CN110308568A - 避免人眼受到结构光深度相机的激光伤害的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种避免人眼受到结构光深度相机的激光伤害的方法及装置，所述方法包括：采集结构光深度相机投射到人脸上的激光编码图案；对所采集到的激光编码图案进行检测识别，并给出检测识别结果；根据检测识别结果选择采取相应的处理方式进行处理；处理完成后，重复执行上述步骤，直到检测识别结果正常。本发明技术方案可通过红外摄像头在线检测结构光深度相机所投射在人脸上的激光编码图像；还可实时根据所生成的异常信号或过曝信号对驱动电路进行控制，关断或减弱驱动电流。

Description

避免人眼受到结构光深度相机的激光伤害的方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机视觉、深度感知、激光安全技术领域，具体涉及一种避免人眼受到结构光深度相机的激光伤害的方法及装置。

背景技术

结构光深度感知技术用于感知空间物体的形状和距离信息，是计算机视觉领域研究和应用开发的热点方向。相比双目立体摄像头，基于结构光的主动视觉深度感知技术可以较为准确地获取图案的深度信息，其获取的深度图信息具有更稳定可靠、不受环境光影响、立体匹配过程简单、算法计算量小等优势。随着深度感知技术的发展和成熟，该技术与人脸识别算法结合，被应用到监控、识别等领域。

基于结构光的主动视觉深度感知技术中所采用的主动光源，一般为红外激光源，比如垂直腔面发射激光器(VCSEL)和激光二极管(LD)激光源等。其中，垂直腔面发射激光器(VSCEL)与传统边发射激光器相比，具有小的发散角和圆形对称的远、近场分布，使其与光纤的耦合效率大大提高，而不需要复杂昂贵的光束整形系统。但垂直腔面发射激光器(VCSEL)和激光二极管(LD)激光源，经准直后其相干性强，当光源强度高于一定强度时，会对人眼造成伤害，尤其在消费电子领域，人眼对激光的安全要求很高。当前结构光深度相机已经嵌入到各种智能终端中应用，包括智能手机、智能电视、VR/AR头盔、机器人等，为了有效防护人眼的安全，需要对结构光深度相机所投射生成的激光编码图案、激光散斑光强等进行自动检测，防止发生异常情况。

发明内容

针对以上不足，本发明提供一种避免人眼受到结构光深度相机的激光伤害的方法和装置，可以有效的避免结构光深度相机的激光对人眼的伤害。

本发明提供一种避免人眼受到结构光深度相机的激光伤害的方法，包括如下步骤：

采集结构光深度相机投射到人脸上的激光编码图案；

对所采集到的激光编码图案进行检测识别，并检测识别结果；

当检测识别结果存在异常或曝光，则选取相应的处理方式进行处理；

处理完成后，重复执行上述步骤，直到检测识别结果正常。

可选的，所述处理方式包括：

当激光编码图案存在异常，则关断结构光深度相机的驱动电流，并不再恢复；

当激光编码图案过曝，则减弱结构光深度相机的驱动电流。

可选的，所述异常包括以下任意一项或多项：结构光深度相机的衍射光学器件破裂、脱落和热熔。

可选的，所述检测识别的过程包括：

从激光编码图案的中间位置及四周提取相同大小的图案块；

计算所提取图案块的均值，并分别计算中间位置图案块的均值与四周图案块的均值的差值；

分别对所述差值与阈值进行对比，根据对比结果判定激光编码图案是否存在异常或过曝。

本发明还提供一种避免人眼受到结构光深度相机的激光伤害的装置，具体技术方案描述如下：

一种避免人眼受到结构光深度相机的激光伤害的装置，包括：

采集模块，用于采集结构光深度相机投射到人脸上的激光编码图案；

检测识别模块，用于对所采集到的激光编码图案进行检测识别，并判定检测识别结果；

处理模块，用于当检测识别结果存在异常或曝光时选取相应的处理方式进行处理；

重复执行模块，用于依次触发上述模块，直到检测识别结果正常。

可选的，所述处理模块包括异常处理单元和曝光处理单元；当检测识别结果为异常，异常处理单元关断所述结构光深度相机的驱动电流，并不再恢复；当检测识别结果为曝光，曝光处理单元减弱所述结构光深度相机的驱动电流。

可选的，所述异常包括以下任意一项或多项：结构光深度相机的衍射光学器件破裂、脱落和热熔。

可选的，所述检测识别模块包括：

提取单元，用于从所述激光编码图案的中间位置及四周提取相同大小的图案块；

计算单元，用于计算所提取的图案块的均值，并分别计算中间位置图案块的均值与四周图案块的均值的差值；

对比单元，用于对所述差值与阈值进行对比，根据对比结果判定激光编码图案是否存在异常或过曝。

本发明还提供一种智能终端，具体描述如下：

一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括存储器和处理器，其中，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行上述任一方法的步骤。

