能够自动曝光的TOF相机制造技术

本发明专利技术提供了一种能够自动曝光的TOF相机，包括如下模块：光投射器，用于向目标投射红外光；红外相机，用于接收经目标反射后的红外光生成红外图像；处理器模块，用于根据每一红外图像中像素值超过预设置的第一像素值阈值的比例计算第一曝光指标，根据第二曝光指标根据每一红外图像的幅度值均值计算第二曝光指标，以及根据第一曝光指标、第一曝光指标对应的上限像素阈值、下限像素阈值以及第二曝光指标、第二曝光指标对应的幅度阈值判断每一所述红外图像的曝光状态，并根据所述曝光状态调整所述TOF相机的曝光时间。本发明专利技术能够快速将曝光时间调至合适的范围，防止画面过曝和欠曝，并且能够提高深度图的精度和工作距离范围。并且能够提高深度图的精度和工作距离范围。并且能够提高深度图的精度和工作距离范围。

【技术实现步骤摘要】
能够自动曝光的TOF相机


[0001]本专利技术涉及深度相机，具体地，涉及一种能够自动曝光的TOF相机。

技术介绍

[0002]时间飞行(Time of flight,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

[0003]TOF相机作为一款能够输出深度图的设备，也受到了广泛的研究。TOF相机的原理是利用计算发射红外光与接收到的红外光之间的相位差来计算所拍摄物体离相机的距离，为了提高精度，通常会利用四个不同相位的正弦波来与接收光作相关，进而算得深度值，其中相关运算实质上是电路中的积分运算，积分的时间则称为曝光时间。
[0004]目前市面上大多数TOF相机均没有自动曝光的功能，从而导致当环境光异常强烈或则近距离成像时，画面发生大范围过曝现象，引起深度异常的现象；以及当远距离成像时，画面因欠曝而导致信噪比严重下降，甚至深度值直接缺失的情况。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种能够自动曝光的TOF相机。
[0006]根据本专利技术提供的能够自动曝光的TOF相机，包括如下步骤：
[0007]根据本专利技术提供的能够自动曝光的TOF相机，包括如下模块：
[0008]光投射器，用于向目标投射红外光；
[0009]红外相机，用于接收经所述目标反射后的红外光生成红外图像；
[0010]处理器模块，用于根据每一所述红外图像中像素值超过预设置的第一像素值阈值的比例计算第一曝光指标，根据所述第二曝光指标根据每一所述红外图像的幅度值均值计算第二曝光指标，以及根据所述第一曝光指标、所述第一曝光指标对应的上限像素阈值、下限像素阈值以及所述第二曝光指标、所述第二曝光指标对应的幅度阈值判断每一所述红外图像的曝光状态，并根据所述曝光状态调整所述TOF相机的曝光时间。
[0011]优选地，所述处理器模块计算所述第一曝光指标包括如下步骤：
[0012]步骤M1：获取每一所述红外图像中每一像素的像素值；
[0013]步骤M2：判断每一像素的所述像素值是否超过预设置的第一像素值阈值，以确定每一所述红外图像中过曝像素数量；
[0014]步骤M3：获取每一所述红外图像中的像素总数，根据所述过曝像素数量和所述像素总数生成所述第一曝光指标。
[0015]优选地，所述处理器模块计算所述第二曝光指标包括如下步骤：
[0016]步骤N1：获取每一所述红外图像中每一像素的幅度值；
[0017]步骤N2：累加判断所述红外图像中所述像素的幅度值生成幅度值和；
[0018]步骤N3：获取每一所述红外图像中的像素总数，根据所述幅度值和与所述像素总数生成所述第二曝光指标。
[0019]优选地，判断所述红外图像的曝光状态，并根据所述曝光状态调整所述TOF相机的曝光时间包括如下步骤：
[0020]步骤S1：获取预设置的上限像素阈值和下限像素阈值；
[0021]步骤S2：当所述第一曝光指标大于所述上限像素阈值时确定所述红外图像过曝，当所述第一曝光指标小于所述下限像素阈值时且第二曝光指标小于所述幅度阈值时确定所述红外图像欠曝；
[0022]步骤S3：当所述红外图像过曝时减小下一帧所述红外图像的所述曝光时间，当所述红外图像欠曝时增加所述曝光时间。
[0023]优选地，在步骤S3中，下一帧所述红外图像的所述曝光时间t
″
int
为：
[0024][0025]其中，w取值为0.9，t
int
为当前帧的曝光时间，th2为上限像素阈值，OEI2为第一曝光指标，Raw为第二曝光指标；Δt1为过曝时曝光变动时间，Δt2为欠曝时曝光变动时间；
[0026]Δt1＝
‑
OEI2/k2[0027]其中，k2为第一曝光指标OEI2与Δt1拟合出的直线斜率，k2预先计算出；
[0028]Δt2＝k1×
(256
‑
Raw)
[0029]其中，k1为第二曝光指标与Δt2拟合出的直线斜率，k1预先计算出。
