[发明专利]环境光抑制

说明书

根据一个方面，提供了一种系统(200)，包括：图像投影单元(210)，其被配置为将照明图案投影到场景的至少一部分上；成像单元(220)，其被配置为在将照明图案投影到场景上时捕获场景的多个图像；以及处理单元(230)，其被配置为：基于照明图案并且相对于所捕获的多个图像中的目标区段来解调多个图像，其中目标区段对应于以下各项中的一项：在捕获多个图像时，场景的、照明图案被选择性地投影到其上的部分，场景的、所投影的照明图案能够分辨的部分，场景的、具有满足预定范围的像素深度值的部分；以及基于解调结果生成场景的环境光抑制图像。

技术领域

本公开涉及一种用于执行环境光抑制的系统及其控制方法。

背景技术

在非侵入式测量和监测领域中，特别是在个人护理和健康应用的皮肤感测领域中，在数字创新中的探索性活动中已经有相当多的开发和投资。当前已知的皮肤测量系统保证对皮肤特征进行皮肤量化和监测，这向消费者提供与变化相关的信息，这些变化可能太小而不能检测，太微弱而不能注意，和/或太慢而不能跟随。对于可以被消费者接受的这些系统，感测方法和系统应当是敏感的和特定的。附加地，测量的稳健性对于建立消费者信任是必要的。与这种基于成像的系统相关联的一个关键问题是，当放置在不受控制的环境中(例如，在家中)时，环境照明不明确并且可能变化。

调制成像技术(诸如空间频率域成像(SFDI))是主要使用特定光图案、相移正弦图案的投影来生成可用于例如分析皮肤特性的图像的技术。具有相同正弦图案但相移的三个空间调制图像足以重建解调的AC图像，其中光的所有DC分量被排除，因此移除环境光。解调需要被记录的感兴趣对象I₁、I₂和I₃的三个图像，其具有相同空间频率的正弦图案的投影，但每个具有相位差图像的解调可由以下公式(1)和(2)表示：

M_DC＝(I₁+I₂+I₃)/3 (2)

其中M_AC是图像的AC分量(其可以被视为对应于调制照明)，并且M_DC是图像的DC分量(其可以被视为对应于环境照明)。

作为示例，图1通过多个图像示出了环境光校正操作。具体地，图1包括初始图像110、多个调制图像120A、120B和120C，以及解调图像130和140，其示出了如何基于多个调制图像来校正环境光。在本公开的上下文中，术语“调制图像”可以指描绘被投影到场景的一部分上的调制图案的图像，并且术语“解调图像”可以指相对于所描绘的调制图案经历解调的图像。

在初始图像110中，场景仅由环境光照亮，并且可以看到脸部被不均匀地照亮。第一调制图像120A、第二调制图像120B和第三调制图像120C中的每一个调制图像与不同的相移相关联。在该示例中，第一调制图像120A与0°相移相关联，第二调制图像120B与120°相移相关联，并且第三调制图像120C与240°相移相关联。可以通过根据上述公式(1)和(2)对调制图像120A、120B和120C执行解调来校正初始图像110中出现的不均匀照明，以便产生AC分量130和DC分量。具体地，对在三个调制图像120A、120B和120C中捕获的三个正弦图案进行解调以获得解调图像130和140，其分别对应于AC分量130(表示解调信号的交替部分)和DC分量140(表示解调信号的恒定部分)。在这种情况下，当用投影的调制照明和环境照明两者照亮场景时，AC分量130对应于调制照明，而当用调制照明和环境照明两者照亮场景时，图像的DC分量140对应于环境照明。因此，AC分量130可被视为表示初始图像110中描绘的场景的“环境光校正的/抑制的”版本。

注意，美国专利申请US 2019/0101383 A1公开了一种用于使用结构光来克服环境光效应而确定对象的技术。根据US 2019/0101383 A1的技术利用各种空间频率的结构光。