[发明专利]一种结合结构光相机和TOF深度相机的深度信息获取装置和方法在审
申请号: | 202011264676.3 | 申请日: | 2020-11-11 |
公开(公告)号: | CN112379389A | 公开(公告)日: | 2021-02-19 |
发明(设计)人: | 孙乐韵;徐永奎;杨静 | 申请(专利权)人: | 杭州蓝芯科技有限公司 |
主分类号: | G01S17/86 | 分类号: | G01S17/86;G01S17/894;G01S17/08;H04N5/232 |
代理公司: | 杭州求是专利事务所有限公司 33200 | 代理人: | 应孔月 |
地址: | 311121 浙江省杭州市余杭*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 结合 结构 相机 tof 深度 信息 获取 装置 方法 | ||
本发明公开了一种结合结构光技术和TOF技术的深度信息获取装置,包括主动光源发射装置、TOF传感器、结构光传感器、控制器以及处理器,主动光源发射装置和处理器均与控制器相连,所述TOF传感器和结构光传感器均与处理器相连。方法包括:控制器控制主动光源发射装置形成具有空间明暗分布的照明场景并照射目标测量区域,TOF传感器接收目标测量区域反射的回波信号,计算光波飞行时间得到各点的深度信息;结构光传感器采集照明下的结构光图像,得到强度信息;合并多帧TOF传感器所获得的深度信息实现完整视野范围的深度测量,将所述深度信息映射到结构光图像坐标中,结构光传感器根据TOF深度信息以及光学三角原理计算细分编码,从而获得更精确的深度信息。
技术领域
本发明涉及深度传感器、机器视觉、三维重建、TOF技术、结构光技术领域,尤其涉及一种结合结构光相机和TOF深度相机的深度信息获取装置和方法。
背景技术
近年来,常用的深度信息获取方法包括3D结构光,TOF(Time of Flight,飞行时间)和双目等技术。深度信息获取对于图像识别与处理、场景理解、VR、AR和机器人等应用有其不可或缺的作用,但是不同的深度信息获取方式有各自的局部性,如:结构光利用投影在被观察物体上的大小和形状计算深度信息,相对而言计算量少功耗低,在近距离范围内精度更高,更适合静态场景,但受强自然光和反光影响,不适于户外场景,工艺相对复杂,成本较高,速度较慢;TOF利用发射光脉冲并接收反射回来的光脉冲计算深度信息,相对而言更利于设备的小型化,帧率高,算法简易,速度快,更适合动态场景,测量距离较大,适用于远距离,测量精度不会随着测量距离的增大而降低,对室外强光环境有一定的鲁棒性,但受多重反光影响,且目前分辨率较低,功耗偏高;双目计算复杂,受环境影响大,可靠性差。
为此,我们提出了一种结合结构光相机和TOF深度相机的深度信息获取装置和方法,具有结构光相机近距离精度高的优点的同时,提高测量效率,根据不同情况合并深度信息,可适用于更广泛的场景。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种结合结构光相机和TOF深度相机的深度信息获取装置和方法,以解决现有技术中存在的测量时间偏长,测量效率偏低的问题,增强动态场景下深度信息获取的准确性和可靠性。同时机构光编码空间照明有益于减小TOF多路径散射的问题,增强TOF测距的准确性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下:
第一方面,本发明实施例提供一种结合结构光技术和TOF技术的深度信息获取装置,包括主动光源发射装置、TOF传感器、结构光传感器、控制器以及处理器,所述主动光源发射装置和处理器均与控制器相连,所述TOF传感器和结构光传感器均与处理器相连。
进一步地,所述主动光源发射装置包括主动光源、空间调制器及成像系统,所述控制器控制所述主动光源的发射时间调制的光,所述控制器控制所述空间调制器,时间调制的光经空间调制器调制后,由成像系统形成具有空间明暗分布的照明场景。
进一步地,所述结构光传感器与TOF传感器布置时具有重合视野范围。
进一步地,所述TOF传感器和结构光传感器有各自的镜头,需要先进行外参标定,同时像素的映射关系依赖TOF获得深度信息。
进一步地,所述结构光传感器和TOF传感器采用分光方法采集同样条件下的图像和深度信息,实现最大的视场。
进一步地,所述结构光传感器和TOF传感器采用分光方法采集同样条件下的图像和深度信息中,采用分光方法也需要在实施之前标定出结构光传感器和TOF传感器的相对旋转关系,建立像素坐标的映射关系。
进一步地,所述主动光源发射装置的时间调制为正弦波、快速方波序列或者脉冲序列。
第二方面,本发明实施例还提供一种利用第一方面所述的结合结构光技术和TOF技术的深度信息获取装置的深度信息获取方法,包括:
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