CN109982063A - 一种tof深度相机的aa方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TOF深度相机的AA方法及装置。该AA方法包括：步骤1：采用所述TOF激光摄像头对所述TOF激光发射器发射出的TOF激光进行成像，得到激光图像；步骤2：在所述激光图像中计算出激光区域的最小外接矩形；步骤3：依据所述最小外接矩形，计算出Xtilt、Ytilt或Zrotation中的至少一个；步骤4：依据Xtilt、Ytilt或Zrotation中的至少一个，对所述TOF激光发射器和TOF激光摄像头之间进行AA纠正。该AA方法用于对TOF深度相机中的TOF激光发射器和TOF激光摄像头进行AA纠正。

Description

一种TOF深度相机的AA方法及装置

技术领域

本发明涉及TOF领域，尤其涉及一种TOF深度相机的AA方法及装置。

背景技术

随着深度相机技术的发展，在手机等电子设备上开始使用大量的深度相机来做3D成像。TOF深度相机是基于TOF激光的飞行时间来计算被摄物的深度信息的，需要将TOF激光发射器和TOF激光摄像头共面搭载在同一PCB上，在生产过程中不可避免地会出现TOF激光发射器和TOF激光摄像头之间的相对倾斜或旋转，因此需要进行AA纠正。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种TOF深度相机的AA方法及装置，用于对TOF深度相机中的TOF激光发射器和TOF激光摄像头进行AA纠正。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种TOF深度相机的AA方法，TOF深度相机包括共面的TOF激光发射器和TOF激光摄像头，该AA方法包括：

步骤1：采用所述TOF激光摄像头对所述TOF激光发射器发射出的TOF激光进行成像，得到激光图像；

步骤2：在所述激光图像中计算出激光区域的最小外接矩形；

步骤3：依据所述最小外接矩形，计算出Xtilt、Ytilt或Zrotation中的至少一个，其中Xtilt为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕X轴的倾斜角，Ytilt为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕Y轴的倾斜角，Zrotation为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕Z轴的旋转角，X轴和Y轴为所述TOF激光摄像头的感光面上两相互垂直的轴，Z轴垂直于所述TOF激光摄像头的感光面；

步骤4：依据Xtilt、Ytilt或Zrotation中的至少一个，对所述TOF激光发射器和TOF激光摄像头之间进行AA纠正。

进一步地，步骤2包括：

步骤2.1：在所述激光图像中找到亮度值最大或前几大的像素点；

步骤2.2：计算出亮度值最大或前几大的像素点之间的亮度平均值，并将所述亮度平均值按预设比例转换为二值化阈值；

步骤2.3：依据所述二值化阈值，对所述激光图像进行二值化，得到二值化图像；

步骤2.4：在所述二值化图像中计算出激光区域的最小外接矩形。

进一步地，在步骤2. 2中，所述二值化阈值为亮度平均值的50%。

进一步地，在步骤3中计算Xtilt或Ytilt的步骤包括：

步骤3.1：在所述TOF激光摄像头的感光面上建立直角坐标系XY；

步骤3.2a：计算出所述最小外接矩形的质心坐标（x1，y2）；

步骤3.3a：计算出Xtilt=atan[(x1- cx)*psize/f]-arctan(d/f)，ytilt=atan [(y1-cy)*psize/f]，其中，（xc，xy）为所述TOF激光摄像头的感光面中心坐标，d为所述TOF激光发射器和TOF激光摄像头之间的中心间距，f为所述TOF激光摄像头的焦距，psize为像素点尺寸。

