一种TOF深度测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种TOF深度测量装置，包括发射模组，用于向目标物体投射点阵图案；其中，所述点阵图案包括真实光斑形成的真实点阵以及虚拟光斑形成的虚拟点阵；采集模组，接收经目标物体反射回来的反射光信号；所述采集模组包括由像素阵列组成的图像传感器，其中，像素阵列的一部分像素用于检测真实光斑反射回的第一反射光信号，另一部分像素用于检测非真实光斑直接反射回的第二反射光信号；控制与处理器，分别与发射模组和采集模组连接，根据所述第二反射光信号对所述第一反射光信号进行滤除得到第三反射光信号，并基于第三反射光信号计算相位差得到目标物体的第一深度图。本发明专利技术在实现高分辨率深度图像的同时解决了反射光束多路径干扰的问题。

A TOF depth measuring device and method

【技术实现步骤摘要】
一种TOF深度测量装置及方法
本专利技术涉及三维成像
，尤其涉及一种TOF深度测量装置及方法。
技术介绍
飞行时间(TimeofFlight，TOF)方案的深度测量装置是通过计算光束从发射到目标区域经目标物体反射回被接收到的时间差或相位差来计算目标物体的距离，以获得目标物体的深度数据信息。基于TOF方案的深度测量装置已经开始应用在三维测量、手势控制、机器人导航、安防和监控等领域。传统的TOF深度测量装置通常包含一个光源以及相机，光源向目标空间发射泛光光束以提供照明，相机则对反射回的泛光光束进行成像，深度测量装置通过计算光束由发射到反射回被接收所需要的时间来计算物体的距离。然而，在利用传统的TOF深度测量装置进行距离感测时，一方面由于环境光干扰会影响测量的精度，比如当环境光强度较高甚至达到可淹没光源的泛光时，将很难分辨出光源的光束以至于出现较大的测量误差；另一方面传统的TOF深度测量装置只能够测量近距离的物体，远距离物体测量将会产生极大的误差。为了解决测量距离问题，中国专利申请第202010116700.2号公开了一种TOF深度测量装置，在该TOF深度测量装置中，发射模组发射斑点光束，由于斑点光束空间分布较为稀疏且各斑点的能量更集中，所以测量距离更远，直接照射强度高于多路径反射回的强度，因此可以区分由多路径产生的光信号，从而提高有效信号的信噪比，以减小多路径干扰。但是，在该方案中，如果斑点光束分布较为密集，则多路径干扰无法消除；如果斑点光束分布较为稀疏，则图像分辨率不高。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种TOF深度测量装置及方法，以解决上述
技术介绍
问题中的至少一种。为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：一种TOF深度测量装置，包括：发射模组，用于向目标物体投射点阵图案；其中，所述点阵图案包括真实光斑形成的真实点阵以及虚拟光斑形成的虚拟点阵；采集模组，接收经目标物体反射回来的反射光信号；所述采集模组包括由像素阵列组成的图像传感器，其中，所述像素阵列的一部分像素用于检测所述真实光斑反射回的第一反射光信号，另一部分像素用于检测非所述真实光斑直接反射回的第二反射光信号；控制与处理器，分别与所述发射模组和所述采集模组连接，根据所述第二反射光信号对所述第一反射光信号进行滤除得到第三反射光信号，并基于所述第三反射光信号计算相位差得到所述目标物体的第一深度图。在一些实施例中，所述点阵图案包括有多个所述真实光斑以及多个所述虚拟光斑；其中，所述真实光斑的数量大于所述虚拟光斑的数量。在一些实施例中，所述控制与处理器计算第一深度图中的所述真实光斑对应像素的深度值，以及，利用所述深度值对所述虚拟光斑对应像素进行插值以得到第二深度图，所述第二深度图的分辨率大于所述第一深度图的分辨率。在一些实施例中，所述真实点阵和所述虚拟点阵为规则排列。在一些实施例中，所述虚拟光斑的单个光斑周围的多个所述真实光斑所形成的点阵图案为六边形、四边形或其它任意形状；所述真实点阵与所述虚拟点阵交错排列。本专利技术实施例另一技术方案为：一种TOF深度测量方法，包括如下步骤：发射模组向目标物体投射点阵图案，所述点阵图案包括真实光斑形成的真实点阵和虚拟光斑形成的虚拟点阵；采集模组接收经所述目标物体反射回来的反射光信号，其中，所述采集模组包括由像素阵列组成的图像传感器，所述像素阵列的一部分像素检测所述真实光斑反射回的第一反射光信号，而另一部分像素检测非所述真实光斑直接反射回的第二反射光信号；控制与处理器根据所述第二反射光信号对所述第一反射光信号进行滤除以得到第三反射光信号，并基于所述第三反射光信号计算相位差以得到所述目标物体的第一深度图。在一些实施例中，所述控制与处理器计算所述第一深度图中的所述真实光斑对应像素的深度值，以及，利用所述深度值对所述虚拟光斑对应像素进行插值以得到第二深度图，所述第二深度图的分辨率大于所述第一深度图的分辨率。在一些实施例中，所述控制与处理器设定深度值的一检测阈值，在高于所述检测阈值的像素周围寻找低于所述检测阈值的像素，对低于所述检测阈值的像素进行插值以获得所述第二深度图。在一些实施例中，所述点阵图案包括多个所述真实光斑以及多个所述虚拟光斑；其中，所述真实光斑的数量大于所述虚拟光斑的数量。在一些实施例中，所述虚拟光斑的单个光斑周围的多个所述真实光斑所形成的点阵图案为六边形、四边形或其它任意形状；所述真实点阵与所述虚拟点阵交错排列。本专利技术技术方案的有益效果是：相较于现有技术，本申请TOF深度测量装置在实现高分辨率深度图像的同时，也能解决反射光束多路径干扰的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术一个实施例TOF深度测量装置的结构示意图。图2是发射光束的多路径反射的示意图示。图3a-3d是根据本专利技术一个实施例TOF深度测量装置的发射模组投射的点阵图案示意图。图4是根据本专利技术一个实施例TOF深度测量装置的图像传感器像素阵列的示意图。图5是图1实施例中生成的反射光强度的曲线图示。图6是图1实施例中滤出杂散光信号的计算图示。图7是本专利技术另一实施例TOF深度测量方法的流程图示。图8是采用图1实施例TOF深度测量装置的电子设备的图示。具体实施方式为了使本专利技术实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TOF深度测量装置，其特征在于，包括：/n发射模组，用于向目标物体投射点阵图案；其中，所述点阵图案包括真实光斑形成的真实点阵以及虚拟光斑形成的虚拟点阵；/n采集模组，接收经目标物体反射回来的反射光信号；所述采集模组包括由像素阵列组成的图像传感器，其中，所述像素阵列的一部分像素用于检测所述真实光斑反射回的第一反射光信号，另一部分像素用于检测非所述真实光斑直接反射回的第二反射光信号；/n控制与处理器，分别与所述发射模组和所述采集模组连接，根据所述第二反射光信号对所述第一反射光信号进行滤除得到第三反射光信号，并基于所述第三反射光信号计算相位差以获取所述目标物体的第一深度图。/n

