用于对来自距离感应相机的数据进行降噪的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请设计飞行时间相机系统，尤其涉及减少来自所述飞行时间相机系统的距离 图像中的噪声。
【背景技术】
[0002] 飞行时间（ToF)相机能够通过发射调制光信号的脉冲并且测量返回的波前端的 时差来感应到物体的距离或范围。
[0003]ToF相机可以包括诸如一组发光二极管（LED)的光源，由此能够发射连续调制的 谐波光信号。从光源到物体的距离或范围能够通过测量所发射和反射的光子之间的相位平 移（或时间差）来确定。所反射的光子可以由相机利用电荷耦合设备等进行感应。
[0004] 所发射和反射的光子之间的相移（或相位延迟）并非直接测量。相反，ToF相机 系统能够采用像素结构，因此执行所接收的光学信号和电气基准源之间的关联以便确定相 位延迟的测量。
[0005] 所产生的距离（或范围）映射能够将到物体的距离表示为距离映射图像内的相对 像素强度。
[0006] 然而，距离映射图像会由于噪声影响而损坏，而无论所述噪声是作为电荷耦合设 备中的热噪声的结果的随机噪声，还是作为到所观察物体的距离的测量的系统误差的结果 的噪声。特别地，ToF相机系统的操作性能会受到源自于相机的操作模式的内部因素以及 所感应场景和感应环境的特性所导致的外部因素的影响。
[0007]例如，能够对ToF相机系统的性能有所限制的内部因素可以包括所使用传感器的 物理局限，诸如相干噪声和分辨率。能够对ToF相机系统的性能有所限制的其他内部因素 可以包括所发射信号的功率，以及用于形成反射信号样本的积分时间。
[0008] 会对ToF相机系统的性能有所限制的外部因素可以包括照明光入射到所感应物 体上的角度、所感应物体的颜色和材料的反光性、ToF相机系统的感应范围，以及多重反射 所形成的返回光信号。
[0009] 这些因素能够对ToF相机系统的距离（或范围）测量的精确性和操作效率造成严 重影响。特别是对于低功率ToF系统设备而言，噪声的影响会限制距离感应能力。
【发明内容】
[0010] 以下实施例旨在解决上述问题。
[0011] 根据本申请的一个方面，提供了一种方法，包括：确定飞行时间相机系统所发射的 光信号和所述飞行时间相机系统的图像传感器中的像素传感器阵列的至少一个像素传感 器所接收的反射光信号之间的相位差，其中所述至少一个像素传感器所接收的反射光信号 是从被所发射的光信号照亮的物体反射的；确定被所述至少一个像素传感器所接收的反射 光信号的振幅；将所述至少一个像素传感器的振幅和相位差组合成所述至少一个像素传感 器的组合信号参数；并且通过对所述至少一个像素传感器的组合参数进行滤波而对所述至 少一个像素传感器的组合信号参数进行降噪。
[0012] 所述方法可以进一步包括以下至少一种：通过对所述至少一个像素传感器的相位 差进行滤波而对所述至少一个像素传感器的相位差进行降噪，其中对相位差进行降噪在组 合振幅和相位差之前进行；并且通过对所述至少一个像素传感器的振幅进行滤波而对所 述至少一个像素传感器的振幅进行降噪，其中对振幅进行降噪在组合振幅和相位差之前进 行。
[0013] 所述滤波可以进一步包括利用非局部空间变换滤波器进行滤波。
[0014] 所述非局部空间变换滤波器可以是非局部均值滤波器。
[0015] 所述方法可以进一步包括通过以下而根据至少一个像素传感器经降噪的组合信 号参数计算到所述物体的距离范围：根据所述至少一个像素传感器经降噪的组合信号参数 确定所述至少一个像素传感器经降噪的相位差；并且使用所述至少一个像素传感器经降噪 的相位差而计算所述至少一个像素传感器到所述物体的距离范围。
[0016] 所述组合信号参数可以是通过组合至少一个像素传感器的振幅和相位差而形成 的复杂信号参数。
[0017] 所述飞行时间相机系统的图像传感器可以至少部分基于光子混频器设备。
[0018] 根据本申请的另外方面，提供了一种装置，其被配置为：确定飞行时间相机系统所 发射的光信号和所述飞行时间相机系统的图像传感器中的像素传感器阵列的至少一个像 素传感器所接收的反射光信号之间的相位差，其中被所述至少一个像素传感器所接收的反 射光信号是从被所发射的光信号照亮的物体反射的；确定被所述至少一个像素传感器所接 收的反射光信号的振幅；将所述至少一个像素传感器的振幅和相位差组合成所述至少一个 像素传感器的组合信号参数；并且通过对所述至少一个像素传感器的组合参数进行滤波而 对所述至少一个像素传感器的组合信号参数进行降噪。
[0019] 所述装置可以进一步被配置为以下至少一种：通过对所述至少一个像素传感器的 相位差进行滤波而对所述至少一个像素传感器的相位差进行降噪，其中对相位差进行降噪 在组合振幅和相位差之前进行；并且通过对所述至少一个像素传感器的振幅进行滤波而对 所述至少一个像素传感器的振幅进行降噪，其中对振幅进行降噪在组合振幅和相位差之前 进行。
