本发明专利技术公开了一种TOF深度解算中的多径干扰抑制方法、TOF深度解算方法及装置，包括：接收TOF相机采集场景反射的第一反射光信号，第一反射光信号由TOF相机以某一调制频率对场景进行点阵式照明反射而得；对第一反射光信号进行相位解算，得到点阵式照明光斑对应位置的相位；接收TOF相机采集场景反射的第二反射光信号，第二反射光信号由TOF相机以两个不同的调制频率对场景进行泛光照明反射而得；对第二反射光信号进行数据重构，将第二反射光信号表示为直接分量与间接分量之和；在点阵式照明光斑对应位置处利用所述相位从第二反射光信号中分解出间接分量；将间接分量进行二维插值，得到整个场景的间接分量；将整个场景的间接分量从第二反射光信号中去除。从第二反射光信号中去除。
【技术实现步骤摘要】
TOF深度解算中的多径干扰抑制方法、TOF深度解算方法及装置
[0001]本专利技术涉及飞行时间相机3D成像
，具体涉及为一种TOF深度解算中的多径干扰抑制方法、TOF深度解算方法及装置。
技术介绍
[0002]近年来，三维成像技术成为研究的热门领域，TOF(Time
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Flight，飞行时间法)深度成像技术也得到了快速发展。TOF相机通过向被测场景发出红外调制光波，并用传感器接收反射光线来解算光的飞行时间，从而得到被测场景的深度信息。目前大多采用连续波调制的方法，通过检测反射光与出射光的相位偏移来记录光的飞行时间，工作原理简单，并且在人脸识别、人机交互等多种领域都得到广泛应用。
[0003]TOF成像装置包括发射照明模块和感光接收模块两个核心模块，在理想情况下，TOF相机的光源发出的泛光光束仅在被测场景表面经过一次反射即回到相机的感光芯片，经过一次泛光照明即可得到一幅深度图像来反映场景的深度信息。然而在实际使用过程中，感光芯片接收到的光束不仅包含场景的目标表面直接反射回来的光束，还通常会包含其他表面的反射光，此时测得的相移是由直接反射光和其他路径的反射光叠加而计算的，这种现象称为多径干扰(multipath interference,MPI)。多径干扰的存在会导致深度测量产生较大的误差，有必要对其进行抑制。
[0004]目前存在许多针对TOF相机多径干扰进行抑制的方案，包括建立辐射模型来估计MPI，并迭代校正深度图像，但这种方法过于理论化，计算量巨大，实用性不强；通过瞬态成像及稀疏分解来分离多径干扰的方法也引起众多学者研究，但该方法需要大量的调制频率，对硬件方面的要求很高；深度学习的快速发展也为MPI的抑制提供了一种解决方案，但是该方法需要大量的数据来进行训练，训练数据和真实数据的获取较为困难，使得该方法的应用受到限制。因此对于硬件简单、计算简便的TOF成像多径干扰抑制方法进行研究具有很重要的意义。
技术实现思路
[0005]本申请实施例的目的是提供一种TOF深度解算中的多径干扰抑制方法、TOF深度解算方法及装置，将场景一次反射的直接分量与多径干扰引起的间接分量进行分离，以解决相关技术中存在的直接反射光与其他多条路径反射光信号叠加导致深度测量结果产生严重误差的技术问题。
[0006]根据本申请实施例的第一方面，提供一种TOF深度解算中的多径干扰抑制方法，包括：
[0007]接收TOF相机采集场景反射的第一反射光信号，所述第一反射光信号由所述TOF相机以某一调制频率对所述场景进行点阵式照明反射而得；
[0008]对所述第一反射光信号进行相位解算，得到点阵式照明光斑对应位置的相位；
[0009]接收TOF相机采集场景反射的第二反射光信号，所述第二反射光信号由所述TOF相机以两个不同的调制频率对场景进行泛光照明反射而得；
[0010]对所述第二反射光信号进行数据重构，将所述第二反射光信号表示为直接分量与间接分量之和；
[0011]在所述点阵式照明光斑对应位置处利用所述相位从所述第二反射光信号中分解出间接分量；
[0012]将所述间接分量进行二维插值，得到整个场景的间接分量；
[0013]将所述整个场景的间接分量从所述第二反射光信号中去除。
[0014]根据本申请实施例的第二方面，提供一种TOF深度解算方法，包括：
[0015]接收TOF相机采集场景反射的第一反射光信号，所述第一反射光信号由所述TOF相机以某一调制频率对所述场景进行点阵式照明反射而得；
[0016]对所述第一反射光信号进行相位解算，得到点阵式照明光斑对应位置的相位；
[0017]接收TOF相机采集场景反射的第二反射光信号，所述第二反射光信号由所述TOF相机以两个不同的调制频率对场景进行泛光照明反射而得；
[0018]对所述第二反射光信号进行数据重构，将所述第二反射光信号表示为直接分量与间接分量之和；
[0019]在所述点阵式照明光斑对应位置处利用所述相位从所述第二反射光信号中分解出间接分量；
[0020]将所述间接分量进行二维插值，得到整个场景的间接分量；
[0021]将所述整个场景的间接分量从所述第二反射光信号中去除，得到直接分量；
[0022]从所述直接分量中解算出抑制多径干扰的深度值。
[0023]进一步地，在所述点阵式照明光斑对应位置处利用所述相位从所述第二反射光信号中分解出间接分量，包括：
[0024]将所述第二反射光信号中的低频反射光信号和高频反射光信号在所述点阵式照明光斑对应位置处的直接分量的相位值分别固定为所述相位对应于泛光照明所用低频和高频的相位值；
[0025]将所述相位值固定后，根据分解误差最小的原则，从所述点阵式照明光斑对应位置处的第二反射光信号中解算出间接分量的幅值以及相位；
[0026]根据解算出的间接分量的幅值和相位计算所述点阵式照明光斑对应位置处的间接分量值。
