[发明专利]融合散斑和泛光投射的ToF深度传感器及其测距方法

权利要求书

1.一种融合散斑和泛光投射的ToF深度传感器，包括：泛光投射器、激光散斑投射器、ToF接收摄像头和深度解码模块；其中，

所述泛光投射器包括激光光源和扩散片，用于生成均匀照射的光源；

所述激光散斑投射器包括激光光源、准直镜和衍射光学器件DoE，用于生成一定数量、均匀复制的激光散斑点，并组成激光散斑图案；

所述ToF接收摄像头，包括ToF图像传感器、滤光片和光学镜头，用于：生成所述泛光投射器和所述激光散斑投射器所需的相移法调制驱动信号、同步接收所述泛光投射器和所述激光散斑投射器照射物体表面后反射回来的相移图像；

所述深度解码模块，采集ToF接收摄像头输出的相移图像的原始RAW数据，利用相移法，分别对泛光投射器照射得到的RAW数据和激光散斑投射器照射得到的RAW数据进行深度解码，得到同一场景的泛光深度图和散斑深度图，再进行融合，得到融合后的深度图；

其中，所述融合具体包括：针对同一场景分别得到的泛光深度图和散斑深度图，结合置信度判别，滤除不可靠像素生成的深度信息，经深度图处理和融合，得到融合后的深度图信息。

2.根据权利要求1所述的ToF深度传感器，其中，该激光散斑图案或者是规则散斑点组成、或者是随机分布散斑点组成的编码图案。

3.根据权利要求1所述的ToF深度传感器，其中，所述的激光光源为垂直腔面发射激光器VCSEL或半导体激光器LD。

4.根据权利要求1所述的ToF深度传感器，其中所述的激光光源的波长为940nm或850nm。

5.根据权利要求1所述的ToF深度传感器，其中，所述衍射光学器件DoE用于对半导体激光器LD或垂直腔面发射激光器VCSEL进行复制、衍射出一定数量的散斑点，形成散斑图案投射出去。

6.根据权利要求1所述的ToF深度传感器，所述相移法包括四相步法、三相步法或五相步法。

7.一种采用权利要求1所述的ToF深度传感器的测距方法，该方法包括如下步骤：

S100：所述泛光投射器发出均匀光，向被测目标物体或空间照射带有相位调制信息的周期信号；

S200：所述ToF接收摄像头同步接收所述泛光投射器照射后从被测目标物体或空间反射回来的相移图像；根据相移法相位调制的不同，相应地采集多幅不同相位的相移图像；

S300：所述深度解码模块采集所述ToF接收摄像头输出的多幅相移图像的RAW数据，计算得到图像中每个像素对应的相位差，滤除不可靠像素生成的深度信息，再根据相移法深度计算公式得到泛光深度图；

S400：所述激光散斑投射器发出一定数量、均匀复制的激光散斑点，组成激光散斑图案，向步骤S100同一场景下的被测目标物体或空间照射带有相位调制信息的周期信号；

S500：所述ToF接收摄像头同步接收激光散斑投射器照射后从被测目标物体或空间反射回来的散斑相移图像；根据相移法相位调制的不同，相应地采集多幅不同相位的散斑相移图像；

S600：所述深度解码模块采集所述ToF接收摄像头输出的多幅散斑相移图像的RAW数据，提取出散斑点，计算得到图像中散斑点所在像素对应的相位差，滤除不可靠像素生成的深度信息，再根据相移法深度计算公式得到散斑点所在像素的散斑深度图；

S700：上述步骤S100、S200、S300一组步骤和步骤S400、S500、S600一组步骤，允许先后轮流进行，且：所述深度解码模块在步骤S300、S600的基础上，对先后得到的泛光深度图和散斑深度图进行融合，最终得到融合后的深度图信息。