本发明还提供另一种智能终端，描述如下：

一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括上述任一装置。

本发明技术方案具有的有益效果为：

1、可通过红外摄像头在线检测结构光深度相机所投射在人脸上的激光编码图像；

2、可实时根据所生成的异常信号或过曝信号对驱动电路进行控制，关断或减弱驱动电流。

附图说明

图1是本发明实施例的一种避免人眼受到结构光深度相机的激光伤害的方法流程图；

图2是本发明实施例的一种避免人眼受到结构光深度相机的激光伤害的装置结构示意图；

图3是本发明实施例的激光编码图案出现异常时的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供一种避免人眼受到结构光深度相机的激光伤害的方法，包括如下步骤：

S100：采集结构光深度相机投射到人脸上的激光编码图案；

S200：对所采集到的激光编码图案进行检测识别，并判定检测识别结果；

S300：当检测识别结果存在异常或曝光，则选取相应的处理方式进行处理；

S400：处理完成后，重复执行上述步骤，直到检测识别结果正常。

在步骤S100的具体实施例中，结构光深度相机投射生成激光散斑编码，并对人脸进行3D照射，进一步的，在采集投射到人脸的激光散斑编码的过程中，对激光编码图案的投射与接收进行了同步和曝光时间控制，即结构光深度相机会反馈一个触发信号strobe_ir给其中的同步控制单元；同步控制单元产生触发信号strobe_pro给结构光深度相机的激光源。

在步骤S200的具体实施例中，对所采集到的激光编码图案进行检测识别的过程如下：

1)从激光编码图案的中间位置及四周(上下左右)分别提取相同大小的图案块，并求取该图案块的均值；确定所对应激光编码图案的编码块中心，提取图案块1，并在图案块1的四周(上下左右)分别提取相同大小的图案块2、图案块3、图案块4和图案块5。

2)计算所提取的各图案块的均值并分别计算中间图案块1的均值和图案块2、图案块3、图案块4、图案块5的均值的差值，即

3)判断所求差值是否大于阈值th1，即Δx₁₂、Δx₁₃、Δx₁₄、Δx₁₅是否都大于阈值th1。若Δx₁₂、Δx₁₃、Δx₁₄、Δx₁₅都大于th1，则判定激光编码图案存在异常(即结构光深度相机的衍射光学器件可能出现破裂、脱落、热熔等)，此时发出异常信号；若Δx₁₂、Δx₁₃、Δx₁₄、Δx₁₅相差都小于阈值th2，且均值超过阈值th3，则判定激光编码图案过曝(即人脸过于接近结构光深度相机的激光源，导致激光编码图案过曝)，此时发出过曝信号。

在步骤S300的具体实施例中，当检测识别结果被判定存在异常或曝光，则采取相应的处理方式，具体为：如若发生异常，即结构光深度相机的衍射光学器件发生破裂、脱落和热熔时，则结构光深度相机内的驱动电路被触发，并根据预设命令启动并关断驱动电流，并不再恢复；如若相机发生过曝，则驱动电路被触发，并根据预设命令启动并减弱驱动电流。

在步骤S400的具体实施例中，每隔时间t，重复执行上述步骤，直至检测结果正常，即激光编码图案不再被检测到存在异常和过曝。进一步地，检测识别结果恢复正常后，结构光深度相机内的驱动电路根据预设命令恢复原来的驱动电流，则相机能够继续正常工作。需要说明的是，如果激光编码图案不存在上述异常或过曝现象，则相机处于正常工作状态，驱动电路不对驱动电流做出任何调节。

本发明的技术方案除上述方法外，还提供一种避免人眼受到结构光深度相机的激光伤害的装置，下面结合附图和实施例进行详细说明。

如图2所示，本发明实施例还提供一种避免人眼受到结构光深度相机的激光伤害的装置，包括：

采集模块21，用于采集结构光深度相机投射到人脸上的激光编码图案；

检测识别模块22，用于对所采集到的激光编码图案进行检测识别，并判定检测识别结果；

处理模块23，用于当检测识别结果存在异常或曝光时选取相应的处理方式进行处理；

重复执行模块24，用于依次触发上述模块，直到检测识别结果正常。

进一步的，所述处理模块包括异常处理单元和曝光处理单元；当检测识别结果为异常，即结构光深度相机的衍射光学器件发生破裂、脱落或热熔时，异常处理单元启动，同步控制结构光相机内的驱动电路对驱动电流进行关断处理，并不再恢复；当检测识别结果为曝光，曝光处理单元启动，同步控制结构光相机内的驱动电路对驱动电流进行减弱处理。

进一步地，所述检测识别模块包括提取单元、计算单元和对比单元。其中，所述提取单元用于从所述激光编码图案的中间位置及四周提取相同大小的图案块，具体为：首先确定所对应激光编码图案的编码块中心，提取图案块1，并在图案块1的四周(上下左右)分别提取相同大小的图案块2、图案块3、图案块4和图案块5。

