光源驅動電路10係依據一致能指令決定是否提供電力至光源12，此致能指令的發送來源係為運算模組50，而運算模組50發送此致能指令的時機則將於後文敘述之。

無線訊號收發模組30電性連接至一天線32。實務上，無線訊號收發模組30係例如一射頻積體電路（Radio Frequency Integrated Circuit，RFIC），具有訊號發射器及訊號接收器。訊號接收器透過天線32可偵測一指定頻段的無線電頻道是否被佔用並據以產生一頻道佔用結果，而頻道佔用結果將傳送至運算模組50。若偵測出無線頻道被佔用，說明無線頻道中存在佔用訊號，若偵測出無線頻道未被佔用，說明無線頻道中不存在佔用訊號。訊號發射器可透過天線32發射一佔用訊號，其發射時機則由運算模組50根據前述的頻道佔用結果決定，佔用訊號係指具有前述指定頻段的無線載波訊號。

請參考圖1。運算模組50中包括同步處理單元52，深度相機感測單元54及中央處理器56，其中深度相機控制單元54電性連接同步處理單元52及相機其他部件模組58，中央處理器56分別電性連接同步處理單元52及深度相機感測單元54。運算模組50係通過同步處理單元52電性連接光源驅動電路10及無線訊號收發模組30。

實務上，深度相機感測單元54例如感測器，用於偵測一觸發狀態，例如深度相機的快門被啟動。而深度相機感測單元54所電性連接的相機其他部件模組58則係指包括如相機鏡頭、快門及感光元件等已知的相機零部件。深度相機感測單元54將依據觸發狀態產生取像訊號，並將此取像訊號傳送至同步處理單元52。此取像訊號可為一垂直同步訊號V _SYNC或一水平同步訊號H _SYNC，二者採影像處理技術領域常用之定義，且取像訊號具有一工作狀態及一休止狀態，實務上，所述的工作狀態例如垂直同步訊號V _SYNC處於高電位，休止狀態例如垂直同步訊號V _SYNC處於低電位。當同步處理單元52接獲處於工作狀態的取像訊號且從無線訊號收發模組30接獲類似「未測得佔用訊號」的頻道佔用結果時，同步處理單元52產生致能指令並發送至光源驅動電路10以啟用光源12。然而，當同步處理單元52接獲處於休止狀態的取像訊號且從無線訊號收發模組30接獲類似「未測得佔用訊號」的頻道佔用結果時，同步處理單元52並不產生致能指令。前述光源12的啟用時機從實際應用場景而言相當於：深度相機的快門被致動，且此時沒有其他深度相機同時拍攝（這些深度相機皆採用本發明一實施例所敘述的深度相機驅動裝置1），即沒有其他相機的光源干擾。因此，使用者的深度相機驅動裝置1自動開啟光源12以進行深度攝影。

中央處理器56用於通過深度相機感測單元54接收從相機其他部件模組58所獲取的影像資訊，並由同步處理單元52決定影像資訊的接收時機。如同前述應用場景，當同步處理單元52接獲取像訊號且從無線訊號收發模組30接獲類似「未測得佔用訊號」的頻道佔用結果時，同步處理單元52將取像訊號轉發至中央處理器56，接獲此取像訊號即代表此時深度相機感測單元54所產生的影像資訊為有效的影像資訊，因此中央處理器56接收此影像資訊並據以計算影像深度資訊。

應理解，前述各模組或各單元是以功能進行劃分，其在實際實現中可以相互組合為一或多個整體。於前述實施例，當具有本實施例的深度相機驅動裝置之TOF深度相機要進行拍攝時，無線訊號收發模組30偵測無線電頻道是否被佔用。如果有佔用，則可以將偵測到的佔用訊號發送給同步處理單元52供其判斷該佔用訊號是否為該同步處理單元52產生的佔用訊號，藉此確定是否繼續後續接收影像等程式；也可以等待一抑制時段，在等待滿該抑制時段後重新等待下一個取像訊號；或者也可以在偵測到佔用訊號後重新等待下一個取像訊號的到來。如果無線電頻道沒有被佔用，則通知同步處理單元52，由同步處理單元52產生佔用信號以佔有該無線電頻道，同時致能光源驅動電路10並接收通過相機其他部件模組58所取得的影像。可以理解，此時，若有其他具有本實施例的深度相機驅動裝置之TOF深度相機也要進行拍攝，則由於無線電頻道的佔有，需要等待無線電頻道被釋放，才能進行拍攝，藉此使這兩個相機能夠在不同時間投射訊號來避免干涉，同時，由於採用無線方式使得相機易於佈建規劃。

