基于调制光场的深度成像系统、方法、设备及介质技术方案

本发明专利技术提供了一种基于调制光场的深度成像系统、方法、设备及介质，包括如下步骤：获取第一图像数据，所述第一图像数据包括多个光斑区数据和背景区数据，所述第一图像数据为向一目标物体投射离散光束时通过TOF传感器采集；根据所述背景区数据确定所述第一图像数据对应的多径干扰基本量；基于所述多径干扰基本量确定每一所述光斑区数据对应的多径干扰分量，进而去除每一所述光斑区数据对应的多径干扰分量，以生成目标光斑区数据。本发明专利技术能够通过向目标物体投射离散光束时采集的第一图像数据中的背景区数据确定多径干扰分量，对所述光斑区数据处理以去除多径干扰分量，从而能够消除了多径干扰造成的测量误差，实现高精度的深度图像的输出。

【技术实现步骤摘要】
基于调制光场的深度成像系统、方法、设备及介质
本专利技术涉及TOF深度相机，具体地，涉及一种基于调制光场的深度成像系统、方法、设备及介质。
技术介绍
时间飞行(Timeofflight,TOF)深度相机通过发射特定波段的泛光光束，再利用传感器接收被测空间中物体的反射光束并测量光束在空间中的飞行时间来计算距离，从而获取被测空间的深度图像。TOF深度相机可同时获得灰度图像和深度图像，广泛应用在3D深度视觉相关的手势识别、人脸识别、3D建模、体感游戏、机器视觉、辅助对焦、安防、自动驾驶等
传统TOF深度相机假设接收光束在目标场景中仅被反射一次，而实际场景中总会存在镜面反射或漫反射材料表面，它会把入射光反射到各个方向，这样一来，TOF传感器接收到的可能是一次反射光束和多次反射光束的叠加，从而干扰TOF深度相机测量距离的准确性，这一效应称为多径干扰。现有技术主要利用多频率多帧融合的方式，来估计多径干扰重建原始深度。受帧率和频率数量的限制，这类方法存在计算复杂度高，鲁棒性差，重建精度不佳的问题，实际应用难度较大。因此对于如何抑制多径干扰，提高深度测量精度，是TOF深度相机在实际应用方面亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于调制光场的深度成像系统、方法、设备及介质。根据本专利技术提供的基于调制光场的深度成像系统，包括如下模块：光投射模块，用于向目标物体投射泛光或多束离散光束；光源控制模块，用于控制所述泛光和所述多束离散光束按照预设置的时间周期进行切换投射；TOF传感模块，用于分别接收经所述目标物体反射的多束离散光束和所述泛光，并进而生成第一图像数据和第二图像数据；多径干扰消除模块，用于根据所述第一图像数据确定多径干扰分量，进而根据出除多径干扰分量后的所述第一图像数据和所述第二图像数据融合生成目标深度图像。优选地，所述多径干扰消除模块包括如下模块：数据获取模块，用于获取第一图像数据，所述第一图像数据包括多个光斑区数据和背景区数据；多径干扰确定模块，用于根据所述背景区数据确定每一光斑区数据对应的多径干扰基本量；数据生成模块，用于基于所述多径干扰基本量对每一所述光斑区数据进行处理以去除每一所述光斑区数据对应的多径干扰分量，进而生成目标光斑区数据；深度图像生成模块，用于融合根据所述目标光斑区数据生成的第一深度图像和根据所述第二图像数据生成的第二深度图像生成目标深度图像。优选地，所述第一图像数据包括通过TOF传感器采集的多张红外图像；每一所述红外图像包括多个光斑区和背景区；所述背景区为与所述光斑区相邻的多径干扰区域；所述多径干扰基本量、所述多径干扰分量采用幅度、灰度值、像素值、照度、光通量以及辐射功率中任一物理量表示。优选地，每一所述光斑区的直径为两个像素；任意相邻两个光斑区之间的距离为四个像素。优选地，所述数据生成模块包括如下模块：干扰区域确定模块，用于将多个所述光斑区分为若干组光斑区，每组所述光斑区对应或相邻的至少一背景区；干扰分量生成模块，用于获取每一背景区的多径干扰基本量；干扰分量去除模块，用于根据每组所述光斑区对应背景区的多径干扰基本量确定每一光斑区对应的多径干扰分量，进而去除每一所述光斑区数据对应的多径干扰分量，以生成目标光斑区数据。优选地，所述数据生成模块包括如下模块：区域关联模块，用于确定每一所述光斑区对应或相邻的至少一背景区；干扰获取模块，用于获取每一背景区的多径干扰基本量；干扰分量去除模块，用于根据所述光斑区对应背景区的多径干扰基本量确定每一光斑区对应的多径干扰分量，进而去除每一所述光斑区数据对应的多径干扰分量，以生成目标光斑区数据。优选地，所述深度图像生成模块包括如下模块：图像获取模块，用于获取所述第一深度图像对应的第一红外图像以及所述第二深度图像对应的第二红外图像；置信度生成模块，用于基于所述第一红外图像对所述第一深度图像中每一像素点深度信息确定一第一置信度，基于所述第二红外图像对所述第二深度图像中每一像素点深度信息确定一第二置信度；融合系数生成模块，用于在所述第二深度图像中提取所述目标物体的边缘轮廓区域深度信息，对所述边缘轮廓区域深度信息确定第一融合系数，对所述目标物体所在区域的深度信息确定第二融合系数；图像融合模块，用于将基于所述第一置信度、所述第一融合系数和所述第二融合系数在所述第一深度图像筛选出的像素点以及基于所述第二置信度在所述第二深度图像筛选出的像素点进行融合生成目标深度图像。根据本专利技术提供的基于调制光场的深度成像方法，包括如下步骤：步骤S1：向目标物体投射泛光或多束离散光束；步骤S2：控制所述泛光和所述多束离散光束按照预设置的时间周期进行切换投射；步骤S3：接收经所述目标物体反射的多束离散光束和所述泛光，并进而生成第一图像数据和第二图像数据；步骤S4：根据所述第一图像数据确定多径干扰分量，进而根据出除多径干扰分量后的所述第一图像数据和所述第二图像数据融合生成目标深度图像。根据本专利技术提供的基于调制光场的深度成像设备，包括：处理器；存储器，其中存储有所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行所述的基于调制光场的深度成像方法的步骤。根据本专利技术提供的计算机可读存储介质，用于存储程序，所述程序被执行时实现所述的基于调制光场的深度成像方法的步骤。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术能够通过向目标物体投射离散光束时采集的第一图像数据中的背景区数据确定多径干扰基本量，进而能够对所述光斑区数据处理以去除多径干扰分量，从而能够消除了多径干扰造成的测量误差，实现高精度的深度图像的输出。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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例中基于调制光场的深度成像系统的模块示意图；图2为本专利技术实施例中基于调制光场的深度成像系统的使用状态示意图；图3为本专利技术实施例中多径干扰消除模块的模块示意图；图4为本专利技术实施例中数据生成模块的模块示意图；图5为本专利技术变形例中数据生成模块的模块示意图；图6为本专利技术实施例中深度图像生成模块的模块示意图；图7(a)为本专利技术实施例中一种红外图像的示意图；图7(b)为本专利技术实施例中另一种红外图像的示意图；图8为本专利技术实施例中基于调制光场的深度成像方法的步骤流程图；图9为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于调制光场的深度成像系统，其特征在于，包括如下模块：/n光投射模块，用于向目标物体投射泛光或多束离散光束；/n光源控制模块，用于控制所述泛光和所述多束离散光束按照预设置的时间周期进行切换投射；/nTOF传感模块，用于分别接收经所述目标物体反射的多束离散光束和所述泛光，并进而生成第一图像数据和第二图像数据；/n多径干扰消除模块，用于根据所述第一图像数据确定多径干扰分量，进而根据出除多径干扰分量后的所述第一图像数据和所述第二图像数据融合生成目标深度图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于调制光场的深度成像系统，其特征在于，包括如下模块：
光投射模块，用于向目标物体投射泛光或多束离散光束；
光源控制模块，用于控制所述泛光和所述多束离散光束按照预设置的时间周期进行切换投射；
TOF传感模块，用于分别接收经所述目标物体反射的多束离散光束和所述泛光，并进而生成第一图像数据和第二图像数据；
多径干扰消除模块，用于根据所述第一图像数据确定多径干扰分量，进而根据出除多径干扰分量后的所述第一图像数据和所述第二图像数据融合生成目标深度图像。