[0027]进一步地，将所述间接分量进行二维插值，得到整个场景的间接分量，包括：
[0028]当所述场景表面中存在反射率变化的区域R时，检测得到该区域R的位置，并对该区域R的相对反射率k进行估计；
[0029]在求解所述点阵式照明光斑对应位置处的间接分量MPI之后，将属于所述区域R的所述点阵式照明光斑对应位置处的间接分量MPI
R
变为MPI
R
′
＝MPI
R
/k，整个场景在所述点阵式照明光斑对应位置处的间接分量变为MPI
′
；
[0030]对所述点阵式照明光斑对应位置处的间接分量MPI
′
进行二维插值得到整个场景表面的间接分量MPI
′
full
；
[0031]将所述相对反射率k的影响附加回所述区域R对应的间接分量，
得到整个场景的间接分量MPI
full
。
[0032]根据本申请实施例的第三方面，提供一种TOF深度解算中的多径干扰抑制装置，包括：
[0033]第一接收模块，用于接收TOF相机采集场景反射的第一反射光信号，所述第一反射光信号由所述TOF相机以某一调制频率对所述场景进行点阵式照明反射而得；
[0034]第一解算模块，用于对所述第一反射光信号进行相位解算，得到点阵式照明光斑对应位置的相位；
[0035]第二接收模块，用于接收TOF相机采集场景反射的第二反射光信号，所述第二反射光信号由所述TOF相机以两个不同的调制频率对场景进行泛光照明反射而得；
[0036]第一重构模块，用于对所述第二反射光信号进行数据重构，将所述第二反射光信号表示为直接分量与间接分量之和；
[0037]第一分解模块，用于在所述点阵式照明光斑对应位置处利用所述相位从所述第二反射光信号中分解出间接分量；
[0038]第一插值模块，用于将所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种TOF深度解算中的多径干扰抑制方法，其特征在于，包括：接收TOF相机采集场景反射的第一反射光信号，所述第一反射光信号由所述TOF相机以某一调制频率对所述场景进行点阵式照明反射而得；对所述第一反射光信号进行相位解算，得到点阵式照明光斑对应位置的相位；接收TOF相机采集场景反射的第二反射光信号，所述第二反射光信号由所述TOF相机以两个不同的调制频率对场景进行泛光照明反射而得；对所述第二反射光信号进行数据重构，将所述第二反射光信号表示为直接分量与间接分量之和；在所述点阵式照明光斑对应位置处利用所述相位从所述第二反射光信号中分解出间接分量；将所述间接分量进行二维插值，得到整个场景的间接分量；将所述整个场景的间接分量从所述第二反射光信号中去除。2.一种TOF深度解算方法，其特征在于，包括：接收TOF相机采集场景反射的第一反射光信号，所述第一反射光信号由所述TOF相机以某一调制频率对所述场景进行点阵式照明反射而得；对所述第一反射光信号进行相位解算，得到点阵式照明光斑对应位置的相位；接收TOF相机采集场景反射的第二反射光信号，所述第二反射光信号由所述TOF相机以两个不同的调制频率对场景进行泛光照明反射而得；对所述第二反射光信号进行数据重构，将所述第二反射光信号表示为直接分量与间接分量之和；在所述点阵式照明光斑对应位置处利用所述相位从所述第二反射光信号中分解出间接分量；将所述间接分量进行二维插值，得到整个场景的间接分量；将所述整个场景的间接分量从所述第二反射光信号中去除，得到直接分量；从所述直接分量中解算出抑制多径干扰的深度值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述点阵式照明光斑对应位置处利用所述相位从所述第二反射光信号中分解出间接分量，包括：将所述第二反射光信号中的低频反射光信号和高频反射光信号在所述点阵式照明光斑对应位置处的直接分量的相位值分别固定为所述相位对应于泛光照明所用低频和高频的相位值；将所述相位值固定后，根据分解误差最小的原则，从所述点阵式照明光斑对应位置处的第二反射光信号中解算出间接分量的幅值以及相位；根据解算出的间接分量的幅值和相位计算所述点阵式照明光斑对应位置处的间接分量值。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述间接分量进行二维插值，得到整个场景的间接分量，包括：当所述场景表面中存在反射率变化的区域R时，检测得到该区域R的位置，并对该区域R的相对反射率k进行估计；在求解所述点阵式照明光斑对应位置处的间接分量MPI之后，将属于所述区域R的所述
点阵式照明光斑对应位置处的间接分量MPI
R
变为MPI
R
′
＝MPI
R
/k，整个场景在所述点阵式照明光斑对应位置处的间接分量变为MPI
′
；对所述点阵式照明光斑对应位置处的间接分量MPI
′
进行二维插值得到整个场景表面的间接分量MPI
′
full
；将所述相对反射率k的影响附加回所述区域R对应的间接分量，得到整个场景的间接分量MPI
full
。5.一种TOF深度解算中的多径干扰抑制装置，其特征在于，包括：第一接收模块，用于接收TOF相机采集场景反射的第一反射光信号，所述第一反射光信号由所述TOF相机以某一调制频率对所述场景进行点阵式照明反射而得；第一解算模块，用于对所述第一反射光信号进行相位解算，得到点阵式照明光斑对应位置的相位；第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：严惠民，刘晓玥，霍嘉燚，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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