CN110456331A - 一种tof相机的标定装置和标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种TOF相机的标定装置和标定方法，该TOF相机的标定装置包括至少一个导轨、多个标定板以及控制器；导轨包括间隔设置的多个支撑架，支撑架用于支撑待标定的TOF相机；每一标定板至少包含一个标定面，且每一标定面和与之位置对应的TOF相机之间的距离各不相同；控制器与导轨和TOF相机均连接，用于发送第一组时序控制信号以控制导轨携带TOF相机沿导轨进行运动，以及向TOF相机发送第二组时序控制信号以控制多个TOF相机同时或交替工作来测量其与对应的标定板的距离值。本发明的技术方案可有效提高TOF相机的标定效率和准确率。

Description

一种TOF相机的标定装置和标定方法

技术领域

本发明属于相机技术领域，尤其涉及一种TOF相机的标定装置和标定方法。

背景技术

TOF(Time-of-Flight，飞行时间)是一种利用光在空气中的传播速度恒定不变的特性，通过测量光的飞行时间来实现精确的距离测定的技术。TOF相机是通过计算光线发射反射时间差或相位差来换算被拍摄物体的距离，以产生深度信息的相机装置。而且，由于TOF相机可以同时获取灰度图像和距离图像，故已逐渐应用于手势控制、3D建模、汽车雷达以及机器人视觉等系统领域中。但是，由于系统误差和随机误差的存在，TOF相机的测量结果和测量精度会受到相机系统内部和外界环境等诸多因素的影响，即会存在测量误差，因此。为了获取更高精度的距离信息，通常需要对TOF相机进行深度值标定。然而，现有的标定装置一次只能对一个TOF相机进行标定，且需要不断移动标定板至不同距离进行多次标定，其标定效率较低，且标定结果也不够精确。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种TOF相机的标定装置，其旨在解决现有的TOF相机的标定效率和准确率较低的问题。

本发明提供了一种TOF相机的标定装置，包括：

至少一个导轨，包括间隔设置的多个支撑架，所述支撑架用于支撑待标定的TOF相机；

多个标定板，每一所述标定板至少包含一个标定面，且每一所述标定面和与之位置对应的所述TOF相机之间的距离各不相同；以及，

控制器，与所述导轨和所述TOF相机均连接，用于发送第一组时序控制信号以控制所述导轨携带所述TOF相机沿所述导轨进行运动，以及向所述TOF相机发送第二组时序控制信号以控制多个所述TOF相机同时或交替工作来测量其与对应的所述标定板的距离值。

可选地，所述TOF相机的出光光轴与位置对应的所述标定面垂直。

可选地，所述TOF相机的出光光轴与所述标定面的标定中心重合。

可选地，在所述TOF相机和位置对应的所述标定板之间设有遮光装置。

可选地，所述遮光装置为具有中空腔的标定管，所述标定管的轴向延伸方向与所述TOF相机的出光光轴一致，所述标定板设于所述标定管的远离所述导轨的一端，所述TOF相机发出的光信号经由所述中空腔到达位置对应的所述标定板；或者，

所述遮光装置为遮光环，所述遮光环具有可供所述TOF相机发出的光信号通过的内环孔。

可选地，所述导轨包括设置于所述标定板两侧的第一导轨和第二导轨，其中所述标定板具有面向所述第一导轨的第一标定面以及面向所述第二导轨的第二标定面。

本发明还提出一种TOF相机的标定方法，所述TOF相机的标定方法使用如前所述的TOF相机的标定装置以完成对所述TOF相机的标定，包括以下步骤：

S100、安装多个标定板，且所述标定板的标定面与所述导轨所在的平面平行；

S200、将多个TOF相机一一安装在对应的支撑架上，且每一所述标定面和与之位置对应的所述TOF相机之间的距离各不相同；

S300、控制器向导轨发送第一组时序控制信号，以控制所述导轨携带TOF相机沿所述导轨进行运动，所述TOF相机处于非标定时间段；

S400、在所述TOF相机运行至预设的标定位置时，所述导轨停止运动，所述TOF相机处于标定时间段；

S500、在所述标定时间段内，所述控制器向所述TOF相机发送第二组时序控制信号，以控制多个所述TOF相机同时或交替工作，以测量所述TOF相机与对应的所述标定板之间的距离，获取测量距离值。

