[发明专利]深度计算芯片架构

说明书

本发明提供一种深度计算芯片架构，用于同步或分步：接收TOF图像传感器的电信号，通过TOF深度计算模式对电信号的相位计算以获取相位值和/或深度值，通过预先存储的预标定参数标定，然后进行优化，将优化后得到的TOF深度图像输出；接收TOF图像传感器的电信号，通过结构光深度计算模式对电信号的相位计算以获取反映光束强度的强度信息，对强度信息进行处理后与预先存储的参考图像进行匹配得，然后进行优化，将优化后得到的结构光深度图像输出；接收TOF图像传感器的电信号，得到融合后的深度图像，将融合后的深度图像输出。通过从芯片级实现多种深度图像获取的方案，实现高精度、大范围深度测量，且提升计算效率以及降低功耗。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种深度计算芯片架构。

背景技术

ToF的全称是Time-of-Flight，即飞行时间，ToF测距技术是一种通过测量光脉冲在发射/接收装置和目标物体间的往返飞行时间来实现精确测距的技术。在ToF技术中直接对光飞行时间进行测量的技术被称为dToF(direct-TOF)；对发射光信号进行周期性调制，通过对反射光信号相对于发射光信号的相位延迟进行测量，再由相位延迟对飞行时间进行计算的测量技术被成为iToF(Indirect-TOF)技术。按照调制解调类型方式的不同可以分为连续波(Continuous Wave，CW)调制解调方法和脉冲调制(Pulse Modulated，PM)调制解调方法。

结构光测距技术则向空间物体发射结构光光束，其次采集被物体调制及反射后的结构光光束所形成的结构光图案，最后利用三角法进行深度计算以获取物体的深度数据。常用的结构光图案有不规则斑点图案、条纹图案、相移图案等。

相比而言，TOF技术无需进行复杂的图像处理计算(如结构光图像匹配计算)，在中远距时能保持相对较高的测量精度；而结构光技术则在近距测量时具有非常高的精度，但随着距离增加精度会至少呈现线性增长。另外，结构光技术由于是通过采集反映反射光强度的图像来进行计算深度的，因此难免会受到环境光对光强度的影响，相对而言TOF则在环境光抗干扰方面要优于结构光技术。

发明内容

本发明为了解决现有的问题，提供一种深度计算芯片架构。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种深度计算芯片架构，用于同步或分步：接收TOF图像传感器的电信号，通过TOF深度计算模式对所述电信号的相位计算以获取相位值和/或深度值，通过预先存储的预标定参数标定所述相位值和/或深度值，对标定后的所述相位值和/或深度值进行优化，将优化后得到的TOF深度图像输出；接收TOF图像传感器的电信号，通过结构光深度计算模式对所述电信号的相位计算以获取反映光束强度的强度信息，对所述强度信息进行处理后与预先存储的参考图像进行匹配得到像素偏离值和/或目标的深度值，对所述像素偏离值和/或所述目标的深度值进行优化，将优化后得到的结构光深度图像输出；接收TOF图像传感器的电信号，通过融合所述TOF深度计算模式和所述结构光深度计算模式对所述电信号进行处理得到融合后的深度图像，将融合后的深度图像输出。

在本发明的一种实施例中，通过融合所述TOF深度计算模式和所述结构光深度计算模式对所述电信号进行处理包括：在所述TOF深度计算模式下得到所述TOF深度图像；在所述结构光深度计算模式下得到所述结构光深度图像；将所述TOF深度图像和所述结构光深度图像进行融合得到融合后的深度图像。

在本发明的另一种实施例中，通过融合所述TOF深度计算模式和所述结构光深度计算模式对所述电信号进行处理包括：在所述TOF深度计算模式下得到所述TOF深度图像；在所述结构光深度计算模式将所述TOF深度图像作为匹配计算的初始值用于得到结构光深度图像。

在本发明的再一种实施例中，所述预标定参数和所述预先存储的参考图像存储在存储器中。所述强度信息包括振幅值，采用零均值归一化最小平方距离函数对所述振幅值对应的图像与所述先存储的参考图像进行像素偏离值的匹配估计。