CN110108450A - 一种tof模组获取点云图的方法、测试组件及测试系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种TOF模组获取点云图的方法、测试组件及测试系统。该方法包括：设置TOF模组；设置测试组件，其中，测试组件包括相对TOF模组由近及远布置的至少两块测试面板，每一测试面板均具有通孔；使所述TOF模组工作，所述TOF模组发射的光束在入射至每一测试面板时，有一部分入射光束被相应测试面板反射，及有另一部分入射光束透过相应测试面板的通孔继续传播；所述TOF模组获取并处理各个反射回的光束从而生成点云图。本申请的TOF模组获取点云图的方法设置了多块测试面板，每块测试面板上都具有通孔，采用这种方式，不需要移动测试面板即可通过TOF模组一次获取多个具有不同深度的测试点的信息，从而可以生成点云图。

Description

一种TOF模组获取点云图的方法、测试组件及测试系统

技术领域

本申请涉及TOF成像技术领域，更具体地，涉及一种TOF模组获取点云图的方法、测试组件以及测试系统。

背景技术

TOF模组：TOF相机与普通机器视觉成像过程也有类似之处，都是由光源、光学部件、传感器、控制电路以及处理电路等几部分单元组成。与同属于非侵入式三维探测、适用领域非常类似的双目测量系统相比，TOF相机具有根本不同3D成像机理。双目立体测量通过左右立体像对匹配后，再经过三角测量法来进行立体探测，而TOF相机是通过入、反射光探测来获取的目标距离获取。

TOF模组进行深度标定时，存在产品的差异，采用相同的算法进行Calibration，总是不能完全把精度做到100％，只能在使用的时候，设定一个精度的范围，认为在这个精度范围内的就是合格的产品，

客户在拿到精度在规格范围之内的产品，在此基础上再进行进一步的应用，针对不同的应用，产品的精度可以做进步的优化。随着距离的不同，精度的优化程度也不一样。

现阶段，客户在拿到成品的TOF模组时，都会获取TOF模组在多个距离下的深度测试情况。

具体地，一般需要测试多个距离，获取不同距离下的深度图，将各个深度图形成一个点云图。并在点云图中评测各个测试点的点云图中的位置与实际中的位置的差异情况。

在现有技术中，为了测试多个距离，就要使得一个测试板通过人工多次摆放的方式去进行测试，采用这种方式，一方面浪费时间与人工，另一方面，每次都需要精准测量测试板的摆放距离，如果一旦有一次摆放有误，就会导致整体数据不准。

申请内容

本申请的一个目的是提供一种TOF模组获取点云图的方法的新技术方案。

根据本申请的第一方面，提供了一种TOF模组获取点云图的方法，所述TOF模组获取点云图的方法包括：设置TOF模组；设置测试组件，其中，所述测试组件包括相对所述TOF模组由近及远布置的至少两块测试面板，每一测试面板均具有通孔；使所述TOF模组工作，所述TOF模组发射的光束在入射至每一测试面板时，有一部分入射光束被相应测试面板反射，及有另一部分入射光束透过相应测试面板的通孔继续传播；所述TOF模组获取并处理各个反射回的光束从而生成点云图。

可选地，所述测试组件进一步包括背板，所述背板设置在距离所述TOF模组最远的测试面板的远离所述TOF模组的一侧。

可选地，所述各个测试面板上的通孔形状相同。

可选地，每两个相邻的测试面板相隔设置。

可选地，所述测试组件进一步包括轨道组件，各个所述测试面板均设置在所述轨道组件上；其中，每个所述测试面板能够在所述轨道组件上运动。

可选地，所述轨道组件包括：轨道；滑动部，每个滑动部均设置在所述轨道上，且能够在所述轨道上滑动；每个滑动部上适于安装一个测试面板。

可选地，所述轨道上设置有刻度尺，所述刻度尺自所述条形底座的一端向另一端方向延伸设置。

可选地，所述滑动部包括：滑动架，所述滑动架设置在所述轨道上，所述滑动架上设置有第一凹入部，所述第一凹入部自所述滑动架的第一面朝向第二面方向凹入，所述轨道容置在所述第一凹入部内；连接部，所述连接部设置在所述滑动架的第二面上，所述测试面板设置在所述连接部上。

可选地，所述轨道组件进一步包括：皮带传输组件，所述皮带传输组件与所述轨道连接，所述皮带传输组件上设置有突出部，所述突出部在所述皮带传输组件工作时能够沿着轨道的两端的连接方向运动；驱动装置，所述驱动装置与所述皮带传输组件连接，用于驱动皮带传输组件工作；所述滑动架上设置有第二凹入部，所述第二凹入部自所述滑动架的第一面朝向第二面方向凹入；所述突出部适于伸入所述第二凹入部；在所述皮带传输组件工作时，所述第二凹入部与所述突出部随动。

