CN110133676A - 深度的检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种深度的检测系统和方法。该检测系统包括：光源装置，用于发射调制光；起偏设备，位于光源装置的光出射侧，起偏设备用于将调制光调整为具有预定偏振方向的偏振光；成像设备，位于起偏设备的光出射侧，成像设备用于根据入射的反射光成像，形成二维图像，反射光为被被测对象反射的偏振光；处理单元，用于根据反射光在第一偏振方向的光强与在第二偏振方向的光强的比值将二维图像中分为第一部分和第二部分，还用于根据第一部分和第二部分中的一个计算被测对象的深度，第一偏振方向和第二偏振方向不同。该检测系统得到的深度较为准确，避免该深度为经过多次反射的深度的和。

Description

深度的检测系统和方法

技术领域

本申请涉及构建深度图像领域，具体而言，涉及一种深度的检测系统和方法。

背景技术

飞行时间(Time of flight，简称TOF)测距是一种通过TOF传感器估算场景反射光返回成像镜头的时间或者相位变化从而构建深度图的技术。在当前手机领域中是用于AR、VR等虚拟现实体验以及人脸识别等生物识别应用的重要技术。

TOF装置一般包括光源和感测相机，其中，光源用于向场景发射脉冲光或者连续光。光源所发射的光从目标物体反射回到感测相机中。在这一过程中，光从光源到达目标物体再从目标物体返回感测相机的时间差或者相位变化，时间差或者相位差将反映目标物体中各个位置的距离，也就是深度信息。深度信息结合传统相机拍摄得到的图像就可以构建目标物体的3D模型，或者用于生物识别的人脸模型等。

利用TOF构建深度图像的方法有着硬件成本和功耗较低，反应速度快的优点，但其还存在检测距离短，深度检测精度低以及分辨率低等缺陷。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种深度的检测系统和方法，以解决现有技术中深度的检测系统难以准确地获取被测对象的深度的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种深度的检测系统，该检测系统包括：光源装置，用于发射调制光；起偏设备，位于所述光源装置的光出射侧，所述起偏设备用于将所述调制光调整为具有预定偏振方向的偏振光；成像设备，位于所述起偏设备的光出射侧，所述成像设备用于根据入射的反射光成像，形成二维图像，所述反射光为被被测对象反射的所述偏振光；处理单元，用于根据所述反射光在第一偏振方向的光强与在第二偏振方向的光强的比值将所述二维图像中分为第一部分和第二部分，还用于根据所述第一部分和所述第二部分中的一个计算所述被测对象的深度，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向不同。

进一步地，所述处理单元包括：第一获取模块，获取所述反射光在所述第一偏振方向的光强与在所述第二偏振方向的光强的比值；确定模块，用于根据所述光强的比值将所述二维图像中分为所述第一部分和所述第二部分；计算模块，用于根据所述第一部分和所述第二部分中的一个的所述反射光和对应的调制光的相位差计算所述被测对象的深度。

进一步地，所述光源装置用于发射多种所述调制光，多种所述调制光的发射时间段相互间隔，所述成像设备根据入射的与多种所述调制光对应的多种反射光成像，形成多个所述二维图像，所述处理单元用于根据多个所述二维图像中计算所述被测对象的深度。

进一步地，多种所述调制光中，频率较大的所述调制光的振幅小于频率较小的所述调制光的振幅。

进一步地，所述处理单元还包括：第二获取模块，用于获取在时间上相邻的任意两种所述调制光的振幅的第一比值以及对应的两种所述反射光的振幅的第二比值，所述计算模块用于在所述第一比值与所述第二比值的差值在第二预定范围内的情况下，所述第一部分和所述第二部分中的一个的所述反射光和对应的所述调制光的相位差计算所述被测对象的深度。

进一步地，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向垂直。

进一步地，所述预定偏振方向包括所述第一偏振方向和所述第二偏振方向。

进一步地，所述第一偏振方向为所述反射光的强度最小的偏振方向，所述第二偏振方向为所述反射光的强度最大的偏振方向。

进一步地，所述光源装置包括VCSEL激光器，且所述VCSEL激光器发射波长范围在800nm-950nm之间的激光。

根据本申请的另一方面，提供了一种深度的检测方法，包括：发射调制光；将所述调制光调整为具有预定偏振方向的偏振光；根据入射的反射光成像，形成二维图像，所述反射光为被被测对象反射的所述偏振光；根据所述反射光在第一偏振方向的光强与在第二偏振方向的光强的比值将所述二维图像中分为第一部分和第二部分，根据所述第一部分和所述第二部分中的一个计算所述被测对象的深度，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向不同。

