[發明專利]一種基于飛行時間的非視域成像方法和系統

在審

• 申請號: 202010300744.0
• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111487648A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 朱翔
• 申請（專利權）人: 北京深測科技有限公司
• 主分類號: G01S17/894
• 分類號: G01S17/894;G01V8/10;H04N5/374
• 代理公司: 北京慧誠智道知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11539
• 代理人: 戴燕

本發明提供了一種基于飛行時間的非視域成像方法和系統，包括主控制單元接收圖像采集指令，生成同步控制信號發送給探測單元和照明單元；照明單元根據同步控制信號發射調制光信號照射目標物表面；經目標物表面進行反射，生成反射光信號；再經成像墻進行散射，生成散射光信號；探測單元根據同步控制信號采集散射光信號，將各像素采集到的散射光信號轉換為各像素的累計電荷數據發送給主控制單元；主控制單元根據各像素的累計電荷數據進行相位差計算處理和強度計算處理，得到各像素的相位差和強度數據；根據相位差和第一頻率得到各像素的深度數據，之后根據多個像素的深度數據和強度數據生成點云圖像數據，發送給顯示單元進行點云圖像的顯示輸出。

技術領域

本發明涉數據處理領域，尤其涉及一種基于飛行時間的非視域成像方法和系統。

背景技術

近年來，隨著探測器技術的不斷發展，激光成像技術在計算成像、機器視覺等領域都取得了重大進展。傳統的激光成像技術對探測區域內的目標進行成像，其主要研究方向包括單光子信息成像、單像素探測器成像和光場信息關聯成像等。然而當面臨復雜場景或者有障礙物遮擋時，例如自動駕駛時在拐角處檢測是否有駛近的車輛、災難救援中定位隱藏區域的幸存者的位置、在醫學胃鏡中對難以觸及到的地方成像等，傳統的激光成像技術不能對這些場景進行成像。

在這種需求下，如何對特殊場景中的隱藏目標進行成像就成為了激光成像和計算成像技術的研究熱點。這種對探測器視線范圍外的隱藏目標成像的技術統稱為非視域成像技術。非視域成像技術在無人駕駛、災難救援、醫學成像、軍事反恐等領域都有巨大的應用潛力和研究意義。

目前的非視域成像技術，普遍操作復雜、采集速度慢、成像質量受外界環境影響大，并且成本高昂。

發明內容

針對現有技術缺陷，本發明實施例的目的是提供一種基于飛行時間的非視域成像方法和系統，通過在相機不能達到的目標區域內設置照明單元，并發出調制光信號照射目標物體，在非視域之外的區域設置成像墻，對接收到的目標物體反射光信號進行散射后，通過探測單元采集散射光信號，并將采集到的散射光信號轉換為累積電荷數據發送給主控制單元，主控制單元對采集到的累計電荷數據進行計算處理，得到探測單元每個像素對應的深度數據和強度數據，在根據各像素的深度數據和強度數據生成點云圖像數據。

為了實現上述目的，在一方面，本發明實施例提供了一種基于飛行時間的非視域成像方法，包括：

主控制單元接收圖像采集指令，并根據所述圖像采集指令生成同步控制信號；

所述主控制單元將所述同步控制信號發送給探測單元和照明單元；其中，所述探測單元包括多個像素；

所述照明單元根據所述同步控制信號發射調制光信號，所述調制光信號照射目標物表面；其中，所述調制光信號的頻率為第一頻率；

所述目標物表面對接收到的所述調制光信號進行反射，生成反射光信號；

成像墻對接收到的反射光信號進行散射，生成散射光信號；

所述探測單元根據所述同步控制信號采集所述散射光信號，將各像素采集到的所述散射光信號轉換為各像素的累計電荷數據，并將所述累計電荷數據發送給所述主控制單元；其中，所述探測單元通過四次曝光時間分別采集四次所述散射光信號；

所述主控制單元根據四次接收到的各像素的累計電荷數據進行相位差計算處理，得到各像素的相位差；其中，所述相位差為各像素對應的所述調制光信號和所述散射光信號之間的相位差；

所述主控制單元根據各像素的相位差和所述第一頻率進行深度計算處理，得到各像素的深度數據，并根據四次接收到的各像素的累計電荷數據進行強度計算處理，得到各像素的強度數據；

所述主控制單元根據多個像素的深度數據和強度數據生成點云圖像數據，并將所述點云圖像數據發送給顯示單元；