一种TOF传感器获取深度数据的控制方法及装置与流程

本发明属于飞行时间(tof)传感器技术领域，具体涉及一种tof传感器获取深度数据的控制方法及其装置。

背景技术：

飞行时间(tof)技术即传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线和反射时间差或相位差，进而换算被拍摄对象的距离，以产生深度信息，结合传统相机拍摄，可以将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的方式呈现。tof传感器技术在无人机飞行避障、人机交互和手势识别、机器定位和智能导航、人体检测和物体探测、工业自动化以及无人驾驶领域得到广泛应用。

但是在阳光下利用tof传感器成像，由于光照强烈，tof传感器采集所得数据通常容易过曝，导致所得深度图像质量变差，从而无法准确获取三维空间位置信息。因此，能够在较强光照下保持良好的环境光抑制效果，准确反映真实三位空间距离信息的tof传感设备的需求显得尤为必要。

技术实现要素：

针对现有技术存在的技术缺陷，根据本发明的一个方面，本发明的目的是提供一种tof传感器获取深度数据的控制方法，用于控制光照强度对tof深度传感器获取深度数据的影响程度，包括如下步骤：

a.基于历史光照强度、历史曝光时间以及历史深度数据建立模型数据库，所述模型数据库包括具有一一对应关系的基准光照强度和基准曝光时间；

b.获取实际光照强度并基于所述模型数据库确定所述实际光照强度对应的实际曝光时间；

c.基于所述实际曝光时间获取深度数据。

优选地，所述步骤a包括如下步骤：

a1.设定一个历史光照强度为一个所述基准光照强度；

a2.获取步骤a1中的一个所述历史光照强度在多个不同历史曝光时间条件下对应的多个历史深度数据；

a3.选择与实际深度数据最接近的所述历史深度数据所对应的历史曝光时间作为与所述步骤a1中的一个所述历史光照强度相对应的一个所述基准曝光时间；

a4.重复步骤a1至步骤a3建立模型数据库。

优选地，所述步骤a包括如下步骤：

a1′.设定一个历史曝光时间为一个所述基准曝光时间；

a2′.获取步骤a1′中的一个所述历史曝光时间在多个不同历史光照强度条件下对应的多个历史深度数据；

a3′.选择与实际深度数据最接近的所述历史深度数据所对应的历史光照强度作为与所述步骤a1′中的一个所述历史曝光时间相对应的一个所述基准光照强度；

a4′.重复步骤a1′至步骤a3′建立模型数据库。

优选地，所述步骤b中，通过以下算法公式确定所述实际光照强度对应的实际曝光时间：

expot＝α*(expot2-expot1)，其中，i为实际光照强度，i1、i2为模型数据库中与i最接近的两个基准光照强度且i1不等于i2，expot1、expot2为i1和i2对应的基准曝光时间，expot为所述实际光照强度对应的实际曝光时间。

根据本发明的另一个方面，还提供一种tof传感器获取深度数据的控制装置，用于控制光照强度对tof深度传感器获取深度数据的影响程度，包括：

建模装置，其用于基于历史光照强度、历史曝光时间以及历史深度数据建立模型数据库，所述模型数据库包括具有一一对应关系的基准光照强度和基准曝光时间；

确定装置，其用于获取实际光照强度并基于所述模型数据库确定所述实际光照强度对应的实际曝光时间；

深度数据获取装置，其用于基于所述实际曝光时间获取深度数据。

优选地，所述建模装置包括：

第一设定装置，其用于设定一个历史光照强度为一个所述基准光照强度；

第一获取装置，其用于获取所述第一设定装置所设定的一个所述历史光照强度在多个不同历史曝光时间条件下对应的多个历史深度数据；

第一选择装置，其用于选择与实际深度数据最接近的所述历史深度数据所对应的历史曝光时间作为与所述第一设定装置所设定的一个所述历史光照强度相对应的一个所述基准曝光时间；