請參考圖2，其係繪示依據本發明一實施例的深度相機控制方法，此控制方法係應用於具有前述深度相機驅動裝置1的深度相機。請參考步驟S1，在深度相機驅動裝置1尚未確認目前狀態為可拍攝狀態時，同步處理單元52中止取像訊號的轉發，並中止發送致能指令。換言之，係將深度相機驅動裝置1回歸至待運作的初始狀態，即中央處理器56不接收影像資訊且光源驅動電路10不啟用光源12。

請參考圖2的步驟S2及S3。在步驟S2中，當同步處理單元52收到取像訊號時，代表深度相機感測單元54已準備就緒可進行深度影像的拍攝，否則回到步驟S1，同步處理單元52等待接收取像訊號。在步驟S3中，同步處理單元52依據無線訊號收發模組30的頻道佔用結果進行判斷。若頻道佔用結果為無線頻道中具有佔用訊號，代表目前已有另一深度相機正在拍攝或即將進行拍攝，則移至步驟S7，同步處理單元52等待一抑制時段，或者在另一種實施例中，則移至步驟S1，重新等待接收取像訊號。實務上，此抑制時段之時間長度可以設為一固定值或是隨機值，同步處理單元52中更包括一計時器用以累計等待時間，當等待時間達到抑制時段的時間長度，則回到步驟S1，重新等待取像訊號。

必須附加說明的是，實務上並不限制步驟S2及S3的先後執行順序，例如，可同時檢測佔用訊號及取像訊號，並且在「未測得佔用訊號」及「收到取像訊號」兩個條件同時滿足時，繼續執行圖2的步驟S4。

請參考圖2的步驟S4。在步驟S2及步驟S3分別確認收到取像訊號及無線頻道不存在佔用訊號之後，如步驟S4所示，同步處理單元52指示無線訊號收發模組30發送佔用訊號，藉此通知其他深度相機關於本深度相機即將發射光源並且拍攝。同步處理單元52同時發送致能指令以致能光源驅動電路10，並且轉發取像訊號至中央處理器56使其得以開始接收影像資訊。請參考步驟S5，當中央處理器56完成影像接收之後，同步處理單元52中止致能指令，藉此禁能光源驅動電路10以關閉光源12，同時，同步處理單元52還中止佔用訊號的發送，藉此釋放無線頻道以讓其他深度相機得以發出佔用訊號取得拍攝權，如步驟S6所示。

請繼續參考圖2的步驟S7，為了避免同一個深度相機長期佔用無線頻道進行拍攝，在步驟S6中止佔用訊號的發送之後，同步處理單元必須等待一段時間（即前述抑制時段）後才可重複前述步驟S1以重新等待取像訊號，如步驟S7所示。抑制時段的時間長度如前所述，可以是一固定值或一隨機值，其中隨機值可由數個彼此相異的預設值中隨機選出。若採用隨機值，則可大幅降低兩台深度相機連續兩次同時發出佔用訊號的碰撞情況發生，因此達成多台裝置分時拍攝的功效。

在本發明一實施例中，佔用訊號係為具有指定頻率的無線載波訊號。在本發明另一實施例中，此無線載波訊號可更包括一編碼資訊，且同步處理單元52除了處理無線訊號收發模組30的判斷結果（即是否存在佔用訊號）之外，更包括判斷當存在佔用訊號時，此佔用訊號是否具有前述的編碼資訊，當編碼資訊符合時，方可繼續啟動光源12進行拍攝。藉此可排除不具有相同編碼資訊的深度相機加入到具有此編碼資訊的深度相機群組中進行拍攝，以避免不必要的干擾狀況發生。

綜合以上所述，本發明一實施例所介紹的深度相機驅動裝置及控制方法，藉由發射無線載波訊號佔用無線電頻道並配合抑制時段的設計，可避免同一時間有一台以上的ToF深度相機進行拍攝，造成測距所用的光源互相干擾，影響距離測量準確度。另外，對於新加入的深度相機而言，僅需調整使佔用訊號的發射頻率與其他深度相機所用的佔用訊號頻率相符，便可直接加入原有的拍攝群組當中，而無需額外的限制。而本發明一實施例採用無線載波訊號的偵測與發送作為協調機制，更可以減少額外布置線材所帶來的不便，使得多台深度相機的協同拍攝更加順利。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1‧‧‧深度相機驅動裝置

