性能分析方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质与流程

1.本公开属于深度成像技术领域，具体涉及一种性能分析方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，基于智能导航方案的室内机器人逐步进入人们的生活中，而3d感知系统是其最为核心的部分，用于实现slam(同步定位与地图绘制)、避障等功能。这里的3d感知系统多采用主动式、大广角结构光方案，实现对空间三维的重建。
3.其中，具有大广角结构光的深度成像装置包括大广角的点阵投射器、光接收相机和保护盖。但由于点阵投射器的散斑投射视场角大，在产品实际使用中，光接收相机所采集的图像常出现漏光，眩光等杂光问题，影响三维深度重建质量，这些因素将极大的限制大广角的深度成像装置在机器人上应用。


技术实现要素：

4.本公开的目的在于提供一种性能分析方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，在设计深度成像装置时，可利用此性能分析方法对深度成像装置的性能进行分析，以便找到最合适的设计参数，从而可提高深度成像装置的产品良率，改善光接收相机所采集的图像常出现漏光，眩光等杂光问题。
5.本公开第一方面提供了一种用于深度成像装置的性能分析方法，所述深度成像装置包括基板、功能元件及保护盖，所述功能元件设置在所述基板上，所述保护盖支撑在所述基板上，且位于所述功能元件远离所述基板的一侧，所述功能元件包括间隔排布的点阵投射器和光接收相机；其中，所述性能分析方法包括：
6.获取光接收相机所接收的反射光线的光信号功率s，所述反射光线为点阵投射器发射至待测对象、并经所述待测对象反射至所述光接收相机的光线；
7.基于g点位置处杂光的光强度ig以及所述g点位置处杂光在所述光接收相机处所成图像的直径δ，计算所述光接收相机处的杂光功率n，所述g点位置处杂光为点阵投射器发射至保护盖、并经所述保护盖全反射出的光线；
8.根据所述光信号功率s和所述杂光功率n，计算所述深度成像装置的信噪比snr；
9.基于所述信噪比snr，分析所述深度成像装置的性能。
10.在本公开的一种示例性实施例中，所述光信号功率s、所述杂光功率n、所述深度成像装置的信噪比snr之间满足下述公式(1)的关系，其中：
[0011][0012]
所述g点位置处杂光的光强度ig、所述g点位置处杂光在所述光接收相机处所成图像的直径δ、所述光接收相机处的杂光功率n之间满足下述公式(1)的关系，其中：
[0013]
[0014]
在本公开的一种示例性实施例中，所述获取光接收相机所接收的反射光线的光信号功率s，具体包括：
[0015]
获取所述光接收相机的焦距f、所述点阵投射器的光线发散角α和单点光功率is、所述待测对象的反射率rs、以及所述反射光线的路径d，并基于下述公式(3)计算出所述光信号功率s，其中：
[0016][0017]
在本公开的一种示例性实施例中，在基于g点位置处杂光的光强度ig以及所述g点位置处杂光在所述光接收相机处所成图像的直径δ，计算所述光接收相机处的杂光功率n之前，所述性能分析方法还包括：
[0018]
获取保护盖与光接收相机的光学中心之间的垂直距离d1；
[0019]
在确定保护盖与光接收相机的光学中心之间的垂直距离d1小于预设距离值时，基于光接收相机的镜头光圈f、对焦距离fl、焦距f以及所述垂直距离d1，计算出g点位置处杂光在所述光接收相机处所成图像的直径δ，其中：
[0020][0021]
在本公开的一种示例性实施例中，所述预设距离值为10mm。
[0022]
在本公开的一种示例性实施例中，在基于g点位置处杂光的光强度ig以及所述g点位置处杂光在所述光接收相机处所成图像的直径δ，计算所述光接收相机处的杂光功率n之前，所述性能分析方法还包括：
[0023]
获取点阵投射器所发射光线中杂光的入射光强ii、以及保护盖的衰减系数u；
[0024]
确定保护盖的反射率r、及保护盖内杂光反射到g点位置时的内反射次数m和单次内反射路径l，并基于下述公式(5)计算出g点位置处杂光的光强度ig，其中：
[0025]
ig＝ii*rm*exp(-uml)
ꢀꢀꢀ
公式(5)。
[0026]
在本公开的一种示例性实施例中，所述确定保护盖的反射率r、及保护盖内杂光反射到g点位置时的内反射次数m和单次内反射路径l，具体包括：
[0027]
基于所述点阵投射器所发射光线中杂光的入射角θi、所述功能元件与所述保护盖之间介质的折射率n1、所述保护盖的折射率n2，确定所述杂光进入所述保护盖的折射角θt以及所述保护盖的反射率r；