第一集成装置，其用于集成全部所述基准光照强度以及全部所述基准曝光时间。

优选地，所述建模装置包括：

第二设定装置，其用于设定一个历史曝光时间为一个所述基准曝光时间；

第二获取装置，其用于获取所述第二设定装置所设定的一个所述历史曝光时间在多个不同历史光照强度条件下对应的多个历史深度数据；

第二选择装置，其用于选择与实际深度数据最接近的所述历史深度数据所对应的历史光照强度作为与所述第二设定装置所设定的一个所述历史曝光时间相对应的一个所述基准光照强度；

第二集成装置，其用于集成全部所述基准光照强度以及全部所述基准曝光时间。

本发明通过算法确定光照强度与曝光时间的对应关系，建立相应的数据模型，以预测不同光照强度下的最优曝光时间。能够改善tof传感器阳光下成像质量，可以避免或降低阳光对tof传感器的影响，得到高质量的深度数据，准确反映三维空间位置信息。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了本发明的具体实施方式的，一种tof传感器获取深度数据的控制方法流程图；

图2示出了本发明的具体实施方式的，建立模型数据库的方法流程图；

图3示出了本发明的具体实施方式的，另一建立模型数据库的方法流程图；

图4示出了本发明的具体实施方式的，一种tof传感器获取深度数据的控制装置结构示意图；

图5示出了本发明的具体实施方式的，又一tof传感器获取深度数据的控制装置的结构示意图；以及

图6示出了本发明的具体实施方式的，又一tof传感器获取深度数据的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

图1示出了本发明的具体实施方式的，一种tof传感器获取深度数据的控制方法流程图。本发明的控制方法用于控制光照强度对tof深度传感器获取深度数据的影响程度。本发明的技术方案通过数学建模，建立起光照强度与最优曝光时间的关系模型，并基于该模型，预测不同光照强度下的最优曝光时间，利用tof传感器在采集深度数据时自适应调整曝光时间，从而消除或降低采集过程中发生过曝的可能性，提高采集数据的质量。

如图1所示，首先在步骤s101中，基于历史光照强度、历史曝光时间以及历史深度数据建立模型数据库，所述模型数据库包括具有一一对应关系的基准光照强度和基准曝光时间。具体地，在本步骤中，通过tof传感器进行批量采样，即在不同的光照强度和曝光时间的组合情形下采集大量的深度数据，具体地，在不同的光照强度下，分别采集该光照强度下不同曝光时间下获取的深度数据作为所述历史深度数据。从而以所述历史光照强度和所述历史曝光时间为两个自变量，获取对应的所述历史深度数据用于建立统计模型的模型数据库。所述深度数据即反映测量对象三维空间位置的三维数据列。进一步地，在每一个所述历史光照强度下，由于历史曝光时间的不同，所采集的所述历史深度数据的质量也不同。将获取最佳历史深度数据的历史曝光时间作为所述基准曝光时间，与之对应的历史光照强度做为基准光照强度，更为具体地，将在后述实施例中做更为详细的说明。

步骤s102，获取实际光照强度并基于所述模型数据库确定所述实际光照强度对应的实际曝光时间。具体地，在该步骤中，根据实际使用环境，利用所述tof传感器在所述实际光照强度下，根据所述模型数据库中已建立的基准光照强度与基准曝光时间之间的对应关系，确定在所述实际光照强度下对应的所述实际曝光时间，所述实际曝光时间为在所述实际光照强度下根据所述模型数据库所预测的能够获取最佳深度数据的所述历史曝光时间。

步骤s103，基于所述实际曝光时间获取深度数据。具体地，通过所述tof传感器在实际光照强度下进行深度数据的采集，根据确定的所述实际曝光时间控制tof传感器曝光时间的参数设置，最终获取所述深度数据。

作为本发明中图1所示实施例中步骤s101的一个优选的变化例。图2示出了本发明的具体实施方式的，建立模型数据库的方法流程图。具体地，图1所述步骤s101进一步包括如下子步骤：

s1011，设定一个历史光照强度为一个所述基准光照强度。本领域技术人员理解，所述历史光照强度为不同情形下的一系列不同强度的光照强度，在根据所述步骤s101建立模型数据库过程中，以其中任意一个历史光照强度为一个所述基准光照强度。

