[发明专利]TOF相机标定与校正系统及其设备与方法

说明书

TOF相机标定与校正系统及其设备与方法，其中包括一TOF标定方法，包括步骤：(A)设置一TOF相机的积分时间；(B)测算相关参数；(C)依据相关参数，获取适宜积分时间；(D)获取适宜积分时间下的测量值，并且与实际值比较，得到标定误差值。一TOF相机校正系统，包括一标定单元和一校正单元；其中所述标定单元获取所述TOF相机的适宜积分时间，以得到稳定的标定误差，所述校正单元校正所述标定单元的标定误差。

技术领域

本发明涉及TOF技术领域，更进一步，涉及TOF相机标定与校正系统及其设备与方法。

背景技术

基于TOF(Time-Of-Flight，飞行时间)理论的三维相机是当今技术的研究热点之一，TOF三维相机可以同时获取灰度图像和距离图像，已经逐渐出现在手势控制、3D建模、汽车雷达以及机器人视觉等系统领域中。

TOF相机技术是诸多光学三维测量技术中表现较为突出的一种，其基本原理是：主动光源发出的光由被摄物体反射后被TOF相机捕获，进一步根据光由发出到捕获的这段时间或者相位差来计算被摄物体与TOF相机的距离，且在获取被摄物体深度信息的同时，TOF相机还捕获灰度信息。但是由于其自身特性以及成像条件还有外界环境的干扰，TOF相机获取的数据通常存在一定的误差，因此需要对TOF相机进行标定，并且进行校正。

TOF相机的主要误差来源有三个方面：

1、由奇次谐波带来的周期性误差。主动光源发出的光波到达目标物体，被目标物反射回来，在被TOF相机接收，由于在进行距离和幅度计算时假定参考信号于接收信号的波形都是标准波形，而实际上的参考信号和接收信号的并不是完全的标准波形，还存在着直流分量、高次谐波以及非谐波信号等，这些因素的存在会给距离测量的结果带来不可避免的干扰。

2、由入射光强度变化引起的误差。TOF相机分多个相位接收反射回来的调制光，进而计算出距离信息，同时也可以计算出入射光振幅，入射光振幅与入射光强度以及积分时间成正比，因此入射光强带来的误差通过入射光振幅体现出来。

3、由积分时间不同带来的误差。现有的大量研究结果表明，不同积分时间的带来的误差大小不同，且积分时间过长或过短的情况下，对测量标准差的影响极大。

此外还有诸多影响TOF相机的因素，比如由于制造工艺的限制，每个像素点不可能完全相同，因此每个像素的偏移也会带来误差。

由于影响TOF相机的误差的影响因素众多，且影响因素之间并不是完全独立，因此对于TOF相机的标定及其繁琐，而且现有标定以及校正方式存在诸多缺陷。比如采用单变量校正方法，分别通过对不同的影响因素进行校正，较难以快速、准确地得到标定参数。

发明内容

本发明的另一个目的在于提供一TOF相机标定方法，其通过调节积分时间，来控制入射光振幅，使得入射光振幅处于预定范围，从而减少入射光强度差别带来的误差差别。

本发明的另一个目的在于提供一TOF相机标定方法，其通过控制入射光振幅的来表征和控制入射光强度因素带来的误差，使得误差因素关系更加明确。

本发明的另一个目的在于提供一TOF相机标定方法，其将标定误差的入射光强度影响因素和积分时间影响因素综合进行标定分析，使得标定更加快速。

本发明的另一个目的在于提供一TOF相机标定方法，其将入射光强度带来的误差标定和由积分时间带来的误差标定整合为一个标定，简化标定方法。

本发明的另一个目的在于提供一TOF相机校正方法，其将不同的标定参数综合标定，使得标定速度更快，提高校正效率。

本发明的另一个目的在于提供一TOF相机校正系统，其一次完成积分时间与入射光两种误差的校正。

为了实现以上发明目的，本发明的一方面提供一TOF相机标定方法，包括如下步骤：