基于TOF成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和TOF相机与流程

本发明涉及一摄像领域，特别涉及一基于tof成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和tof相机，本发明在嵌入式端集中实现所述tof成像系统的自动曝光算法。

背景技术：

俗话说“摄像是光的艺术”，可见不论在摄影还是拍照过程中，摄像设备对光的把控都是影响最终成像效果的一个重大因素。以一摄像设备获取外界图像的过程为例，所述摄像设备获取图像的过程就是所述摄像设备的快门被打开，并在一定的时间内被关闭，外界光线在该段时间内进入所述摄像设备并抵达所述摄像设备的感光元件，所述感光元件感应外界光束并将这些光束转化为可视的图像，换言之，拍照或者摄像的过程就是外界光线在所述摄像设备中转化为图像信息的过程，故所述摄像设备的曝光性能对于图像质量而言非常重要。

曝光，是指在摄影过程中进入镜头并照射在感光元件的光量，由所述摄像设备的光圈，快门、感光度的组合来控制。对于一摄像设备而言，曝光过度会出现图像过亮的现象，曝光不足会导致图像灰暗，不论是曝光过度还是曝光不足都极大程度地影响着图像的成像质量。然而对于摄影非专业人员来说，在拍照过程中如何根据外界环境来调控所述摄像设备的曝光是一件非常困难的事情，换言之，一旦所述外界环境的光亮度发生变化，所述摄像设备的曝光就需要做相应的调整。比如，当所述摄像设备在一阳光明媚的环境下拍摄物体时，所述摄像设备的曝光就需要相应地调小，以控制进入所述摄像设备的光量。而，当所述摄像设备在黑暗的环境下拍摄物体时，所述摄像设备的曝光就需要相应地增大，有的时候甚至需要外置闪光灯以补充曝光。

为了解决摄像设备存在的曝光问题以及方便使用者的使用，市面上出现了自动曝光摄像设备，具体而言，所述自动曝光摄像设备采用自动曝光的方式拍摄物体，在使用所述自动曝光摄像设备拍摄物体时无需再考虑所述摄像设备的曝光，所述自动曝光摄像设备会利用图像的某一特殊信息(比如亮度)针对图像视频进行自适应，并选择最佳的曝光时间，从而使图像有较好的成像效果的方法。换言之，自动曝光的目的在于使得摄像设备在不同的照明条件和场景获取的图像或视频数据可实现欣赏亮度级别或所谓的目标亮度级别，从而使得摄像设备捕获的视频或图像保持在合适的亮度，通常而言，图像的自动曝光曝光需要通过调节传感器的曝光时间，传感器模拟增益和传感器数字增益来完成。

传统的自动曝光摄像设备大多适用于拍摄2d图像，换言之，所述自动曝光摄像设备以图像的亮度信息作为计算自动曝光时间的依据。具体而言，所述自动曝光摄像设备摄取一物体的亮度信息，并根据所述亮度信息自行计算需要的曝光量，并根据所述曝光量计算自动曝光时间。然而传统的自动曝光方法及其原理并不适用于针对3d图像视频的自适应曝光，特别是不适用于针对tof深度相机的自动曝光。

以tof深度相机获取3d图像为例说明，tof深度相机拍摄物体三维结构的测量主要是基于对脉冲信号或激光的相位差的测量。其通常包括一光源发射模块和一感光接收模块，所述光源发射模块与所述感光接收模块相配合，并基于tof深度测量生成被测目标的深度信息。更具体地说，所述光源发射模块发射一特定波段的光波，所述发射光波在被测目标的表面发生反射，以被所述感光接收模块所接收，进而，所述感光接收模块根据发射光波和接收光波之间的时间差或者相位差，计算出被测目标的深度信息。所述tof测量仪器不仅能够获取被测目标的深度信息，同时，还能如传统摄像模组一样获取被测目标的灰度信息和亮度信息。具体而言，所述tof深度相机通过tof技术获取的是被测物体的深度信息，并根据所述深度信息获取所述物体的三维视图，然而现有技术的自动曝光方法是基于采用图像的亮度信息作为依据，故现有技术的自动曝光方法并不能实现所述tof深度相机的自动曝光。

然而，由于所述tof深度相机并不能以自动曝光的方式获取物体的深度图像，从而导致所述tof深度相机获取的物体的深度图像经常存在曝光不足或者曝光过度的问题，而无论是曝光不足还是曝光过度，都极其影响所述深度图像的图像信息。具体而言，一旦所述tof深度相机的曝光出现缺陷时，就会导致被测物体的所述深度信息的缺失，而所述深度信息的缺失影响所述tof深度相机的测量精度以及深度信息的后续利用。

综上所述，现有技术的自动曝光方法并不适用于所述tof深度相机的自动曝光，导致所述tof深度相机在获取物体的深度图像时容易出现曝光不足或者曝光过度的问题，而导致被测物体的所述深度信息的缺失，影响所述tof深度相机的实际应用。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一基于tof成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和tof相机，其中，所述自动曝光方法适用于拍摄被测物体的三维信息，即应用所述自动曝光方法的摄像设备以自动曝光的方式获取被测物体的三维信息，并保证三维信息的质量。

本发明的一个目的在于提供一基于tof成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和tof相机，其中，当所述摄像设备利用所述自动曝光方法获取所述被测物体的三维信息时，所述被测物体的曝光时间被自动设置，而提高所述被测物体的三维图像的图像质量。

本发明的一个目的在于提供一基于tof成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和tof相机，其中，所述自动曝光方法特别适用于一tof成像系统，所述自动曝光方法利用所述被测物体的幅度信息实现自动曝光时间的计算。

本发明的一个目的在于提供一基于tof成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和tof相机，其中，设置所述自动曝光方法的所述tof成像系统可方便地获取关于所述被测物体的清楚的三维图像，所述tof成像系统可自适应地调整所述三维图像的曝光时间。

