[发明专利]一种基于物理过程的间接型ToF相机对人体皮肤组织深度测量值误差的获取方法

说明书

一种基于物理过程的间接型ToF相机对人体皮肤组织深度测量值误差的获取方法，解决了间接型ToF相机测量人体皮肤组织时，由于皮肤组织折射率低、吸收系数低、散射技术高等特点，引发次表面散射，从而导致间接型ToF对其深度测量时产生较大误差的问题，本发明的要点为：根据人体皮肤在特定红外波长下的已知光学参数，确定红外调制波在皮肤介质表面的直接反射分量和进入皮肤介质内部的幅值比，得到待测点的后向散射幅值和相位，综合表面直接反射分量和后向散射分量，获得ToF相机像素单元实际接受的反射波幅值和相位，实现对人体皮肤组织深度测量值误差的获取。本发明适用于间接型ToF相机对人体皮肤组织深度测量值误差的获取并对测量值进行校正。

技术领域

本发明属于机器视觉中深度信息测量领域，具体涉及一种对人体皮肤组织深度测量领域。

背景技术

随着图像获取技术的法阵，人们记录场景的维度从二维扩展到三维，大幅增强了对复杂场景信息的记录和还原能力。景深作为三维场景中的关键信息，其获取方式较为多样。ToF相机因其结构紧凑、体积小、成本低、帧率高等优势，获得众多国内外学者和工业领域的青睐，可广泛用于机器视觉、自动驾驶、人机交互、人脸识别等领域。

作为典型的主动式成像系统，ToF相机可根据其工作原理的不同，进一步分为直接型和间接型ToF相机两种。间接型ToF相机通过向目标发射调制的红外光波，经过目标表面反射，解算探测器上接收的反射光信号和光源信号的相位差，进而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。

在间接型ToF相机获取深度信息的过程中存在各种干扰和噪声，例如热噪声、环境光干扰、多路径干扰和散粒噪声。其中，多路径干扰一直是困扰间接型ToF相机深度值准确度的难题，其指的是间接型ToF相机上单一像素接收到来自场景多条光路的反射信号，破坏了间接型ToF相机单像素的单一光路反射的假设，解调模块仍按单信号解调时会引发较大的测量误差。产生多路径干扰的原因较多，包括相互反射的复杂场景、雾天或水下等散射介质和生物组织的高透明高散射特性。其中，皮肤组织因为折射率低、吸收系数低、散射技术高等特点，会引发次表面散射问题，从而导致间接型ToF对其深度测量时具有较大的误差。

发明内容

本发明提供一种基于物理过程的间接型ToF相机对人体皮肤组织深度测量值误差的获取方法、计算机设备、存储介质以及一种基于物理过程的间接型ToF相机对人体皮肤组织深度测量值的校正方法，解决了间接型ToF相机测量人体皮肤组织时，由于皮肤组织折射率低、吸收系数低、散射技术高等特点，引发次表面散射，从而导致间接型ToF对其深度测量时产生较大误差的问题。

一种基于物理过程的间接型ToF相机对人体皮肤组织深度测量值误差的获取方法，所述方法包括：

根据间接型ToF相机获得皮肤待测点的光学参数，根据所述光学参数计算得到皮肤待测点表面直接反射率、直接反射分量和待测点皮肤组织对红外入射光线的后向散射分量；

根据所述直接反射分量和后向散射分量得到待测点的接收总信号；

根据所述接收总信号得到人体皮肤组织深度测量误差。

进一步地，所述皮肤待测点的光学参数包括：相对折射率、表面漫反射率系数、约化散射系数、吸收系数。

进一步地，所述表面直接反射率为：

其中，n为相对折射率，θ_o为光线折射方向与入射点皮肤局部表面法向量的夹角，θ_i为光线入射方向与入射点皮肤表面法向方向的夹角,R_s为皮肤对垂直于入射面振动的分量的反射率，R_p为皮肤对平行于入射面振动的分量的反射率。