[發明專利]一種TOF相機長短曝光融合的方法及系統

有效

• 申請號: 202010962105.0
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112073646B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 瞿喜鋒;胡立松;金超;蔡勇;張瑞斌;于振中;李文興
• 申請（專利權）人: 哈工大機器人（合肥）國際創新研究院
• 主分類號: H04N5/235
• 分類號: H04N5/235
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種TOF相機長短曝光融合的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：獲取TOF相機固定頻率下目標對象的一幀長曝光數據和一幀短曝光數據，所述一幀長曝光數據和一幀短曝光數據均包含深度數據、幅度數據；具體為：

(1a)固定調制頻率，設置一個TOF相機長曝光時間，并保存到TOF相機參數表a中；

所述設置一個TOF相機長曝光時間具體為：固定調制頻率，根據該調制頻率下量程的最大測試距離，逐漸增大曝光時間，直到目標物體白墻離TOF相機為最大測試距離時不產生“曝光不足”現象為止；

(1b)固定調制頻率，設置一個TOF相機短曝光時間，并保存到TOF相機參數表b中；

所述設置一TOF相機短曝光時間具體為：固定調制頻率，確定該調制頻率下最小盲區距離，逐漸減小曝光時間，直到目標物體白墻離TOF相機在最小盲區距離處不產生“過曝”現象為止；

(1c)將TOF相機參數表置為參數表a，獲取一幀長曝光數據；所述長曝光數據包含一幀深度數據LD和一幀幅度數據LA；

(1d)將TOF相機參數表切換到參數表b，獲取一幀短曝光數據；所述短曝光數據包含一幀深度數據SD和一幀幅度數據SA；

步驟2：對步驟1中獲取數據所有對應坐標的像素值進行相關閾值判斷，選擇合適的深度值和幅度值作為目標對象數據；具體為：

(2a)判斷長曝光深度數據LD或短曝光深度數據SD坐標像素值是否小于深度閾值TD1；如果長曝光深度數據LD或短曝光深度數據SD坐標像素值小于深度閾值TD1，則跳轉到步驟(2b),否則跳轉到步驟(2c)；

(2b)判斷短曝光幅度數據SA坐標像素值是否大于幅度閾值TA1,如果短曝光幅度數據SA坐標像素值大于幅度閾值TA1，則跳轉到步驟(2d)，否則跳轉到步驟(2c)；

(2c)判斷長曝光幅度數據LA坐標像素值是否大于短曝光幅度數據LA坐標像素值SA，如果長曝光幅度數據LA坐標像素值大于短曝光幅度數據SA坐標像素值，則跳轉到步驟(2e),否則跳轉到步驟(2d)；

(2d)短曝光深度數據LD和幅度數據LA坐標像素值作為目標對象數據；

(2e)長曝光深度數據LD和幅度數據LA坐標像素值作為目標對象數據；

步驟3：獲取所有像素坐標的融合后目標對象完整的深度信息和幅度信息；重復步驟(2a)到步驟(2e)，直到所有像素坐標的深度值和幅度值完成融合，最終得到融合后一幀完整的深度數據和幅度數據。

2.根據權利要求1所述的一種TOF相機長短曝光融合的方法，其特征在于，所述的TOF相機分辨率為240*320，所述的固定調制頻率為40MHz。

3.根據權利要求1所述的一種TOF相機長短曝光融合的方法，其特征在于，所述的“曝光不足”現象的判斷方法為：通過判斷目標物體白墻中心像素點幅度值是否小于50，如果小于50，則存在“曝光不足”現象。

4.根據權利要求1所述的一種TOF相機長短曝光融合的方法，其特征在于，所述的最大測試距離為3.74m。

5.根據權利要求1所述的一種TOF相機長短曝光融合的方法，其特征在于，所述的最小盲區距離為20cm。

6.根據權利要求2所述的一種TOF相機長短曝光融合的方法，其特征在于，深度閾值TD1選取為85cm。

7.根據權利要求2所述的一種TOF相機長短曝光融合的方法，其特征在于，幅度閾值TA1選取為350。

8.一種TOF相機長短曝光融合的系統，其特征在于，包括：

數據獲取模塊，用于獲取TOF相機固定頻率下目標對象的一幀長曝光數據和一幀短曝光數據，所述一幀長曝光數據和一幀短曝光數據均包含深度數據、幅度數據；

所述的數據獲取的方法為：

(1a)固定調制頻率，設置一個TOF相機長曝光時間，并保存到TOF相機參數表a中；

所述設置一個TOF相機長曝光時間具體為：固定調制頻率，根據該調制頻率下量程的最大測試距離，逐漸增大曝光時間，直到目標物體白墻離TOF相機為最大測試距離時不產生“曝光不足”現象為止；

(1b)固定調制頻率，設置一個TOF相機短曝光時間，并保存到TOF相機參數表b中；

所述設置一TOF相機短曝光時間具體為：固定調制頻率，確定該調制頻率下最小盲區距離，逐漸減小曝光時間，直到目標物體白墻離TOF相機在最小盲區距離處不產生“過曝”現象為止；

(1c)將TOF相機參數表置為參數表a，獲取一幀長曝光數據；所述長曝光數據包含一幀深度數據LD和一幀幅度數據LA；

(1d)將TOF相機參數表切換到參數表b，獲取一幀短曝光數據；所述短曝光數據包含一幀深度數據SD和一幀幅度數據SA；

目標對象數據選擇模塊，用于對所述的數據獲取模塊中獲取數據所有對應坐標的像素值進行相關閾值判斷，選擇合適的深度值和幅度值作為目標對象數據；

所述的目標對象數據選擇的方法為：

(2a)判斷長曝光深度數據LD或短曝光深度數據SD坐標像素值是否小于深度閾值TD1；如果長曝光深度數據LD或短曝光深度數據SD坐標像素值小于深度閾值TD1，則跳轉到步驟(2b),否則跳轉到步驟(2c)；

(2b)判斷短曝光幅度數據SA坐標像素值是否大于幅度閾值TA1,如果短曝光幅度數據SA坐標像素值大于幅度閾值TA1，則跳轉到步驟(2d)，否則跳轉到步驟(2c)；

(2c)判斷長曝光幅度數據LA坐標像素值是否大于短曝光幅度數據LA坐標像素值SA，如果長曝光幅度數據LA坐標像素值大于短曝光幅度數據SA坐標像素值，則跳轉到步驟(2e),否則跳轉到步驟(2d)；

(2d)短曝光深度數據LD和幅度數據LA坐標像素值作為目標對象數據；

(2e)長曝光深度數據LD和幅度數據LA坐標像素值作為目標對象數據；

目標對象完整信息獲取模塊，用于獲取所有像素坐標的融合后目標對象完整的深度信息和幅度信息；

所述的目標對象完整信息獲取的方法為：

重復步驟(2a)到步驟(2e)，直到所有像素坐標的深度值和幅度值完成融合，最終得到融合后一幀完整的深度數據和幅度數據。