本发明的一个目的在于提供一基于tof成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和tof相机，其中，所述自动曝光方法的设置缩短所述tof成像系统的曝光调整时间，从而使得所述tof成像系统可及时获取所述被测物体的三维图像。

本发明的一个目的在于提供一基于tof成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和tof相机，其中，所述tof成像系统包括至少一tof模组以及至少一工作单元，所述工作单元配合所述tof模组实现所述tof成像系统的自动曝光算法。

本发明的一个目的在于提供一基于tof成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和tof相机，其中，所述工作单元以多核运算的方式提高所述tof成像系统的数据获取速度，从而使得所述tof成像系统可及时地获取所述被测物体的清楚的三维图像。

本发明的一个目的在于提供一基于tof成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和tof相机，其中，所述被测物体的幅度信息被采样集化处理，从而提高所述tof成像系统的成像效率。

本发明的一个目的在于提供一基于tof成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和tof相机，其中，所述自动曝光方法可被适用于多类型的所述tof成像系统，比如tof相机，tof手机等。

本发明的一个目的在于提供一基于tof成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和tof相机，其中，设置所述自动曝光方法的tof成像模组的成像过程简单易操作，从而方便所述tof成像系统的实际应用。

本发明的一个目的在于提供一基于tof成像系统的自动曝光方法及自动曝光时间计算方法和tof相机，其中，所述自动曝光方法在提高所述tof成像系统的成像效率的同时，提高所述tof成像系统的成像质量。

依本发明的一个方面，本发明提供一基于tof成像系统的自动曝光时间计算方法，其中所述自动曝光时间计算方法包括如下步骤：

(a)以一数据处理子模块处理关于一被测物体的至少一原始幅度信息的方式，获取至少一计算幅度信息；

(b)以一比对子模块比对所述计算幅度信息和一参考幅度信息的方式，获取一自动增益值；以及

(c)通过一计算子模块根据一参考曝光时间和所述自动增益值获取至少一建议曝光时间。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，所述原始幅度信息和所述计算幅度信息为来自所述被测物体的反射光束的强度信息。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤(a)中进一步包括步骤：

(a.1)通过采样所述原始幅度信息的方式获得至少一被采样原始幅度信息；和

(a.2)量化所述被采样原始幅度信息，以获得所述计算幅度信息。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，所述计算幅度信息为所述被采样原始幅度信息的平均值或者中值。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，所述被采样原始幅度信息以预设次序依次排布，所述计算幅度信息选自所述被采样原始幅度在所述预设次序中的一预设标准比例值。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，所述参考幅度信息被存储于所述比对子模块，其中所述参考幅度信息为正常曝光情况下的发射光束的强度。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，所述自动增益值为所述计算幅度信息与所述参考幅度信息的比例值。

根据本发明的一个实施例，所述参考曝光时间被寄存在一寄存器中，其中所述计算子模块能够从所述寄存器中获取所述参考曝光时间。

根据本发明的一个实施例，所述参考曝光时间为所述tof成像系统的原始曝光时间；或者所述参考曝光时间为一人工预设曝光时间。

依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一基于tof成像系统的自动曝光方法，其中所述自动曝光方法包括如下步骤：

(a)通过一tof摄像模组获取一被测物体的图像信息；

(b)以一图像处理模块处理所述被测物体的图像信息的方式，获得关于所述被测物体的至少一初始图像数据；

(c)通过一深度信息子模块对所述初始图像数据的tof深度进行计算，以获得至少一原始幅度信息；

(d)所述图像处理模块根据所述原始幅度信息，计算一建议曝光时间；以及

(e)所述tof摄像模组根据所述建议曝光时间，选定一自动曝光时间，并且所述tof摄像模组按照被选定的所述自动曝光时间进行曝光。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤(d)中，进一步包括步骤：

(d.1)所述数据处理子模块处理所述原始幅度信息，以获取至少一计算幅度信息；

(d.2)以一比对子模块比对所述计算幅度信息和一参考幅度信息的方式，获取一自动增益值；以及

(d.3)通过一计算子模块根据一参考曝光时间和所述自动增益值获取至少一建议曝光时间。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，所述原始幅度信息和所述计算幅度信息为来自所述被测物体的反射光束的强度信息。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤(d.1)中，进一步包括步骤：

(d.1.1)通过采样所述原始幅度信息的方式获得至少一被采样原始幅度信息；和

(d.1.2)量化所述被采样原始幅度信息，以获得所述计算幅度信息。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，所述计算幅度信息为所述被采用原始幅度信息的平均值或者中值。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，所述被采样原始幅度信息以预设次序依次排布，所述计算幅度信息选自所述被采样原始幅度在所述预设次序中的一预设标准比例值。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，所述参考幅度信息被存储于所述比对子模块，其中所述参考幅度信息为正常曝光情况下的发射光束的强度。

根据本发明的一个实施例，在上述方法中，所述自动增益值为所述计算幅度信息与所述参考幅度信息的比例值。

根据本发明的一个实施例，所述参考曝光时间被寄存在一寄存器中，其中所述计算子模块能够从所述寄存器中获取所述参考曝光时间。

根据本发明的一个实施例，所述参考曝光时间为所述tof成像系统的原始曝光时间；或者所述参考曝光时间为一人工预设曝光时间。

依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一tof相机，其中所述tof相机以按照自动曝光方法进行曝光的方式获取一被测物体的三维图像，其中所述自动曝光方法包括如下步骤：

(a)通过一tof摄像模组获取一被测物体的图像信息；

(b)以一图像处理模块处理所述被测物体的图像信息的方式，获得关于所述被测物体的至少一初始图像数据；

(c)通过一深度信息子模块对所述初始图像数据的tof深度进行计算，以获得至少一原始幅度信息；

(d)所述图像处理模块根据所述原始幅度信息，计算一建议曝光时间；以及

(e)所述tof摄像模组根据所述建议曝光时间，选定一自动曝光时间，并且所述tof摄像模组按照被选定的所述自动曝光时间进行曝光。

通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现，本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例的所述tof成像系统的实际应用图，其中所述tof成像系统以自动曝光的方式获取一被测物体的三维图像。

