[发明专利]飞行时间相机系统的杂散光补偿方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞行时间相机系统的杂散光补偿方法和系统。

背景技术

飞行时间（TOF）三维相机是活动型系统。一般而言，该系统基于发出的强度调制光的零差相位测量技术，所述的强度调制光被场景反射，反射光在传感器上成像，光生电子和发出的调制光在传感器中被同步解调，并根据相位信息推断出各像素中相机和场景间的距离。

TOF相机系统的主要问题是所述的传感器必须处理高动态范围，相机接收的已调信号随距离的平方而降低，此外，参照物的反射率可能变化很大，这些因素即是高动态范围产生的原因。

举例而言，图像中可能包括光亮物体（30厘米，100%反射率）和暗物体（300厘米，10%反射率），因此覆盖的动态范围则变为：

DR=3002*100302*10=1′000]]>

TOF成像的高动态范围在B.Buettgen的

“CCD/CMOSlock-inpixelforrangeimaging:Challenges,limitationsandState-of-the-art”，Proceedingsofthe1stRangeImagingResearchDayatETHZurich,2005上有所论述。

由于高动态范围的要求，强信号产生的杂散光加入到弱信号中是TOF技术应用中存在的主要问题。在计算机视觉系统(ICVS2007)的第五届国际会议上，JamesMure-Duboisetal.在“Real-timescatteringcompensationfortime-of-flightcamera”中提出了一个解决方案，T.Kavlietal.的

“ModellingandCompensatingMeasurementErrorsCausedbyScatteringinTime-Of-FlightCam eras”,ProceedingsofSPIE,Vol.7066提出了相似的解决方案。

但是，在上述两种解决方案中，所需的计算能力无法将解决方案嵌入至高速数据采集应用中。

发明内容

本次申请根据35USC119(e)条例同时主张美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的申请号为61/288,672和61/325,839，申请日分别为2009年12月21日和2010年4月20日，上述内容在此合并说明。

杂散光补偿的第一个解决方案是用至少两种不同反射率的参照物，参照物具有已知的距离和范围或至少知道两个参照物的差异范围，不同的反射面积根据图像杂散光显示不同的相移，相位由于反射物振幅发生改变，允许对图像中的杂散光进行预估。

了解了杂散光可以对所有感兴趣的像素上的杂散光进行补偿。

所述参照物可以用于测量场景中及其附近高反射物发出的杂散光。

参照物可能有多个反射率，可以根据两种不同反射物的不同测量范围计算杂散光。

另一个解决方案是利用单个参照物。相位/振幅测量随时间的变化允许对杂散光进行预估或确定，在此情况下，优选使用具有高吸收能力（即：低反射率）的参照物，结合使用高反射和低反射的参照物能够测量杂散光对高吸收物体的影响，同时对高反射物体可以有距离参考。上述方法可以用于预估其他像素中的杂散光，更重要的是，可以对场景中感兴趣物体的范围测量进行补偿。

一般而言，一方面，本发明的特征在于TOF相机系统，包括TOF相机，所述的TOF相机包括一个用于确定物体范围的控制器和一个参照物系统，所述控制器根据感兴趣物体和参照物的测量结果确定感兴趣物体的范围。

在某些实施方式中，参照物系统具有已知的范围，优选的使用具有低反射率的参照物，在一种实施例中，反射率小于20%或甚至小于10%。

在某些实施例中，参照物系统还包括一个高反射物体，其反射率高于50%或高于60%。