[0028]
基于所述保护盖的厚度d2以及所述保护盖的折射角θt，确定单次内反射路径l；
[0029]
基于所述杂光的入射角θi、所述保护盖的折射角θt和厚度d2、所述点阵投射器的光学中心与所述g点位置的水平距离hg、及所述保护盖与所述光接收相机的光学中心之间的垂直距离d1，确定所述保护盖内杂光反射到g点位置时的内反射次数m，其中，所述点阵投射器的光学中心与所述光接收相机的光学中心位于同一水平线上。
[0030]
在本公开的一种示例性实施例中，所述杂光的入射角θi、所述折射率n1、所述折射率n2、所述保护盖的折射角θt、所述反射率r、所述厚度d2、所述水平距离hg、所述垂直距离d1、所述内反射次数m之间，对应满足下述公式(6)至公式(10)，其中：
[0031]
n1 sinθi＝n2 sinθ
t
ꢀꢀꢀ
公式(6)；
[0032]
r(r0，θ
t
)＝r0 (1-r0)(1-cosθ
t
)5ꢀꢀꢀ
公式(7)；
[0033][0034][0035]
hg＝d1*tanθi m*d2*tanθ
t
ꢀꢀꢀ
公式(10)。
[0036]
在本公开的一种示例性实施例中，所述获取保护盖的衰减系数u，具体包括：
[0037]
获取所述保护盖的厚度d2及其透过率t，并基于下述公式(11)计算出所述保护盖的衰减系数u，其中：
[0038][0039]
在本公开的一种示例性实施例中，所述基于所述信噪比snr分析所述深度成像装置的性能，具体包括：
[0040]
比较所述信噪比snr与预设比值之间的大小关系；
[0041]
在所述信噪比snr小于所述预设比值时，确定所述深度成像装置的性能处于不良状态；
[0042]
在所述深度成像装置的性能处于不良状态时，调出计算所述光信号功率s和/或所述杂光功率n时用到的至少部分参数信息，以用于指示对所述至少部分参数信息进行调整。
[0043]
在本公开的一种示例性实施例中，所述预设比值为10db。
[0044]
本公开第二方面提供了一种性能分析装置，用于对深度成像装置的性能进行分析，所述深度成像装置包括基板、功能元件及保护盖，所述功能元件设置在所述基板上，所述保护盖支撑在所述基板上，且位于所述功能元件远离所述基板的一侧，所述功能元件包括间隔排布的点阵投射器和光接收相机；其中，所述性能分析装置包括：
[0045]
获取模块，用于获取光接收相机所接收的反射光线的光信号功率s，所述反射光线为点阵投射器发射至待测对象、并经所述待测对象反射至所述光接收相机的光线；
[0046]
第一计算模块，用于基于g点位置处杂光的光强度ig以及所述g点位置处杂光在所述光接收相机处所成图像的直径δ，计算所述光接收相机处的杂光功率n，所述g点位置处杂光为点阵投射器发射至保护盖、并经所述保护盖全反射出的光线；
[0047]
第二计算模块，用于根据所述光信号功率s和所述杂光功率n，计算所述深度成像装置的信噪比snr；
[0048]
性能分析模块，用于基于所述信噪比snr，分析所述深度成像装置的性能。
[0049]
本公开第三方面提供了一种电子设备，其包括：
[0050]
存储器，存储有计算机可读指令；
[0051]
处理器，读取存储器存储的计算机可读指令，以执行上述中的任一个所述的性能分析方法。
[0052]
本公开第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其中，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行上述中的任一个所述的性能分析方法。
[0053]
本公开方案具有以下有益效果：
[0054]
深度成像装置的性能采用信噪比snr来评定，此信噪比snr的计算与光接收相机所接收到的光信号功率s和杂光功率n相关，此光信号功率s为光接收相机所接收的正常信号，
杂光功率n指的是保护盖全反射出进入到光接收相机中的光线功率，此杂光功率n为光接收相机所接收的噪音，在设计深度成像装置时，可先利用此性能分析方法对深度成像装置的结构模型的性能进行分析，基于分析结果，以便找到最合适的设计参数，避免或改善保护盖全反射出的杂光对光接收相机的影响，从而可改善光接收相机所采集的图像常出现漏光，眩光等杂光问题，继而可提高深度成像装置的良率。
[0055]
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