所述计算单元用于计算所提取的图案块的均值，并分别计算中间位置图案块的均值与四周图案块的均值的差值，具体为：计算所提取的各图案块的均值并分别计算中间图案块1的均值和图案块2、图案块3、图案块4、图案块5的均值的差值，即

所述对比单元用于对所述差值与阈值进行对比，根据对比结果判定激光编码图案是否存在异常或过曝，具体为：判断所求差值是否大于阈值th1，即Δx₁₂、Δx₁₃、Δx₁₄、Δx₁₅是否都大于阈值th1。若Δx₁₂、Δx₁₃、Δx₁₄、Δx₁₅都大于th1，则判定激光编码图案存在异常(即结构光深度相机的衍射光学器件可能出现破裂、脱落、热熔等)，此时发出异常信号；若Δx₁₂、Δx₁₃、Δx₁₄、Δx₁₅相差都小于阈值th2，且均值超过阈值th3，则判定激光编码图案过曝(即人脸过于接近结构光深度相机的激光源，导致激光编码图案过曝)，此时发出过曝信号。

本发明实施例还提供一种智能终端，所述智能终端包括存储器和处理器，其中，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行上述任一方法的步骤。

本发明实施例还提供另一种智能终端，所述智能终端包括上述任一装置。

本发明还示出一种激光编码图案出现异常时的实施例，具体如图3所示。

在本实施例中，结构光深度相机的衍射光学器件发生脱落、破碎或温度过高引起热熔时，会导致所投射出的激光编码图案出现异常。比如部分散斑点或中间散斑编码基础图元异常明亮，即部分散斑点能量原本应该分摊到其它多个块上，由于衍射光学器件异常，导致能量过大。本质上，当衍射光学器件损坏时，激光编码图案经准直镜聚焦后，不经衍射光学器件复制(衍射光学器件复制排列过程种会将能量分散到各个复制块中，降低中间图案块的能量)，直接投射到人脸，从而造成中间块(基础图元所在块)能量过强，发光基板上的图案经衍射光学器件进行了5×5规则复制，当衍射光学器件损坏时，中间图案块能量过强，当人眼处在该区域时，会对人眼角膜带来不可逆的伤害。

本发明的技术方案可实时在线采集和检测结构光深度相机所投射在人脸上的激光编码图像，可实时根据所生成的异常信号或过曝信号对驱动电路进行控制，关断或减弱驱动电流，能够有效地避免结构光深度相机的激光源发射的激光对人眼造成伤害。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种避免人眼受到结构光深度相机的激光伤害的方法，包括如下步骤：

采集结构光深度相机投射到人脸上的激光编码图案；

对所采集到的激光编码图案进行检测识别，并判定检测识别结果；

当检测识别结果存在异常或曝光，则选取相应的处理方式进行处理；

处理完成后，重复执行上述步骤，直到检测识别结果正常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优选的，所述处理方式包括：

当激光编码图案存在异常，则关断结构光深度相机的驱动电流，并不再恢复；

当激光编码图案过曝，则减弱结构光深度相机的驱动电流。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述异常包括以下任意一项或多项：结构光深度相机的衍射光学器件破裂、脱落和热熔。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测识别的过程包括：

从激光编码图案的中间位置及四周提取相同大小的图案块；

计算所提取图案块的均值，并分别计算中间位置图案块的均值与四周图案块的均值的差值；

分别对所述差值与阈值进行对比，根据对比结果判定激光编码图案是否存在异常或过曝。

5.一种避免人眼受到结构光深度相机的激光伤害的装置，包括：

采集模块，用于采集结构光深度相机投射到人脸上的激光编码图案；

检测识别模块，用于对所采集到的激光编码图案进行检测识别，并判定检测识别结果；

处理模块，用于当检测识别结果存在异常或曝光时选取相应的处理方式进行处理；

重复执行模块，用于依次触发上述模块，直到检测识别结果正常。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括异常处理单元和曝光处理单元；当检测识别结果为异常，异常处理单元关断所述结构光深度相机的驱动电流，并不再恢复；当检测识别结果为曝光，曝光处理单元减弱所述结构光深度相机的驱动电流。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述异常包括以下任意一项或多项：结构光深度相机的衍射光学器件破裂、脱落和热熔。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述检测识别模块包括：

提取单元，用于从所述激光编码图案的中间位置及四周提取相同大小的图案块；

计算单元，用于计算所提取的图案块的均值，并分别计算中间位置图案块的均值与四周图案块的均值的差值；

对比单元，用于对所述差值与阈值进行对比，根据对比结果判定激光编码图案是否存在异常或过曝。

9.一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括存储器和处理器，其中，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。

10.一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括所述权利要求5至8中任一项所述的装置。