[发明专利]基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机

说明书

本发明公开了一基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机，所述自动曝光时间计算方法以被测物体的幅度信息为依据计算一参考曝光时间，所述TOF成像系统获取所述参考曝光时间后，将所述参考曝光时间与原始曝光时间比对以获取一自动曝光时间，并且所述TOF成像系统依据所述自动曝光时间曝光。设置所述自动曝光方法的所述TOF成像系统可方便地获取所述被测物体的清楚的三维图像，即所述TOF成像系统可自适应调整所述三维图像的曝光时间。

技术领域

本发明涉及一摄像领域，特别涉及一基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机，本发明在嵌入式端集中实现所述TOF成像系统的自动曝光算法。

背景技术

俗话说“摄像是光的艺术”，可见不论在摄影还是拍照过程中，摄像设备对光的把控都是影响最终成像效果的一个重大因素。以一摄像设备获取外界图像的过程为例，所述摄像设备获取图像的过程就是所述摄像设备的快门被打开，并在一定的时间内被关闭，外界光线在该段时间内进入所述摄像设备并抵达所述摄像设备的感光元件，所述感光元件感应外界光束并将这些光束转化为可视的图像，换言之，拍照或者摄像的过程就是外界光线在所述摄像设备中转化为图像信息的过程，故所述摄像设备的曝光性能对于图像质量而言非常重要。

曝光，是指在摄影过程中进入镜头并照射在感光元件的光量，由所述摄像设备的光圈，快门、感光度的组合来控制。对于一摄像设备而言，曝光过度会出现图像过亮的现象，曝光不足会导致图像灰暗，不论是曝光过度还是曝光不足都极大程度地影响着图像的成像质量。然而对于摄影非专业人员来说，在拍照过程中如何根据外界环境来调控所述摄像设备的曝光是一件非常困难的事情，换言之，一旦所述外界环境的光亮度发生变化，所述摄像设备的曝光就需要做相应的调整。比如，当所述摄像设备在一阳光明媚的环境下拍摄物体时，所述摄像设备的曝光就需要相应地调小，以控制进入所述摄像设备的光量。而，当所述摄像设备在黑暗的环境下拍摄物体时，所述摄像设备的曝光就需要相应地增大，有的时候甚至需要外置闪光灯以补充曝光。

为了解决摄像设备存在的曝光问题以及方便使用者的使用，市面上出现了自动曝光摄像设备，具体而言，所述自动曝光摄像设备采用自动曝光的方式拍摄物体，在使用所述自动曝光摄像设备拍摄物体时无需再考虑所述摄像设备的曝光，所述自动曝光摄像设备会利用图像的某一特殊信息(比如亮度)针对图像视频进行自适应，并选择最佳的曝光时间，从而使图像有较好的成像效果的方法。换言之，自动曝光的目的在于使得摄像设备在不同的照明条件和场景获取的图像或视频数据可实现欣赏亮度级别或所谓的目标亮度级别，从而使得摄像设备捕获的视频或图像保持在合适的亮度，通常而言，图像的自动曝光曝光需要通过调节传感器的曝光时间，传感器模拟增益和传感器数字增益来完成。

传统的自动曝光摄像设备大多适用于拍摄2D图像，换言之，所述自动曝光摄像设备以图像的亮度信息作为计算自动曝光时间的依据。具体而言，所述自动曝光摄像设备摄取一物体的亮度信息，并根据所述亮度信息自行计算需要的曝光量，并根据所述曝光量计算自动曝光时间。然而传统的自动曝光方法及其原理并不适用于针对3D图像视频的自适应曝光，特别是不适用于针对TOF深度相机的自动曝光。

以TOF深度相机获取3D图像为例说明，TOF深度相机拍摄物体三维结构的测量主要是基于对脉冲信号或激光的相位差的测量。其通常包括一光源发射模块和一感光接收模块，所述光源发射模块与所述感光接收模块相配合，并基于TOF深度测量生成被测目标的深度信息。更具体地说，所述光源发射模块发射一特定波段的光波，所述发射光波在被测目标的表面发生反射，以被所述感光接收模块所接收，进而，所述感光接收模块根据发射光波和接收光波之间的时间差或者相位差，计算出被测目标的深度信息。所述TOF测量仪器不仅能够获取被测目标的深度信息，同时，还能如传统摄像模组一样获取被测目标的灰度信息和亮度信息。具体而言，所述TOF深度相机通过TOF技术获取的是被测物体的深度信息，并根据所述深度信息获取所述物体的三维视图，然而现有技术的自动曝光方法是基于采用图像的亮度信息作为依据，故现有技术的自动曝光方法并不能实现所述TOF深度相机的自动曝光。