[0056]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0057]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0058]
图1示出了本公开一实施例所述的深度成像装置的结构示意图；
[0059]
图2示出了图1所示的深度成像装置简化后的各结构之间的几何关系示意图；
[0060]
图3示出了本公开一实施例所述的性能分析方法的流程示意图；
[0061]
图4示出了在保护盖的内反射次数m为4时，信噪比snr与反射光线的路径d之间的关系示意图；
[0062]
图5示出了在保护盖的内反射次数m为6时，信噪比snr与反射光线的路径d之间的关系示意图；
[0063]
图6示出本公开一实施例所述的性能分析装置的结构框图；
[0064]
图7示出本公开一实施例所述的电子设备的结构框图。
具体实施方式
[0065]
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
[0066]
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多示例实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的示例实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
[0067]
附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实
体。
[0068]
本公开实施例提供了深度成像装置，其可用于实现深度感知，其主要采用的实现模式为基于点阵投射的视觉模式。其中，本实施例的深度成像装置可为主动单目结构光或主动双目结构光，如图1所示，其核心结构均包括：包含大广角的点阵投射器101、光接收相机102和保护盖104。
[0069]
应当理解的是，在深度成像装置为主动双目结构光时，相比于其为主动单目结构光的方案，其可包括两个光接收相机102，并等间距位于点阵投射器101的相对两侧。
[0070]
举例而言，此点阵投射器101可为红外散斑投射器，可由红外vcsel(垂直腔面)激光器、准直透镜和衍射光学元件组成，其功能是向空间投射特定方式排列的图案，以增加待测对象的特征性和唯一性，在产品视场角设计上，其采用大广角设计，例如120
°×
100
°
，以保证机器人在近距离可实现避障功能。光接收相机102可为红外接收相机，由感光芯片cmos，成像镜头和红外窄带滤光片所组成，其分辨率可为百万像素，如1280
×
1080，用于采集待测空间的红外散斑图。
[0071]
本实施例的深度成像装置通过光接收相机102采集到的待测空间的红外散斑图，计算出同名点的视差偏移，最后进行深度计算和深度补偿，便可生成高分辨率，高精度的图像深度信息。
[0072]
其中，点阵投射器101与光接收相机102整体可看作功能元件，其安装在同一基板103的同一侧上，点阵投射器101与光接收相机102的安装方式可以是螺丝固定，也可以是点胶固定方式。点阵投射器101与光接收相机102之间的中心距离称为基线距离，其大小的选择由应用场景所决定，如近距离使用时，通常采用短基线，远距离应用时，通常采用长基线。
[0073]
保护盖104可支撑在基板103上，且位于功能元件远离基板103的一侧，即：位于点阵投射器101与光接收相机102远离基板103的一侧，应当理解的是，此保护盖104可通过环绕功能元件的支撑壳体支撑在基板103上，保护盖104位于功能元件与待测对象之间。
[0074]
在本实施例中，保护盖104主要起到防尘、防水等功能，以保证深度成像装置测量环境的稳定性。进一步地，保护盖104的表面可镀有ar增透膜，保证大部分光线可以无损的投射过去，以便于后续生成高分辨率，高精度的图像深度信息。
[0075]
举例而言，本实施例的保护盖104可为玻璃结构，但不限于此，可视具体情况而定。
[0076]
在本实施例中，点阵投射器101的光学中心与光接收相机102的光学中心可位于同一水平线上，此水平线可与基板103相互平行。其中，由于保护盖104的存在，在产品的实际使用中，点阵投射器101中视场角大的光线容易在保护盖104中进行全反射，从而产生影响光接收相机102的杂光，此杂光会影响光接收相机102所采集的图像质量，即：光接收相机102所采集的图像常出现漏光，眩光等杂光问题，继而严重影响三维深度重建质量。这些因素将严重限制深度成像装置在机器人避障领域的应用。因此，对大广角的深度成像装置的杂光问题进行模型的建立显得尤为重要，以便在产品设计时找到最合适的设计参数。