可选地，所述控制器与所述导轨有线连接或无线连接，所述第一组时序控制信号为脉冲信号，所述步骤S300包括以下分步骤：

S310、所述控制器控制所述导轨携带所述TOF相机以所述导轨的中心轴线为轴进行步进式水平转动；

S320、所述脉冲处于高电平时，所述导轨按照预设方向进行转动，所述TOF相机处于所述非标定时间段；

S330、所述脉冲处于低电平时，所述导轨停止转动，所述TOF相机处于所述标定时间段，可测量与对应的所述标定板之间的距离值；

所述第二组时序控制信号为脉冲信号；

当所述脉冲信号处于高电平时，所述TOF相机开启处于工作状态，当所述脉冲信号处于低电平时，所述TOF相机关闭处于非工作状态；

且所述第二组时序控制信号的电压状态与所述第一组时序控制信号的电压状态相反。

可选地，所述控制器对所述TOF相机进行同步控制，在所述标定时间段内，所述控制器控制所有所述TOF相机开启，在所述非标定时间段内，所述控制器控制所有所述TOF相机关闭；或者，

在所述标定时间段内，所述控制器控制两相邻的其中一台所述TOF相机开启，在所述非标定时间段内，所述控制器控制所有所述TOF相机关闭。

可选地，在所述步骤S500之后，还包括步骤：

S600、将步骤S500测得的所述测量距离值传输给所述控制器；

S700、所述控制器根据所述测量距离值与所述TOF相机与对应的所述标定板之间的实际距离值，计算获取补偿修正值；

S800、根据所述补偿修正值对所述测量距离值进行补偿，获取相机标定结果。

基于此结构设计和方法设计，在本发明的技术方案中，由于在环形的导轨上间隔设置有多个TOF相机，在导轨上方设有多个标定板，且各个标定板的标定面和与之位置对应的TOF相机之间的距离均不同，故在标定时，就只需要控制器发送第一组时序控制信号以控制导轨驱使TOF相机沿导轨移动，然后控制器再发送第二组时序控制信号，就可以控制多个TOF相机同时或交替工作来测量其与对应的标定板的距离值。换言之，本发明通过设置多个标定板，然后导轨携带多个TOF相机运动，使得每个标定板都至少有一个待标定TOF相机对其进行距离测量，这样，相较于目前常见的TOF相机的标定方法，本TOF相机的标定装置在标定的过程中不需要移动标定板，只需要通过控制器发送第一组时序控制信号控制导轨转动一圈，就可以使待标定的TOF相机测量其与不同标定板的距离值，并实现对多个TOF相机进行标定，从而可大大提高TOF相机标定的效率与准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的TOF相机的标定装置的结构示意图；

图2是本发明第二实施例提供的TOF相机的标定装置的结构示意图；

图3是本发明第三实施例提供的TOF相机的标定装置的结构示意图；

图4是本发明第四实施例提供的TOF相机的标定装置的结构示意图；

图5是本发明第五实施例提供的TOF相机的标定装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的TOF相机的标定方法的流程图；

图7是本发明实施例提供的包括TOF相机的标定装置的TOF相机的标定设备的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的TOF相机的标定设备的俯视图；

图9是本发明实施例提供的使用TOF相机的标定设备的TOF相机的标定方法的流程图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	导轨	200	标定板
300	TOF相机	210	标定面
				410	标定管	420	遮光环
430	防光外壳	110	第一导轨
				120	第二导轨	10	机架
12	下机架	11	上机架
				13	安装隔板	20	物料堆叠装置
21	来料盒	22	标定失败盒
				23	标定完成盒	500	支撑滑轨
30	机械臂	600	治具组件
				40	中心滑环	51	扣合气缸
52	打开气缸

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”和“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，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的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供一种TOF相机的标定装置。

请参阅图1至图5，在本发明的多个实施例中，该TOF相机的标定装置包括呈环状设置的至少一个导轨100、多个标定板200以及控制器；每一标定板200至少包含一个标定面210，且每一标定面210和与之位置对应的TOF相机300之间的距离各不相同；导轨100包括间隔设置的多个支撑架(未示出)，支撑架用于支撑待标定的TOF相机300；控制器(未示出)，与导轨100和TOF相机300均连接，用于发送第一组时序控制信号以控制导轨100携带TOF相机300沿导轨100进行运动，以及向TOF相机300发送第二组时序控制信号以控制多个TOF相机300同时或交替工作来测量其与对应的标定板200的距离值。此外，控制器还用于根据测量距离值与标定板200的实际距离值计算补偿修正值，并根据补偿修正值对测量的距离值进行补偿，得到标定结果。

