[发明专利]一种感兴趣区域深度感知传感器及深度感知传感模块

说明书

本发明公开了一种感兴趣区域深度感知传感器，包括：主动光源发射装置，包括面阵光源和结构光光源，用于照明感兴趣空间区域；TOF传感器，用于感知回波信号，并对所述回波信号进行信号解调，其中所述回波信号由所述主动光源发射装置辐射出的光信号经空间物体反射而来；CMOS图像传感器，用于感知所述结构光光源辐射出光信号在空间中形成的图案；处理器，用于控制所述主动光源发射装置、TOF传感器以及CMOS图像传感器的工作时序，以实现器件复用，采集所述TOF传感器解调出的相位信号以及所述CMOS图像传感器感知的图案，并进行深度计算和处理。还公开了一种感兴趣区域深度感知模块，包括多组上述的感兴趣区域深度感知传感器。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种感兴趣区域深度感知传感器及深度感知传感模块。

背景技术

深度信息获取技术无外乎主动式和被动式两种，主动式包括飞行时间技术(Timeof Flight，TOF)、结构光技术等，被动式包括双目立体成像技术、光场成像技术等。深度信息感知技术在机器视觉、机器人、消费电子、安防等领域有着广泛的应用。不同的深度感知技术有着各地独特的优势，但也是由于各自的设计原理导致其天生的缺陷。激光雷达技术因为将激光能量聚焦到很小的角度上，因而可探测距离较远，但是他需要扫描以实现空间多点测距，扫描的点数越多帧率越低。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，其探测距离的精度与距离成平方退化关系，适合近距离范围深度感知，受强自然光和反光影响较大，不适于户外场景。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，同时感知面阵距离信息，帧率高，算法简易，对环境光有一定的抑制能力，但探测距离受限脉冲光强度，此外易受多路径反光影响探测距离不准确。双目计算复杂，受环境影响大，可靠性差。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种感兴趣区域深度感知传感器及深度感知传感模块，以解决相关技术中存在的线激光雷达结合TOF的方案各自独立工作对场景测量所需时间长的问题，以及单TOF传感器进行深度测量时对低反光或者距离偏远的物体识别偏低的问题。

根据本发明实施例，提供一种感兴趣区域深度感知传感器，包括：

主动光源发射装置，包括面阵光源和结构光光源，用于照明感兴趣空间区域；

TOF传感器，用于感知回波信号，并对所述回波信号进行信号解调，其中所述回波信号由所述主动光源发射装置辐射出的光信号经空间物体反射而来；

CMOS图像传感器，用于感知所述结构光光源辐射出光信号在空间中形成的图案；

处理器，用于控制所述主动光源发射装置、TOF传感器以及CMOS图像传感器的工作时序，以实现器件复用，采集所述TOF传感器解调出的相位信号以及所述CMOS图像传感器感知的图案，并进行深度计算和处理。

进一步地，所述面阵光源和结构光光源的光源时间调制信号均与所述TOF传感器的解调信号同步，所述调制信号为正弦波、快速方波序列或者脉冲序列。

进一步地，所述面阵光源由多个辐射角度不一的光源组成，角度越小辐射距离越远，角度越大照明距离越近。

进一步地，所述结构光光源由一组或者多组线激光光源组成，用于对感兴趣区域内目标场景进行照明；所述CMOS图像传感器采集线激光照明在空间中形成的图案。

进一步地，所述TOF传感器由一组或者多组TOF传感芯片组成，所述一组或者多组TOF传感芯片和CMOS图像传感器有各自独立的镜头，且空间感知具有重合的视野范围。

进一步地，所述面阵光源进行面阵投射照明，并配合所述TOF传感器工作；所述结构光光源辐射能量集中的线激光，经空间调制后对感兴趣区域进行照明，并配合所述TOF传感器和所述CMOS图像传感器同时工作。