[0077]
基于上述问题，本实施例提供了一种性能分析方法，其可用于对图1所示的深度成像装置进行性能分析，需要说明的是，深度成像装置的结构特征可参考前述内容，在此不再重复赘述。
[0078]
其中，图2示出了图1所示的深度成像装置简化后的各结构之间的几何关系示意图，图2中o1为点阵投射器101的光学中心，o2为光接收相机102的光学中心，n2为保护盖104
的折射率，d2为保护盖104的厚度，d1为光学中心o1、o2与保护盖104之间的垂直距离、n1为保护盖104两侧介质(例如：空气)的折射率，在这里n1《n2；o1和o2之间的水平距离为基线，图2中模拟了一束杂光从点阵投射器101的光学中心o1出发经n1介质入射到n2介质上，杂光入射角为θi，折射角为θt，其中，图2中a、b、c、d、e、f、g点位置为杂光在保护盖104处经过的位置，图2中h点和k点位置分别为光学中心o1、o2正投影在保护盖104的位置。
[0079]
具体地，结合图1和图2的内容，本实施例的性能分析方法具体可如图3所示，其包括步骤s200、步骤s202、步骤s204以及步骤s206，其中：
[0080]
在步骤s200中，获取光接收相机102所接收的反射光线的光信号功率s，此处提到的反射光线为点阵投射器101发射至待测对象、并经待测对象反射至光接收相机102的光线；
[0081]
在步骤s202中，基于g点位置处杂光的光强度ig以及所述g点位置处杂光在所述光接收相机102处所成图像的直径δ，计算所述光接收相机102处的杂光功率n，所述g点位置处杂光为点阵投射器101发射至保护盖104、并经所述保护盖104全反射出的光线；
[0082]
在步骤s204中，根据所述光信号功率s和所述杂光功率n，计算所述深度成像装置的信噪比snr；
[0083]
在步骤s206中，基于所述信噪比snr，分析所述深度成像装置的性能。
[0084]
本实施例中，深度成像装置的性能采用信噪比snr来评定，此信噪比snr的计算与光接收相机102所接收到的光信号功率s和杂光功率n相关，此光信号功率s为光接收相机102所接收的正常信号，杂光功率n指的是保护盖104全反射出进入到光接收相机102中的光线功率，此杂光功率n为光接收相机102所接收的噪音，在设计深度成像装置时，可先利用此性能分析方法对深度成像装置的结构模型的性能进行分析，基于分析结果，以便找到最合适的设计参数，避免或改善保护盖104全反射出的杂光对光接收相机102的影响，从而可改善光接收相机102所采集的图像常出现漏光，眩光等杂光问题，继而可提高深度成像装置的良率。
[0085]
在步骤s206中，基于所述信噪比snr分析所述深度成像装置的性能，具体可包括：
[0086]
步骤s2061、比较所述信噪比snr与预设比值之间的大小关系；
[0087]
步骤s2062、在所述信噪比snr小于所述预设比值时，确定所述深度成像装置的性能处于不良状态；
[0088]
步骤s2063、在所述深度成像装置的性能处于不良状态时，调出计算所述光信号功率s和/或所述杂光功率n时用到的至少部分参数信息，以用于指示对所述至少部分参数信息进行调整。
[0089]
也就是说，在信噪比snr小于预设比值时，则说明光接收相机102所采集的图像信息中杂光功率n占比较大，光信号功率s占比较小，光接收相机102所采集的图像信息出现了较明显的漏光，眩光等杂光问题，即：确定所述深度成像装置的性能处于不良状态，因此，需要对深度成像装置的结构模型进行调整，其中，此性能分析方法中，在确定深度成像装置的性能处于不良状态时，即：调出计算光信号功率s和/或杂光功率n时用到的至少部分参数信息，以用于指示对调出的这部分参数信息进行调整，快速构建最合适的深度成像装置的结构模型，提高深度成像装置的设计效率。
[0090]
其中，调出计算光信号功率s和/或杂光功率n时用到的至少部分参数信息的表现
形式可为：在终端上将这些参数显示出来，操作人员可手动操作修改这些参数值，然后再去进行性能分析；或者，调出计算光信号功率s和/或杂光功率n时用到的至少部分参数信息然后基于设定程序自动调整修改这部分参数信息值，然后再去进行性能分析，直至性能分析结果满足要求，即：信噪比snr大于或等于预设比值。
[0091]
举例而言，本实施例提到的预设比值可为10db，但不限于此，可根据实际需求调整预设比值的大小。
[0092]
在步骤s206中，基于所述信噪比snr分析所述深度成像装置的性能，具体还可包括：
