[发明专利]基于高斯过程回归的TOF相机距离校正方法

说明书

本发明公开了基于高斯过程回归的TOF相机距离校正方法，包括：将TOF相机安装在三角支架上，将TOF相机的镜头平面调整为与镜头前方的目标板平行；目标板上贴有相互垂直的两条反光贴；通过调整相机与目标板相对位置，使得TOF相机的中心像素点定位在两条反光贴的交汇区域的中心位置；用TOF相机获取TOF相机的中心像素点与目标板在不同距离下的测距结果，作为训练集的待校正距离；用激光测距仪获取TOF相机的中心像素点与目标板在不同距离下的测距结果，作为训练集的距离真值；基于训练集的待校正距离和训练集的距离真值，建立高斯过程回归模型；基于高斯过程回归模型，对TOF相机的新测距值进行校正。

技术领域

本发明涉及TOF相机技术领域，特别是涉及基于高斯过程回归的TOF相机距离校正方法。

背景技术

基于TOF(飞行时间法，Time-of-flight)技术的三维摄像机是一种新型的、小型化三维成像设备，可同时捕捉动态目标的灰度图像和深度信息，因而轻易解决了机器视觉领域的传统难题，使用这些深度信息不但可以轻松的完成目标图像的分割、标记、识别、跟踪等传统应用，并且能在许多新兴领域发挥重要的作用。

20世纪90年代，首次诞生了第一代的TOF相机，在最近几年，该类型的相机变得越来越流行，并应用在了机器人、无人驾驶车辆、互动娱乐、救援以及医疗和生物等行业。但由于TOF摄像机发展时间比较短，而且尚处在实验研究阶段，并没有进入大规模的生产和实用阶段，因而还存在着比较多的缺点和不足。在性能参数上其主要技术指标还需通过实验做进一步验证，特别是该相机的测距特性及距离误差校正方面。

TOF相机的测距结果受多种因素的影响，如积分时间引起的误差、相机温度变化引起的误差以及系统本身自带的误差等。现今许多学者已对TOF相机的测距误差进行了研究，常用的距离校正方法有：

(1)通过离线测量不同积分时间下的距离误差来统计相机的误差参数，然后采用在线查表的方式对该误差进行校正；

(2)采用正弦函数叠加组合的方式进行距离校正；

(3)高阶多项式插值实现距离校正。

上述校正方法虽可实现距离数据的误差修正，然而查表方式信息量大且不能覆盖所有数据，三角函数叠加组合需要复杂的组合算法而且要对函数周期进行调整，多项式插值存在插值阶次过高的问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了基于高斯过程回归的TOF相机距离校正方法。TOF相机的测距结果受多种因素的影响，如积分时间引起的误差、相机温度变化引起的误差以及系统本身自带的误差等。由于TOF相机一般自带有温度反馈校正，因而该申请不考虑温度对相机的影响，只对积分时间引起的误差及系统本身自带的误差进行分析与校正。

基于高斯过程回归的TOF相机距离校正方法，包括：

将TOF相机安装在三角支架上，将TOF相机的镜头平面调整为与镜头前方的目标板平行；目标板上贴有相互垂直的两条反光贴；通过调整相机与目标板相对位置，使得TOF相机的中心像素点定位在两条反光贴的交汇区域的中心位置；

用TOF相机获取TOF相机的中心像素点与目标板在不同距离下的测距结果，作为训练集的待校正距离；用激光测距仪获取TOF相机的中心像素点与目标板在不同距离下的测距结果，作为训练集的距离真值；基于训练集的待校正距离和训练集的距离真值，建立高斯过程回归模型；基于高斯过程回归模型，对TOF相机的新测距值进行校正。

进一步的，用TOF相机获取TOF相机的中心像素点与目标板在不同距离下的测距结果，作为训练集的待校正距离；用激光测距仪获取TOF相机的中心像素点与目标板在不同距离下的测距结果，作为训练集的距离真值；基于训练集的待校正距离和训练集的距离真值，建立高斯过程回归模型，具体步骤为：