2.根据权利要求1所述的基于调制光场的深度成像系统，其特征在于，所述多径干扰消除模块包括如下模块：
数据获取模块，用于获取第一图像数据，所述第一图像数据包括多个光斑区数据和背景区数据；
多径干扰确定模块，用于根据所述背景区数据确定每一光斑区数据对应的多径干扰基本量；
数据生成模块，用于基于所述多径干扰基本量对每一所述光斑区数据进行处理以去除每一所述光斑区数据对应的多径干扰分量，进而生成目标光斑区数据；
深度图像生成模块，用于融合根据所述目标光斑区数据生成的第一深度图像和根据所述第二图像数据生成的第二深度图像生成目标深度图像。


3.根据权利要求2所述的基于调制光场的深度成像系统，其特征在于，所述第一图像数据包括通过TOF传感器采集的多张红外图像；
每一所述红外图像包括多个光斑区和背景区；
所述背景区为与所述光斑区相邻的多径干扰区域；
所述多径干扰基本量、所述多径干扰分量采用幅度、灰度值、像素值、照度、光通量以及辐射功率中任一物理量表示。


4.根据权利要求3所述的基于调制光场的深度成像系统，其特征在于，每一所述光斑区的直径为两个像素；
任意相邻两个光斑区之间的距离为四个像素。


5.根据权利要求3所述的基于调制光场的深度成像系统，其特征在于，所述数据生成模块包括如下模块：
干扰区域确定模块，用于将多个所述光斑区分为若干组光斑区，每组所述光斑区对应或相邻的至少一背景区；
干扰分量生成模块，用于获取每一背景区的多径干扰基本量；
干扰分量去除模块，用于根据每组所述光斑区对应背景区的多径干扰基本量确定每一光斑区对应的多径干扰分量，进而去除每一所述光斑区数据对应的多径干扰分量，以生成目标光斑区数据。

【专利技术属性】
技术研发人员：苏公喆，杨心杰，朱力，吕方璐，汪博，
申请(专利权)人：深圳市光鉴科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44