[0093]
步骤s2063、在信噪比snr大于或等于所述预设比值时，确定所述深度成像装置的性能处于优良状态，在确定处于优良状态后，操作人员可将此时深度成像装置对应的参数信息作为最终设计参数。
[0094]
其中，为了方便操作人员获取这些最终设计参数，在步骤s206中，基于所述信噪比snr分析所述深度成像装置的性能，具体还可包括：
[0095]
步骤s2064、在确定所述深度成像装置的性能处于优良状态时，显示出计算所述光信号功率s和/或所述杂光功率n时用到的所有参数信息，操作人员可根据此参数信息设计符合要求的深度成像装置。
[0096]
下面对计算所述光信号功率s、所述杂光功率n时用到的参数信息结合公式进行详细说明。
[0097]
在本实施例中，所述光信号功率s、所述杂光功率n、所述深度成像装置的信噪比snr之间满足下述公式(1)的关系，其中：
[0098][0099]
且所述g点位置处杂光的光强度ig、所述g点位置处杂光在所述光接收相机102处所成图像的直径δ、所述光接收相机102处的杂光功率n之间满足下述公式(1)的关系，其中：
[0100][0101]
其中，在步骤s200中，获取光接收相机102所接收的反射光线的光信号功率s，具体可包括：
[0102]
获取所述光接收相机102的焦距f、所述点阵投射器101的光线发散角α和单点光功率is、所述待测对象的反射率rs、以及所述反射光线的路径d，并基于下述公式(3)计算出所述光信号功率s，其中：
[0103][0104]
在本实施例中，通过采用光接收相机102的焦距f、点阵投射器101的光线发散角α和单点光功率is、待测对象的反射率rs、以及反射光线的路径d这些参数信息来计算出光接收相机102所获得的光信号功率s，这样相比于直接对处于使用状态的深度成像装置的光信号进行采集的方案，使得光信号功率s的值更加准确，从而使得后续分析结果更加准确，另外，这样在信噪比snr不满足要求时，还可方便将光接收相机102的焦距f、点阵投射器101的光线发散角α和单点光功率is、待测对象的反射率rs、以及反射光线的路径d这些参数信息
调取出来，以方便后续对这些参数信息进行调整，使得最终设计的深度成像装置可避免或改善保护盖104全反射出的杂光对光接收相机102的影响，从而可改善光接收相机102所采集的图像常出现漏光，眩光等杂光问题，继而可提高深度成像装置的良率。
[0105]
在步骤s202中，在基于g点位置处杂光的光强度ig以及所述g点位置处杂光在所述光接收相机102处所成图像的直径δ，计算所述光接收相机102处的杂光功率n之前，所述性能分析方法还包括：
[0106]
步骤s2011、获取保护盖104与光接收相机102的光学中心之间的垂直距离d1；
[0107]
步骤s2012、在确定保护盖104与光接收相机102的光学中心之间的垂直距离d1小于预设距离值时，基于光接收相机102的镜头光圈f、对焦距离fl、焦距f以及所述垂直距离d1，计算出g点位置处杂光在所述光接收相机102处所成图像的直径δ，其中：
[0108][0109]
本实施例中，在确定保护盖104与光接收相机102的光学中心之间的垂直距离d1小于预设距离值时，g点所在位置对于光接收相机102来说属于微距，其在光接收相机102所成的图像可近似为一个弥散圆，此弥散圆的直径δ的计算公式可参考上述公式(4)，也就是说，在确定保护盖104与光接收相机102的光学中心之间的垂直距离d1小于预设距离值时，弥散圆的直径δ与垂直距离d1、镜头光圈f、对焦距离fl、焦距f这些参数相关，为了调整弥散圆的直径δ大小以减小杂光功率n，避免或改善保护盖104全反射出的杂光对光接收相机102的影响，可通过调整这些参数来实现。
[0110]
举例而言，前述提到的预设距离可为10mm，但不限于此，也可根据实际情况进行调整。
[0111]
在步骤s202中，在基于g点位置处杂光的光强度ig以及所述g点位置处杂光在所述光接收相机102处所成图像的直径δ，计算所述光接收相机102处的杂光功率n之前，所述性能分析方法还可包括：
[0112]
步骤s2013、获取点阵投射器101所发射光线中杂光的入射光强ij、以及保护盖104的衰减系数u；
[0113]
步骤s2014、确定保护盖104的反射率r、及保护盖104内杂光反射到g点位置时的内反射次数m和单次内反射路径l，并基于下述公式(5)计算出g点位置处杂光的光强度ig，其中：
[0114]
ig＝ii*rm*exp(-uml)
ꢀꢀꢀ
公式(5)。
