[发明专利]一种快速标定及校正方法及其TOF相机

权利要求书

1.一种快速标定及校正方法，其特征为：包括如下步骤：

步骤1：采集TOF相机固定频率下的相关数据，包括深度值图像、积分时间值、真实距离值数据；

步骤2：对步骤1中获取的数据进行处理操作，生成相关标定参数，包括计算全局偏差值和生成wiggling查找表、生成FPPN查找表；

步骤3：根据步骤2生成的相关标定参数，对TOF相机进行距离校正，包括将采集得到的深度图像每个像素测量距离值进行全局偏差补偿预处理、wiggling校正、FPPN校正；

所述步骤2中对步骤1中获取的数据进行处理操作，生成相关标定参数包括以下步骤：

(2a)计算全局偏差值，由于照明驱动电路和电光转换引起的电延迟，每个调制频率下都具有固定偏移量，通过全局偏差值，使测量数据归一化，让数据更加易于处理；对步骤(1b)、步骤(1c)所获得的测量距离值进行平均处理；选取合适积分时间的合适测试距离，将测量距离值平均值减去真实距离值，得到全局偏差值,计算公式为：

P_{global_offset}＝M_rawdistance-C_realdistance (Ⅰ)

其中，P_{global_offset}为全局偏差值，M_rawdistance为测量距离值平均值，C_realdistance为真实距离值；

(2b)生成wiggling查找表，对步骤(1b)、步骤(1c)选取所有积分时间下，所得到的测量距离平均值减去步骤(2a)中全局偏差值，并与真实距离值做差，即可得到该积分时间下测量点的距离误差值；对某一积分时间，采用三次多项式插值对误差数据进行拟合，得到该积分时间下距离误差值关于测量距离值的分布曲线，根据分布曲线，在TOF相机的测量距离范围，从最小测量距离值开始，对某一积分时间下求得测量距离值每间隔x mm所对应的距离误差值，直到达到最大测量距离值，并将每个测量距离值所对应的距离误差值按列顺序依次保存，对于所有积分时间进行上述操作，相应的积分时间所对应的数据保存为一行；将上述得到的所有数据保存成文件，即得到Wiggling查找表文件；

(2c)生成FPPN查找表；首先，步骤(1d)中获取的m幅深度图像进行平均值处理，然后根据步骤(2a)、步骤(2b)生成的全局偏差值、wiggling查找表，对平均值处理后的深度图像进行全局偏差补偿、wiggling偏差校正；由于测量目标物为白色平面，根据相机小孔成像原理，由中心点像素所对应的真实距离值可以计算出深度图的每个像素点真实距离值，其计算公式如下：

其中，Base(r,c)为像素点坐标为(r,c)的真实距离值，(x_center,y_center)为深度图像中心点像素坐标，D(x_center,y_center)为中心点像素真实距离值，l_pixel为TOF相机感光元器件的像元尺寸，f为TOF相机的焦距，上述变量单位均为㎜；

所有像素的FPPN偏差值计算如下：

D_FPPNoffset(r,c)＝D_calculated(r,c)-Base(r,c)； (Ⅲ)

其中，D_FPPN(r,c)为像素点坐标为(r,c)的FPPN的偏差值，D_calculated(r,c)为像素点坐标为(r,c)经过全局偏差补偿、wiggling偏差校正后的距离值，Base(r,c)为平面像素点坐标为(r,c)的真实距离值；将计算得到的每个像素FPPN偏差值按像素点顺序保存成文件，即得到FPPN查找表文件。

2.根据权利要求1所述的一种快速标定及校正方法，其特征在于，所述步骤1中所采用的TOF相机分辨率为240*320。