一种应用于机器人深度相机的自适应曝光方法及装置与流程

本发明涉及摄像模组，尤其涉及一种应用于机器人深度相机的自适应曝光方法及装置。

背景技术：

1、随着科技的发展，tof(time of flight)摄像模组得到了飞速的发展，tof摄像模组也以其特有的性能在诸多领域被广泛的应用。tof摄像模组能够以向目标连续的发射光脉冲，然后使用传感器接收从接收物体返回的光，通过探测发射和接收光脉冲的飞行(往返)时间的方式得到目标物体的距离。也就是说tof摄像模组不但能够获取目标物体的二维灰度图像，还能够获取目标物体的深度图像。自动曝光是传统摄像模组的常见的功能，具有自动曝光功能的摄像模组能够允许摄像模组根据外界光线的强度变化调整曝光时间，以改变外界光线作用于感光芯片的时间，以使得摄像模组能够适应不同的光线环境，在不同的光线环境下获取较高的成像质量。

2、目前大多数tof摄像模组缺乏自动曝光的功能，并且根据tof的成像原理以及误差来源可知，更改tof摄像模组的曝光时间会导致更改前后tof摄像模组获取的深度值不一致的现象，影响tof摄像模组所获取的目标物体的深度数据的准确性，导致tof摄像模组所获取的目标物体的深度数据与实际距离之间产生较大的差别。这些是因为tof相机经过一系列的矫正方法才可使用。当自动曝光开启后，曝光的变化会带来相机进入另一个热平衡，从而致使了最后测距的差异。

3、随着tof摄像模组应用范围的不断扩大和发展，使得tof摄像模组具有自动曝光的功能已成为必然，但是如何解决tof摄像模组更改曝光时间对所获取的深度数据的影响便成为制约tof摄像模组是否能够具有自动曝光功能所亟待解决的问题。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种应用于机器人深度相机的自适应曝光方法及装置，其解决了在深度相机在进行自适应曝光机制调整曝光状态时，由奇次谐波带来的“摆动”、固定相位模式噪声、温度漂移以及噪声引起的误差，导致目标图像的测距不准的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

5、第一方面，本发明实施例提供一种应用于机器人深度相机的自适应曝光方法，所述深度相机的自适应曝光装置包括至少一个传输组件，每一传输组件包括感应端和固定端，所述感应端与固定端为一体柔性光纤；所述固定端安装于所述深度相机接收端的传感器上，所述固定端占用传感器的面积根据所述传感器的参数确定，所述感应端靠近深度相机发射端的发光源，所述方法包括：

6、在深度相机发射端发出探测光时，所述传输组件的感应端感应所述探测光并传输至接收端的传感器曝光，基于传感器固定端所占面积内的像素曝光强度，确定所述接收端传感器的曝光时间是否需要调整；

7、若所述接收端传感器的曝光时间需要调整，则启动所述接收端的自适应曝光模式并传输所述深度相机的处理器，以使深度相机的处理器基于调整前接收端和发射端的温度值、调整后接收端和发射端的温度值，获取探测目标物体的距离调整信息；并根据所述距离调整信息和当前探测的目标物体的距离，获取目标物体的实际距离。