[0115]
基于上述可知，g点位置处杂光的光强度ig与入射光强ii、衰减系数u、反射率r、内反射次数m和单次内反射路径l这些参数相关，为了调整g点位置处杂光的光强度ig大小以减小杂光功率n，避免或改善保护盖104全反射出的杂光对光接收相机102的影响，可通过调整这些参数来实现。
[0116]
其中，以单次内反射路径l为例，对光强度的变化进行说明，例如，当保护盖104内的反射光线从图2中的b点位置到c点位置时，经过的路径为单次内反射路径l，此时c点位置的光学强度ic与b点位置的光学强度可表示为：ic＝i
b exp(-ul)。
[0117]
因此，在从a点位置(即：杂光入射位置)至g点位置(即：杂光出射位置)时，光线在保护盖104内经过了m次内反射，此时，a点位置的光强度(即：入射光强ii)与g点位置处的光
强度ig之间的关系式可参考前述公式(5)。
[0118]
在步骤s2014中，确定保护盖104的反射率r、及保护盖104内杂光反射到g点位置时的内反射次数m和单次内反射路径l，具体可包括：
[0119]
步骤s20141、基于所述点阵投射器101所发射光线中杂光的入射角θi、所述功能元件与所述保护盖104之间介质的折射率n1、所述保护盖104的折射率n2，确定所述杂光进入所述保护盖104的折射角θt以及所述保护盖104的反射率r；
[0120]
步骤s20142、基于所述保护盖104的厚度d2以及所述保护盖104的折射角θt，确定单次内反射路径l；
[0121]
步骤s20143、基于所述杂光的入射角θi、所述保护盖104的折射角θt和厚度d2、所述点阵投射器101的光学中心与所述g点位置的水平距离hg、及所述保护盖104与所述光接收相机102的光学中心之间的垂直距离d1，确定所述保护盖104内杂光反射到g点位置时的内反射次数m。
[0122]
在本实施例中，可通过杂光的入射角θi、折射率n1、保护盖104的折射率n2、保护盖104的厚度d2、水平距离hg及垂直距离d1这些参数可对保护盖104的反射率r、单次内反射路径l及内反射次数m进行调整，从而可实现对g点位置处杂光的光强度ig进行调整，以减小杂光功率n，避免或改善保护盖104全反射出的杂光对光接收相机102的影响。
[0123]
具体地，所述杂光的入射角θi、所述折射率n1、所述折射率n2、所述保护盖104的折射角θt、所述反射率r、所述厚度d2、所述水平距离hg、所述垂直距离d1、所述内反射次数m之间，对应满足下述公式(6)至公式(10)，其中：
[0124]
n1 sinθi＝n2 sinθ
t
ꢀꢀꢀ
公式(6)；
[0125]
r(r0，θ
t
)＝r0 (1-r0)(1-cosθ
t
)5ꢀꢀꢀ
公式(7)；
[0126][0127][0128]
hg＝d1*tanθi m*d2*tanθ
t
ꢀꢀꢀ
公式(10)。
[0129]
举例而言，功能元件与保护盖104之间的介质可为空气，空气的折射率n1等于1。
[0130]
示例地，在步骤s2013中、获取保护盖104的衰减系数u，具体可包括：
[0131]
获取所述保护盖104的厚度d2及保护盖104的透过率t，并基于下述公式(11)计算出所述保护盖104的衰减系数u，其中：
[0132][0133]
也就是说，通过调整透过率t和保护盖104的厚度d2可对保护盖104的衰减系数u进行调整，从而可实现对g点位置处杂光的光强度ig进行调整，以减小杂光功率n，避免或改善保护盖104全反射出的杂光对光接收相机102的影响。
[0134]
应当理解的是，基于公式(10)的内容，以及公式(6)对应的折射定理等，可推导出点阵投射器101的光学中心o1与光接收相机102的光学中心o2之间的水平距离hk，其中，
[0135]
hk＝2*d1*tanθi m*d2*tanθ
t
ꢀꢀꢀ
公式(12)。
[0136]
基于上述的内容可知，信噪比snr计算所涉及到的参数可包括前述提到的镜头光
圈f、对焦距离fl、焦距f、折射率n1、折射率n2、透过率t、垂直距离d1、厚度d2、反射率rs、光线发散角α、单点光功率is，反射光线的路径d、入射光强ij、入射角度θi、水平距离hk，也就是说，为了使得信噪比snr满足设计要求，可通过对这些参数进行调整设计，以避免或改善保护盖104全反射出的杂光对光接收相机102的影响。
[0137]
以上为利用性能分析方法完成深度成像装置的方式。如下就如何在设计中进行杂光消除和减少进行举例。
[0138]