进一步地，在步骤3中计算Zrotation的步骤包括；

步骤3.1：在所述TOF激光摄像头的感光面上建立直角坐标系XY；

步骤3.2b：计算出所述最小外接矩形的至少一矩形边缘的直线方程；

步骤3.3b：依据至少一矩形边缘的直线方程，计算出至少一矩形边缘与所述激光图像中对应的图像边缘之间的夹角作为Zrotation。

一种TOF深度相机的AA装置，TOF深度相机包括共面的TOF激光发射器和TOF激光摄像头，该AA装置包括：

发射模块，用于驱动所述TOF激光发射器发射出TOF激光；

成像模块，用于驱动所述TOF激光摄像头对发射出的TOF激光进行成像，得到激光图像；

矩形计算模块，用于在所述激光图像中计算出激光区域的最小外接矩形；

纠正计算模块，用于依据所述最小外接矩形的质心，计算出Xtilt、Ytilt或Zrotation中的至少一个，其中Xtilt为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕X轴的倾斜角，Ytilt为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕Y轴的倾斜角，Zrotation为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕Z轴的旋转角，X轴和Y轴为所述TOF激光摄像头的感光面上两相互垂直的轴，Z轴垂直于所述TOF激光摄像头的感光面；

纠正模块，用于依据Xtilt、Ytilt或Zrotation中的至少一个，对所述TOF激光发射器和TOF激光摄像头之间进行AA纠正。

进一步地，所述矩形计算模块包括：

搜寻单元，用于在所述激光图像中找到亮度值最大或前几大的像素点；

阈值单元，用于计算出亮度值最大或前几大的像素点之间的亮度平均值，并将所述亮度平均值按预设比例转换为二值化阈值；

二值化单元，用于依据所述二值化阈值，对所述激光图像进行二值化，得到二值化图像；

矩形单元，用于在所述二值化图像中计算出激光区域的最小外接矩形。

进一步地，所述二值化阈值为亮度平均值的50%。

进一步地，所述纠正计算模块包括：

坐标单元，用于在所述TOF激光摄像头的感光面上建立直角坐标系XY；

质心单元：用于计算出所述最小外接矩形的质心坐标（x1，y2）；

倾斜单元，用于计算出Xtilt=atan[(x1- cx)*psize/f]-arctan(d/f)，ytilt=atan[(y1-cy)*psize/f]，其中，（xc，xy）为所述TOF激光摄像头的感光面中心坐标，d为所述TOF激光发射器和TOF激光摄像头之间的中心间距，f为所述TOF激光摄像头的焦距，psize为像素点尺寸。

进一步地，所述纠正计算模块还包括：

坐标单元，用于在所述TOF激光摄像头的感光面上建立直角坐标系XY；

边缘单元，用于计算出所述最小外接矩形的至少一矩形边缘的直线方程；

旋转单元，用于依据至少一矩形边缘的直线方程，计算出至少一矩形边缘与所述激光图像中对应的图像边缘之间的夹角作为Zrotation。

本发明具有如下有益效果：该AA方法将所述激光区域的最小外接矩形的质心作为AA纠正的标定点，然后计算出所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕X轴的倾斜角Xtilt、绕Y轴的倾斜角以及绕Z轴的旋转角Zrotation，再对应调节所述TOF激光发射器和/或TOF激光摄像头的角度，以纠正两者之间的相对倾斜和旋转，以完成TOF深度相机的AA纠正。

附图说明

图1为本发明提供的TOF相机的AA方法的步骤框图；

图2为本发明提供的TOF相机在AA时的示意图；

图3为获取的激光图像；

图4为获取的二值化图像；

图5为本发明提供的TOF相机的AA装置的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

实施例一

如图1所示，一种TOF深度相机的AA方法，包括：

步骤1：采用所述TOF激光摄像头对所述TOF激光发射器发射出的TOF激光进行成像，得到激光图像；

在该步骤1中，如图2所示，TOF深度相机包括共面（设于同一PCB上）的TOF激光发射器1和TOF激光摄像头2，所述TOF激光发射器1向一投影幕布3上发射TOF激光，所述TOF摄像头2对被所述投影幕布3反射回来的TOF激光进行成像，得到所述激光图像。如图3所示，所述激光图像包括激光区域和外围区域，所述激光区域（白色区域）对应于所述投影幕布上被TOF激光照射到的区域，所述外围区域（黑色区域）对应于所述投影幕布上未被TOF激光照射到的区域。

步骤2：在所述激光图像中计算出激光区域的最小外接矩形；

在该步骤2中，最小外接矩形算法为现有的图像算法，不作详细介绍。

具体的，该步骤2包括：

步骤2.1：在所述激光图像中找到亮度值最大或前几大的像素点；

在该步骤2.1中，亮度值最大或前几大的像素点指的是将所述激光图像中所有像素点按亮度值由大到小排列后，排在第一位的像素点或者排在前几位（比如前两位或前三位）的像素点。