[0030]优选地，所述第一曝光指标根据每一所述红外图像中ROI区域的像素值超过预设置的第一像素值阈值的比例生成；
[0031]所述第二曝光指标根据每一所述红外图像中ROI区域的幅度值均值生成。
[0032]优选地，所述红外相机包括沿光路设置的镜头、滤光片以及图像传感器，所述图像传感器设置有至少四个所述接收窗口；
[0033]所述图像传感器，用于通过至少四个接收窗口接收至少四个所述红外光的光信号；所述至少四个接收窗口在时序上顺次排列，进而根据每一所述接收窗口到的光信号生成每一所述红外图像。
[0034]优选地，所述上限像素阈值可以设置为0.04，所述下限像素阈值可以设置为0.001.所述幅度阈值可以设置为255。
[0035]优选地，所述光探测器可以采用CMOS光传感器、CCD光传感器或SPAD光传感器。
[0036]根据本专利技术提供的能够自动曝光的TOF相机，包括如下步骤：
[0037]光投射器，用于向目标投射红外光；
[0038]红外相机，用于接收经所述目标反射后的红外光生成红外图像；
[0039]处理器模块，用于根据每一所述红外图像中像素值计算第一曝光指标，根据所述第二曝光指标根据每一所述红外图像的幅度值计算第二曝光指标，以及根据所述第一曝光指标、所述第一曝光指标对应的上限像素阈值、下限像素阈值以及所述第二曝光指标、所述第二曝光指标对应的幅度阈值判断每一所述红外图像的曝光状态，并根据所述曝光状态调整所述TOF相机的曝光时间。
[0040]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0041]本专利技术中根据每一所述红外图像中像素值和幅度值均值生成曝光指标，根据所述曝光指标确定曝光状态，并根据所述曝光状态调整所述TOF相机的曝光时间，能够快速将曝光时间调至合适的范围，防止画面过曝和欠曝，并且能够提高深度图的精度和工作距离范围；
[0042]本专利技术中可以在所述红外图像确定ROI区域，根据ROI区域的像素值和幅度值均值生成曝光指标，能够提高深度图的ROI区域的精度。
附图说明
[0043]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：
[0044]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够自动曝光的TOF相机，其特征在于，包括如下模块：光投射器，用于向目标投射红外光；红外相机，用于接收经所述目标反射后的红外光生成红外图像；处理器模块，用于根据每一所述红外图像中像素值超过预设置的第一像素值阈值的比例计算第一曝光指标，根据所述第二曝光指标根据每一所述红外图像的幅度值均值计算第二曝光指标，以及根据所述第一曝光指标、所述第一曝光指标对应的上限像素阈值、下限像素阈值以及所述第二曝光指标、所述第二曝光指标对应的幅度阈值判断每一所述红外图像的曝光状态，并根据所述曝光状态调整所述TOF相机的曝光时间。2.根据权利要求1所述的能够自动曝光的TOF相机，其特征在于，所述处理器模块计算所述第一曝光指标包括如下步骤：步骤M1：获取每一所述红外图像中每一像素的像素值；步骤M2：判断每一像素的所述像素值是否超过预设置的第一像素值阈值，以确定每一所述红外图像中过曝像素数量；步骤M3：获取每一所述红外图像中的像素总数，根据所述过曝像素数量和所述像素总数生成所述第一曝光指标。3.根据权利要求1所述的能够自动曝光的TOF相机，其特征在于，所述处理器模块计算所述第二曝光指标包括如下步骤：步骤N1：获取每一所述红外图像中每一像素的幅度值；步骤N2：累加判断所述红外图像中所述像素的幅度值生成幅度值和；步骤N3：获取每一所述红外图像中的像素总数，根据所述幅度值和与所述像素总数生成所述第二曝光指标。4.根据权利要求1所述的能够自动曝光的TOF相机，其特征在于，判断所述红外图像的曝光状态，并根据所述曝光状态调整所述TOF相机的曝光时间包括如下步骤：步骤S1：获取预设置的上限像素阈值和下限像素阈值；步骤S2：当所述第一曝光指标大于所述上限像素阈值时确定所述红外图像过曝，当所述第一曝光指标小于所述下限像素阈值时且第二曝光指标小于所述幅度阈值时确定所述红外图像欠曝；步骤S3：当所述红外图像过曝时减小下一帧所述红外图像的所述曝光时间，当所述红外图像欠曝时增加所述曝光时间。5.根据权利要求4所述的能够自动曝光的TOF相机，其特征在于，在步骤S3中，下一帧所述红外图像的所述曝光时间t
″
int
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东东，邵小飞，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：