图2是根据本发明的上述实施例的所述tof成像系统的组成框图示意图，所述tof成像系统包括一tof模组以及一工作单元。。

图3是根据本发明的上述实施例的所述tof成像系统的数据处理模块的组成示意图。

图4是根据本发明的上述实施例的所述tof成像系统的结构示意图。

图5是根据本发明的上述实施例的所述tof成像系统获取所述被测物体的三维图像的工作原理图。

图6是根据本发明的上述实施例的所述tof成像系统的所述tof模组的背面示意图。

图7是根据本发明的上述实施例的所述tof成像系统的所述tof模组的爆炸示意图。

图8是根据本发明的上述实施例的所述tof成像系统的所述tof模组的一tof光强传感器的示意图。

图9是根据本发明的上述实施例的tof成像系统的自动曝光时间的计算示意图。

图10到图11是根据本发明的上述实施例的tof成像系统的自动曝光时间计算方法的流程方法示意图。

图12是根据本发明的上述实施例的tof成像系统的自动曝光方法的实现示意图。

图13到图15是根据本发明的上述实施例的tof成像系统的自动曝光方法的流程方法示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一或多个”，即在一实施例中，一元件的数量可以为一，而在另外的实施例中，所述元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

如图1所示，一tof相机100被适用于获取至少一被测物体200的图像，与传统的普通相机不同的是，所述tof相机100可根据飞行时间法获取所述被测物体200的三维图像信息，换言之，所述tof相机100可获取所述被测物体200的3d图像。所述tof相机100获取所述被测物体200三维信息的过程，简化而言，是通过所述被测物体200的光线进入到所述tof相机100，并被所述tof相机100的一感光元件接收，并且所述感光元件对所述光线进行分析处理后，所述感光元件将光路信息转化为所述被测物体200的图像信息，以完成对所述被测物体200的拍摄。故在所述tof相机100的成像过程中，所述tof相机100的曝光性能直接或间接地影响所述被测物体200的成像效果。

在本发明的实施例中，所述tof相机100以自动曝光的方式完成对所述被测物体200的三维成像，以此方式防止所述三维图像存在曝光过度或者曝光不足的问题，继而提高所述三维图像的图像质量。并且，所述tof相机100以自动曝光的方式完成对所述被测物体200的三维成像，从而对于没有足够拍摄经验的使用者而言，使用所述tof相机200拍摄所述被测物体200的所述三维图像时，所述三维图像的图像质量也能够被得到有效地保证。

为了实现所述tof相机100的自动曝光过程，本发明提供一基于tof成像系统的自动曝光方法及其自动曝光时间计算方法，其中所述自动曝光方法被应用于所述tof相机100，以完成所述tof相机100的自动曝光，当然所述tof成像系统不仅限于所述tof相机100，所述tof成像系统被实施为任意设置有tof模组的嵌入式端，所述tof成像系统可被实施为但不限于tof手机，tof监视器等，熟悉该项技术的人应该明白，本发明在这方面并不限制。

如图2所示，图2是根据本发明的上述实施例的所述tof成像系统的组成框图示意图，其中所述tof成像系统包括至少一tof摄像模组300以及至少一工作单元60，其中所述tof摄像模组300通信地连接于所述工作单元60，从而使得所述工作单元60可控制所述tof摄像模组300，并且所述tof摄像模组300获取的图像数据可传送到所述工作单元60被处理。也就是说，所述tof摄像模组300被可控制地连接于所述工作单元60，以藉由所述工作单元60控制所述tof摄像模组300的工作状态，和藉由所述工作单元60对所述tof摄像模组300拍摄的所述三维图像进行处理。换言之，所述tof摄像模组300被适用于获取所述被测物体200的图像信息，所述工作单元60可控制所述tof摄像模组300的工作过程并且处理所述图像信息，以完成所述tof成像系统对被测物体200的成像。

所述tof摄像模组300以及所述工作单元60配合工作，以完成所述tof成像系统的自动曝光。换言之，本发明提供的所述自动曝光时间计算方法以及所述自动曝光方法可通过所述tof摄像模组300以及所述工作单元60完成，具体而言，本发明提供一针对所述自动曝光时间计算方法的自动曝光时间计算算法，所述自动曝光时间计算算法通过所述tof成像系统被实现。相对应地，本发明提供一针对所述自动曝光方法的自动曝光算法，所述自动曝光算法通过所述tof成像系统被实现。

具体而言，所述tof摄像模组300以飞行计算法获取被测物体200的图像信息，所述工作单元60控制所述tof摄像模组300以自动曝光的方式获取所述被测物体200的所述图像信息，具体而言，所述工作单元60根据所述自动曝光时间计算方法计算一自动曝光时间，所述tof摄像模组300以所述自动曝光时间获取所述被测物体200的图像信息。

如附图2所示，所述tof摄像模组300包括至少一用于提供具有预设波长激光的光源模块10和至少一感光模块20，其中所述感光模块20包括至少一tof光强传感器21，其中所述光源模块10能产生具有预设波长的激光，并发射所述激光至被测目标，所述tof光强传感器21被设置能够接收由被测目标反射的激光，并生成图像信息。

值得注意的是，所述感光模块20通信地连接于所述工作单元60，所述工作单元60包括至少一数据处理模块61，其中所述数据处理模块61被设置以接收所述tof光强传感器21产生的所述图像信息，并且生成所述被测物体200的初始图像数据o。

具体而言，所述光源模块10和所述感光模块20形成深度检测系统，用以检测被测物体200的表面深度，从而得到所述被测物体200的深度成像数据。可以理解的是，所述光源模块10发射的激光被一被测目标反射后，能够进一步被所述tof光强传感器21感应和检测到。因此，所述tof光强传感器21检测到的每个激光点数据均具有深度(值)信息，所述tof光强传感器21通信地连接于所述数据处理模块61，以获取所述被测物体200的所述初始图像数据o。本领域技术人员可知，所述tof摄像模组300的所述光源模块10发射的激光可以是红外光。优选地，所述光源模块10发出的激光为具有一预设波长的激光。