应用本申请的技术方案，上述的深度检测系统中，起偏设备对光源装置发出的调制光进行起偏，将其起偏为具有预定偏振方向的偏振光，被测对象对具有预定偏振方向的偏振光进行反射，得到反射光，成像设备根据入射的反射光进行成像，形成二维图像；后续处理器根据二维图像中的第一部分和第二部分中的一个计算被测对象的深度，第一部分和第二部分是根据所述反射光在第一偏振方向的光强与在第二偏振方向的光强的比值对二维图像划分得到的，最后采用第一部分还是第二部分计算深度取决于哪部分的像素对应的入射光的偏振变化较小，如果第一部分像素对应的入射光的偏振变化较小，则采用第一部分计算，如果第二部分的像素对应的入射光的偏振变化较小则采用第二部分计算，这样可以排除由于多次反射导致偏振变化较大的像素，从而使得用来计算深度的部分对应反射的光就是经过被测对象反射一次的光，根据这部分的图像计算得到的深度较为准确，避免该深度为经过多次反射的深度的和。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的深度的检测系统的一种实施例的结构示意图；

图2示出了根据本申请的深度的检测方法的实施例的流程示意图；以及

图3示出了本申请的设备的实施例的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术中所说的，现有技术中的深度的检测系统难以准确地检测被测对象的深度，其中的一个原因为检测过程中，光存在多路径反射问题，即光被被测对象的多个表面反射才被探测到，这样的问题最终会导致被测对象的深度为多次反射的深度的和，大于被测对象的真实距离，造成检测结果不准确的问题。

比如，以非垂直入射的方式入射到界面并被反射的光之中的P分量(偏振平行于入射面)会出现损失，而S分量(偏振垂直于入射面)未收到影响，经过越多的多路径反射，就会导致P分量出现更多损失，如圆偏振可能变为椭圆偏振光，非偏振光变为部分偏振光，使得S分量与P分量的比值越来越大。

为了解决如上的技术问题，本申请提供了一种深度的检测系统和方法。

本申请的第一实施例中，提供了一种深度的检测系统，如图1所示，该检测系统02包括：

光源装置10，用于发射调制光；

起偏设备20，位于上述光源装置10的光出射侧，上述起偏设备20用于将上述调制光调整为具有预定偏振方向的偏振光，可以为非偏振光，互相垂直的线偏振光，偏振方向与坐标轴不重合的线偏振光，圆偏振光等；

成像设备30，位于上述起偏设备20的光出射侧，上述成像设备30用于根据入射的反射光成像，形成二维图像，上述反射光为被被测对象01反射的上述偏振光；

处理单元40，用于根据上述反射光在第一偏振方向的光强与在第二偏振方向的光强的比值将上述二维图像中分为第一部分和第二部分，还用于根据上述第一部分和上述第二部分中的一个计算上述被测对象的深度，上述第一偏振方向和上述第二偏振方向不同。

上述的深度检测系统中，起偏设备对光源装置发出的调制光进行起偏，将其起偏为具有预定偏振方向的偏振光，被测对象对具有预定偏振方向的偏振光进行反射，得到反射光，成像设备根据入射的反射光进行成像，形成二维图像；后续处理器根据二维图像中的第一部分和第二部分中的一个计算被测对象的深度，第一部分和第二部分是根据上述反射光在第一偏振方向的光强与在第二偏振方向的光强的比值对二维图像划分得到的，最后采用第一部分还是第二部分计算深度取决于哪部分的像素对应的入射光的偏振变化较小，如果第一部分像素对应的入射光的偏振变化较小，则采用第一部分计算，如果第二部分的像素对应的入射光的偏振变化较小则采用第二部分计算，这样可以排除由于多次反射导致偏振变化较大的像素，从而使得用来计算深度的部分对应反射的光就是经过被测对象反射一次的光，根据这部分的图像计算得到的深度较为准确，避免该深度为经过多次反射的深度的和。

