ToF(Time-of-Flight)感知技術(shù)作為三維視覺(jué)成像領(lǐng)域主流技術(shù)之一，發(fā)展迅猛，伴隨著半導(dǎo)體元器件尺寸的不斷縮小，結(jié)構(gòu)緊湊、極具性價(jià)比優(yōu)勢(shì)的TOF深度相機(jī)得到了越來(lái)越多的行業(yè)關(guān)注，在工業(yè)和消費(fèi)電子領(lǐng)域針對(duì)整個(gè)場(chǎng)景的多點(diǎn)3D視覺(jué)、3D建模輔助、3D深度感知等場(chǎng)景，應(yīng)用需求日益增加。

ToF深度相機(jī)是一種主動(dòng)成像的方式，即相機(jī)系統(tǒng)向目標(biāo)發(fā)射激光，通過(guò)接收端傳感器感知到目標(biāo)反射光的時(shí)間，從而計(jì)算出目標(biāo)與相機(jī)之間的距離。TOF深度相機(jī)技術(shù)是通過(guò)一次性成像來(lái)提供完整場(chǎng)景深度圖，無(wú)掃描器件，成像速度快，計(jì)算負(fù)荷低，不論對(duì)于移動(dòng)中的物體，還是靜態(tài)的物體，不論在黑暗環(huán)境中，還是在室外光照較強(qiáng)烈的環(huán)境中，不論對(duì)于低反射率還是高反射率的物體，都有機(jī)會(huì)獲取到較為理想的深度數(shù)據(jù)。

ToF相機(jī)已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于3D檢測(cè)與識(shí)別、AGV避障、機(jī)械手抓取、體積測(cè)量等工業(yè)場(chǎng)景中。

圖1 ToF相機(jī)原理圖示

首先，從ToF相機(jī)的檢測(cè)原理來(lái)理解這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)采用固定曝光時(shí)間模式時(shí)，相機(jī)在同時(shí)拍攝高反射率與低反射率物體時(shí)，較難將曝光時(shí)間調(diào)到一個(gè)均衡的位置，可同時(shí)準(zhǔn)確地捕捉到高反射率與低反射率物體的深度圖像；當(dāng)我們?cè)黾悠毓鈺r(shí)間時(shí)，利于黑色物體的識(shí)別，但近距離區(qū)域容易出現(xiàn)過(guò)曝的現(xiàn)象；而降低曝光時(shí)間時(shí)，對(duì)于低反射率物體的識(shí)別又會(huì)存在點(diǎn)云缺失的現(xiàn)象。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，維感科技在ToF相機(jī)曝光時(shí)間方面增加了HDR高動(dòng)態(tài)范圍模式：即通過(guò)設(shè)置多個(gè)不同曝光時(shí)間的方式，將采集到的多個(gè)圖像合成到一幀中，完成對(duì)整個(gè)復(fù)雜場(chǎng)景的成像。

在針對(duì)距離較近易過(guò)曝的區(qū)域與高反射率物體時(shí)，利用短曝光時(shí)間進(jìn)行成像；在針對(duì)低反射率的物體時(shí)，利用長(zhǎng)曝光時(shí)間進(jìn)行成像，最終將不同曝光時(shí)間下取得的圖像合成到一幀中，從而獲得更為精確的深度圖像，減少距離遠(yuǎn)近與物體反射率差異對(duì)ToF相機(jī)深度檢測(cè)數(shù)據(jù)的影響。

圖2 HDR模式下，針對(duì)不同曝光時(shí)間的距離測(cè)量判斷圖示

實(shí)例一

未開啟HDR模式