另外，所述工作单元60进一步包括一控制模块62，其中所述控制模块62被设置能够根据控制指令(如来自上位机的控制指令)，控制所述tof光强传感器21运行。所述控制模块62也可根据预设程序控制所述tof光强传感器21运行。进一步地，所述控制模块62被设置以控制所述工作单元60的其它结构模块的运行，如控制所述数据处理模块61对所述tof光强传感器21生成的深度检测原始数据进行处理。也就是说，所述tof光强传感器21和所述数据处理模块61分别被可通信地连接于所述控制模块62，和所述tof光强传感器21被可控制地连接于所述控制模块62，从而所述控制模块62能够控制所述tof光强传感器21运行，以藉由所述tof光强传感器21进行光电转化而得到深度检测原始数据，其中所述控制模块62能够控制所述数据处理模块61从所述tof光强传感器21接收深度检测原始数据，并对所述深度检测原始数据进行处理。

值得注意的是，在本发明的实施例中，所述控制模块62以及所述数据处理模块61均通信地连接于所述tof摄像模组300，本发明的所述tof成像系统可以自动曝光的方式实现对所述被测物体200的成像。具体而言，所述控制模块62可控制光源模块10向外发射具有预设波长的发射光束，所述发射光束被所述被测物体200反射后形成至少一接收光束，所述接收光束被所述感光模块20接收后被在所述tof光强传感器21上被转化为图像信息，所述数据处理模块61处理所述感光模块20的所述图像信息，并得到所述初始图像数据o，所述数据处理模块61根据所述自动曝光时间算法计算所述自动曝光时间b4，并且所述数据处理模块61将所述自动曝光时间b4传送给所述控制模块62，从而使得所述控制模块62控制所述感光模块20的所述自动曝光时间b4，从而使得所述感光模块20以被设定的所述自动曝光时间b4接收被所述被测物体200反射的所述接收光束。

在本发明的实施例中，所述tof光强传感器21被实施为一图像传感器，所述图像传感器可被实施为cmos或者ccd，所述图像传感器接收所述接收光束并且产生所述图像信息。所述控制模块62被实施为一指令计算机以控制所述tof摄像模组300，在本发明的实施例中，所述控制模块62被实施为一精简指令集计算机，以下将简称为risc。所述数据处理模块61被实施为一数字信号处理器，以处理所述图像信息以及各种数据，并且可根据所述自动曝光时间计算方法计算获取所述自动曝光时间。但熟悉该项技术的人应该明白，所述tof光强传感器21，所述控制模块62以及所述数据处理模块61的具体类型并不受本发明的限制。

另外，所述工作单元60进一步包括一数据接口63，以使得所述数据处理模块61的所述初始原始数据o可被可被传输给上位机。例如，通过但不限于一mipi数据接口，将所述初始原始数据o传输给上位机。

如图4到图7所示，所述tof摄像模组300的结构被简要介绍，所述光源模块10包括一电源供给11和被电连接于所述电源供给11且用于发射激光的一激光发射器12，其中所述激光发射器12在被所述电源供给11提供电能后可向所述被测物体200发射所述发射光束。优选地，在本实施例中，所述光源模块10被实施为一垂直腔面发射器(vcsel)10，其包括垂直腔面发射激光器的所述电源供给11和所述激光发射器12。

另外，所述tof成像系统进一步包括一线路板30，其中所述感光模块20和所述光源模块10均被连接于所述线路板30，优选地，所述光源模块10和所述感光模块20均被设置于所述线路板30。也就是，在本优选实施例中，所述光源模块10与所述感光模块20被集成地设置于所述线路板30，一方面使得所述tof摄像模组300具有紧凑性结构而有利于所述tof摄像模组300的小型化，另一方面，利于提高所述tof摄像模组300的深度测量精度。此时，所述工作单元60可通信地连接于所述线路板30，以实现与所述tof摄像模组300的通信连接。

当然，所述线路板30包括但不限于硬式电路板，挠性电路板，软硬结合板，以及陶瓷。在一优选实施例中，所述线路板30为pcb板，其具有一光源模块组装区31和一感光模块组装区32，其中所述光源模块组装区31和所述感光模块组装区32通过一挠性连接板33相连，以使得所述光源模块10和所述感光模块20可相对自由移动，优化所述tof摄像模组300的整体结构。特别地，在本发明中，所述tof摄像模组300采用堆叠化设计模式，即，所述光源模块10和所述感光模块20处于不同的高度空间中，通过这样的方式，使得所述tof摄像模组300的尺寸减小，同时各部件之间安装公差也相对减小。

值得一提的是，为了便于所述光源模块10甚至是整个tof摄像模组300的散热，所述tof摄像模组300的所述线路板30的背面部分区域(与所述光源模块10所在面的相对一面)被设置暴露在空气中，以便于散热。进一步地，在一实施例中，设置于所述线路板30背面的金属导电层被部分地裸露，所述裸露区域对应于所述光源模块10，以进一步加强所述线路板的散热效果。在本发明的另一实施例中，所述线路板30还包括一导热板34，所述导热板34被重叠地设置于所述线路板30的背面(与所述光源模块10所在面的相对一面)，并且可导通地连接于所述光源模块10和所述感光模块20，以通过所述所述导热板34加强所述tof摄像模组300的散热性能。此外，在本发明的另一实施例中，所述光源模块10进一步包括至少一导热件13，其中所述导热件13被设置于所述激光发射器12，并通过一通孔301穿过所述线路板30和延伸至所述线路板30的背面。

所述tof成像系统的所述光源模块10进一步包括一金属保护罩14，其中所述金属保护罩14被设置在所述激光发射器12的外侧，且被用作导通电路的一部分。换句话说，当所述金属保护罩14自所述激光发射器12的外侧脱落时，用于向所述光源模块10的激光发射器12供电的电路被断开，从而使所述光源模块10的激光发射器12的光激发或发光被终止。此外，所述金属保护罩14被设置在所述激光发射器12的外侧，作为所述激光发射器12的外壳体，还进一步为激光发射器12提供一定的保护作用。