例如，在出射光的P分量和S分量相同，且垂直入射并原路返回成像设备的情况下，反射光的P分量和S分量依然基本相同，而经过多路径反射之后P分量/S分量的比值可以降低到一个预定的阈值以下90％，80％，70％，…。多路径反射后入射到像素的光线越多，则该比例就会越低，如果将该比例降低的像素不再用于深度计算过程，则可以相应的减少误差。

需要说明的是，由于不同反射面会导致S分量和P分量的定义也不同，例如互相垂直的反射面两个相应分量将相反，因此对于每个像素接收到的反射光，所损失的P分量的偏振方向可能并不一致。这样对于整个图像的不同像素，仅考察其偏振度相对于出射光的损失或者是变化，而不是考虑某个固定偏振方向上的损失或者变化的大小。不过对于大部分实际场景，因为物体的反射面多处于竖直方向，即使限定P分量和S分量的方向也是具有效果的。

本申请的第二实施例中，上述处理单元包括第一获取模块、确定模块和计算模块，第一获取模块用于获取上述反射光在上述第一偏振方向的光强与在上述第二偏振方向的光强的比值值；确定模块用于根据上述光强的比值将上述二维图像中分为上述第一部分和上述第二部分；计算模块用于根据上述第一部分和上述第二部分中的一个的上述反射光和对应的调制光的相位差计算上述被测对象的深度。这样能够得到更加准确的被测对象的深度。当然，本申请的处理单元并不限于包括上述的模块，还可以包括其他的可以执行“第一部分和上述第二部分中的一个”的模块。

本申请的第三实施例中，上述光源装置用于发射多种上述调制光，多种上述调制光的发射时间段相互间隔，上述成像设备根据入射的与多种上述调制光对应的多种反射光成像，形成多个上述二维图像，上述处理单元用于根据多个上述二维图像中计算上述被测对象的深度。利用多个二维图像可以得到多个深度，利用这多个深度可以更准确地确定被测对象的深度。具体地，在实际的应用过程中，由于深度的计算公式为其中，θ为相位差，根据该公式一种调制光对应可以得到一组深度值，多个调制光可以得到多组深度值，多组深度值中相同的值即可以确定为被测对象的深度。例如，当λ＝2m，θ＝π时，预测深度可以为0.5m、1.5m、2.5m、…，当λ＝3m，θ＝2π时，预测深度可以为1.5m、3m、4.5m、…，比较得到相同预测深度有1.5m、4.5m和7.5m等等，为了减少被测对象的预测深度的相同值，还应该增加一种或者两种调制光，以确定被测对象的深度。

在实际的应用过程中，处理单元需要先确定相位差，然后才能根据相位差计算对应的被测对象的深度，一般来说，调制光的波形函数是已知的，即调制光的相位是已知的，假设调制光的波形函数的公式为r(x)＝sin2πfx，θ为相位差，则反射光的波形函数的公式可以为r(x)＝C₁+C₂sin(2πfx+θ)，其中，x表示自变量时间，未知变量为C1，C2，θ，因此，可以通过至少三次测量来求解未知量C1，C2，θ，从而计算得出相位差θ。

在实际的检测过程中，本申请的第四实施例中，各种上述调制光的发射时间段大于或等于100T，其中，T为对应的上述调制光的周期，不同的上述调制光对应的T相同或者不同，获取各上述相位差包括：在上述反射光的每个周期内以预定时间间隔t接收各种反射光至少三次，T/4≤t≤T/3；根据接收的至少三次各种上述反射光计算上述相位差，可以通过至少三次测量来求解未知量C1，C2，θ，从而计算得出相位差θ。

上述的方案中，预定时间间隔t小于等于调制光的波形函数的周期T的1/3可以保证在发射时长内接收反射光至少三次，预定时间间隔t大于等于调制光的波形函数的周期T的1/4可以保证接收的反射光的光强r(x)都不相同，避免接收的反射光的光强r(x)相同或相近，提高相位差计算的准确度。将至少三次接收的反射光的波形函数进行分析，可以获得至少三组的时间点x和其对应的光强r(x)的值，代入公式r(x)＝C₁+C₂sin(2πfx+θ)中，计算得到相位差θ。

