一种TOF相机降噪方法与流程

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种用于tof相机降噪的方法。

背景技术：

目前tof相机采用tof传感器，tof是timeofflight技术的缩写，即传感器发出经调制的光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，返回的光线强度与物体表面反射率(物体表面反射率是物体的固有性质)和物体离相机距离有关，其中反射率越低返回光线的光强度越弱，距离越远返回光线的光强度越弱。与传统的基于双目测距或结构光测距的方法相比，tof测距具有受环境光影响小，与物体表面纹理特征无关等优势。

尽管tof传感器与普通的图像传感器有更强的感光效率，但测量结果不可避免的会受到噪声影响。目前tof相机常用的降噪方法如中值滤波，均值滤波等，只使用深度值进行运算，不可避免的会导致图像边缘的模糊，导致被测量物体的边缘区域距离产生很大误差。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种tof相机降噪方法，

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种tof相机降噪方法，其特征在于：按照如下步骤，

s1：根据tof测距方法，计算每个像素的距离图像、返回光线强度图像；

s2：遍历待处理区域的所有像素点，缓存滤波窗口内(2m+1)*(2n+1)的每个像素点dist值与amp值，其中m和n分别为每个像素点水平和垂直方向的滤波半径；

s3：计算滤波窗口内(2m+1)*(2n+1)的像素点对应的权重；

s4：滤波窗口内每个点的权重与该点的dist值相乘并累加求和得到sumdist；滤波窗口内所有权重值求和得到sumweight；

s5：对sumweight进行判断，如果sumweight小于阈值,说明测得的是一个孤立的点，这在正常场景中通常不存在，使用滤波窗口内所有点距离值的中值替代中心点的距离值；如果sumweight大于阈值，则使用sumdist与sumweight的比值代替中心点的距离值；

s6：对下一个待处理像素重复3-5的操作，直至遍历完所有待处理像素。

dist(distance，距离)值为被测物体距离相机的tof传感器的距离，amp表示反射光线强度。

进一步，所述计算每个像素的距离图像、返回光线强度图像的方

法为，对每个像素进行二次或四次采样；

二次采样具体为：像素对应的二次采样值分别为dcs1,dcs2；

距离dist＝c/2*t*atan(dcs1/dcs2)/2/pi,amp＝sqrt(dcs1^2+dcs2^2)；

四次采样具体为：像素对应的四次采样值分别为dcs1,dcs2,dcs3,dsc4；

距离dist＝c/2*t*atan((dcs3-dcs1)/(dcs2-dcs4))/2/pi,其中c为光速，t为光源调制周期，pi为圆周率；

反射光线强度amp＝sqrt(((dcs3-dcs1)^2+(dcs2-dcs4)^2))，sqrt为开方运算。

进一步，步骤s3，计算滤波窗口内(2m+1)*(2n+1)的像素点对应的权重，窗口内的像素点与中心点的amp值差异越大则权重越小，采用高斯曲线或者线性权重计算方法或查表的方式；

差异dif＝|amp(i,j)–amp_center|；i＜m，j＜n；

使用高斯曲线计算权重weight(i,j)，权重weight(i,j)＝exp(-dif^2/sigma^2),sigma为可调节系数；

使用线性权重，weight(i,j)＝a–dif，a为可调节系数；

采用查表的方式，差异为0,1,2,3,…x；对应的权重表设置为y,……0,x和y都为正整数。

与现有技术相比较，本发明的显著效果：本发明与目前常用的降噪方法相比，结合tof测距的具体特点，根据反射光的强度去推断是否输入同一物体表面，从而对tof相机测得的数据进行很精准的降噪。

附图说明

图1为本发明tof相机降噪方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种tof相机降噪方法，采用现有的相机tof传感器，tof传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，返回的光线强度与物体表面反射率和物体离相机距离有关，其中反射率越低返回光线的光强度越弱，距离越远返回光线的光强度越弱。

本发明的tof相机降噪方法具体按照如下步骤，如图1所示；

步骤1；根据tof测距方法，计算每个像素的距离图像、返回光线强度图像；

步骤2；遍历待处理区域的所有像素点，缓存滤波窗口内(2m+1)*(2n+1)的每个像素点dist值与amp值，其中m和n分别为每个像素点水平和垂直方向的滤波半径；

步骤3；计算滤波窗口内(2m+1)*(2n+1)的像素点对应的权重；

步骤4；滤波窗口内每个点的权重与该点的dist值相乘并累加求和得到sumdist；滤波窗口内所有权重值求和得到sumweight；

步骤5；对sumweight进行判断，如果sumweight小于阈值,说明测得的是一个孤立的点，这在正常场景中通常不存在，使用滤波窗口内所有点距离值的中值替代中心点的距离值；如果sumweight大于阈值，则使用sumdist与sumweight的比值代替中心点的距离值；

步骤6；对下一个待处理像素重复3-5的操作，直至遍历完所有待处理像素。

步骤1计算每个像素的距离图像、返回光线强度图像的方法为，对每个像素进行采样，一般为二次或四次采样，但是二次采样效果差用的较少，一般是采用四次采样的方法；

四次采样具体为：像素对应的四次采样值分别为dcs1,dcs2,dcs3,dsc4；

距离dist＝c/2*t*atan((dcs3-dcs1)/(dcs2-dcs4))/2/pi,其中c为光速，t为光源调制周期，pi为圆周率；

反射光线强度amp＝sqrt(((dcs3-dcs1)^2+(dcs2-dcs4)^2))，sqrt为开方运算。

步骤3，计算滤波窗口内(2m+1)*(2n+1)的像素点对应的权重，窗口内的像素点与中心点的amp值差异越大则权重越小，采用高斯曲线或者线性权重计算方法或查表的方式；

差异dif＝|amp(i,j)–amp_center|；i＜m，j＜n；

使用高斯曲线计算权重weight(i,j)，权重weight(i,j)＝exp(-dif^2/sigma^2),sigma为可调节系数；

使用线性权重，weight(i,j)＝a–dif，a为可调节系数；

采用查表的方式，差异为0,1,2,3,…x顺序连续的正整数；差异对应的权重为y,……0顺序连续的正整数,x和y都为正整数。

步骤5阈值的确定方法为根据差异对应的权重，例如，差异为0时，对应的权重为20，则设置阈值为20。

最后，以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。