[发明专利]一种基于飞行时间的非视域成像方法和系统

说明书

本发明提供了一种基于飞行时间的非视域成像方法和系统，包括主控制单元接收图像采集指令，生成同步控制信号发送给探测单元和照明单元；照明单元根据同步控制信号发射调制光信号照射目标物表面；经目标物表面进行反射，生成反射光信号；再经成像墙进行散射，生成散射光信号；探测单元根据同步控制信号采集散射光信号，将各像素采集到的散射光信号转换为各像素的累计电荷数据发送给主控制单元；主控制单元根据各像素的累计电荷数据进行相位差计算处理和强度计算处理，得到各像素的相位差和强度数据；根据相位差和第一频率得到各像素的深度数据，之后根据多个像素的深度数据和强度数据生成点云图像数据，发送给显示单元进行点云图像的显示输出。

技术领域

本发明涉数据处理领域，尤其涉及一种基于飞行时间的非视域成像方法和系统。

背景技术

近年来，随着探测器技术的不断发展，激光成像技术在计算成像、机器视觉等领域都取得了重大进展。传统的激光成像技术对探测区域内的目标进行成像，其主要研究方向包括单光子信息成像、单像素探测器成像和光场信息关联成像等。然而当面临复杂场景或者有障碍物遮挡时，例如自动驾驶时在拐角处检测是否有驶近的车辆、灾难救援中定位隐藏区域的幸存者的位置、在医学胃镜中对难以触及到的地方成像等，传统的激光成像技术不能对这些场景进行成像。

在这种需求下，如何对特殊场景中的隐藏目标进行成像就成为了激光成像和计算成像技术的研究热点。这种对探测器视线范围外的隐藏目标成像的技术统称为非视域成像技术。非视域成像技术在无人驾驶、灾难救援、医学成像、军事反恐等领域都有巨大的应用潜力和研究意义。

目前的非视域成像技术，普遍操作复杂、采集速度慢、成像质量受外界环境影响大，并且成本高昂。

发明内容

针对现有技术缺陷，本发明实施例的目的是提供一种基于飞行时间的非视域成像方法和系统，通过在相机不能达到的目标区域内设置照明单元，并发出调制光信号照射目标物体，在非视域之外的区域设置成像墙，对接收到的目标物体反射光信号进行散射后，通过探测单元采集散射光信号，并将采集到的散射光信号转换为累积电荷数据发送给主控制单元，主控制单元对采集到的累计电荷数据进行计算处理，得到探测单元每个像素对应的深度数据和强度数据，在根据各像素的深度数据和强度数据生成点云图像数据。

为了实现上述目的，在一方面，本发明实施例提供了一种基于飞行时间的非视域成像方法，包括：

主控制单元接收图像采集指令，并根据所述图像采集指令生成同步控制信号；

所述主控制单元将所述同步控制信号发送给探测单元和照明单元；其中，所述探测单元包括多个像素；

所述照明单元根据所述同步控制信号发射调制光信号，所述调制光信号照射目标物表面；其中，所述调制光信号的频率为第一频率；

所述目标物表面对接收到的所述调制光信号进行反射，生成反射光信号；

成像墙对接收到的反射光信号进行散射，生成散射光信号；

所述探测单元根据所述同步控制信号采集所述散射光信号，将各像素采集到的所述散射光信号转换为各像素的累计电荷数据，并将所述累计电荷数据发送给所述主控制单元；其中，所述探测单元通过四次曝光时间分别采集四次所述散射光信号；

所述主控制单元根据四次接收到的各像素的累计电荷数据进行相位差计算处理，得到各像素的相位差；其中，所述相位差为各像素对应的所述调制光信号和所述散射光信号之间的相位差；

所述主控制单元根据各像素的相位差和所述第一频率进行深度计算处理，得到各像素的深度数据，并根据四次接收到的各像素的累计电荷数据进行强度计算处理，得到各像素的强度数据；

所述主控制单元根据多个像素的深度数据和强度数据生成点云图像数据，并将所述点云图像数据发送给显示单元；