基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机技术方案

本发明专利技术公开了一基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机，所述自动曝光时间计算方法以被测物体的幅度信息为依据计算一参考曝光时间，所述TOF成像系统获取所述参考曝光时间后，将所述参考曝光时间与原始曝光时间比对以获取一自动曝光时间，并且所述TOF成像系统依据所述自动曝光时间曝光。设置所述自动曝光方法的所述TOF成像系统可方便地获取所述被测物体的清楚的三维图像，即所述TOF成像系统可自适应调整所述三维图像的曝光时间。

Auto-exposure method based on TOF imaging system and calculation method of auto-exposure time and TOF camera

The invention discloses an automatic exposure method based on TOF imaging system, a calculation method of automatic exposure time and a TOF camera. The calculation method of automatic exposure time calculates a reference exposure time based on the magnitude information of the measured object. After the TOF imaging system obtains the reference exposure time, the reference exposure time is compared with the original exposure time to obtain an automatic exposure. The TOF imaging system is exposed according to the automatic exposure time. The TOF imaging system provided with the automatic exposure method can easily acquire a clear three-dimensional image of the measured object, that is, the TOF imaging system can adaptively adjust the exposure time of the three-dimensional image.

【技术实现步骤摘要】
基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机
本专利技术涉及一摄像领域，特别涉及一基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机，本专利技术在嵌入式端集中实现所述TOF成像系统的自动曝光算法。
技术介绍
俗话说“摄像是光的艺术”，可见不论在摄影还是拍照过程中，摄像设备对光的把控都是影响最终成像效果的一个重大因素。以一摄像设备获取外界图像的过程为例，所述摄像设备获取图像的过程就是所述摄像设备的快门被打开，并在一定的时间内被关闭，外界光线在该段时间内进入所述摄像设备并抵达所述摄像设备的感光元件，所述感光元件感应外界光束并将这些光束转化为可视的图像，换言之，拍照或者摄像的过程就是外界光线在所述摄像设备中转化为图像信息的过程，故所述摄像设备的曝光性能对于图像质量而言非常重要。曝光，是指在摄影过程中进入镜头并照射在感光元件的光量，由所述摄像设备的光圈，快门、感光度的组合来控制。对于一摄像设备而言，曝光过度会出现图像过亮的现象，曝光不足会导致图像灰暗，不论是曝光过度还是曝光不足都极大程度地影响着图像的成像质量。然而对于摄影非专业人员来说，在拍照过程中如何根据外界环境来调控所述摄像设备的曝光是一件非常困难的事情，换言之，一旦所述外界环境的光亮度发生变化，所述摄像设备的曝光就需要做相应的调整。比如，当所述摄像设备在一阳光明媚的环境下拍摄物体时，所述摄像设备的曝光就需要相应地调小，以控制进入所述摄像设备的光量。而，当所述摄像设备在黑暗的环境下拍摄物体时，所述摄像设备的曝光就需要相应地增大，有的时候甚至需要外置闪光灯以补充曝光。为了解决摄像设备存在的曝光问题以及方便使用者的使用，市面上出现了自动曝光摄像设备，具体而言，所述自动曝光摄像设备采用自动曝光的方式拍摄物体，在使用所述自动曝光摄像设备拍摄物体时无需再考虑所述摄像设备的曝光，所述自动曝光摄像设备会利用图像的某一特殊信息(比如亮度)针对图像视频进行自适应，并选择最佳的曝光时间，从而使图像有较好的成像效果的方法。换言之，自动曝光的目的在于使得摄像设备在不同的照明条件和场景获取的图像或视频数据可实现欣赏亮度级别或所谓的目标亮度级别，从而使得摄像设备捕获的视频或图像保持在合适的亮度，通常而言，图像的自动曝光曝光需要通过调节传感器的曝光时间，传感器模拟增益和传感器数字增益来完成。传统的自动曝光摄像设备大多适用于拍摄2D图像，换言之，所述自动曝光摄像设备以图像的亮度信息作为计算自动曝光时间的依据。具体而言，所述自动曝光摄像设备摄取一物体的亮度信息，并根据所述亮度信息自行计算需要的曝光量，并根据所述曝光量计算自动曝光时间。然而传统的自动曝光方法及其原理并不适用于针对3D图像视频的自适应曝光，特别是不适用于针对TOF深度相机的自动曝光。以TOF深度相机获取3D图像为例说明，TOF深度相机拍摄物体三维结构的测量主要是基于对脉冲信号或激光的相位差的测量。其通常包括一光源发射模块和一感光接收模块，所述光源发射模块与所述感光接收模块相配合，并基于TOF深度测量生成被测目标的深度信息。更具体地说，所述光源发射模块发射一特定波段的光波，所述发射光波在被测目标的表面发生反射，以被所述感光接收模块所接收，进而，所述感光接收模块根据发射光波和接收光波之间的时间差或者相位差，计算出被测目标的深度信息。所述TOF测量仪器不仅能够获取被测目标的深度信息，同时，还能如传统摄像模组一样获取被测目标的灰度信息和亮度信息。具体而言，所述TOF深度相机通过TOF技术获取的是被测物体的深度信息，并根据所述深度信息获取所述物体的三维视图，然而现有技术的自动曝光方法是基于采用图像的亮度信息作为依据，故现有技术的自动曝光方法并不能实现所述TOF深度相机的自动曝光。然而，由于所述TOF深度相机并不能以自动曝光的方式获取物体的深度图像，从而导致所述TOF深度相机获取的物体的深度图像经常存在曝光不足或者曝光过度的问题，而无论是曝光不足还是曝光过度，都极其影响所述深度图像的图像信息。具体而言，一旦所述TOF深度相机的曝光出现缺陷时，就会导致被测物体的所述深度信息的缺失，而所述深度信息的缺失影响所述TOF深度相机的测量精度以及深度信息的后续利用。综上所述，现有技术的自动曝光方法并不适用于所述TOF深度相机的自动曝光，导致所述TOF深度相机在获取物体的深度图像时容易出现曝光不足或者曝光过度的问题，而导致被测物体的所述深度信息的缺失，影响所述TOF深度相机的实际应用。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机，其中，所述自动曝光方法适用于拍摄被测物体的三维信息，即应用所述自动曝光方法的摄像设备以自动曝光的方式获取被测物体的三维信息，并保证三维信息的质量。本专利技术的一个目的在于提供一基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机，其中，当所述摄像设备利用所述自动曝光方法获取所述被测物体的三维信息时，所述被测物体的曝光时间被自动设置，而提高所述被测物体的三维图像的图像质量。本专利技术的一个目的在于提供一基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机，其中，所述自动曝光方法特别适用于一TOF成像系统，所述自动曝光方法利用所述被测物体的幅度信息实现自动曝光时间的计算。本专利技术的一个目的在于提供一基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机，其中，设置所述自动曝光方法的所述TOF成像系统可方便地获取关于所述被测物体的清楚的三维图像，所述TOF成像系统可自适应地调整所述三维图像的曝光时间。本专利技术的一个目的在于提供一基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机，其中，所述自动曝光方法的设置缩短所述TOF成像系统的曝光调整时间，从而使得所述TOF成像系统可及时获取所述被测物体的三维图像。本专利技术的一个目的在于提供一基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机，其中，所述TOF成像系统包括至少一TOF模组以及至少一工作单元，所述工作单元配合所述TOF模组实现所述TOF成像系统的自动曝光算法。本专利技术的一个目的在于提供一基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机，其中，所述工作单元以多核运算的方式提高所述TOF成像系统的数据获取速度，从而使得所述TOF成像系统可及时地获取所述被测物体的清楚的三维图像。本专利技术的一个目的在于提供一基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机，其中，所述被测物体的幅度信息被采样集化处理，从而提高所述TOF成像系统的成像效率。本专利技术的一个目的在于提供一基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机，其中，所述自动曝光方法可被适用于多类型的所述TOF成像系统，比如TOF相机，TOF手机等。本专利技术的一个目的在于提供一基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机，其中，设置所述自动曝光方法的TOF成像模组的成像过程简单易操作，从而方便所述TOF成像系统的实际应用。本专利技术的一个目的在于提供一基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一基于TOF成像系统的自动曝光时间计算方法，其特征在于，所述自动曝光时间计算方法包括如下步骤：(a)以一数据处理子模块处理关于一被测物体的至少一原始幅度信息的方式，获取至少一计算幅度信息；(b)以一比对子模块比对所述计算幅度信息和一参考幅度信息的方式，获取一自动增益值；以及(c)通过一计算子模块根据一参考曝光时间和所述自动增益值获取至少一建议曝光时间。

