技术笔记06-了解间接飞行时间(iToF)相机中多径干扰

编辑:Sophia.feng 时间: 2024-10-2

iToF 相机通过自身发射光源并根据接收到反射光返回相机的时间来计算距离。然而,单个像素接收光源可能是由一条或多条路径引起的,这种现象称为多路径干扰。在本文中,让我们了解多路径干扰的内容。

什么是多径干扰?

理论上,iToF 相机中的单个像素从一条路径接收光线,但实际上,单个像素接收从多条路径反射回的光线。原因是在光线到达传感器之前,目标物体和其他物体会产生不同程度的镜面反射漫反射,这会导致测量深度误差,如下图所示:

镜面反射和漫反射介绍
镜面反射是在光滑表面上的规则反射,反射光的角度等于入射光的角度。漫反射则是指光在粗糙表面上散射到多个方向,反射光的角度是不可预测的。如下图所示:

多径干扰发生的场景

案例1:测量场景中具有镜面反射的物体
光源发射的场景中有一个不透明物体干扰了光束返回传感器,导致距离计算错误,如下图所示:

案例2:待测量物体前具有半透明物体遮挡
场景中有一个半透明物体或表面,部分发射的光源在物体的前表面反射回来,而另一部分光源在穿过物体后被待测物体反射回传感器,从而导致深度测量误差如下图所示:

案例 3:多表面或漫反射
当光的路径中有多个障碍物时,会产生多表面反射,这通常发生在角落或凹陷处。尽管反射率不高,但各个方向的反射光相对密集,这会影响物体边界的深度,导致距离计算错误,如下图所示:

案例 4:镜头杂散光
多径干扰是由镜头内部光学元件之间的散射引起的。如下图所示:

降低多径干扰的方法

多径干扰涉及多条光路的组合,几乎不可能完全消除。然而,有一些方法可以将其最小化,以确保测量的最大准确性。
方法 1:从场景中移除其他具有高反射率的物体。
方法 2:相机测量周围不应放置在任何半透明物体或角落附近。
方法 3:选择专为iToF传感器设计的镜头,因为涂层和滤光片将有助于减少由镜头杂散光引起的多径干扰。

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