[发明专利]高分辨TOF成像系统及方法

说明书

一高分辨TOF成像系统包括一控制处理单元和一TOF摄像模组，其中该TOF摄像模组与该控制处理单元可通信地连接，并且该TOF摄像模组包括一光源单元和一CCD感光单元。该光源单元接收一控制信号，用于朝一被测目标发出一发射光，该CCD感光单元同步接收该控制信号，用于感应被该被测目标发射回的一反射光，以产生一数字数据，该控制处理单元的一处理模块接收并处理该数字数据，以生成该深度数据。

技术领域

本发明涉及TOF(飞行时间，Time of Flight)领域，特别是涉及一高分辨TOF成像系统及方法。

背景技术

飞行时间法(Time Of Flight，TOF)通过测量一测量仪器发出的脉冲信号从发射到接收的时间间隔t(常被称为脉冲测距法)或激光往返被测物体一次所产生的相位(相位差测距法)来实现对被测物体(或被测物体检测区域)的三维结构或三维轮廓的测量。TOF测量仪器可同时获得灰度图像和距离图像，广泛应用在体感控制、行为分析、监控、自动驾驶、人工智能、机器视觉和自动3D建模等诸多领域。

对于传统TOF测量仪器，如TOF相机，对被测物体的深度或三维结构的测量主要是基于脉冲信号或激光的相位差的测量。所述TOF测量仪器通常包括一光源发生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般获取被测目标的灰度信息和亮度信息。

然而，现有的传统TOF测量仪器，如TOF相机，都采用CMOS芯片作为感光接收模块，用于采集深度信息，使得所述传统TOF测量仪器的分辨率低，一般所述传统TOF测量仪器的分辨率都在224*172以下，并且所述传统TOF测量仪器所获得的图像噪点较多(图像粗糙)，影响后期深度计算精度，进而降低所述传统TOF测量仪器对三维结构或三维轮廓的测量精度。

此外，由于现有的传统TOF测量仪器只支持单一深度测量，无法采集颜色信息，因此所述传统TOF测量仪器不能同步地实时采集深度信息和颜色信息，也就是说，所述传统TOF测量仪器只能获得灰度图像，无法展现真实世界的色彩，对后期还原三维场景带来极大的不便，导致其无法被广泛地应用，更无法适应当下电子设备视觉享受的发展潮流。

另外，所述传统TOF测量仪器无法采集方向数据，使得所述传统TOF测量仪器所获得的图像缺失方向信息，进一步影响三维场景的还原效果，而无法被应用于互动娱乐、动作姿态探测、工业控制等等领域。

发明内容

本发明的一目的在于提供一高分辨TOF成像系统及方法，其能够提高所采集的图像的分辨率。

本发明的另一目的在于提供一高分辨TOF成像系统及方法，其中所述高分辨TOF成像系统包括一CCD感光单元，以充分利用CCD的高速曝光特性来实现深度测量。

本发明的另一目的在于提供一高分辨TOF成像系统及方法，其降低图像噪点，以提高后期深度计算的精度，从而提高所述高分辨TOF成像系统所获得的图像的画质。

本发明的另一目的在于提供一高分辨TOF成像系统及方法，其能够同步采集颜色信息和深度信息，以实现实时采集RGBD信息(带有深度信息的RGB图像)。

本发明的另一目的在于提供一高分辨TOF成像系统及方法，其能够融合颜色信息和深度信息，以使普通的RGB图像信息带有深度信息，用于获得带有颜色的三维图像，进而高度还原真实的三维场景。

本发明的另一目的在于提供一高分辨TOF成像系统及方法，其能够采集方向数据，为所述高分辨TOF成像系统所获得的三维图像增加方向信息。