所述光源模块10进一步包括一衍射光学元件15(doe)，其中所述衍射光学元件15用以改变所述激光发射器12所产生光波的相位和空间强度。本领域的技术人员应了解，经过调制的发射激光，不仅具有更高的抗环境干扰性能，利于提高所述tof摄像模组300的测量精度，而且经过调制的发射光波对人眼不会造成伤害。

特别地，所述金属保护罩14安装于所述线路板30，以于所述线路板30和所述金属保护罩14之间形成一隔离腔，其中所述激光发射器12和所述衍射光元件15被收容于所述隔离腔，并通过设置于所述金属保护罩14顶端的一光窗142，控制该激光的出射方向。所述隔离腔配合所述光窗142，一方面，隔离所述激光发射器12，防止产生辐射污染，另一方面，所述激光发射器12所产生的激光仅能通过所述光窗142抵至外界，以有限地限定该激光的出射方向。

所述tof摄像模组300进一步包括一温度传感器40，其中所述温度传感器40能够感应所述光源模块10的所述激光发射器12发出的所述发射光束的温度，以在所述激光发射器12发出的发射光束的光功率超过一预设功率后，控制或感应所述控制模块62能够降低甚至切断对所述光源模块10的所述激光发射器12的供电，以确保所述光源模块10的所述激光发射器12发出的激光在安全范围内。

所述tof摄像模组300的所述光源模块10进一步包括一驱动电路16，其中所述驱动电路16被设置在所述电源供给11和所述激光发射器12之间，以控制所述电源供给11对所述激光发射器12的供电。优选地，所述驱动电路16与所述控制模块62可通电地相连通，以使所述电路能够根据所述控制模块62的控制指令控制所述电源对所述激光发射器12的供电。

另外，所述感光模块20进一步包括一镜头23，其中所述镜头23包括至少一透镜，其中所述镜头23被设置在所述感光模块20的所述tof光强传感器21的外侧，并且对应于所述tof光强传感器21的感光路径，以通过所述镜头采集被测目标表面所反射的所述反射光束。所述感光模块20进一步包括一保持架24，其中所述保持架24被设置用于保持所述镜头23处在一适当的位置。优选地，所述镜头23被设置在所述保持架24形成的一位置固定孔240中，以确保所述镜头23处在一预设位置。所述感光模块20还包括一滤光元件25，其中所述滤光元件25设置于所述tof光强传感器21和所述镜头23之间，以通过所述滤光元件25过滤杂光，提高所述tof摄像模组300的测量精度。

当然，所述tof成像系统进一步包括一支架50，其中所述线路板30被设置在所述支架50，以使所述线路板30的位置被固定。进一步地，被设置在所述线路板30的各个电子元件的位置也被固定，以实现tof摄像模组300的预设布局。

在所述tof摄像模组300的成像过程中，所述tof摄像模组300的所述光源模块10被控制，以向所述被测物体200发射所述发射光束，所述发射光束抵达所述被测物体200后被反射以形成所述反射光束，所述反射光束被所述感光模块20接收。在本发明的实施例中，当所述tof成像系统被设置为自动曝光模式时，所述感光模块20以自动曝光时间获取所述被测物体200的图像，所述tof成像系统的所述工作单元60以所述感光模块20获得的所述被测物体200的深度信息d以及幅度信息a1为依据，根据所述自动曝光时间算法计算所述自动曝光时间b4，所述感光模块20以所述自动曝光时间b4获取所述被测物体200的图像。

如附图9到附图11所示，本发明提供一基于所述tof成像系统的自动曝光时间计算方法，其中所述自动曝光时间计算方法根据所述自动曝光时间计算算法实现，在所述tof成像系统的自动曝光的过程中，所述感光模块20依据所述自动曝光时间b4实现自动曝光，而所述自动曝光时间的计算方法计算获得所述感光模块20的所述自动曝光时间b4。

具体而言，所述数据处理模块61通信地连接于所述tof摄像模组300，特别地，所述数据处理模块61通信地连接于所述感光模块20，以对所述感光模块20获取的图像信号进行数据处理，从而所述数据处理模块61可依据所述自动曝光时间算法计算得到所述自动曝光时间b4，从而使得所述感光模块20以所述自动曝光时间b4获取图像。

如图3所示，所述数据处理模块61进一步包括一图像处理子模块611，其中所述图像处理子模块611通信地连接于所述tof光强传感器21，以接收来自所述感光模块20的图像信号，所述tof光强传感器21被实施为一图像传感器。在所述感光模块20获取图像的过程中，被所述被测物体200反射的所述反射光束经过所述镜头23后抵达所述tof光强传感器21，值得一提的是，所述tof光强传感器21接收自所述被测物体200反射的所述发射光束，其中所述反射光束可反映所述被测物体200的深度信息，所述发射光束在所述tof光强传感器21形成所述图像信息。此时，所述图像信息被传送给所述图像处理子模块611，所述图像处理子模块611处理所述图像信息以生成关于该被测物体200的初始图像数据o，所述初始图像数据o包括所述被测物体200的相位信息和灰度信息。值得注意的是，所述tof光强传感器21形成的所述图像信息也包括所述相位信息以及所述灰度信息，所述图像处理子模块611处理所述图像信息以生成可被识别处理的所述初始图像数据o。

所述数据处理模块61进一步包括一深度信息子模块612，其中所述深度信息子模块612通信地连接于所述图像处理子模块611，从而将所述初始原始数据o转化为一原始幅度信息a1，所述原始幅度信息a1是所述深度信息子模块612在对所述初始原始数据o进行tof深度计算后产生的另外的有效信息，所述原始幅度信息a1指的是所述反射光束的强度，从而以反映所述被测物体200的深度信息。具体而言，所述深度信息子模块612依据所述被测物体200的灰度信息以及相位信息，计算所述被测物体200的深度信息，并形成所述原始幅度信息a1以及至少一深度数据s，所述原始幅度信息a1以及所述深度数据s被适用于识别所述被测物体200的深度信息。