在此需说明的是，在本发明的技术方案中，TOF相机300包括光源发射模块和感光接收模块，光源发射模块包括激光发射器。在此，光源发射模块用于发射一特定波段的光波即发射光波，该发射光波在被测目标的表面反射，就被感光接收模块所接收，然后，感光接收模块根据发射光波和接收光波之间的时间差或者相位差计算出被测目标的深度信息。因此，在本TOF相机的标定装置中，选择具有更高聚焦度且能在外界环境中具有一定抗干扰性的合适波段的光波是十分重要的，而激光可满足此要求。

基于此结构设计，在本发明的技术方案中，由于在环形的导轨100上间隔设置有多个TOF相机300，在导轨100上方设有多个标定板200，且标定板200的标定面210与导轨100所在平面平行，但各个标定板200的标定面210和与之位置对应的TOF相机300之间的距离均不同，故在标定时，就只需要控制器发送第一组时序控制信号以控制导轨100驱使TOF相机300沿导轨100移动，然后控制器再发送第二组时序控制信号，就可以控制多个TOF相机300同时或交替工作来测量其与对应的标定板200的距离值。换言之，本发明通过设置多个标定板200，然后导轨100携带多个TOF相机300运动，使得每个标定板200都至少有一个待标定TOF相机300对其进行距离测量，这样，相较于目前常见的TOF相机的标定方法，本TOF相机的标定装置在标定的过程中不需要移动标定板200，只需要通过控制器发送第一组时序控制信号控制导轨100转动一圈，就可以使待标定的TOF相机300测量其与不同标定板200的距离值，并实现对多个TOF相机300进行标定，从而可大大提高TOF相机300标定的效率与准确性。此外，控制器还可以通过发送第二组时序控制信号以控制多个待标定的TOF相机300交替打开，如此，不仅可使TOF相机300在标定时能与导轨100更好地配合，还可以解决在标定时多个TOF相机300之间产生的多机干扰问题，从而可进一步提高相机标定的平稳性与精确性。

在此需说明的是，为方便TOF相机300在导轨100上循环转动，导轨100可以是弧形的椭圆或圆形，例如，如图1至图5所示，导轨100即为圆形的轨道。但本设计不限于此，在其他实施例中，导轨100110还可以是其他形状，在此不做限制。

下面参照图1举例说明，在第一实施例中，TOF相机300具有在导轨100上运动的运动区段以及相对导轨100静止的标定位置，在标定位置，TOF相机300的出光光轴与位置对应的的标定面210垂直。具体地，在本实施例中，在圆形导轨100的各支撑架上共设置有八个待标定的TOF相机300，在静止状态下即标定时间段内，每个待标定的TOF相机300的出光光轴方向都有一标定板200的标定面210与其相对，且每个标定面210到相对待标定的TOF相机300的距离都不同，例如标定距离具体可设置为300mm、600mm、900mm、1200mm、1500mm、1800mm、2100mm、2400mm等。当然，于其他实施例中，还可以根据具体需求，对导轨100上放置的待标定的TOF相机300的数量进行适应性地调整，其各个标定距离也可根据实际要求设置。

进一步地，在本实施例中，在标定位置，TOF相机300的出光光轴与标定位置对应的标定面210的标定中心重合。如此，TOF相机300每次随着导轨100以预设轨迹长度进行步进式移动后，都可恰好与某一标定板200对应，即各TOF相机300在每次移动后，可在不同的距离分别成像，方便建立测量距离与真实距离的关系，从而达到修正测量距离即可获得更准确的深度图的技术目的。此外，标定板200的标定面210应该尽量保证平整与光滑，且为了使标定板200表面的反射率更高且更均匀，标定面210优选呈白色设置，具体可采用白色亚光纸制成。

