[发明专利]TOF相机标定方法、系统及标定箱体

说明书

本申请实施例公开了一种TOF设备校准方法、系统及标定箱体，在固定的标定箱体中，加入具有多反射率的标定板，用于谐波误差与深度误差标定，通过拟合模型训练得到深度误差函数，达到快速标定，快速消除系统产生的奇次谐波和反射信号的强度变化带来的深度误差，提升深度精度性能。

【技术领域】

本申请涉及光学成像系统标定技术领域，尤其涉及一种TOF设备校准方法、系统及标定箱体。

【背景技术】

三维(three dimensional，3D)信息的获取目前在许多领域有较广泛的应用。飞行时间(Time of flight，TOF)技术作为深度信息获取的一种方式，原理是通过光在空气中的飞行时间来计算目标物体的距离，大多TOF摄像机都采用互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)像素阵列和调制光组成TOF测量模组，测量模组中的发射端发射调制过的单脉冲或连续波调制信号到目标物，测量模组中的接收端接受目标物体反射回来的光，通过发射光与接收光的相位差来计算物体当前的距离。在TOF系统测量过程中，经常会引入系统误差或非系统误差，比如硬件相关误差、芯片或模组制造工艺误差、积分时间、谐波干扰、温度漂移等误差。其中，TOF系统在测量过程中产生的谐波干扰与强度变化是影响TOF设备的深度精度的关键因素。谐波干扰主要来自硬件电路的影响，当TOF系统将信号发射出去时，由于电路或电子器件的影响，会导致发射信号的光波频率不一致，或者说发射端的调制信号并非理想波形，这之中的高频信号会产生奇次谐波进而影响整个发射信号的波形，会导致TOF系统计算出的相位差受到影响，进而影响深度误差(间接测量飞行时间法中，是通过计算发射光信号与接收光信号之间相位差来计算距离)。对奇次谐波带来的误差进行标定校准，一般称为wiggling标定校准。强度变化的影响主要是在测量的过程中，由于环境中亮区和暗区的存在，TOF系统在接收信号的同时也会有其他噪声，而如果在信号中噪声占比比较大的话，计算出的相位的置信度相对较低，相位的计算受到影响就会对应产生深度误差。

因此，有必要对TOF设备(TOF相机)中的谐波误差和强度误差进行标定，以用于校准由于谐波干扰和强度因素引起的深度误差。

【发明内容】

有鉴于此，本申请实施例提供了一种TOF设备校准方法、系统及标定箱体，用以解决现有技术存在的TOF设备受谐波干扰与强度变化影响而导致的深度精度低、标定效率差的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种TOF设备深度误差标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置所述TOF设备的曝光时间t_n；

在单个曝光时间t_n内发射不同相位的发光信号，分别绘制单个曝光时间t_n下的数据曲线f(t_n)，并根据所述数据曲线f(t_n)，分别计算在该曝光时间t_n下N个相位的深度信息，并根据所述深度信息组成深度数据集；

将每个曝光时间t_n的所述深度数据集进行函数拟合，得到拟合函数，所述拟合函数用于所述TOF设备的深度误差补偿；

其中，n和N均为自然数。

通过本实施例提供的方案，通过调整曝光时间t_n，固定单一距离，不同曝光时间t_n下的相位来绘制不同的数据曲线并以此拟合函数的方法，能够补偿系统产生的奇次谐波和反射信号的强度变化所带来的深度误差，较大的提高TOF深度精度。

在一种可能的实现方式中，所述分别绘制单个曝光时间t_n下的数据曲线f(t_n)，并根据所述数据曲线f(t_n)，分别计算在该曝光时间t_n下N个相位的深度信息，并根据所述深度信息组成深度数据集的步骤，包括：