步骤2.2：计算出亮度值最大或前几大的像素点之间的亮度平均值，并将所述亮度平均值按预设比例转换为二值化阈值；

在该步骤2.2中，若采用亮度值最大的像素点，则亮度平均值为对应像素点的亮度值，即所述激光图像的亮度最大值。优选地，所述二值化阈值为亮度平均值的50%。

步骤2.3：依据所述二值化阈值，对所述激光图像进行二值化，得到二值化图像；

在该步骤2.3中，将所述激光图像中亮度值低于所述二值化阈值的所有像素点的亮度值统一调至255，将所述激光图像中亮度值高于所述二值化阈值的所有像素点的亮度值统一调至0，得到二值化图像。如图4所示，所述二值化图像也包括激光区域和外围区域，所述激光区域（黑色区域）对应于所述投影幕布上被TOF激光照射到的区域，所述外围区域（白色区域）对应于所述投影幕布上未被TOF激光照射到的区域。

步骤2.4：在所述二值化图像中计算出激光区域的最小外接矩形。

步骤3：依据所述最小外接矩形，计算出Xtilt、Ytilt或Zrotation中的至少一个；

在该步骤3中，Xtilt为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕X轴的倾斜角，Ytilt为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕Y轴的倾斜角，Zrotation为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕Z轴的旋转角，X轴和Y轴为所述TOF激光摄像头的感光面上两相互垂直的轴，Z轴垂直于所述TOF激光摄像头的感光面。

具体的，在该步骤3中，计算Xtilt、Ytilt或Zrotation的步骤包括：

步骤3.1：在所述TOF激光摄像头的感光面上建立直角坐标系XY；

在该步骤3.1中，优选地，以所述TOF激光摄像头的感光面横向为坐标轴X，以所述TOF激光摄像头的感光面纵向为坐标轴Y，以所述TOF激光摄像头的感光面中心为坐标原点。

步骤3.2a：计算出所述最小外接矩形的质心坐标（x1，y2）；

在该步骤3.2a中，质心坐标算法为现有的图像算法，不作详细介绍。

步骤3.3a：计算出Xtilt=atan[(x1- cx)*psize/f]-arctan(d/f)，ytilt=atan[(y1-cy)*psize/f]，其中，（xc，xy）为所述TOF激光摄像头的感光面中心坐标，d为所述TOF激光发射器和TOF激光摄像头之间的中心间距，f为所述TOF激光摄像头的焦距，psize为像素点尺寸。

若直角坐标系XY以所述TOF激光摄像头的感光面中心为坐标原点，则xc=0，xy=0，另外中心间距d指的是所述TOF激光发射器的发光面中心和所述TOF激光摄像头的感光面中心之间的距离，为已知的固定值。

另外，在该步骤3中计算Zrotation的步骤包括；

步骤3.1：在所述TOF激光摄像头的感光面上建立直角坐标系XY；

同样的，在该步骤3.1中，优选地，以所述TOF激光摄像头的感光面横向为坐标轴X，以所述TOF激光摄像头的感光面纵向为坐标轴Y，以所述TOF激光摄像头的感光面中心为坐标原点。

步骤3.2b：计算出所述最小外接矩形的至少一矩形边缘的直线方程；

在该步骤3.2b中，优选地，矩形边缘的直线方程可直接在步骤2中通过最小外接矩形算法计算所述最小外接矩形时得到。

步骤3.3b：依据至少一矩形边缘的直线方程，计算出至少一矩形边缘与所述激光图像中对应的图像边缘之间的夹角作为Zrotation。

步骤4：依据Xtilt、Ytilt或Zrotation中的至少一个，对所述TOF激光发射器和TOF激光摄像头之间进行AA纠正。

该AA方法将所述激光区域的最小外接矩形的质心作为AA纠正的标定点，然后计算出所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕X轴的倾斜角Xtilt、绕Y轴的倾斜角以及绕Z轴的旋转角Zrotation，再对应调节所述TOF激光发射器和/或TOF激光摄像头的角度，以纠正两者之间的相对倾斜和旋转，以完成TOF深度相机的AA纠正。