为了节省所述数据处理模块61对所述原始幅度信息a1的处理效率，以及减轻所述数据处理模块61的数据处理压力，所述数据处理模块61进一步包括一数据处理子模块613，所述数据处理子模块613处理所述原始幅度信息a1以获取至少一计算幅度信息a3。值得一提的是，所述计算幅度信息a3也反映所述反射光束的强度。由于对应所述被测物体200的所述原始幅度信息a1数量多，所述数据处理子模块613采样量化所述原始幅度信息a1，以获取所述计算幅度信息a3。熟悉该项技术的人应该明了，在一些实施例中，所述原始幅度信息a1并不用转化为所述计算幅度信息a3，本发明在这方面不做限制。

所述数据处理模块61进一步包括一比对子模块614，其中所述比对子模块614通信地连接于所述数据处理子模块613，或者在一些实施例中，所述比对子模块614通信地连接于所述深度信息子模块612。即当所述原始幅度信息a1被转化为所述计算幅度信息a3时，所述比对子模块614通信地连接于所述数据处理子模块613以获取所述计算幅度信息a3。当所述原始幅度信息a1未被转化为所述计算幅度信息a3时，所述比对子模块614通信地连接于所述深度信息子模块612以获取所述原始幅度信息a1，此时可定义所述原始幅度信息a1为特殊形式的计算幅度信息a3。

值得注意的是，所述计算幅度信息a3对应于此时所述反射光束的强度，而所述比对子模块614存储或设置一参考幅度信息a2，所述参考幅度信息a2被实施为正常曝光时参考接收的反射光束的强度，所述比对子模块614比对所述参考幅度信息a2以及所述计算幅度信息a3而获取至少一自动增益值g，所述自动增益值g反应所述计算幅度信息值a3与所述参考幅度信息a2的比例值。具体而言，当所述计算幅度信息a3显示此时某处对应的反射光束的强度比对参考强度较强，则所述计算幅度信息值a3与所述参考幅度信息a2的比例值被记录为所述自动增益值g，从而方便所述数据处理模块61针对所述原始幅度信息a1或所述计算幅度信息a3作出针对性的补偿调节，即便于所述数据处理模块61针对所述自动增益值g调整曝光时间，以生成所述自动曝光时间b4。

为了使得所述数据处理模块61可根据所述自动增益值g计算所述自动曝光时间b4，所述数据处理模块61进一步包括一计算子模块615，所述计算子模块615通信地连接于所述比对子模块614以获取所述自动增益值g，并且基于所述自动增益值g计算一建议曝光时间b2。具体而言，所述计算子模块615接收一参考曝光时间b1，此时，所述参考曝光时间b1被实施为此时所述感光模块20的当前曝光时间，即所述参考曝光时间b1对应于所述感光模块20获取所述初始图像数据o时的曝光时间，所述参考曝光时间b1可为所述感光模块20内存储的曝光时间也可以是使用者输入的曝光时间，本发明在这方面不做限制。

在一实施例中，当所述感光模块20第一次获取所述目标对象的图像时，所述参考曝光时间b1为人为设定值，当所述感光模块20第二次或更多次获取所述目标对象的图像时，所述参考曝光时间b1实施为前一次曝光的曝光时间。

此时，所述计算子模块615基于所述参考曝光时间b1以及所述自动增益值g计算所述建议曝光时间b2，值得一提的是，所述自动增益值g表示所述计算幅度信息a3与所述参考幅度信息a2的比例值，所述参考曝光时间b1对应于所述计算幅度信息a3，从而所述计算子模块615以补偿所述计算幅度信息a3的方式，计算所述建议曝光时间b2。具体而言，比如所述自动增益值g显示所述反射光束的强度较参考值弱时，所述计算子模块615可以所述参考曝光时间b1为基础以所述自动增益值g为标准增大所述曝光时间，以获得所述建议曝光时间b2。

如图8所示，所述建议曝光时间b2被传送给所述感光模块20，所述感光模块20的所述tof光强传感器21上设置一寄存器211，所述寄存器211寄存所述感光模块20的原始曝光时间b3，其中值得注意的是，所述参考曝光时间b1可以被实施为所述原始曝光时间。所述寄存器211接收所述建议曝光时间b2，并且比对所述原始曝光时间b3以获取所述自动曝光时间b4，具体而言，当所述建议曝光时间b2与所述原始曝光时间b3相同时，所述自动曝光时间b4被实施为所述原始曝光时间b3，当所述建议曝光时间b2与所述原始曝光时间b3不同时，所述自动曝光时间b4被实施为建议曝光时间b2，并且所述感光模块20依据所述自动曝光时间b4获取被测物体200的图像，以实现所述tof成像系统的自动曝光。

换言之，所述tof成像系统的所述自动曝光时间的获取过程如下：先通过所述tof摄像模组300获取当前图像的幅度信息，并对所述幅度信息进行计算分析后获取一建议曝光时间，所述建议曝光时间被寄存于所述tof摄像模组300以用于下一帧图像的采集。

为了实现所述tof成像系统的自动曝光，本发明提供一基于tof成像系统的自动曝光时间计算方法，包括以下步骤：

s1：一数据处理子模块613获取被测物体200的至少一原始幅度信息a1；

s2：所述数据处理子模块613处理所述原始幅度信息a1，以获取至少一计算幅度信息a3；

s3：一比对子模块614比对所述计算幅度信息a3与一参考幅度信息a2，以获取一自动增益值g；以及

s4：一计算子模块615获取至少一参考曝光时间b1，并依据所述自动增益值g计算一建议曝光时间b2。

综上所述，所述tof成像系统包括所述一tof摄像模组300以及一工作单元60，所述tof摄像模组300包括一光源模块10以及一感光模块20，所述工作单元60包括一数据处理模块61以及一控制模块62，其中所述自动曝光时间计算方法被完成于所述数据处理模块61。换言之，所述数据处理模块61依据所述自动曝光时间计算方法计算得到所述建议曝光时间b2。所述数据处理模块61包括所述数据处理子模块613，所述比对子模块614以及所述计算子模块615，其中所述数据处理子模块613，所述比对子模块614以及所述计算子模块615彼此联通以完成所述建议曝光时间b2的计算。