为了使得该检测系统能够适用于不同深度的被测对象的检测，保证了该检测系统可以适用于多个不同深度的被测对象的检测，使得该系统能够广泛地应用于多种场景中。本申请的第五实施例中，多种上述调制光中，频率较大的上述调制光的振幅小于频率较小的上述调制光的振幅。

本申请的第六实施例中，上述处理单元包括第二获取模块，第二获取模块用于获取在时间上相邻的任意两种上述调制光的振幅的第一比值以及对应的两种上述反射光的振幅的第二比值。上述计算模块用于在上述第一比值与上述第二比值的差值在第二预定范围内的情况下，根据上述第一部分和第二部分中的一个的上述反射光和对应的调制光的相位差计算上述被测对象的深度，即其他的第一比值和第二比值的差值不在第二预定范围的对应的调制光，并不用来计算深度。第一比值与第二比值的差值在预定范围内就说明外界的环境光较弱，且调制光并未发生抖动等情况，这样能够进一步保证该检测系统得到的检测结果的准确性。

需要说明的是，本申请的第一比值和第二比值的差值就是指第一比值减去第二比值得到的计算结果。

在实际的应用过程中，第一比值和第二比值的差值可能不在预定范围内，为了保证这种情况也能得到准确的检测结果，本申请的第七实施例中，在上述第一比值与上述第二比值的差值不在上述预定范围内的情况下，光源装置调节上述调制光的频率和振幅中的一个。

当然，在实际的应用过程中，有时候会出现环境光过强的情况，这时候对应的第一比值和第二比值的差值较大，大于预定范围的最大值，即大于第一预定阈值，为了在这种情况下，保证检测结果的准确定，本申请的第八实施例中，光源装置增大上述调制光的振幅，保持上述调制光的频率不变。这样通过保持频率不变，增大振幅的方式来提高反射信号相对于背景的强度，从而降低误差，保证检测结果的准确性。

当然，有时候第一比值和第二比值的差值也有可能小于预定范围的最小值，即小于第二预定阈值，这种情况可能是由于发出调制光的设备发生了抖动或者被测对象发生移动等情况，为了进一步保证这种情况下的检测的准确性，本申请的第九实施例中，光源装置增大上述调制光的频率，保持上述调制光的振幅不变。这样可以通过频率更高的调制光来降低抖动等造成的误差，进一步保证了检测的准确性。

另外，需要说明的是，调节后的上述调制光对应的第一比值和第二比值的差值仍大于第一预定阈值的情况中，光源装置继续增大调制光的振幅，直到第一比值和第二比值的差值在预定范围内。在调节后的调制光对应的第一比值和第二比值的差值仍小于第二预定阈值的情况中，光源装置继续增大调制光的频率，直到第一比值和第二比值的差值在预定范围内。

本申请的第十实施例中，上述第一偏振方向和上述第二偏振方向垂直。当第一偏振方向和上述第二偏振方向正交或垂直的情况下，二者的分辨效果最好，可以进一步提高检测系统的准确度。

本申请的第十一实施例中，上述预定偏振方向包括上述第一偏振方向和上述第二偏振方向，即调制光具有两个正交方向上的偏振分量，例如非偏振、圆偏振、线偏振或者线偏振的组合等不同情况。这样可以进一步提高检测系统的检测准确性。

由于S和P偏振分量会因为反射面的不同而不同，不同的像素反射光中的S和P偏振对应的偏振方向可能并不一致，无需区分这两个分量，仅衡量偏振度相对于经过起偏器的出射光的损失，这样可以进一步提高该检测系统的检测的准确性，因此，本申请的第十二实施例中，上述第一偏振方向为上述反射光的强度最小的偏振方向，上述第二偏振方向为上述反射光的强度最大的偏振方向。

为了减少环境光的影响，进一步提高检测的准确性，本申请的第十三实施例中，上述光源装置包括VCSEL激光器，且上述VCSEL激光器发射波长范围在800nm-950nm之间的激光。