[0020] 所述滤波可以包括利用非局部空间变换滤波器进行滤波。
[0021] 所述非局部空间变换滤波器可以是非局部均值滤波器。
[0022] 所述装置可以进一步被配置为通过以下而根据至少一个像素传感器经降噪的组 合信号参数计算到所述物体的距离范围：根据所述至少一个像素传感器经降噪的组合信号 参数确定所述至少一个像素传感器经降噪的相位差；并且使用所述至少一个像素传感器经 降噪的相位差而计算所述至少一个像素传感器到所述物体的距离范围。
[0023] 所述组合信号参数可以是通过组合至少一个像素传感器的振幅和相位差而形成 的复杂信号参数。
[0024] 所述飞行时间相机系统的图像传感器可以至少部分基于光子混频器设备。
[0025] 根据本申请的另一个方面，提供了一种装置，包括至少一个处理器和至少一个包 括一个或多个程序的计算机代码的存储器，所述至少一个存储器和计算机代码利用所述至 少一个处理器而被配置为使得所述装置至少：确定飞行时间相机系统所发射的光信号和所 述飞行时间相机系统的图像传感器中的像素传感器阵列的至少一个像素传感器所接收的 反射光信号之间的相位差，其中被所述至少一个像素传感器所接收的反射光信号是从被所 发射的光信号照亮的物体反射的；确定被所述至少一个像素传感器所接收的反射光信号的 振幅；将所述至少一个像素传感器的振幅和相位差组合成所述至少一个像素传感器的组合 信号参数；并且通过对所述至少一个像素传感器的组合参数进行滤波而对所述至少一个像 素传感器的组合信号参数进行降噪。
[0026] 利用所述至少一个处理器进行配置的所述至少一个存储器和计算机代码进一步 被配置为以下至少一种：通过对所述至少一个像素传感器的相位差进行滤波而对所述至 少一个像素传感器的相位差进行降噪，其中对相位差进行降噪在组合振幅和相位差之前进 行；并且通过对所述至少一个像素传感器的振幅进行滤波而对所述至少一个像素传感器的 振幅进行降噪，其中对振幅进行降噪在组合振幅和相位差之前进行。
[0027] 所述滤波可以进一步包括利用非局部空间变换滤波器进行滤波。
[0028] 所述非局部空间变换滤波器可以是非局部均值滤波器。
[0029] 利用所述至少一个处理器进行配置的所述至少一个存储器和计算机代码进一步 被配置为通过以下而根据至少一个像素传感器经降噪的组合信号参数计算到所述物体的 距离范围：根据所述至少一个像素传感器经降噪的组合信号参数确定所述至少一个像素传 感器经降噪的相位差；并且使用所述至少一个像素传感器经降噪的相位差而计算所述至少 一个像素传感器到所述物体的距离范围。所述组合信号参数可以是通过组合至少一个像素 传感器的振幅和相位差而形成的复杂信号参数。
[0030] 所述飞行时间相机系统的图像传感器可以至少部分基于光子混频器设备。
[0031] 根据本申请的另一个方面，提供了一种计算机程序代码，其在被处理器执行时实 现：确定飞行时间相机系统所发射的光信号和所述飞行时间相机系统的图像传感器中的像 素传感器阵列的至少一个像素传感器所接收的反射光信号之间的相位差，其中所述至少一 个像素传感器所接收的反射光信号是从被所发射的光信号照亮的物体反射的；确定被所述 至少一个像素传感器所接收的反射光信号的振幅；将所述至少一个像素传感器的振幅和相 位差组合成所述至少一个像素传感器的组合信号参数；并且通过对所述至少一个像素传感 器的组合参数进行滤波而对所述至少一个像素传感器的组合信号参数进行降噪。
[0032] 所述计算机程序代码在被处理器所执行时可以进一步实现以下至少一种：通过对 所述至少一个像素传感器的相位差进行滤波而对所述至少一个像素传感器的相位差进行 降噪，其中对相位差进行降噪在组合振幅和相位差之前进行；并且通过对所述至少一个像 素传感器的振幅进行滤波而对所述至少一个像素传感器的振幅进行降噪，其中对振幅进行 降噪在组合振幅和相位差之前进行。
[0033] 所述计算机程序代码在被处理器所执行时实现滤波，所述计算机程序代码可以进 一步利用非局部空间变换滤波器实现滤波。
[0034] 所述非局部空间变换滤波器可以是非局部均值滤波器。
[0035] 所述计算机程序代码在被处理器所执行时可以进一步实现通过以下而根据至少 一个像素传感器经降噪的组合信号参数计算到所述物体的距离范围：根据所述至少一个像 素传感器经降噪的组合信号参数确定所述至少一个像素传感器经降噪的相位差；并且使用 所述至少一个像素传感器经降噪的相位差而计算所述至少一个像素传感器到所述物体的 距离范围。
[0036] 所述组合信号参数可以是通过组合至少一个像素传感器的振幅和相位差而形成 的复杂信号参数。
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