在所述步骤s1中，所述感光模块20获取所述被测物体200的图像信息，所述数据处理模块61将所述图像信息转化为一初始图像数据o，所述初始图像数据o包括所述被测物体200的灰度信息以及相位信息，并且所述初始图像数据o被进一步地转化为所述原始幅度信息a1。更具体而言，所述感光模块20包括一tof光强传感器21，所述tof光强传感器21被实施为图像传感器以接收来自所述被测物体200的发射光束，并产生所述图像信息，所述数据处理模块61将所述图像信息处理为可被识别和被应用的所述原始幅度信息a1。值得一提的是，所述原始幅度信息a1反应所述反射光束的强度。

在所述步骤s2中，所述数据处理子模块613处理所述原始幅度信息a1为所述计算幅度信息a3，所述计算幅度信息a3为所述反射光束的强度。其中，所述步骤s2进一步包括以下步骤：

s21：采样所述原始幅度信息a1，得到至少一被采样原始幅度信息；以及

s22：量化所述被采样原始幅度信息，获得所述计算幅度信息a3。

具体而言，由于对应于一被测物体200的所述原始幅度信息a1复杂繁多，倘若所述数据处理模块61处理所有所述原始幅度信息a1，就大大地增加了所述数据处理模块61的计算量，并且降低了所述数据处理模块61的数据处理效率。所述数据处理子模块612在所述原始幅度信息a1中选择至少两被采样原始幅度信息，以减少所述数据处理模块61的计算量。

在所述步骤s22中，多组被采样原始幅度信息被量化以获取所述计算幅度信息a3，所述被采样原始幅度信息的量化过程是为了量化衡量所述原始幅度信息a1，从而获得具有代表性的所述计算幅度信息a3，具体而言，所述被测物体200的深度信息由多束所述反射光束工作组成，故每张图像对应多组所述原始幅度信息a1，此时被采样原始幅度信息表示该张图像的几个特征点的幅度信息，所述计算幅度信息a3为对应于所述图像的代表性幅度信息。

值得一提的是，在所述步骤s22中，所述被采样原始幅度信息的量化可通过以下方法完成，比如所述计算幅度信息a3可以通过计算所述被采样幅度信息的平均值获得，再比如所述计算幅度信息a3可通过选择所述被采样幅度信息的中值获得。再者，所述计算幅度信息a3可选自所述被采样幅度信息的一预设标准比例值，具体而言，所述被采样幅度信息从小到大依次排布，所述计算幅度信息a3选自所述被采样幅度信息的所述设定标准比例值。比如，当所述预设标准比例值为5％时，所述计算幅度信息a3选自当前所述被采样幅度信息的排布在5％位置的值。所述预设标准比例值的设定依据实际情况发生变化。熟悉该项技术的人应该明白，所述计算幅度信息a3的获取不仅仅限于本发明提及的实施方法，本发明在这方面不做限制。所述计算幅度信息a3的获取相当于针对一张图像获取几个特征点，再在这几个特征点中选择或者计算得到一合适的幅度值。

在所述步骤s3中，所述计算幅度信息a3对应于此时被测物体200的所述反射光束的强度，而所述比对子模块614存储或设置一参考幅度信息a2，所述参考幅度信息a2被实施为正常曝光时参考接收的反射光束的强度，所述比对子模块614比对所述参考幅度信息a2以及所述计算幅度信息a3而获取所述自动增益值g，所述自动增益值g反应所述计算幅度信息a3与所述参考幅度信息a2之间的比例值。

具体而言，当所述计算幅度信息a3显示此时某处对应的反射光束的强度比对所述参考幅度信息a2较强时，则所述计算幅度信息a3与所述参考幅度信息a2的比例值被记录为所述自动增益值g，或者，当所述计算幅度信息a3显示此时某处对应的反射光束的强度比对所述参考幅度信息a2较弱时，则所述计算幅度信息a3与所述参考幅度信息a2的比例值被记录为所述自动增益值g，从而方便所述数据处理模块61针对所述原始幅度信息a1或所述计算幅度信息a3作出针对性的补偿调节，即便于所述数据处理模块61针对所述自动增益值g调整曝光时间，以生成所述建议曝光时间b2。

在所述步骤s4中，所述计算子模块615通信地连接于所述比对子模块614以获取所述自动增益值g，并且基于所述自动增益值g计算所述建议曝光时间b2。具体而言，所述计算子模块615接收所述参考曝光时间b1，此时，所述参考曝光时间b1被实施为此时所述感光模块20的当前曝光时间，即所述参考曝光时间b1对应于所述感光模块20获取所述初始图像数据o时的曝光时间，所述参考曝光时间b1可为所述感光模块20内存储的曝光时间也可以是使用者输入的曝光时间，本发明在这方面不做限制。

此时，所述计算子模块615基于所述参考曝光时间b1以及所述自动增益值g计算所述建议曝光时间b2，值得一提的是，所述自动增益值g表示所述计算幅度信息a3与所述参考幅度信息a2之间的比例值，所述参考曝光时间b1对应于所述计算幅度信息a3，从而所述计算子模块615以补偿所述计算幅度信息a3的方式计算所述建议曝光时间b2。具体而言，比如所述自动增益值g显示所述反射光束的强度较参考值弱时，所述计算子模块615以所述参考曝光时间b1为基础增大所述曝光时间，以获得所述建议曝光时间b2。

