[发明专利]解决飞行时间深度图像的多路径损坏

说明书

本发明涉及解决飞行时间深度图像的多路径损坏。公开飞行时间(ToF)深度图像处理方法用于解决ToF深度图像的损坏。在ToF深度成像中，光在返回像素之前可以传播不同长度的路径。因此，击中像素的光可以行进不同的距离，并且从假设单个距离的估计过程获得的距离可能是虚假的。公开用于包括飞行时间成像器和处理器的系统和方法，其解析多个路径，并在每个像素处输出多个深度。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2019年2月4日提交的题为“解决飞行时间图像的多路径损坏”的美国临时专利申请No.62/800,968的权益和优先权，其通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及飞行时间(ToF)成像。更具体地，本公开描述了与解决ToF深度图像的损坏有关的系统和技术。

背景技术

飞行时间(ToF)是对象、粒子或声波、电磁波或其他波的属性。现在是这样的对象需要穿越介质一定距离的时候。该时间(即飞行时间)的测量结果可用于时间标准(例如原子喷泉)，测量通过给定介质的速度或路径长度的方法，或了解粒子的方法或介质(例如成分或流速)。可以直接(例如，质谱中的离子检测器)或间接(例如在激光多普勒测速仪中从对象散射的光)检测出行进的对象。

飞行时间原理(ToF)是一种方法，用于根据信号的发射与被对象反射后返回传感器之间的时间差来测量传感器与对象之间的距离。ToF可以使用各种类型的信号(也称为载波)，最常见的是声音和光。一些传感器使用光作为其载体，因为它具有独特的速度、范围、低重量和人眼安全性。红外光可以确保更少的信号干扰，并且更容易与自然环境光区分开，从而在给定尺寸和重量的情况下，具有更高的性能。

飞行时间相机(ToF相机)是一种范围成像相机系统，它可以基于已知的光速解析距离，测量相机和被摄对象之间图像每个点的光信号的传播时间。

在飞行时间(TOF)图像传感器中，图像传感器捕获一个二维图像或多个二维图像，处理器可以从中确定到场景中对象的距离。TOF图像传感器还配备了一个光源，该光源通过检测发射光返回到图像传感器所花费的时间来照亮要测量与设备的距离的对象。该系统还可以利用图像处理技术。

深度相机是一种相机，其中每个像素输出相机和场景之间的距离。一种测量深度的技术是计算光从相机上的光源传播到反射表面并返回相机所需的时间。经过的时间与到对象的距离成正比。该旅行时间通常称为飞行时间。

建立可靠的ToF系统的最大挑战之一是多路径效应，即到达像素的光线并没有全部传播相同的距离。例如，某些光线可能经历了一次以上的反射，这会破坏距离估计。附近的高反射表面(例如镜子)会导致强烈的多路径损坏。

发明内容

本文提出用于解决多路径效应的系统和方法。解决多路径效应的一种方法是增加测量次数，例如收集以不同频率运行的系统的深度图像，并使用额外的测量值来解决不同的多路径反弹。通常在假设成像器收集的信号正弦依赖于到对象的距离的情况下完成此操作。在某些情况下，背离此假设可能会显着提高多径缩减的性能，提高帧速率并减少运行系统所需的电量。

根据一方面，一种用于解决多路径损坏的图像处理系统包括：光源，被配置为在第一时间间隔内发射非正弦光信号，包括多个像素的图像传感器，所述图像传感器被配置为收集包括第一反射的非正弦光信号和第二反射的非正弦光信号的传入信号，和处理器，被配置为基于所述第一和第二反射的非正弦光信号确定到对象的第一估计距离，和使用查询表确定校正的距离。