根据本申请的第二方面，提供了一种测试组件，所述测试组件包括如上所述的测试组件。

根据本申请的第三方面，提供了一种测试系统，所述测试系统进包括：测试组件，所述测试组件包括如上所述的测试组件；TOF模组，所述TOF模组用于向所述测试组件发射光束以及用于获取并处理各个反射回的光束从而生成点云图；其中，所述TOF模组发射的光束在入射至每一测试面板时，有一部分入射光束被相应测试面板反射，及有另一部分入射光束透过相应测试面板的通孔继续传播。

本申请的一个有益效果在于，本申请的TOF模组获取点云图的方法设置了多块测试面板，每块测试面板上都具有通孔，采用这种方式，不需要移动测试面板即可通过TOF模组一次获取多个具有不同深度的测试点的信息，从而可以生成点云图。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1为根据本申请一种TOF模组获取点云图的方法的一种实施方式的流程图；

图2为根据本申请一种测试系统的一种实施方式的系统示意图；

图3为根据本申请一种测试系统中的测试组件的一种实施结构的系统示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，均仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。

图1为根据本申请一种TOF模组获取点云图的方法的一种实施方式的流程图。

如图1所示的TOF模组获取点云图的方法包括：

步骤1：设置TOF模组。

步骤2：设置测试组件，其中，测试组件包括相对TOF模组由近及远布置的至少两块测试面板，每一测试面板均具有通孔。

在本实施例中，各个测试面板上的通孔形状相同。可以理解的是，各个测试面板上的通孔还可以尺寸大小相同。在本实施例中，各个测试面板上的通孔均为圆孔，可以理解的是，根据需要，还可以设置成方孔或者其他形状的通孔。

在本实施例中，各个测试面板具有相同的厚度，这样，在实际获取过程中，就不用考虑各个测试面板的厚度的差异了。

在本实施例中，各个测试面板的测试面的面积相同、形状相同。

在本实施例中，各个测试面板采用相同的材料制成，这样，可以防止由于材料的差异导致反射率不同的问题出现。

在本实施例中，每个测试面板上设置有多个通孔，可以理解的是，根据使用需要，可以自行设置通孔的数量，例如5个、10个、15个或者其他数量。

在本实施例中，通孔按照纵横交错的方式排列，例如图3所示，可以理解的是，通孔还可以根据需要按照其他规律排列或者无序排列。例如，可以是以一个通孔为中心，其他通孔以远离该中心的方式放射性排列。或者各个通孔排列成一行或者一列。

可以理解的是，在本实施例中，一个测试面板上的各个通孔的直径相同。而在其他实施例中，一个测试面板上的各个通孔的直径不同，采用这种方式，在实际使用中，还可以观察不同直径的通孔之间是否会有差异。

在本实施例中，每个测试面板上的各个通孔的形状相同。而在其他实施例中，一个测试面板上的各个通孔的形状可以不同，采用这种方式，在实际使用中，还可以观察不同形状的通孔之间是否会有差异。

在本身实施例中，测试组件进一步包括封堵件，该封堵件适于塞入通孔，从而封堵该通孔。

在实际使用时，由于使用者可以根据自身需要调节，因此，有些测试面板上的通孔希望封堵并且作为反射光束使用，此时，通过封堵件来封堵该通孔即可。

在一个备选实施例中，封堵件采用与测试面板具有不同光反射率的材料制成，采用这种方式，可以在实际使用过程中观察所形成的点云图是否具有差异。

可以理解的是，测试面板在实际使用时，会有一个面正对TOF模组，该面称为测试面。

在一个备选实施例中，测试面板的除了测试面之外的一个面上设置有磁吸层，在该备选实施例中，封堵件采用磁吸材料制成，此时，当不使用封堵件时，可以将封堵件磁吸在磁吸层上。

在本实施例中，每两个相邻的测试面板相隔设置。采用这种方式，可以扩大各个测试面板之间的距离，以使得TOF模组获取的各个不同测试面板上的测试点的深度之间的差距更为明显。

在本实施例中，测试组件进一步包括背板，背板设置在距离TOF模组最远的测试面板的远离TOF模组的一侧。设置该背板的好处在于，可以使得TOF模组所发射的光束在经过所有测试面板之后，射在该背板上，一方面，使用者可以根据需要，将该背板设置成由吸收光束的材料制成，将剩余的光线吸收。另一方面，使用者也可以将背板设置成反射光束的材料制成，从而将光束返回。