本申请的第十四实施例中，上述成像设备包括检偏元件，该元件可检出相互垂直偏振方向上光强，具体地，该检偏元件可以为一个，其在时间上相互隔开的帧或者时间窗口中分别保存不同的偏振方向的测量结果，该检偏元件可以为间隔的多个，其在空间上对入射成像设备的反射光进行分束并分别进行检偏。

本申请的第十五实施例中，上述光源装置包括光源和调制单元，其中，光源用于发射预定光；调制单元位于上述光源的一侧，用于对上述预定光进行调制，得到多种上述调制光。

当然，光源装置也并不限于上述的结构，还可以包括多个激光器，多个激光器发出不同的调制光，即到频率不同且振幅不同。

上述的调制单元可以包括一系列的驱动控制电路、A/D转换电路、放大电路等以将激光器的输出调制为固定的频率，如1-1000MHz等范围。

本申请的成像设备包括二维像素的阵列，可以是CMOS，CCD等公知的成像器件，其中每个像素对场景中不同的空间点进行成像，还不可以包括配备的窄带滤波片等。

本申请的处理单元用于根据上述TOF原理计算相位差以及计算深度，可以是任何专业或者通用的处理器、控制器等。

此外，本申请的检测系统还可以包括环境光传感器、距离传感器等传感器以根据具体使用环境调整所使用的调制幅度和频率。

本申请的第十六实施例中，还提供了一种深度的检测方法，如图2所示，该检测方法包括：

步骤S101，发射调制光；

步骤S102，将上述调制光调整为具有预定偏振方向的偏振光；

步骤S103，根据入射的反射光成像，形成二维图像，上述反射光为被被测对象反射的上述偏振光；

步骤S104，根据上述反射光在第一偏振方向的光强与在第二偏振方向的光强的比值将上述二维图像中分为第一部分和第二部分，根据上述第一部分和上述第二部分中的一个计算上述被测对象的深度，上述第一偏振方向和上述第二偏振方向不同。

上述的深度检测方法中，先对光源装置发出的调制光进行起偏，将其起偏为具有预定偏振方向的偏振光，被测对象对具有预定偏振方向的偏振光进行反射，得到反射光，然后，根据入射的反射光进行成像，形成二维图像；后续根据二维图像中的第一部分和第二部分中的一个计算被测对象的深度，第一部分和第二部分是根据上述反射光在第一偏振方向的光强与在第二偏振方向的光强的比值对二维图像划分得到的，最后采用第一部分还是第二部分计算深度取决于哪部分的像素对应的入射光的偏振变化较小，如果第一部分像素对应的入射光的偏振变化较小，则采用第一部分计算，如果第二部分的像素对应的入射光的偏振变化较小则采用第二部分计算，这样可以排除由于多次反射导致偏振变化较大的像素，从而使得用来计算深度的部分对应反射的光就是经过被测对象反射一次的光，根据这部分的图像计算得到的深度较为准确，避免该深度为经过多次反射的深度的和。

例如，在出射光的P分量和S分量相同，且垂直入射并原路返回成像设备的情况下，反射光的P分量和S分量依然基本相同，而经过多路径反射之后P分量/S分量的比值可以降低到一个预定的阈值以下90％，80％，70％，…。多路径反射后入射到像素的光线越多，则该比例就会越低，如果将该比例降低的像素不再用于深度计算过程，则可以相应的减少误差。

需要说明的是，由于不同反射面会导致S分量和P分量的定义也不同，例如互相垂直的反射面两个相应分量将相反，因此对于每个像素接收到的反射光，所损失的P分量的偏振方向可能并不一致。这样对于整个图像的不同像素，仅考察其偏振度相对于出射光的损失或者是变化，而不是考虑某个固定偏振方向上的损失或者变化的大小。不过对于大部分实际场景，因为物体的反射面多处于竖直方向，即使限定P分量和S分量的方向也是具有效果的。