8、可选地，基于传感器固定端所占面积内的所有像素曝光强度，确定所述接收端传感器的曝光时间是否需要调整，包括：

9、获取所有传输组件的固定端所占面积内所有像素中过曝像素数量的比率r，r＝n/m，n为所有像素中过曝像素数量，m为固定端所占面积的所有像素数量；

10、判断比率r是否处于适宜状态的范围内；若否，则确定所述接收端传感器的曝光时间需要调整；

11、所述适宜状态的范围是预先基于所有传输组件固定端所占面积的像素信息确定的数值。

12、可选地，判断比率r是否处于适宜状态的范围内；若否，则确定所述接收端传感器的曝光时间需要调整，包括：

13、若r>nthresholdh，则降低接收端的曝光时间t；

14、若r<nthresholdl，且sum小于sumthreshold，则增加曝光时间t；

15、所述sum为所有固定端所占面积内所有像素的强度之和，sumthreshold为预先定义的最低强度阈值；

16、nthresholdl和nthresholdh为适宜状态的范围界限值。

17、可选地，基于调整前接收端和发射端的温度值、调整后接收端和发射端的温度值，获取探测目标物体的距离调整信息，其表达式为：

18、δd＝d1-d2   (1)；

19、其中，d1是在温度值为调整前接收端和发射端的温度时，探测的目标物体距离；d2是在温度值为调整后接收端和发射端的温度时，探测的目标物体距离；δd为所述距离调整信息的值；

20、所述并根据所述距离调整信息和当前探测的目标物体的距离，获取目标物体的实际距离，其表达式为：

21、d′＝d+δd   (2)；

22、其中，d为当前探测的目标物体的实际距离；δd为所述距离调整信息的值；d′为目标物体的实际距离。

23、第二方面，本发明实施例还提供一种应用于机器人深度相机的自适应曝光装置，自适应曝光装置包括：分析模块和多个传输组件；

24、每一传输组件包括感应端和固定端，所述感应端与固定端为一体柔性光纤；

25、所述固定端安装于所述深度相机接收端的传感器上，所述固定端占用传感器的面积根据所述传感器的参数确定，所述感应端靠近深度相机发射端的发光源；

26、所述分析模块电连接所述传感器和所述深度相机的处理器，且在深度相机发射端发出探测光时，所述传输组件的感应端感应所述探测光并传输至接收端的传感器曝光，基于传感器固定端所占面积内的像素曝光强度，确定所述接收端传感器的曝光时间是否需要调整；进而确定是否启动所述接收端的自适应曝光模式并传输所述深度相机的处理器。

27、可选地，所述传输组件的数量与所述深度相机的发光源的数量一致。

28、可选地，每一固定端所占面积内像素数量大于1，小于12*12像素数量，且柔性光纤内壁进行光线全反射；

29、所述分析模块集成在所述深度相机的处理器中。

30、可选地，所述分析模块具体用于：

31、获取所有传输组件的固定端所占面积内所有像素中过曝像素数量的比率r，r＝n/m，n为所有像素中过曝像素数量，m为固定端所占面积的所有像素数量；

32、判断比率r是否处于适宜状态的范围内；若否，则确定所述接收端传感器的曝光时间需要调整，启动所述接收端的自适应曝光模式；

33、所述适宜状态的范围是预先基于所有传输组件固定端所占面积的像素信息确定的数值；

34、具体地，若r>nthresholdh，则降低接收端的曝光时间t；

35、若r<nthresholdl，且sum小于sumthreshold，则增加曝光时间t；

36、所述sum为所有固定端所占面积内所有像素的强度之和，sumthreshold为预先定义的最低强度阈值；

37、nthresholdl和nthresholdh为适宜状态的范围界限值。

38、第三方面，本发明实施例还提供一种设置于机器人上的深度相机，包括：

39、接收端、发射端、深度相机的处理器；

40、所述接收端位于深度相机本体的一侧，所述发射端位于深度相机本体的另一侧；

41、且所述接收端和所述深度相机本体之间设置有第二方面任一所述的自适应曝光装置。

42、可选地，所述传输组件为四个；

43、所述处理器根据自适应曝光装置获得的调整距离信息和当前探测的目标物体的距离，确定目标物体的实际距离。

44、(三)有益效果

45、本发明的有益效果是：本发明的一种应用于机器人深度相机的自适应曝光方法及装置，由于通过接收端接收由发射端发出的探测光，传输至传感器得到曝光强度，确定调整曝光时间；处理器根据调整前后的温度对应的目标物体距离，得到距离调整信息，调整测得的目标物体距离，得到实际距离，实现了曝光和测距调整一体化的方式，达到了简单、高效地提升深度相机检测的准确性。