ToF(Time-of-Flight)感知技術(shù)作為三維視覺成像領(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、極具性價比優(yōu)勢的TOF深度相機(jī)得到了越來越多的行業(yè)關(guān)注，在工業(yè)和消費電子領(lǐng)域針對整個場景的多點3D視覺、3D建模輔助、3D深度感知等場景，應(yīng)用需求日益增加。

ToF深度相機(jī)是一種主動成像的方式，即相機(jī)系統(tǒng)向目標(biāo)發(fā)射激光，通過接收端傳感器感知到目標(biāo)反射光的時間，從而計算出目標(biāo)與相機(jī)之間的距離。TOF深度相機(jī)技術(shù)是通過一次性成像來提供完整場景深度圖，無掃描器件，成像速度快，計算負(fù)荷低，不論對于移動中的物體，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，不論對于低反射率還是高反射率的物體，都有機(jī)會獲取到較為理想的深度數(shù)據(jù)。

ToF相機(jī)已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于3D檢測與識別、AGV避障、機(jī)械手抓取、體積測量等工業(yè)場景中。

圖1 ToF相機(jī)原理圖示

首先，從ToF相機(jī)的檢測原理來理解這個問題，當(dāng)采用固定曝光時間模式時，相機(jī)在同時拍攝高反射率與低反射率物體時，較難將曝光時間調(diào)到一個均衡的位置，可同時準(zhǔn)確地捕捉到高反射率與低反射率物體的深度圖像；當(dāng)我們增加曝光時間時，利于黑色物體的識別，但近距離區(qū)域容易出現(xiàn)過曝的現(xiàn)象；而降低曝光時間時，對于低反射率物體的識別又會存在點云缺失的現(xiàn)象。

為了解決這個問題，維感科技在ToF相機(jī)曝光時間方面增加了HDR高動態(tài)范圍模式：即通過設(shè)置多個不同曝光時間的方式，將采集到的多個圖像合成到一幀中，完成對整個復(fù)雜場景的成像。

在針對距離較近易過曝的區(qū)域與高反射率物體時，利用短曝光時間進(jìn)行成像；在針對低反射率的物體時，利用長曝光時間進(jìn)行成像，最終將不同曝光時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ToF相機(jī)深度檢測數(shù)據(jù)的影響。

圖2 HDR模式下，針對不同曝光時間的距離測量判斷圖示

實例一

未開啟HDR模式