本申请的第十七实施例中，根据上述反射光在第一偏振方向的光强与在第二偏振方向的光强的比值将上述二维图像中分为第一部分和第二部分，还用于根据上述第一部分和上述第二部分中的一个计算上述被测对象的深度：获取上述反射光在上述第一偏振方向的光强与在上述第二偏振方向的光强的比值；根据上述光强的比值将上述二维图像中分为上述第一部分和上述第二部分；根据上述第一部分和上述第二部分中的一个的上述反射光和对应的调制光的相位差计算上述被测对象的深度。这样能够得到更加准确的被测对象的深度。本申请的第十八实施例中，发射调制光包括：发射多种上述调制光，多种上述调制光的发射时间段相互间隔；根据入射的反射光成像，形成二维图像，上述反射光为被被测对象反射的上述偏振光包括：根据入射的与多种上述调制光对应的多种反射光成像，形成多个上述二维图像。根据上述第一部分和上述第二部分中的一个计算上述被测对象的深度包括：根据多个上述二维图像中计算上述被测对象的深度。利用多个二维图像可以得到多个深度，利用这多个深度可以更准确地确定被测对象的深度。具体地，在实际的应用过程中，由于深度的计算公式为其中，θ为相位差，根据该公式一种调制光对应可以得到一组深度值，多个调制光可以得到多组深度值，多组深度值中相同的值即可以确定为被测对象的深度。例如，当λ＝2m，θ＝π时，预测深度可以为0.5m、1.5m、2.5m、…，当λ＝3m，θ＝2π时，预测深度可以为1.5m、3m、4.5m、…，比较得到相同预测深度有1.5m、4.5m和7.5m等等，为了减少被测对象的预测深度的相同值，还应该增加一种或者两种调制光，以确定被测对象的深度。

在实际的应用过程中，处理单元需要先确定相位差，然后才能根据相位差计算对应的被测对象的深度，一般来说，调制光的波形函数是已知的，即调制光的相位是已知的，假设调制光的波形函数的公式为r(x)＝sin2πfx，θ为相位差，则反射光的波形函数的公式可以为r(x)＝C₁+C₂sin(2πfx+θ)，其中，x表示自变量时间，未知变量为C1，C2，θ，因此，可以通过至少三次测量来求解未知量C1，C2，θ，从而计算得出相位差θ。

在实际的检测过程中，本申请的第十九实施例中，各种上述调制光的发射时间段大于或等于100T，其中，T为对应的上述调制光的周期，不同的上述调制光对应的T相同或者不同，获取各上述相位差包括：在上述反射光的每个周期内以预定时间间隔t接收各种反射光至少三次，T/4≤t≤T/3；根据接收的至少三次各种上述反射光计算上述相位差，可以通过至少三次测量来求解未知量C1，C2，θ，从而计算得出相位差θ。

上述的方案中，预定时间间隔t小于等于调制光的波形函数的周期T的1/3可以保证在发射时长内接收反射光至少三次，预定时间间隔t大于等于调制光的波形函数的周期T的1/4可以保证接收的反射光的光强r(x)都不相同，避免接收的反射光的光强r(x)相同或相近，提高相位差计算的准确度。将至少三次接收的反射光的波形函数进行分析，可以获得至少三组的时间点x和其对应的光强r(x)的值，代入公式r(x)＝C₁+C₂sin(2πfx+θ)中，计算得到相位差θ。

为了使得该检测方法能够适用于不同深度的被测对象的检测，保证了该检测方法可以适用于多个不同深度的被测对象的检测，使得该方法能够广泛地应用于多种场景中。本申请的第二十实施例中，多种上述调制光中，频率较大的上述调制光的振幅小于频率较小的上述调制光的振幅。

本申请的第二十一实施例中，在计算深度之前，根据上述第一部分和上述第二部分中的一个计算上述被测对象的深度还包括：获取在时间上相邻的任意两种上述调制光的振幅的第一比值以及对应的两种上述反射光的振幅的第二比值。在上述第一比值与上述第二比值的差值在第二预定范围内的情况下，根据上述第一部分和第二部分中的一个的上述反射光和对应的调制光的相位差计算上述被测对象的深度，即其他的第一比值和第二比值的差值不在第二预定范围的对应的调制光，并不用来计算深度。第一比值与第二比值的差值在预定范围内就说明外界的环境光较弱，且调制光并未发生抖动等情况，这样能够进一步保证该检测方法得到的检测结果的准确性。

需要说明的是，本申请的第一比值和第二比值的差值就是指第一比值减去第二比值得到的计算结果。

在实际的应用过程中，第一比值和第二比值的差值可能不在预定范围内，为了保证这种情况也能得到准确的检测结果，本申请的第二十二实施例中，在上述第一比值与上述第二比值的差值不在上述预定范围内的情况下，发射调制光还包括：调节上述调制光的频率和振幅中的一个。

