[发明专利]一种基于TOF的深度测量装置、方法及电子设备

说明书

本发明公开了一种基于TOF的深度测量装置，包括：光发射模组，用于向目标物体发射光束；成像模组，用于采集经目标物体反射回的反射光束并生成相应的电信号，以及采集目标物体的二维图像；控制与处理器，分别与光发射模组以及成像模组连接，用于控制光发射模组发射被调制的发射光束；以及，同步触发成像模组开启接收所述电信号和二维图像，对所述电信号进行计算以获得目标物体的一个或多个TOF深度值，同时利用所述二维图像进行深度学习以获得相对深度值，进而基于相对深度值从一个或多个TOF深度值中确定实际深度值。通过对二维图像进行深度学习以得到相对深度值，基于该相对深度值辅助ToF解卷绕，从而提升深度图的精度。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种基于TOF的深度测量装置、方法及电子设备。

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，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称为iToF(Indirect-TOF)技术。iToF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。

应理解，在基于相位的iToF技术的测量方案中，返回光束的相位可以用于计算在给定相位“卷绕”(即：波长)内的准确测量，但是一旦实际距离超出了成像系统的最大测量距离，则测量就会发生很大误差，从而导致测量数据的精度受到极大影响。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于TOF的深度测量装置、方法及电子设备，以解决上述背景技术问题中的至少一种。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种基于TOF的深度测量装置，包括：光发射模组，用于向目标物体发射光束；成像模组，用于采集经所述目标物体反射回的反射光束并生成相应的电信号，以及采集所述目标物体的二维图像；控制与处理器，分别与所述光发射模组以及所述成像模组连接，用于控制所述光发射模组发射被调制的发射光束至目标空间中；以及，同步触发所述成像模组开启并接收来自所述成像模组生成的所述电信号和所述二维图像，对所述电信号进行计算以获得目标物体的一个或多个TOF深度值，同时利用所述二维图像进行深度学习以获取目标物体的相对深度值，进而基于所述相对深度值从所述一个或多个TOF深度值中确定实际深度值。

在一些实施例中，所述光发射模组被设置成在所述控制与处理器的控制下以一个或多个调制频率发射时序上振幅被连续波调制的光束；所述成像模组被设置成采集至少部分所述光束并生成相应的电信号；所述控制与处理器被设置成根据所述电信号计算相位差，基于所述相位差计算所述光束由发射到被采集所需要的飞行时间，并基于所述飞行时间计算各个像素的TOF深度值。

在一些实施例中，所述控制与处理器还包括有深度计算单元，所述深度计算单元包括卷积神经网络结构，通过所述卷积神经网络结构对所述二维图像进行深度学习以获得所述目标物体的相对深度值。

本发明实施例的另一技术方案为：

一种基于TOF的深度测量方法，包括如下步骤：

S20、控制光发射模组向目标物体发射被调制的发射光束；

S21、控制成像模组采集所述发射光束经目标物体反射回的反射光束并生成相应的电信号；以及，采集目标物体的二维图像；