步骤s1012，获取所述步骤s1011中的一个所述历史光照强度在多个不同历史曝光时间条件下对应的多个历史深度数据。具体地，该步骤可以通过所述tof传感器完成，在此不予赘述。

进一步地，在步骤s1013中，选择与实际深度数据最接近的所述历史深度数据所对应的历史曝光时间作为与所述步骤s1011中的一个所述历史光照强度相对应的一个所述基准曝光时间。本领域技术人员理解，所述实际深度数据为准确反映被测对象三维空间位置信息的深度数据。通过将所述基准光照强度下的多个历史深度数据与所述实际深度数据进行比较，确定与所述实际深度数据最接近的所述历史深度数据，并确定与之对应的曝光时间作为所述基准曝光时间。

最后在步骤s1014中，重复上述步骤s1011至步骤s1013建立模型数据库。具体地，在所述基准光照强度的选取过程中，可以基于所述历史光照强度的强度范围，依次递增或递减选取多个所述历史光照强度作为所述基准光照强度，并进一步获取对应基准光照强度下的基准曝光时间，在此不予赘述。

作为本发明中图1所示实施例中步骤s101的另一个优选的变化例。图3示出了本发明的具体实施方式的，另一建立模型数据库的方法流程图。具体地，图1所述步骤s101进一步包括如下子步骤：

步骤s2011，设定一个历史曝光时间为一个所述基准曝光时间，本领域技术人员理解，本发明通过对光照强度和曝光时间的组合形成不同场景，利用所述tof传感器获取深度数据。本实施例区别于图2所示实施例，首先在所述历史曝光时间中确定所述基准曝光时间，所述基准曝光时间为所述历史曝光时间中任意确定的时间。

进一步地，在步骤s2012中，获取所述步骤s2011中的一个所述历史曝光时间在多个不同历史光照强度条件下对应的多个历史深度数据。具体地，确定所述tof传感器的曝光时间为所述基准曝光时间，再在不同光照强度下进行测量，获取对应的多个历史深度数据。

进一步地，步骤s2013中，选择与实际深度数据最接近的所述历史深度数据所对应的历史光照强度作为与所述步骤s2011中的一个所述历史曝光时间相对应的一个所述基准光照强度。

步骤s2014，重复执行上述步骤s2011至步骤s2013，建立模型数据库。具体地，在所述基准曝光时间的选取过程中，可以基于所述历史曝光时间的范围，依次递增或递减选取多个所述历史曝光时间作为所述基准曝光时间，并进一步获取对应基准曝光时间下的基准光照强度，在此不予赘述。

结合上述图1至图3，本发明通过对所述历史曝光时间和历史光照强度进行细分，并任意组合形成若干场景，利用tof传感器采集深度数据。针对选取的每个基准光照强度，根据不同曝光时间对应下的深度数据质量，选择最优曝光时间作为基准光照时间，从而建立起基准光照强度与基准曝光时间的关系模型，即一个光照强度对应一个最优曝光时间。具体地，可以采用表格的方式进行记录，在具体使用时，根据tof传感器所使用的实际光照强度，通过查询表格即可获取实际光照强度对应的实际曝光时间。

继续参考图1，在一个优选的具体实施例中，所述步骤s102中，在实际场景使用所述tof传感器采集深度数据时，根据实际光照强度，基于本发明的模型数据库，查表得到与实际场景最接近的两个基准光照强度及其对应的基准曝光时间，利用线性插值的方法，通过如下算法公式确定所述实际光照强度对应的实际曝光时间：

expot＝α*(expot2-expot1)，

其中，i为实际光照强度，i1、i2为模型数据库中与i最接近的两个基准光照强度且i1不等于i2，expot1、expot2为i1和i2对应的基准曝光时间，expot为所述实际光照强度对应的实际曝光时间。