综上所述，本发明提供的所述基于tof成像系统的自动曝光时间计算方法基于所述被测物体200的幅度信息以计算获取所述建议曝光时间b2，换言之，所述自动曝光时间计算方法以所述被测物体200的反射光束的强度为依据计算所述建议曝光时间b2，所述建议曝光时间b2被应用于所述tof摄像模组300，以完成所述tof成像系统的自动曝光。

具体而言，本发明提供一基于tof成像系统的自动曝光方法，所述自动曝光方法基于所述自动曝光时间计算方法完成，包括以下步骤：

1000：一tof摄像模组300获取一被测物体200的图像信息；

2000：一图像处理子模块611处理所述图像信息以获取所述被测物体200的一初始原始数据o；

3000：通过一深度信息子模块612完成对所述初始原始数据的tof深度计算，获取至少一原始幅度信息a1；以及

4000：一数据处理模块61处理所述原始幅度信息a1，计算一建议曝光时间b2；以及

5000：所述tof摄像模组300判断所述建议曝光时间b2，以选定一自动曝光时间b4，所述tof摄像模组300以所述自动曝光时间b4曝光。

在所述步骤1000中，所述tof成像系统包括所述一tof摄像模组300以及一工作单元60，所述tof摄像模组300包括一光源模块10以及一感光模块20，所述光源模块10向所述被测物体200发射发射光束，所述发射光束被所述被测物体200反射后形成至少一反射光束，所述反射光束被所述感光模块20接收，从而使得所述感光模块20获取所述被测物体200的图像信息。值得注意的是，所述感光模块20包括一tof光强传感器21，所述tof光强传感器21被实施为图像传感器，以将所述发射光束的光信息转化为所述图像信息。

另外，所述工作单元60包括一控制模块62以及所述数据处理模块61，其中所述控制模块62控制所述tof摄像模组300，具体而言，所述控制模块62同时控制所述光源模块10以及所述感光模块20。所述tof光强传感器21包括一寄存器211，所述寄存器寄存所述感光模块20的工作参数，包括快门、光圈、曝光时间等，从而使得所述感光模块20可依据所述工作参数工作。

在所述步骤1000中，所述控制模块62配置所述感光模块20，以使得所述感光模块20进入准备工作状态。具体而言，所述控制模块62配置所述寄存器211以完成对所述感光模块20的配置。换言之，所述步骤1000进一步包括以下步骤：

1001：一控制模块62配置一感光模块20，其中所述tof摄像模组300包括所述感光模块20以及一光源模块10；以及

1002：所述感光模块20获取所述被测物体200的所述图像信息。

所述感光模块20的所述tof光强传感器21获取所述图像信息，具体而言，所述tof光强传感器21将外界的光信号转化为电信号或其他数据信号，所述tof光强传感器21通信地连接于所述数据处理单元61，从而所述数据处理单元61可根据所述图像信息计算一建议曝光时间b2，从而实现所述tof成像系统的自动曝光。

在所述步骤2000中，所述图像信息被传送给所述图像处理子模块611，所述图像处理子模块611处理所述图像信息以生成关于该被测物体200的初始图像数据o，所述初始图像数据o包括所述被测物体200的相位信息和灰度信息。值得注意的是，所述tof光强传感器21形成的所述图像信息也包括所述相位信息以及所述灰度信息，所述图像处理子模块611处理所述图像信息以生成可被识别处理的所述初始图像数据o。

所述数据处理单元61进一步包括所述深度处理子模块612，所述深度信息处理子模块612将所述初始图像数据o转化为所述被测物体200的原始幅度信息a1。值得注意的是，所述深度处理子模块612配置一tof深度算法，从而将所述初始图像数据o转化为所述原始幅度信息a1。另外，为了进一步地提高所述数据单元61的数据处理效率，所述初始图像数据o被多核分配，并且所述深度处理子模块612实现算法并行处理，这样的方式在提高算法效率的同时保证算法的实时性。

在所述步骤3000中，所述深度信息子模块612处理所述初始图像数据o另外获得至少一深度数据s，所述深度数据s显示被测物体200的深度信息。

所述数据处理模块61进一步包括所述数据处理子模块613，所述数据处理子模块613通信地连接于所述深度信息子模块612，当所述深度信息子模块612获取所述被测物体200的所述原始幅度信息a1后，所述数据处理子模块613获取所述原始幅度信息a1，并依据所述自动曝光时间计算方法获取所述建议曝光时间b2，所述自动曝光时间计算方法在此不再赘述。

当所述数据处理子模块613依据所述自动曝光时间计算方法获取所述建议曝光时间b2后，所述建议曝光时间b2被传送给所述tof光强传感器21，其中所述tof光强传感器21的所述寄存器211寄存所述感光模块20的原始曝光时间b3，其中值得注意的是，所述参考曝光时间b1可以被实施为所述原始曝光时间b3。所述寄存器211接收所述建议曝光时间b2，并且比对所述原始曝光时间b3以获取所述自动曝光时间b4，具体而言，当所述建议曝光时间b2与所述原始曝光时间b3相同时，所述自动曝光时间b4被实施为所述原始曝光时间b3，当所述建议曝光时间b2与所述原始曝光时间b3不同时，所述自动曝光时间b4被实施为建议曝光时间b2，并且所述感光模块20依据所述自动曝光时间b4获取被测物体200的图像，以实现所述tof成像系统的自动曝光。

换言之，所述步骤5000进一步包括以下步骤：

5001：一tof光强传感器获取所述建议曝光时间b2，所述tof光强传感器设置于所述感光模块20；以及

5002：比对所述建议曝光时间b2与所述原始曝光时间b3，其中当所述建议曝光时间b2与所述原始曝光时间b3相同时不改变所述tof光强传感器的设置，当所述建议曝光时间b2与所述原始曝光时间b3不同时，所述tof光强传感器以所述建议曝光时间b2工作。

由上可以看到从看到本发明目的可被充分有效完成。用于解释本发明功能和结构原理的所述实施例已被充分说明和描述，且本发明不受基于这些实施例原理基础上的改变的限制。因此，本发明包括涵盖在附属权利要求书要求范围和精神之内的所有修改。

另外，本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。