在本实施例中，背板采用与测试面板相同的材料制成。

步骤3：使TOF模组工作，TOF模组发射的光束在入射至每一测试面板时，有一部分入射光束被相应测试面板反射，及有另一部分入射光束透过相应测试面板的通孔继续传播。

以图2所示的布置来举例，TOF模组的光束一部分发射至第一测试面板上，一部分射在第一测试面板1上折返，另一部分穿过第一测试面板1上的通孔射向第二测试面板2；射向第二测试面板2的光束中，一部分射在第二测试面板2上折返，另一部分穿过第二测试面板2上的通孔射向背板；射向背板的光束通过背板折返。

步骤4：TOF模组获取并处理各个反射回的光束从而生成点云图。

以图3所示为例，TOF模组获取自第一测试面板1上折返的光束、第二测试面板2上折返的光束以及背板上折返的光束。

TOF模组通过反射回的光束生成点云图的原理具体如下：

TOF模组通过接受光束，从而获得折射TOF光束的点的集合的深度图，TOF模组将获取的深度图转换成点云图。

更具体地，将深度图中的图像中的像素坐标转换至世界坐标下，即：

z＝d/s

x＝(u-cx)*z/fx

y＝(v-cy)*z/fy；

其中，fx、fy分别指相机在x、y两个轴上的焦距(例如图2所示的x轴、y轴)，cx是指相机的光圈中心位于x轴的位置、cy是指相机的光圈中心位于y轴的位置，s指深度图的缩放因子。

根据这个公式可以将深度图中的每个像素点转换成点云图中的点。

通常，我们会把fx，fy，cx，cy这4个参数定义为相机的内参矩阵C，也就是相机做好之后就不会变的参数。

给定内参之后呢，每个点的空间位置与像素坐标可以用简单的矩阵模型描述如下：

其中R和t是相机的姿态，R代表旋转矩阵，t代表位移矢量。为了叙述方便，在此把R设成单位矩阵I,把t设置成了0.s是scaling factor，即深度图里给的数据与实际距离的比例，由于深度图给的都是short(mm单位)，s通常为1000。

通过这个矩阵模型，就可以知道深度图中的每个像素点转换成点云图中的点的具体位置了。

参见图3，在本实施例中，测试组件进一步包括轨道组件5，各个测试面板均设置在轨道组件5上；其中，每个测试面板能够在轨道组件5上运动。采用这种方式，可以不用人工搬运各个测试面板，直接在轨道组件上调测试面板即可。

在本实施例中，轨道组件5包括轨道51以及滑动部52，每个滑动部52均设置在轨道51上，且能够在轨道52上滑动；每个滑动部52上适于安装一个测试面板。可以理解的是，滑动部52与轨道51采用可拆卸方式连接，例如，卡接或者销钉连接。当采用销钉连接时，轨道上设置有沿轨道两端方向的条形孔，适于使销钉插入。

可以理解的是，由于本申请中通常在使用时不会有其他外力干扰，因此，不需要完全固定滑动部。可以理解的是，如果需要，也可以采用紧固连接的方式固定滑动部与轨道之间的关系。

滑动部的数量可以根据测试面板的数量来决定或者根据使用者需要移动的测试面板的数量来决定。

例如，当需要移动的测试面板的数量为一个时，滑动部52的数量为一个。或者当需要使用两个测试面板的情况下，设置有两个滑动部。

在本实施例中，轨道上设置有刻度尺，刻度尺自轨道的一端向另一端方向延伸设置。采用这种方式，只要轨道上的刻度尺的精度具有保证，在调节各个测试面板时，就可以精确的知道测试面板的位置。

在本实施例中，滑动部52包括滑动架521以及连接部(图中未示出)，滑动架521设置在轨道51上，滑动架521上设置有第一凹入部5211，第一凹入部5211自滑动架521的第一面朝向第二面方向凹入，所述轨道51容置在所述第一凹入部5211内；