本发明还提供了一种tof传感器获取深度数据的控制装置，其用于控制光照强度对tof深度传感器获取深度数据的影响程度。图4示出了本发明的具体实施方式的，一种tof传感器获取深度数据的控制装置结构示意图。具体地，所述控制装置1包括建模装置11，其用于基于历史光照强度、历史曝光时间以及历史深度数据建立模型数据库，所述模型数据库包括具有一一对应关系的基准光照强度和基准曝光时间；确定装置12，其用于获取实际光照强度并基于所述模型数据库确定所述实际光照强度对应的实际曝光时间；深度数据获取装置13，其用于基于所述实际曝光时间获取深度数据。更为具体地，所述历史光照强度、历史曝光时间根据tof传感器的使用场景进行组合设定，在一个历史光照强度所对应的一个历史曝光时间下采集对应的深度数据。所述模型数据库可以存储在存储装置中，所述存储装置包括内存、flash、云存储器等中的任一种或任几种。本领域技术人员理解，通过所述建模装置11完成建模后，所述确定装置12根据所述tof传感器的实际使用场景获取所述实际光照强度，进一步地，所述确定装置12在所述模型数据库中获取与所述实际光照强度最接近的所述基准光照强度，及与之对应的所述基准曝光时间。进一步地，所述深度数据获取装置13，根据所述实际光照强度和所述实际曝光时间，利用所述tof传感器采集深度数据，实现本发明的目的。更进一步地，所述建模装置11、所述确定装置12以及所述深度数据获取装置13可以通过有线或无线的方式连接并通讯，实现数据交换。

进一步地，图5示出了本发明的具体实施方式的，又一tof传感器获取深度数据的控制装置的结构示意图。在这样的实施例中，所述控制装置1包括建模装置11、确定装置12以及深度数据获取装置13。进一步地，所述建模装置还包括第一设定装置111，其用于设定一个历史光照强度为一个所述基准光照强度，所述第一设定装置111通过对所述历史光照强度进行细分，任意选取所属历史光照强度中的一个为所述基准光照强度，在所述历史光照强度范围内，有多个所述基准光照强度；第一获取装置112，其用于获取所述第一设定装置111所设定的一个所述历史光照强度在多个不同历史曝光时间条件下对应的多个历史深度数据。在确定的一个历史光照条件下，曝光时间的不同，所采集的深度数据也不同，所述第一获取装置112即在该确定的历史光照强度下采集其不同曝光时间下的一系列深度数据；第一选择装置113，其用于选择与实际深度数据最接近的所述历史深度数据所对应的历史曝光时间作为与所述第一设定装置111所设定的一个所述历史光照强度相对应的一个所述基准曝光时间；以及第一集成装置114，其用于集成全部所述基准光照强度以及全部所述基准曝光时间。本领域技术人员理解，所述第一集成装置将所述历史光照强度范围中的每一个所述基准光照强度及其对应的基准曝光时间集成统一在一个查询表格中，从而建立起一个关于基准光照强度与基准曝光时间对应的模型数据库。

在另一个变化例中，图6示出了本发明的具体实施方式的，又一tof传感器获取深度数据的控制装置的结构示意图。在这样的实施例中，所述第一设定装置、第一获取装置、第一选择装置以及第一集成装置被替换成第二设定装置115、第二获取装置116、第二选择装置117以及第二集成装置118。具体地，所述第二设定装置115，其用于设定一个历史曝光时间为一个所述基准曝光时间；所述第二获取装置116，其用于获取所述第二设定装置115所设定的一个所述历史曝光时间在多个不同历史光照强度条件下对应的多个历史深度数据；所述第二选择装置117，其用于选择与实际深度数据最接近的所述历史深度数据所对应的历史光照强度作为与所述第二设定装置所设定的一个所述历史曝光时间相对应的一个所述基准光照强度；所述第二集成装置118，其用于集成全部所述基准光照强度以及全部所述基准曝光时间。更为具体地，本领域技术人员可以参考上述图5中关于第一设定装置111、第一获取装置112、第一选择装置113以及第一集成装置114的描述，在此不予赘述。进一步地，图5、图6所示实施例的区别在于图5所示实施例是基于基准光照强度确定对应的基准曝光时间进行模型数据库的建立；图6所示实施例则基于基准曝光时间确定对应的基准光照强度进行模型数据库的建立。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。