[发明专利]融合的深度测量装置及距离测量方法

说明书

本发明提供一种融合的深度测量装置及距离测量方法，深度测量装置包括：光发射模组，包含第一光源用于发射时序上振幅被调制的光束，图案化光学元件用于接收光束后向目标物体发射结构光光束；泛光光源模组，包括第二光源用于向目标物体发射时序上振幅被调制的泛光光束；TOF图像传感器，包含至少一个像素，像素用于接收结构光光束并形成第一电信号；或，接收泛光光束并形成第二电信号；控制和处理电路，对光发射模组和泛光光源模组的时序进行控制，按时序分别接收结构光光束形成的第一电信号，以及，泛光光束形成的第二电信号；处理第一电信号及第二电信号以获得目标物体的深度图像。实现更大的测量范围，同时在大范围内均保持较高的测量精度。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种融合的深度测量装置及距离测量方法。

背景技术

ToF的全称是Time-of-Flight，即飞行时间，ToF测距技术是一种通过测量光脉冲在发射/接收装置和目标物体间的往返飞行时间来实现精确测距的技术。在ToF技术中直接对光飞行时间进行测量的技术被称为dToF(direct-TOF)；对发射光信号进行周期性调制，通过对反射光信号相对于发射光信号的相位延迟进行测量，再由相位延迟对飞行时间进行计算的测量技术被成为iToF(Indirect-TOF)技术。按照调制解调类型方式的不同可以分为连续波(Continuous Wave，CW)调制解调方法和脉冲调制(Pulse Modulated，PM)调制解调方法。

结构光测距技术则向空间物体发射结构光光束，其次采集被物体调制及反射后的结构光光束所形成的结构光图案，最后利用三角法进行深度计算以获取物体的深度数据。常用的结构光图案有不规则斑点图案、条纹图案、相移图案等。

相比而言，TOF技术无需进行复杂的图像处理计算(如结构光图像匹配计算)，在中远距时能保持相对较高的测量精度；而结构光技术则在近距测量时具有非常高的精度，但随着距离增加精度会至少呈现线性增长。另外，结构光技术由于是通过采集反映反射光强度的图像来进行计算深度的，因此难免会受到环境光对光强度的影响，相对而言TOF则在环境光抗干扰方面要优于结构光技术。

发明内容

本发明为了解决现有的问题，提供一种融合的深度测量装置及距离测量方法。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种融合的深度测量装置，包括：光发射模组，包含第一光源及图案化光学元件，所述第一光源用于发射时序上振幅被调制的光束，所述图案化光学元件用于接收所述光束后向目标物体发射结构光光束；泛光光源模组，包括第二光源，用于向所述目标物体发射时序上振幅被调制的泛光光束；TOF图像传感器，包含至少一个像素，所述像素用于接收由所述目标物体反射的结构光光束并形成第一电信号；或，所述像素用于接收所述目标物体反射的泛光光束并形成第二电信号；控制和处理电路，对所述光发射模组和所述泛光光源模组的时序进行控制，按所述时序分别接收所述目标物体反射的所述结构光光束形成的所述第一电信号，以及，所述目标物体反射的所述泛光光束形成的所述第二电信号；处理所述第一电信号及第二电信号以获得所述目标物体的深度图像。

在本发明的一种实施例中，分别对所述电信号进行处理包括：根据所述结构光光束形成的所述电信号计算出所述结构光光束的强度信息以形成结构光图案，利用所述结构光图案计算所述目标物体的第一深度图像；根据所述泛光光束形成的所述电信号计算出相位差，并基于所述相位差计算所述泛光光束由发射到被接收所需要的飞行时间，基于所述飞行时间计算所述目标物体的深度值，利用所述深度值获取所述目标物体的第二深度图像；将所述第一深度图像和所述第二深度图像融合获得所述目标物体的深度图像。