连接部设置在滑动架的第二面上，可以理解的是，连接部可以与滑动架采用可拆卸方式连接，例如螺栓连接，也可以采用焊接等方式。

在本实施例中，测试面板设置在连接部上。可以理解的是，测试面板可以与连接部粘接。

在本实施例中，连接部上设置有卡槽，测试面板设置在卡槽内，被卡槽两侧夹持。采用这种方式，可以方便换测试面板。

在本实施例中，轨道组件进一步包括皮带传输组件以及驱动装置。

在本实施例中，皮带传输组件与轨道连接，皮带传输组件上设置有突出部6，突出部在皮带传输组件工作时能够沿着轨道的两端的连接方向运动；

滑动架上设置有第二凹入部5212，第二凹入部5212自滑动架的第一面朝向第二面方向凹入。突出部6适于伸入第二凹入部5212；

在皮带传输组件工作时，第二凹入部与突出部随动。具体地，驱动装置与皮带传输组件连接，用于驱动皮带传输组件工作。在本实施例中，驱动装置为伺服电机，皮带传输组件包括主动轮、从动轮以及连接主动轮与从动轮的并与所述主动轮随动的皮带，所述突出部设置在皮带表面。

在本实施例中，私服电机的输出端与主动轮连接，用于驱动主动轮工作，主动轮带动皮带运动，从而实现测试面板的运动。

本申请还提供了一种测试组件，该测试组件包括如上所述的测试组件。

本申请还提供了一种测试系统，该测试系统包括如上所述的测试组件以及TOF模组，TOF模组用于向测试组件发射光束以及用于获取并处理各个反射回的光束从而生成点云图；其中，TOF模组发射的光束在入射至每一测试面板时，有一部分入射光束被相应测试面板反射，及有另一部分入射光束透过相应测试面板的通孔继续传播。

上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。另外，对于装置实施例而言，由于其是与方法实施例相对应，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的对应部分的说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种TOF模组获取点云图的方法，其特征在于，所述TOF模组获取点云图的方法包括：

设置TOF模组；

设置测试组件，其中，所述测试组件包括相对所述TOF模组由近及远布置的至少两块测试面板，每一测试面板均具有通孔；

使所述TOF模组工作，所述TOF模组发射的光束在入射至每一测试面板时，有一部分入射光束被相应测试面板反射，及有另一部分入射光束透过相应测试面板的通孔继续传播；

所述TOF模组获取并处理各个反射回的光束从而生成点云图。

2.根据权利要求1所述的TOF模组获取点云图的方法，其特征在于，所述测试组件进一步包括背板，所述背板设置在距离所述TOF模组最远的测试面板的远离所述TOF模组的一侧。

3.根据权利要求1所述的TOF模组获取点云图的方法，其特征在于，所述各个测试面板上的通孔形状相同。

4.根据权利要求1所述的TOF模组获取点云图的方法，其特征在于，每两个相邻的测试面板相隔设置。

5.根据权利要求2所述的TOF模组获取点云图的方法，其特征在于，所述测试组件进一步包括轨道组件，各个所述测试面板均设置在所述轨道组件上；其中，每个所述测试面板能够在所述轨道组件上运动。

6.根据权利要求5所述的TOF模组获取点云图的方法，其特征在于，所述轨道组件包括：

轨道；

滑动部，每个滑动部均设置在所述轨道上，且能够在所述轨道上滑动；每个滑动部上适于安装一个测试面板。

7.根据权利要求6所述的TOF模组获取点云图的方法，其特征在于，所述滑动部包括：

滑动架，所述滑动架设置在所述轨道上，所述滑动架上设置有第一凹入部，所述第一凹入部自所述滑动架的第一面朝向第二面方向凹入，所述轨道容置在所述第一凹入部内；

连接部，所述连接部设置在所述滑动架的第二面上，所述测试面板设置在所述连接部上。

8.根据权利要求7所述的TOF模组获取点云图的方法，其特征在于，所述轨道组件进一步包括：

皮带传输组件，所述皮带传输组件与所述轨道连接，所述皮带传输组件上设置有突出部，所述突出部在所述皮带传输组件工作时能够沿着轨道的两端的连接方向运动；

驱动装置，所述驱动装置与所述皮带传输组件连接，用于驱动皮带传输组件工作；

所述滑动架上设置有第二凹入部，所述第二凹入部自所述滑动架的第一面朝向第二面方向凹入；

所述突出部适于伸入所述第二凹入部；

在所述皮带传输组件工作时，所述第二凹入部与所述突出部随动。

9.一种测试组件，其特征在于，所述测试组件包括如权利要求1至8中任意一项所述的测试组件。

10.一种测试系统，其特征在于，所述测试系统进包括：

测试组件，所述测试组件包括如权利要求1至8中任意一项所述的测试组件；

TOF模组，所述TOF模组用于向所述测试组件发射光束以及用于获取并处理各个反射回的光束从而生成点云图；其中，所述TOF模组发射的光束在入射至每一测试面板时，有一部分入射光束被相应测试面板反射，及有另一部分入射光束透过相应测试面板的通孔继续传播。