具体地，请参阅图1至图5，在第一至第五实施例中，导轨100呈圆环状设置，两相邻TOF相机300分别与导轨100的圆心之间的连线所形成的夹角相等，而该夹角具体但不限于设为45度，这样，导轨100在控制器的控制下按预设方向(顺时针或逆时针)运行时，每次转动的角度都为相同的45度，如此可使得控制器易于控制导轨100的转动，其转动过程更精确平稳。另外，为了保证标定效率，导轨100的转动速度优选大于2.5r/min。然本设计不限于此，在其它实施例中，导轨100每次转动的角度也可以不一样，具体可按照导轨100的形状以及每个待标定TOF相机300的标定时刻来设定。

可以理解的是，在实际标定过程中，若将所有的相机都打开，则相邻的相机之间可能会产生干扰，即一个TOF相机300可能不仅会接收到由本相机发射并经标定板200反射回来的光线，还可能接收到相邻相机发射的光线，这就会使得测量距离值产生一定的误差。故为避免多机干扰的问题，除了控制TOF相机300交替工作，或者适当增大标定板200之间的间距之外，还可以进一步地采用在TOF相机300和位置对应的标定板200之间设有遮光装置的方法。其中，该遮光装置具有多种形态，例如在如图3所示的第三实施例和如图4所示的第四实施例中，遮光装置为具有中空腔的标定管410，标定管410的轴向延伸方向与TOF相机300的出光光轴一致，标定板200设于标定管410的远离导轨100的一端，TOF相机300发出的光信号经由中空腔到达位置对应的标定板200。在此，为了避免环境光对TOF相机300发射的光信号的影响，以及降低在标定管410的中空腔的内侧壁上发生多路径效应的影响，可优选在中空腔的内壁面上涂覆有涂层以降低光反射率，该涂层通常为黑色材质，例如但不限于黑色聚氯乙烯材料等，反射率应小于1.5％。当然，在如图5所示的第五实施例中，遮光装置还可以替换为遮光环420，遮光环420具有可供TOF相机300发出的光信号通过的内环孔，即待标定的TOF相机300发送的光信号可经由遮光环420的中间空心的内环孔到达标定板200。

同理地，为了降低环境光对TOF相机300发射的光信号的影响，标定装置还包括罩住导轨100、标定板200以及TOF相机300的防光外壳430。该防光外壳430的可以与标定管410的内侧壁一样，均涂覆有涂层以降低反射率。

进一步地，在图2所示的第二实施例和图4所示的第四实施例中，其与第一实施例和第三实施例的不同之处在于，导轨100包括设置于标定板200两侧的第一导轨110和第二导轨120；其中标定板200具有面向第一导轨110的第一标定面210以及面向第二导轨120的第二标定面210。在这两个实施例中的TOF相机的标定装置的标定原理与另外两个实施例的标定原理相同，在此不在赘述。其中，控制器可对第一导轨110和第二导轨120进行同步控制，这样，当第一导轨110和第二导轨120同时转动一圈时，相对于本TOF相机的标定装置的UPH(units per hour，单位小时产能)就可增加一倍，从而可大大提高标定效率。

请参阅图7和图8，在发明的技术方案中，还涉及包含有前述TOF相机的标定装置的一种TOF相机的标定设备，该设备具体包括机架10、如前所述的标定装置以及物料堆叠装置20。其中，机架10包括机架本体和安装隔板13，机架本体经安装隔板13分隔为具有上安装腔的上机架11，以及具有下安装腔的下机架12；标定装置设于上安装腔中；物料堆叠装置20设于机架10的一侧，用于放置TOF相机300；控制器(未示出)设于下安装腔中，与导轨100和TOF相机300均连接，控制器用于发送第一组时序控制信号以控制导轨100携带TOF相机300沿导轨100进行运动，以及向TOF相机300发送第二组时序控制信号以控制多个TOF相机300同时或交替工作来测量其与对应的标定板200的距离值。

在此，该TOF相机的标定设备包括TOF相机的标定装置，该TOF相机的标定装置的具体结构参照上述实施例，由于本TOF相机的标定设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。而其中机架10分隔为上机架11和下机架12，下机架12用于容纳与上机架11中的TOF相机的标定装置电连接的控制器等，以保证下机架12的正面简洁，从而避免了因控制器等的电线或者零部件等裸露在外而导致的安全隐患。此外，为了避免环境光对TOF相机的标定装置的影响，优选在上安装腔的内壁面上涂覆有用以降低光反射率的涂层，例如但不限于将上机架11的内侧壁涂上黑色的材质，例如但不限于黑色的聚氯乙烯等材料，以降低反射率，并使反射率小于1.5％。

