[发明专利]深度测量装置及距离测量方法

说明书

本发明提供一种深度测量装置及距离测量方法，深度测量装置包括：光发射模组，包含光源及图案化光学元件，所述光源用于发射时序上振幅被调制的光束，所述图案化光学元件用于接收所述光束后向目标物体发射结构光光束；TOF图像传感器，包含至少一个像素，所述像素用于接收由所述目标物体反射的结构光光束并形成电信号；控制和处理电路，接收所述电信号并计算出所述反射的结构光光束的强度信息以形成结构光图案，以及，利用所述结构光图案计算所述目标物体的深度图像。将TOF图像传感器与结构光光源相结合，发射端采用了振幅调制，在接收端采用了多抽头像素采集，从实现传统方案难以实现的抗环境光干扰的深度测量方法。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种深度测量装置及距离测量方法。

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，提供一种深度测量装置及距离测量方法。

为了解决上述问题中的至少一个，本发明采用的技术方案如下所述：

深度测量装置，包括：光发射模组，包含光源及图案化光学元件，所述光源用于发射时序上振幅被调制的光束，所述图案化光学元件用于接收所述光束后向目标物体发射结构光光束；TOF图像传感器，包含至少一个像素，所述像素用于接收由所述目标物体反射的结构光光束并形成电信号；控制和处理电路，接收所述电信号并计算出所述反射的结构光光束的强度信息以形成结构光图案，以及，利用所述结构光图案计算所述目标物体的深度图像。

在本发明的一种实施例中，所述结构光光束包含不规则斑点图案光束、条纹图案光束、二维编码图案化光束；所述不规则斑点图案光束中每个斑点对应的光束的振幅在时序上以连续波、方波或脉冲的方式被调制。