实际上，在深度成像装置产品设计时：镜头光圈f、对焦距离fl、焦距f、折射率n1、折射率n2、透过率t、垂直距离d1、厚度d2、光线发散角α、单点光功率is都是已知值，此外，在深度成像装置产品的应用环境确定时，即：待测对象的反射率rs也是已知值。根据前述公式(1)到(12)，在给定一些给定的参数条件下，如f＝1.65mm，fl＝600mm，f＝2，n1＝1，n2＝1.5，t＝0.9，d1＝7mm，d2＝1.5mm，rs＝0.6，α＝1
°
，is＝100uw，杂光入射光强ii＝50mw，入射角度θi＝50
°
，可以得到snr随反射光线的路径d的变化，具体如下：
[0139]
如图4所示，而对于光接收相机102所采集的图像质量，当snr≥10db时，三维重建的性能更具有保证，因此从全反射次数m＝4来看，并不能满足在使用范围内信噪比snr规格都大于10db，特别是远距离时，即：反射光线的路径d特别大时。显然点阵投射器101的光学中心o1和光接收相机102的光学中心o2之间的水平距离hk＝20mm的长度是不够的。
[0140]
如图5所示，当全反射次数m＝6时，可以看到反射光线的路径d在4m时，snr仍然远大于10db，此时点阵投射器101的光学中心o1和光接收相机102的光学中心o2之间的水平距离hk＝22mm，也就是说，当点阵投射器101的光学中心o1和光接收相机102的光学中心o2之间的水平距离hk＝22mm，基本上不会出现杂光问题。
[0141]
本实施例提出了一种大广角的深度成像装置的系统建模与杂光消除方法，通过建立杂光模型，即：利用性能分析方法，用公式将应用场景的要求，和深度成像装置各模块的设计参数建立关系。设计人员可通过调整不同部件的设计参数，达到消除大广角深度成像装置的保护盖104所带来的杂光问题。在机器人导航，避障等领域可广泛应用。
[0142]
其中，在调整参数时，可优先对点阵投射器101的光学中心o1和光接收相机102的光学中心o2之间的水平距离hk进行调整，以调整内反射次数m，在水平距离hk的调整也不能是snr满足设计要求，可继续调整杂光入射角度θi、保护盖104的厚度d2、透过率t等等。
[0143]
本公开实施例还提供给了一种性能分析装置，用于对前述提到的深度成像装置的性能进行分析，在此不再对深度成像装置的具体结构进行详细赘述。
[0144]
其中，如图6所示，性能分析装置包括：获取模块400、第一计算模块410、第二计算模块420及性能分析模块430。
[0145]
结合图1、图2及图6的内容，获取模块400用于获取光接收相机102所接收的反射光线的光信号功率s，所述反射光线为点阵投射器101发射至待测对象、并经所述待测对象反射至所述光接收相机102的光线；
[0146]
第一计算模块410用于基于g点位置处杂光的光强度ig以及所述g点位置处杂光在所述光接收相机102处所成图像的直径δ，计算所述光接收相机102处的杂光功率n，所述g点位置处杂光为点阵投射器101发射至保护盖104、并经所述保护盖104全反射出的光线；
[0147]
第二计算模块420用于根据所述光信号功率s和所述杂光功率n，计算所述深度成像装置的信噪比snr；
[0148]
性能分析模块430用于基于所述信噪比snr，分析所述深度成像装置的性能。具体地，获取模块400用于获取所述光接收相机102的焦距f、所述点阵投射器101的光线发散角α和单点光功率is、所述待测对象的反射率rs、以及所述反射光线的路径d，并基于前述提到的公式(3)计算出所述光信号功率s。
[0149]
示例地，在第一计算模块410用于基于g点位置处杂光的光强度ig以及所述g点位置处杂光在所述光接收相机102处所成图像的直径δ，以计算所述光接收相机102处的杂光功率n之前，获取模块400还用于：获取保护盖104与光接收相机102的光学中心之间的垂直距离d1；在确定保护盖104与光接收相机102的光学中心之间的垂直距离d1小于预设距离值时，基于光接收相机102的镜头光圈f、对焦距离fl、焦距f以及所述垂直距离d1，计算出g点位置处杂光在所述光接收相机102处所成图像的直径δ，具体参考前述公式(4)。
[0150]
此外，获取模块400还用于获取点阵投射器101所发射光线中杂光的入射光强ii、以及保护盖104的衰减系数u；确定保护盖104的反射率r、及保护盖104内杂光反射到g点位置时的内反射次数m和单次内反射路径l，并基于前述公式(5)计算出g点位置处杂光的光强度ig。
[0151]
应当理解的是，此性能分析装置与前述提到的性能分析方法相对应，在此不进行一一详细赘述。
[0152]