具体地，如图7和图8所示，在一实施例中，标定装置还包括多个沿上下方向延伸的支撑滑轨500，每一支撑滑轨500上均滑动安装有一个标定板200，而多个支撑滑轨500分别安装在上机架11的左右两内侧壁上，并在同一内侧壁上均匀间隔排布。在此，由于标定板200在对应的支撑滑轨500上可以沿上下方向滑动，故控制器就可以根据实际需要而精确控制标定板200的上下移动，从而实现标定板200上的标定面210和与之位置对应的TOF相机300之间的距离各不相同。

进一步地，在一实施例中，物料堆叠装置20包括用于放置待标定的TOF相机300的来料盒21、用于放置标定失败的TOF相机300的标定失败盒22、用于放置标定完成的TOF相机300的标定完成盒23。在实际标定过程中，通过AGV(Automated Guided Vehicle)小车可自动将待标定的TOF相机300送至来料盒21中，然后标定装置就可将待标定的TOF相机300从来料盒21中取出，并对其进行标定；然后，将标定失败的TOF相机300放置标定失败盒22中，将标定完成的TOF相机300放置在标定完成盒23中，如此便于对经过标定后的TOF相机300进行后续的操作。

为进一步提高本设备的自动化程度，如图7和图9，标定设备还包括用于抓取移动TOF相机300的机械臂30，机械臂30安装在安装隔板13上，并位于物料堆叠装置20和导轨100之间，主要用于将待标定的TOF相机300放置在支撑架上或将其从支撑架上取出。在此，使用机械臂30可以避免人手拿着的抖动，进而有利于提高标定的精度。

进一步地，请参阅图7和图8，在一实施例中，标定设备还包括设于导轨100上的治具组件600，治具组件600通过导线与导轨100电连接，在安装隔板13上于导轨100的中心处设有用于归置导线的中心滑环40。具体地，在AGV小车自动将待标定的TOF相机300送至来料盒21后，机械臂30会自动将待标定的TOF相机300从来料盒21中取下并放置于治具组件600内。在此，治具组件600与导轨100是通过导线连接的，以对TOF相机300提供电支持，然而，当导轨100携带TOF相机300转动时，相应地也会带动这些电线旋转，为了避免这些电线缠绕在一起，可通过导轨100的中心处设置一个用于归置这些电线的中心滑环40来解决问题。

在此需特别说明的是，当TOF相机300被放置在治具组件600上之后，本TOF相机的标定装置会对TOF相机300进行检测，一是检测TOF相机300与治具组件600是否连接好，例如是否有接触不良的问题；二是检测TOF相机300本身是否完好，例如发射模块是否能正常发射光信号，感光接收模块是否能正常接收光信号等；一旦存在上述任何一项问题，则此TOF相机300将会跳过后续的正常测量步骤，而仅仅随导轨100移动，最后被放置于标定失败盒22中。

进一步地，在一实施例中，标定设备还包括扣合气缸51和打开气缸52，且扣合气缸51与打开气缸52均设于导轨100上，并分别位于机械臂30的两侧。具体地，当TOF相机300被放置于治具组件600内后，TOF相机300将会随着导轨100转动至扣合气缸51处，该扣合气缸51主要用于将待标定的TOF相机300与治具组件600紧密扣合以保证待标定的TOF相机300的平行度，以免出现因相机倾斜而造成的标定结果不精确的问题发生；然后，TOF相机300将会被转动至各标定位置，以测量其与不同标定板200之间的距离，例如各标定距离可以设置为300mm、450mm、600mm、750mm、900mm、1050mm等，当然，这些标定距离仅为示例性说明，并不是对本发明的限制，于其他实施例中，标定距离可根据实际需求设置；当TOF相机300采集完所有标定距离之后，TOF相机300会被转动至打开气缸52处，打开气缸52会将TOF相机300与治具组件600分离，以便于后续操作中机械臂30将标定完成的TOF相机300从治具组件600中取出并放置于标定完成盒23中。此外，由于标定板200和TOF相机300的距离是可以动态变化的，如此，当TOF相机300转动一圈之后，如需采集更多不同的标定距离，可以移动标定板200，TOF相机300也可以跳过打开气缸52而重新随着导轨100转动，以再次采集不同的标定距离。