【技术特征摘要】
1.一种TOF深度测量装置，其特征在于，包括：
发射模组，用于向目标物体投射点阵图案；其中，所述点阵图案包括真实光斑形成的真实点阵以及虚拟光斑形成的虚拟点阵；
采集模组，接收经目标物体反射回来的反射光信号；所述采集模组包括由像素阵列组成的图像传感器，其中，所述像素阵列的一部分像素用于检测所述真实光斑反射回的第一反射光信号，另一部分像素用于检测非所述真实光斑直接反射回的第二反射光信号；
控制与处理器，分别与所述发射模组和所述采集模组连接，根据所述第二反射光信号对所述第一反射光信号进行滤除得到第三反射光信号，并基于所述第三反射光信号计算相位差以获取所述目标物体的第一深度图。


2.如权利要求1所述的TOF深度测量装置，其特征在于：所述点阵图案包括有多个所述真实光斑以及多个所述虚拟光斑；其中，所述真实光斑的数量大于所述虚拟光斑的数量。


3.如权利要求1所述的TOF深度测量装置，其特征在于：所述控制与处理器计算所述第一深度图中的所述真实光斑对应像素的深度值，以及，利用所述深度值对所述虚拟光斑对应像素进行插值以获取第二深度图，所述第二深度图的分辨率大于所述第一深度图的分辨率。


4.如权利要求1所述的TOF深度测量装置，其特征在于：所述真实点阵和所述虚拟点阵为规则排列。


5.如权利要求1所述的TOF深度测量装置，其特征在于：所述虚拟光斑的单个光斑周围的多个所述真实光斑所形成的点阵图案为六边形、四边形或其它任意形状；所述真实点阵与所述虚拟点阵交错排列。


6.一种TOF深度...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙飞，武万多，王兆民，郑德金，王家麒，孙瑞，
申请(专利权)人：深圳奥比中光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44