当然，在实际的应用过程中，有时候会出现环境光过强的情况，这时候对应的第一比值和第二比值的差值较大，大于预定范围的最大值，即大于第一预定阈值，为了在这种情况下，保证检测结果的准确定，本申请的第二十三实施例中，发射调制光还包括：增大上述调制光的振幅，保持上述调制光的频率不变。这样通过保持频率不变，增大振幅的方式来提高反射信号相对于背景的强度，从而降低误差，保证检测结果的准确性。

当然，有时候第一比值和第二比值的差值也有可能小于预定范围的最小值，即小于第二预定阈值，这种情况可能是由于发出调制光的设备发生了抖动或者被测对象发生移动等情况，为了进一步保证这种情况下的检测的准确性，本申请的第二十四实施例中，发射调制光还包括：增大上述调制光的频率，保持上述调制光的振幅不变。这样可以通过频率更高的调制光来降低抖动等造成的误差，进一步保证了检测的准确性。

另外，需要说明的是，调节后的上述调制光对应的第一比值和第二比值的差值仍大于第一预定阈值的情况中，发射调制光还包括：继续增大调制光的振幅，直到第一比值和第二比值的差值在预定范围内。在调节后的调制光对应的第一比值和第二比值的差值仍小于第二预定阈值的情况中，光源装置继续增大调制光的频率，直到第一比值和第二比值的差值在预定范围内。

本申请的第二十五实施例中，上述第一偏振方向和上述第二偏振方向垂直。当第一偏振方向和上述第二偏振方向正交或垂直的情况下，二者的分辨效果最好，可以进一步提高检测方法的准确度。

本申请的第二十六实施例中，上述预定偏振方向包括上述第一偏振方向和上述第二偏振方向，即调制光具有两个正交方向上的偏振分量，例如非偏振、圆偏振、线偏振或者线偏振的组合等不同情况。这样可以进一步提高检测方法的检测准确性。

由于S和P偏振分量会因为反射面的不同而不同，不同的像素反射光中的S和P偏振对应的偏振方向可能并不一致，无需区分这两个分量，仅衡量偏振度相对于经过起偏器的出射光的损失，这样可以进一步提高该检测方法的检测的准确性，因此，本申请的第二十七实施例中，上述第一偏振方向为上述反射光的强度最小的偏振方向，上述第二偏振方向为上述反射光的强度最大的偏振方向。

为了减少环境光的影响，进一步提高检测的准确性，本申请的第二十八实施例中，发射调制光包括：发射波长范围在800nm-950nm之间的激光。

本申请的第二十九实施例中，根据入射的反射光成像，形成二维图像包括：检出相互垂直偏振方向上光强，具体地，可以在在时间上相互隔开的帧或者时间窗口中分别保存不同的偏振方向的测量结果，也可以在空间上对入射成像设备的反射光进行分束并分别进行检偏。

本申请的第三十实施例中，发射调制光包括：发射预定光；对上述预定光进行调制，得到多种上述调制光。

本申请的第三十一实施例提供了一种设备，该设备包括上述的任一种的深度的检测系统。

上述的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。一种具体的应用中，上述的设备为图3所示的手机，检测系统02位于手机中，图3中只示出了手机的外部结构，从外部来看，检测系统02的位置为图中所示。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的深度检测系统中，起偏设备对光源装置发出的调制光进行起偏，将其起偏为具有预定偏振方向的偏振光，被测对象对具有预定偏振方向的偏振光进行反射，得到反射光，成像设备根据入射的反射光进行成像，形成二维图像；后续处理器根据二维图像中的第一部分和第二部分中的一个计算被测对象的深度，第一部分和第二部分是根据上述反射光在第一偏振方向的光强与在第二偏振方向的光强的比值对二维图像划分得到的，最后采用第一部分还是第二部分计算深度取决于哪部分的像素对应的入射光的偏振变化较小，如果第一部分像素对应的入射光的偏振变化较小，则采用第一部分计算，如果第二部分的像素对应的入射光的偏振变化较小则采用第二部分计算，这样可以排除由于多次反射导致偏振变化较大的像素，从而使得用来计算深度的部分对应反射的光就是经过被测对象反射一次的光，根据这部分的图像计算得到的深度较为准确，避免该深度为经过多次反射的深度的和。