本发明还提出一种TOF相机的标定方法，TOF相机的标定方法使用如前所述的TOF相机的标定装置以完成对TOF相机300的标定。请参阅图6，本TOF相机的标定方法包括以下步骤：

S100、安装多个标定板200，且标定板200的标定面210与导轨100所在的平面平行；

S200、将多个TOF相机300一一安装在对应的支撑架上，且每一标定面210和与之位置对应的TOF相机300之间的距离各不相同；

具体在TOF相机的标定设备中，如图9所示，步骤S200可以变化为利用机械臂30将物料堆叠装置20中的TOF相机300取出放置在导轨100上的支撑架上。

S300、控制器向导轨100发送第一组时序控制信号，以控制导轨100携带TOF相机300沿导轨100进行运动，TOF相机300处于非标定时间段；

S400、在TOF相机300运行至预设的标定位置时，导轨100停止运动，TOF相机300处于标定时间段；

S500、在标定时间段内，控制器向TOF相机300发送第二组时序控制信号，以控制多个TOF相机300同时或交替工作，以测量TOF相机300与对应的标定板200之间的距离，获取测量距离值。

进一步地，在一实施例中，控制器与导轨100有线连接或无线连接，第一组时序控制信号具体为脉冲信号，步骤S300包括以下分步骤：

S310、控制器控制导轨100携带TOF相机300以导轨100的中心轴线为轴进行步进式水平转动；

S320、脉冲处于高电平时，导轨100按照预设方向(顺时针方向或逆时针方向)进行转动，TOF相机300处于非标定时间段；

S330、脉冲处于低电平时，导轨100停止转动，TOF相机300处于标定时间段，可测量与对应的标定板200之间的距离值。

而在控制器控制导轨100转动至标定位置后，即相机处于标定时间段时，控制器可向待标定TOF相机300发送第二组时序控制信号以测量TOF相机300与对应标定板200的距离值。具体地，第二组时序控制信号为脉冲信号；当脉冲信号处于高电平时，TOF相机300开启处于工作状态，当脉冲信号处于低电平时，TOF相机300关闭处于非工作状态；且第二组时序控制信号的电压状态与第一组时序控制信号的电压状态相反，即第一组时序控制信号处于高电平时，第二组时序控制信号应处于低电平。这样，通过控制器发出的两组时序控制信号，就可使得TOF相机300仅在标定时间段打开，从而不但可避免因一直打开TOF相机300而造成的资源浪费，好可以使TOF相机300在导轨100停止转动之后才开始测量距离值，具有提高标定的平稳性与精确性的技术效果。

在一实施例中，控制器对TOF相机300进行同步控制，例如在标定时间段内，控制器控制所有TOF相机300开启，在非标定时间段内，控制器控制所有TOF相机300关闭，如此，当导轨100转动一圈之后，所有的TOF相机300都可以测量相对于不同标定板200的全部距离值，从而大大地提高了标定的效率。当然，于其他实施例中，控制器也可对每个TOF相机300进行分别控制，工作人员可根据具体需求来设定某个TOF相机300是否被开启或关闭。

在一实施例中，在标定时间段内，控制器控制两相邻的其中一台TOF相机300开启，在非标定时间段内，控制器控制所有TOF相机300关闭。可以理解的是，TOF相机300是通过计算光线发射反射时间差或相位差来换算被拍摄物体的距离的，因此，若将所有的相机都打开，则相邻相机之间很可能会产生干扰，即TOF相机300可能不仅会接收到由本相机发射并经标定板200反射回来的光线，还可能接收到相邻相机发射的的光线，这久使得测量的距离值会产生一定的误差。而本设计交替打开相机的方式(例如相邻的两相机，选择其中之一开启)，可在导轨100转动一圈之后，对一半的TOF相机300进行标定，然后在导轨100转动下一圈的时候，再对另一半的TOF相机300进行标定，如此，就可以解决对多个TOF相机300进行标定时产生的多机干扰问题，从而进一步提高了标定的平稳性与精确性。

在此，控制器可以是上位机，例如电脑等，其与导轨100和TOF相机300可通过USB、电线等进行有线连接，也可以通过无线网等方式进行无线连接，从而实现对导轨100和TOF相机300的控制。在一实施例中，在步骤S500之后，还包括如何获取最终的相机标定结果的步骤：

