基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复方法及装置，其中，该方法包括：获取双波长TOF相机测量的在散射环境中的目标区域和预设点的信息；确定双波长TOF相机在散射环境中的散射分量幅值比；根据所述散射分量幅值比校正对应目标区域的信息，根据校正对应目标区域的信息恢复对应所述目标区域的深度信息。解决了散射介质导致的低准确度深度测量问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复方法及装置


[0001]本专利技术涉及涉及机器视觉中的深度信息测量领域，具体的是涉及一种基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复方法及装置。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，人们记录场景的维度从二维扩展到三维，记录和存储的场景信息得到极大丰富，深度作为三维场景中的重要信息其获取方式较为多样。TOF相机因其结构紧凑、体积小、成本低、能够实时获取深度图像等优势，吸引了众多国内外学者的关注，可广泛用于机器视觉、自动驾驶、人机交互、人脸识别等邻域。
[0003]TOF相机为典型的主动式成像系统，依据其工作原理的不同，可分为直接型TOF相机以及间接型TOF相机。间接型TOF相机通过解算探测器接受光信号与光源发射的振幅调制光信号间的相位变化间接计算待测目标各点的深度信息。其中，相位和振幅是TOF相机的主要输出数据。
[0004]然而，TOF相机在获取深度信息的过程中存在着各种干扰和噪声，如散粒噪声、热噪声、环境光干扰、多径干扰等。其中，多径干扰一直是困扰TOF相机准确深度测量的难题，其指TOF相机上单一像素接收到来自场景多条光路的反射信号，违反了TOF相机单一像素只接收来自场景单一条光路反射信号的前提假设，导致其深度测量值存在较大误差。多径干扰的产生原因较多，其一是TOF相机用于雾天、水下、生物组织等散射环境探测时，散射介质的后向散射与前向散射在很大程度上会引入多径干扰问题，导致在散射介质中TOF相机的深度测量准确度极大降低。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复方法及装置。本专利技术涉及一种在具有由散射介质后向散射引入的较大深度测量误差的TOF高精度深度恢复方法，主要用于解决散射介质导致的低准确度深度测量问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复方法，包括：获取双波长TOF相机测量的在散射环境中的目标区域的第一信息和第二信息，所述第一信息对应第一波长，所述第二信息对应第二波长；获取双波长TOF相机测量的在所述散射环境中的预设点的第三信息和第四信息，所述第三信息对应第一波长，所述第四信息对应第二波长，所述目标区域包括至少一个待测点；根据所述第三信息和第四信息确定双波长TOF相机在散射环境中的散射分量幅值比；根据所述散射分量幅值比校正所述第二信息，根据所述第一信息和校正后的第二信息恢复对应所述目标区域的深度信息。
[0007]进一步地，所述根据所述第三信息和第四信息确定双波长TOF相机在散射环境中的散射分量幅值比，包括：将所述第三信息和第四信息分别进行标定和相量表示得到第三相量信息和第四相量信息；获取对应所述预设点的预设相位信息；根据所述预设相位信息、所述第三相量信息和所述第四相量信息确定双波长TOF相机在散射环境中的散射分量幅值
比。
[0008]进一步地，所述根据所述散射分量幅值比校正所述第二信息，根据所述第一信息和校正后的第二信息恢复对应所述目标区域的深度信息，包括：将所述第一信息和第二信息分别进行标定和相量表示，得到第一相量信息和第二相量信息；在极坐标下，根据所述散射分量幅值比扩大所述第二相量信息，得到校正后的第二相量信息；根据所述第一相量信息和校正后的第二相量信息恢复对应所述目标区域的深度信息。
[0009]进一步地，所述根据所述第一相量信息和校正后的第二相量信息恢复对应所述目标区域的深度信息，包括：将所述第一相量信息和校正后的第二相量信息做差，根据差值恢复对应所述目标区域的深度信息。
[0010]进一步地，所述第一信息包括第一相位信息和第一振幅信息，所述第二信息包括第二相位信息和第二振幅信息，所述第三信息包括第三相位信息和第三振幅信息，所述第四信息包括第四相位信息和第四振幅信息。
[0011]第二方面，本专利技术还提供了一种基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复装置，包括：第一处理模块，用于获取双波长TOF相机测量的在散射环境中的目标区域的第一信息和第二信息，所述第一信息对应第一波长，所述第二信息对应第二波长；获取双波长TOF相机测量的在所述散射环境中的预设点的第三信息和第四信息，所述第三信息对应第一波长，所述第四信息对应第二波长，所述目标区域包括至少一个待测点；第二处理模块，用于根据所述第三信息和第四信息确定双波长TOF相机在散射环境中的散射分量幅值比；第三处理模块，用于根据所述散射分量幅值比校正所述第二信息，根据所述第一信息和校正后的第二信息恢复对应所述目标区域的深度信息。