【技术特征摘要】
1.一基于TOF成像系统的自动曝光时间计算方法，其特征在于，所述自动曝光时间计算方法包括如下步骤：(a)以一数据处理子模块处理关于一被测物体的至少一原始幅度信息的方式，获取至少一计算幅度信息；(b)以一比对子模块比对所述计算幅度信息和一参考幅度信息的方式，获取一自动增益值；以及(c)通过一计算子模块根据一参考曝光时间和所述自动增益值获取至少一建议曝光时间。2.根据权利要求1所述的自动曝光时间计算方法，其中在上述方法中，所述原始幅度信息和所述计算幅度信息为来自所述被测物体的反射光束的强度信息。3.根据权利要求2所述的自动曝光时间计算方法，其中在所述步骤(a)中进一步包括步骤：(a.1)通过采样所述原始幅度信息的方式获得至少一被采样原始幅度信息；和(a.2)量化所述被采样原始幅度信息，以获得所述计算幅度信息。4.根据权利要求3所述的自动曝光时间计算方法，其中在上述方法中，所述计算幅度信息为所述被采用原始幅度信息的平均值或者中值。5.根据权利要求3所述的自动曝光时间计算方法，其中在上述方法中，所述被采样原始幅度信息以预设次序依次排布，所述计算幅度信息选自所述被采样原始幅度在所述预设次序中的一预设标准比例值。6.根据权利要求1至5中任一所述的自动曝光时间计算方法，其中在上述方法中，所述参考幅度信息被存储于所述比对子模块，其中所述参考幅度信息为正常曝光情况下的发射光束的强度。7.根据权利要求1至5中任一所述的自动曝光时间计算方法，其中在上述方法中，所述自动增益值为所述计算幅度信息与所述参考幅度信息的比例值。8.根据权利要求1至5中任一所述的自动曝光时间计算方法，其中所述参考曝光时间被寄存在一寄存器中，其中所述计算子模块能够从所述寄存器中获取所述参考曝光时间。9.根据权利要求8所述的自动曝光时间计算方法，其中所述参考曝光时间为所述TOF成像系统的原始曝光时间；或者所述参考曝光时间为一人工预设曝光时间。10.一基于TOF成像系统的自动曝光方法，其特征在于，所述自动曝光方法包括如下步骤：(A)通过一TOF摄像模组获取一被测物体的图像信息；(B)以一图像处理模块处理所述被测物体的图像信息的方式，获得关于所述被测物体的至少一初始图像数据；(C)通过一深度信息子模块对所述初始图像数据的TOF深度进行计算，以获得至少一原始...

【专利技术属性】
技术研发人员：周劲蕾，
申请(专利权)人：浙江舜宇智能光学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33