下面参考图7来描述根据本公开实施例的电子设备50。图7显示的电子设备50仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0153]
如图7所示，电子设备50以通用计算设备的形式表现。电子设备50的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元510、上述至少一个存储单元520、连接不同系统组件(包括存储单元520和处理单元510)的总线530。
[0154]
其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元510执行，使得所述处理单元510执行本说明书上述示例性方法的描述部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元510可以执行前述性能分析方法中的各个步骤。
[0155]
存储单元520可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)5201和/或高速缓存存储单元5202，还可以进一步包括只读存储单元(rom)5203。
[0156]
存储单元520还可以包括具有一组(至少一个)程序模块5205的程序/实用工具5204，这样的程序模块5205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
[0157]
总线530可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
[0158]
电子设备50也可以与一个或多个外部设备600(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备50交互的设备通信，和/或与使得该电子设备50能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口550进行。输入/输出(i/o)接口550与显示单元540相连。并且，电子设备50还可以通过网络适配器560与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器560通过总
线530与电子设备50的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备50使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0159]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。
[0160]
在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行上述方法实施例部分描述的方法。
[0161]
根据本公开的一个实施例，还提供了一种用于实现上述方法实施例中的方法的程序产品，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0162]
所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
[0163]
计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0164]
可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0165]
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c 等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0166]
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单
元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
[0167]
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
[0168]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。
[0169]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。