[0012]第三方面，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复方法的步骤。
[0013]第四方面，本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复方法的步骤。
[0014]第五方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机程序产品，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器实现第一方面所述基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复方法的步骤。
[0015]本专利技术提供的一种基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复方法及装置，通过从散射介质对不同波长光波的散射特性不同这一物理规律出发，采用双波长TOF相机进行深度测量。基于连续波TOF相机输出数据，依据不同波长TOF相机输出数据的特性差异，获得散射环境下的高准确度深度测量。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为根据本专利技术提供的基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复方法的一些实施例的流程示意图；
[0018]图2是散射环境中散射粒子引入的前向及后向散射导致多径干扰问题的出现，使得TOF相机的深度测量值存在较大误差的示意图；
[0019]图3是双波长TOF相机成像系统的的示意图；
[0020]图4是采用的极坐标系下散射场景中TOF相机输出相位及振幅信息的相量表示的示意图；
[0021]图5是采用的双波长TOF相机在散射场景中输出相位及振幅信息的相量表示的示意图；
[0022]图6是建立的散射分量幅值比参数求解过程，用于校正散射介质对不同波长调制光幅值影响的差异，将不同波长下测量结果中包含的散射分量振幅一致化的示意图；
[0023]图7是基于校正后不同波长下TOF相机测量数据在极坐标系下差值相量的深度恢复的示意图；
[0024]图8为根据本专利技术提供的基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复装置的一些实施例的结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复方法，其特征在于，包括：获取双波长TOF相机测量的在散射环境中的目标区域的第一信息和第二信息，所述第一信息对应第一波长，所述第二信息对应第二波长；获取双波长TOF相机测量的在所述散射环境中的预设点的第三信息和第四信息，所述第三信息对应第一波长，所述第四信息对应第二波长，所述目标区域包括至少一个待测点；根据所述第三信息和第四信息确定双波长TOF相机在散射环境中的散射分量幅值比；根据所述散射分量幅值比校正所述第二信息，根据所述第一信息和校正后的第二信息恢复对应所述目标区域的深度信息。2.根据权利要求1所述的基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复方法，其特征在于，所述根据所述第三信息和第四信息确定双波长TOF相机在散射环境中的散射分量幅值比，包括：将所述第三信息和第四信息分别进行标定和相量表示得到第三相量信息和第四相量信息；获取对应所述预设点的预设相位信息；根据所述预设相位信息、所述第三相量信息和所述第四相量信息确定双波长TOF相机在散射环境中的散射分量幅值比。3.根据权利要求2任一项所述的基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复方法，其特征在于，所述根据所述散射分量幅值比校正所述第二信息，根据所述第一信息和校正后的第二信息恢复对应所述目标区域的深度信息，包括：将所述第一信息和第二信息分别进行标定和相量表示，得到第一相量信息和第二相量信息；在极坐标下，根据所述散射分量幅值比扩大所述第二相量信息，得到校正后的第二相量信息；根据所述第一相量信息和校正后的第二相量信息恢复对应所述目标区域的深度信息。4.根据权利要求3所述的基于双波长TOF相机的透散射介质深度恢复方法，其特征在于，所述根据所述第一相量信息和校正后的第二相量信息恢复对应所述目标区域的深度信息，包括：将所述第一相量信息和校正后的第二相量信息做差，根据差值恢复对应所述目标区域的深度信息。5.根据权利要求1
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4任一项所述的基于双波长TOF相机的透散射介质...

【专利技术属性】
技术研发人员：王霞，张艺馨，赵雨薇，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：