[发明专利]基于调制光场的深度成像系统、方法、设备及介质

说明书

一种基于调制光场的深度成像系统，其特征在于，包括如下模块：光投射模块，用于向目标物体投射离散光束，并通过对调制切换调制光场模式和均匀光场模式；光源控制模块，用于进行光线发射及控制切换光场模式；TOF传感模块，用于接收被测目标物体反射的回来的测量光束；多径干扰消除模块，用于获取所述调制光场模式和所述均匀光场下的图像数据，从中估计多径干扰分量，并去除多径干扰造成的测量误差，输出高精度的深度图像。本发明能够通过向目标物体投射离散光束时采集的第一图像数据中的背景区数据确定多径干扰分量，对所述光斑区数据处理以去除多径干扰分量，从而能够消除了多径干扰造成的测量误差，实现高精度的深度图像的输出。

背景技术

时间飞行(Time of fl ight,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、自动驾驶等技术领域。

传统TOF深度相机假设接收光束在目标场景中仅被反射一次，而实际场景中总会存在镜面反射或漫反射材料表面，它会把入射光反射到各个方向，这样一来，TOF传感器接收到的可能是一次反射光束和多次反射光束的叠加，从而干扰TOF深度相机测量距离的准确性，这一效应称为多径干扰。

现有技术主要利用多频率多帧融合的方式，来估计多径干扰重建原始深度。受帧率和频率数量的限制，这类方法存在计算复杂度高，鲁棒性差，重建精度不佳的问题，实际应用难度较大。因此对于如何抑制多径干扰，提高深度测量精度，是TOF深度相机在实际应用方面亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于调制光场的深度成像系统、方法、设备及介质。

根据本发明提供的基于调制光场的深度成像系统，包括如下模块：

光投射模块，用于向目标物体投射泛光或多束离散光束；

光源控制模块，用于控制所述泛光和所述多束离散光束按照预设置的时间周期进行切换投射；

TOF传感模块，用于分别接收经所述目标物体反射的多束离散光束和所述泛光，并进而生成第一图像数据和第二图像数据；

多径干扰消除模块，用于根据所述第一图像数据确定多径干扰分量，进而根据去除多径干扰分量后的所述第一图像数据和所述第二图像数据融合生成目标深度图像。

优选地，所述多径干扰消除模块包括如下模块：

数据获取模块，用于获取第一图像数据，所述第一图像数据包括多个光斑区数据和背景区数据；

多径干扰确定模块，用于根据所述背景区数据确定每一光斑区数据对应的多径干扰基本量；

数据生成模块，用于基于所述多径干扰基本量对每一所述光斑区数据进行处理以去除每一所述光斑区数据对应的多径干扰分量，进而生成目标光斑区数据；

深度图像生成模块，用于融合根据所述目标光斑区数据生成的第一深度图像和根据所述第二图像数据生成的第二深度图像生成目标深度图像。

优选地，所述第一图像数据包括通过TOF传感器采集的多张红外图像；

每一所述红外图像包括多个光斑区和背景区；

所述背景区为与所述光斑区相邻的多径干扰区域；

所述多径干扰基本量、所述多径干扰分量采用幅度、灰度值、像素值、照度、光通量以及辐射功率中任一物理量表示。

优选地，每一所述光斑区的直径为两个像素；

任意相邻两个光斑区之间的距离为四个像素。