实施例二

如图5所示，一种TOF深度相机的AA装置，应用于实施例一所述的AA方法，包括：

发射模块，用于驱动所述TOF激光发射器发射出TOF激光；

成像模块，用于驱动所述TOF激光摄像头对发射出的TOF激光进行成像，得到激光图像；

矩形计算模块，用于在所述激光图像中计算出激光区域的最小外接矩形；

纠正计算模块，用于依据所述最小外接矩形的质心，计算出Xtilt、Ytilt或Zrotation中的至少一个，其中Xtilt为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕X轴的倾斜角，Ytilt为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕Y轴的倾斜角，Zrotation为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕Z轴的旋转角，X轴和Y轴为所述TOF激光摄像头的感光面上两相互垂直的轴，Z轴垂直于所述TOF激光摄像头的感光面；

纠正模块，用于依据Xtilt、Ytilt或Zrotation中的至少一个，对所述TOF激光发射器和TOF激光摄像头之间进行AA纠正。

其中，所述矩形计算模块包括：

搜寻单元，用于在所述激光图像中找到亮度值最大或前几大的像素点；

阈值单元，用于计算出亮度值最大或前几大的像素点之间的亮度平均值，并将所述亮度平均值按预设比例转换为二值化阈值；

二值化单元，用于依据所述二值化阈值，对所述激光图像进行二值化，得到二值化图像；

矩形单元，用于在所述二值化图像中计算出激光区域的最小外接矩形。

优选地，所述二值化阈值为亮度平均值的50%。

其中，所述纠正计算模块包括：

坐标单元，用于在所述TOF激光摄像头的感光面上建立直角坐标系XY；

质心单元：用于计算出所述最小外接矩形的质心坐标（x1，y2）；

倾斜单元，用于计算出Xtilt=atan[(x1- cx)*psize/f]-arctan(d/f)，ytilt=atan[(y1-cy)*psize/f]，其中，（xc，xy）为所述TOF激光摄像头的感光面中心坐标，d为所述TOF激光发射器和TOF激光摄像头之间的中心间距，f为所述TOF激光摄像头的焦距，psize为像素点尺寸；

边缘单元，用于计算出所述最小外接矩形的至少一矩形边缘的直线方程；

旋转单元，用于依据至少一矩形边缘的直线方程，计算出至少一矩形边缘与所述激光图像中对应的图像边缘之间的夹角作为Zrotation。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种TOF深度相机的AA方法，TOF深度相机包括共面的TOF激光发射器和TOF激光摄像头，其特征在于，该AA方法包括：

步骤1：采用所述TOF激光摄像头对所述TOF激光发射器发射出的TOF激光进行成像，得到激光图像；

步骤2：在所述激光图像中计算出激光区域的最小外接矩形；

步骤3：依据所述最小外接矩形，计算出Xtilt、Ytilt或Zrotation中的至少一个，其中Xtilt为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕X轴的倾斜角，Ytilt为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕Y轴的倾斜角，Zrotation为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕Z轴的旋转角，X轴和Y轴为所述TOF激光摄像头的感光面上两相互垂直的轴，Z轴垂直于所述TOF激光摄像头的感光面；