10‧‧‧光源驅動電路

12‧‧‧光源

30‧‧‧無線訊號收發模組

32‧‧‧天線

50‧‧‧運算模組

52‧‧‧同步處理單元

54‧‧‧深度相機感測單元

56‧‧‧中央處理器

58‧‧‧相機其他部件模組

S1-S7‧‧‧步驟

圖1係依據本發明一實施例所繪示的具有深度相機驅動裝置的相機的功能方塊示意圖。 圖2係依據本發明一實施例所繪示的深度相機控制方法的流程圖。

Claims (9)

1. 一種深度相機的控制方法，包括：以一無線訊號收發模組偵測一無線頻道中是否存在一佔用訊號並據以產生一頻道佔用結果；以一運算模組依據該頻道佔用結果選擇性地產生該佔用訊號，其中在該無線頻道中不存在該佔用訊號且該運算模組接獲呈一工作狀態之一取像訊號時，該運算模組產生該佔用訊號；在該運算模組產生該佔用訊號時，以該運算模組致能一光源驅動電路並接收一相機其他部件模組所取得之一影像；以及在該運算模組取得該影像之後，以該運算模組選擇性地中止產生該佔用訊號，禁能該光源驅動電路並停止接收該影像。
2. 如請求項1所述的深度相機的控制方法，以該運算模組依據該頻道佔用結果選擇性地產生該佔用訊號更包括：在該無線頻道中不存在該佔用訊號且該運算模組接獲呈一休止狀態之一取像訊號時，該運算模組中止產生該佔用訊號，藉此釋放該無線頻道。
3. 如請求項1所述的深度相機的控制方法，在該運算模組中止產生該佔用訊號之後，更包括：在經過一抑制時段之後，重新以該無線訊號收發模組偵測該無線頻道中是否存在該佔用訊號。
4. 如請求項3所述的深度相機的控制方法，其中，該抑制時段為一固定的時間長度或是複數個彼此相異的時間長度中之隨機擇一。
5. 如請求項1所述的深度相機的控制方法，其中，該佔用訊號係為包括一編碼資訊之具有指定頻率的無線載波訊號；該以一運算模組依 據該頻道佔用結果選擇性地產生該佔用訊號之步驟更包括：判斷該無線頻道當前之佔用訊號之編碼資訊是否與前一個佔用訊號之編碼資訊相同，如果相同，則該運算模組維持當前佔用訊號。
6. 一種深度相機驅動裝置，包括：一光源驅動電路，用於電性連接至一光源，且用於在接收一致能指令時驅動該光源；一無線訊號收發模組，用於電性連接至一天線以供偵測一無線頻道中是否具有一佔用訊號，或供產生該佔用訊號以透過該天線發送至該無線頻道；以及一運算模組，電性連接該光源驅動電路及該無線訊號收發模組，該運算模組用於電性連接一相機其他部件模組，且用於在該無線頻道中不存在該佔用訊號時，選擇性地控制該無線訊號收發模組產生該佔用訊號，且同時產生該致能指令並接收該相機其他部件模組所取得之一影像。
7. 如請求項6所述的深度相機驅動裝置，其中該運算模組包括：一同步處理單元，電性連接該光源驅動電路及該無線訊號收發模組，該同步處理單元用於在該無線頻道中不存在該佔用訊號且接獲呈一工作狀態之一取像訊號時，控制該無線訊號收發模組產生該佔用訊號，並產生該致能指令；一深度相機感測單元，電性連接該同步處理單元，且用於電性連接該相機其他部件模組，該深度相機感測單元選擇性地產生該取像訊號，且用於接收該相機其他部件模組所取得的該影像；以及 一中央處理器，電性連接該同步處理單元及該深度相機感測單元，用於接收及處理該深度相機感測單元獲取的影像，其中該同步處理單元決定影像接收的時機。
8. 如請求項7所述的深度相機驅動裝置，其中，該同步處理單元用於在該無線頻道中不存在該佔用訊號、且接獲呈一休止狀態之一取像訊號時，中止產生該佔用訊號，藉此釋放該無線頻道。
9. 如請求項7所述的深度相機驅動裝置，其中，該佔用訊號係為包括一編碼資訊之具有指定頻率的無線載波訊號；該同步處理單元用於判斷該無線頻道當前之佔用訊號之編碼資訊是否與前一個佔用訊號之編碼資訊相同，如果相同，則維持當前佔用訊號。