2)、本申请的深度检测方法中，上述的深度检测方法中，先对光源装置发出的调制光进行起偏，将其起偏为具有预定偏振方向的偏振光，被测对象对具有预定偏振方向的偏振光进行反射，得到反射光，然后，根据入射的反射光进行成像，形成二维图像；后续根据二维图像中的第一部分和第二部分中的一个计算被测对象的深度，第一部分和第二部分是根据上述反射光在第一偏振方向的光强与在第二偏振方向的光强的比值对二维图像划分得到的，最后采用第一部分还是第二部分计算深度取决于哪部分的像素对应的入射光的偏振变化较小，如果第一部分像素对应的入射光的偏振变化较小，则采用第一部分计算，如果第二部分的像素对应的入射光的偏振变化较小则采用第二部分计算，这样可以排除由于多次反射导致偏振变化较大的像素，从而使得用来计算深度的部分对应反射的光就是经过被测对象反射一次的光，根据这部分的图像计算得到的深度较为准确，避免该深度为经过多次反射的深度的和。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深度的检测系统，其特征在于，包括：

光源装置，用于发射调制光；

起偏设备，位于所述光源装置的光出射侧，所述起偏设备用于将所述调制光调整为具有预定偏振方向的偏振光；

成像设备，位于所述起偏设备的光出射侧，所述成像设备用于根据入射的反射光成像，形成二维图像，所述反射光为被被测对象反射的所述偏振光；

处理单元，用于根据所述反射光在第一偏振方向的光强与在第二偏振方向的光强的比值将所述二维图像中分为第一部分和第二部分，还用于根据所述第一部分和所述第二部分中的一个计算所述被测对象的深度，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向不同。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述处理单元包括：

第一获取模块，用于获取所述反射光在所述第一偏振方向的光强与在所述第二偏振方向的光强的比值；

确定模块，用于根据所述光强的比值将所述二维图像中分为所述第一部分和所述第二部分；

计算模块，用于根据所述第一部分和所述第二部分中的一个的所述反射光和对应的调制光的相位差计算所述被测对象的深度。

3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述光源装置用于发射多种所述调制光，多种所述调制光的发射时间段相互间隔，所述成像设备根据入射的与多种所述调制光对应的多种反射光成像，形成多个所述二维图像，所述处理单元用于根据多个所述二维图像计算所述被测对象的深度。

4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，多种所述调制光中，频率较大的所述调制光的振幅小于频率较小的所述调制光的振幅。

5.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，

所述处理单元还包括：第二获取模块，用于获取在时间上相邻的任意两种所述调制光的振幅的第一比值以及对应的两种所述反射光的振幅的第二比值，

所述计算模块用于在所述第一比值与所述第二比值的差值在第二预定范围内的情况下，所述第一部分和所述第二部分中的一个的所述反射光和对应的所述调制光的相位差计算所述被测对象的深度。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的检测系统，其特征在于，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向垂直。

7.根据权利要求1至5中的任一项所述的检测系统，其特征在于，所述预定偏振方向包括所述第一偏振方向和所述第二偏振方向。

8.根据权利要求1至5中的任一项所述的检测系统，其特征在于，所述第一偏振方向为所述反射光的强度最小的偏振方向，所述第二偏振方向为所述反射光的强度最大的偏振方向。

9.根据权利要求1至5中的任一项所述的检测系统，其特征在于，所述光源装置包括VCSEL激光器，且所述VCSEL激光器发射波长范围在800nm-950nm之间的激光。

10.一种深度的检测方法，其特征在于，包括：

发射调制光；

将所述调制光调整为具有预定偏振方向的偏振光；

根据入射的反射光成像，形成二维图像，所述反射光为被被测对象反射的所述偏振光；

根据所述反射光在第一偏振方向的光强与在第二偏振方向的光强的比值将所述二维图像中分为第一部分和第二部分，根据所述第一部分和所述第二部分中的一个计算所述被测对象的深度，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向不同。