步骤4：依据Xtilt、Ytilt或Zrotation中的至少一个，对所述TOF激光发射器和TOF激光摄像头之间进行AA纠正。

2.根据权利要求1所述的TOF深度相机的AA方法，其特征在于，步骤2包括：

步骤2.1：在所述激光图像中找到亮度值最大或前几大的像素点；

步骤2.2：计算出亮度值最大或前几大的像素点之间的亮度平均值，并将所述亮度平均值按预设比例转换为二值化阈值；

步骤2.3：依据所述二值化阈值，对所述激光图像进行二值化，得到二值化图像；

步骤2.4：在所述二值化图像中计算出激光区域的最小外接矩形。

3.根据权利要求2所述的TOF深度相机的AA方法，其特征在于，在步骤2. 2中，所述二值化阈值为亮度平均值的50%。

4.根据权利要求1所述的TOF深度相机的AA方法，其特征在于，在步骤3中计算Xtilt或Ytilt的步骤包括：

步骤3.1：在所述TOF激光摄像头的感光面上建立直角坐标系XY；

步骤3.2a：计算出所述最小外接矩形的质心坐标（x1，y2）；

步骤3.3a：计算出Xtilt=atan[(x1- cx)*psize/f]-arctan(d/f)，ytilt=atan [(y1-cy)*psize/f]，其中，（xc，xy）为所述TOF激光摄像头的感光面中心坐标，d为所述TOF激光发射器和TOF激光摄像头之间的中心间距，f为所述TOF激光摄像头的焦距，psize为像素点尺寸。

5.根据权利要求1或4所述的TOF深度相机的AA方法，其特征在于，在步骤3中计算Zrotation的步骤包括；

步骤3.1：在所述TOF激光摄像头的感光面上建立直角坐标系XY；

步骤3.2b：计算出所述最小外接矩形的至少一矩形边缘的直线方程；

步骤3.3b：依据至少一矩形边缘的直线方程，计算出至少一矩形边缘与所述激光图像中对应的图像边缘之间的夹角作为Zrotation。

6.一种TOF深度相机的AA装置，TOF深度相机包括共面的TOF激光发射器和TOF激光摄像头，其特征在于，该AA装置包括：

发射模块，用于驱动所述TOF激光发射器发射出TOF激光；

成像模块，用于驱动所述TOF激光摄像头对发射出的TOF激光进行成像，得到激光图像；

矩形计算模块，用于在所述激光图像中计算出激光区域的最小外接矩形；

纠正计算模块，用于依据所述最小外接矩形的质心，计算出Xtilt、Ytilt或Zrotation中的至少一个，其中Xtilt为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕X轴的倾斜角，Ytilt为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕Y轴的倾斜角，Zrotation为所述TOF激光发射器的发光面相对于所述TOF激光摄像头的感光面绕Z轴的旋转角，X轴和Y轴为所述TOF激光摄像头的感光面上两相互垂直的轴，Z轴垂直于所述TOF激光摄像头的感光面；

纠正模块，用于依据Xtilt、Ytilt或Zrotation中的至少一个，对所述TOF激光发射器和TOF激光摄像头之间进行AA纠正。

7.根据权利要求6所述的TOF深度相机的AA装置，其特征在于，所述矩形计算模块包括：

搜寻单元，用于在所述激光图像中找到亮度值最大或前几大的像素点；

阈值单元，用于计算出亮度值最大或前几大的像素点之间的亮度平均值，并将所述亮度平均值按预设比例转换为二值化阈值；

二值化单元，用于依据所述二值化阈值，对所述激光图像进行二值化，得到二值化图像；

矩形单元，用于在所述二值化图像中计算出激光区域的最小外接矩形。

8.根据权利要求7所述的TOF深度相机的AA装置，其特征在于，所述二值化阈值为亮度平均值的50%。

9.根据权利要求6所述的TOF深度相机的AA装置，其特征在于，所述纠正计算模块包括：

坐标单元，用于在所述TOF激光摄像头的感光面上建立直角坐标系XY；

质心单元：用于计算出所述最小外接矩形的质心坐标（x1，y2）；

倾斜单元，用于计算出Xtilt=atan[(x1- cx)*psize/f]-arctan(d/f)，ytilt=atan[(y1-cy)*psize/f]，其中，（xc，xy）为所述TOF激光摄像头的感光面中心坐标，d为所述TOF激光发射器和TOF激光摄像头之间的中心间距，f为所述TOF激光摄像头的焦距，psize为像素点尺寸。

10.根据权利要求6或9所述的TOF深度相机的AA装置，其特征在于，所述纠正计算模块还包括：

坐标单元，用于在所述TOF激光摄像头的感光面上建立直角坐标系XY；

边缘单元，用于计算出所述最小外接矩形的至少一矩形边缘的直线方程；

旋转单元，用于依据至少一矩形边缘的直线方程，计算出至少一矩形边缘与所述激光图像中对应的图像边缘之间的夹角作为Zrotation。