S600、将步骤S500测得的测量距离值传输给控制器；

S700、控制器根据测量距离值与TOF相机300与对应的标定板200之间的实际距离值，计算获取补偿修正值；

S800、根据补偿修正值对测量距离值进行补偿，获取相机标定结果。

此外，在一实施例中，TOF相机的标定方法还包括对TOF相机300进行摆动误差标定和固定相位模式噪声标定。具体来说，然而由于实际的调制波形与相位差计算模型的差异，在不同距离处会产生不同的偏差，这些不同距离处的偏差即为摆动误差(wigglingerror)，因此为提高标定的准确性，就需要在不同的距离进行标定以求取各个wiggling偏差数值，即前述测量距离值的标定过程中就包括摆动误差标定(wiggling标定)。此外，由于设计和生产过程的差异，传感器在制造过程中每个像素点可能各不相同，导致每个像素点具有独立的距离偏差，也就是说每个像素都有着不同的固定延时，即固定相位模式噪声(Fixed Phase Pattern Noise，FPPN)，故在本TOF相机300的标定过程中，还需要对每个像素点的固定的偏移量进行标定，即进行FPPN标定。因此，标定板200应包含一个大小能全覆盖待标定的TOF相机300视场角的标定面210，以便于进行FPPN标定。这两种标定的具体操作方法可依照现有技术中常见方法，在此不在赘述。

最后需特别说明的是，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一非易失性计算机可读存储介质中，其可包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种TOF相机的标定装置，其特征在于，包括：

至少一个导轨，包括间隔设置的多个支撑架，所述支撑架用于支撑待标定的TOF相机；

多个标定板，每一所述标定板至少包含一个标定面，且每一所述标定面和与之位置对应的所述TOF相机之间的距离各不相同；以及，

控制器，与所述导轨和所述TOF相机均连接，用于发送第一组时序控制信号以控制所述导轨携带所述TOF相机沿所述导轨进行运动，以及向所述TOF相机发送第二组时序控制信号以控制多个所述TOF相机同时或交替工作来测量其与对应的所述标定板的距离值。

2.如权利要求1所述的TOF相机的标定装置，其特征在于，所述TOF相机的出光光轴与位置对应的所述标定面垂直。

3.如权利要求2所述的TOF相机的标定装置，其特征在于，所述TOF相机的出光光轴与所述标定面的标定中心重合。

4.如权利要求2所述的TOF相机的标定装置，其特征在于，在所述TOF相机和位置对应的所述标定板之间设有遮光装置。

5.如权利要求4所述的TOF相机的标定装置，其特征在于，所述遮光装置为具有中空腔的标定管，所述标定管的轴向延伸方向与所述TOF相机的出光光轴一致，所述标定板设于所述标定管的远离所述导轨的一端，所述TOF相机发出的光信号经由所述中空腔到达位置对应的所述标定板；或者，

所述遮光装置为遮光环，所述遮光环具有供所述TOF相机发出的光信号通过的内环孔。

6.如权利要求1至5任一项所述的TOF相机的标定装置，其特征在于，所述导轨包括设置于所述标定板两侧的第一导轨和第二导轨，其中所述标定板具有面向所述第一导轨的第一标定面以及面向所述第二导轨的第二标定面。

7.一种TOF相机的标定方法，其特征在于，所述TOF相机的标定方法使用如权利要求1至6所述的TOF相机的标定装置以完成对所述TOF相机的标定，包括以下步骤：

S100、安装多个标定板，且所述标定板的标定面与所述导轨所在的平面平行；

S200、将多个TOF相机一一安装在对应的支撑架上，且每一所述标定面和与之位置对应的所述TOF相机之间的距离各不相同；

S300、控制器向导轨发送第一组时序控制信号，以控制所述导轨携带TOF相机沿所述导轨进行运动，所述TOF相机处于非标定时间段；

S400、在所述TOF相机运行至预设的标定位置时，所述导轨停止运动，所述TOF相机处于标定时间段；

S500、在所述标定时间段内，所述控制器向所述TOF相机发送第二组时序控制信号，以控制多个所述TOF相机同时或交替工作，以测量所述TOF相机与对应的所述标定板之间的距离，获取测量距离值。

8.如权利要求7所述的TOF相机的标定方法，其特征在于，所述控制器与所述导轨有线连接或无线连接，所述第一组时序控制信号为脉冲信号，所述步骤S300包括以下分步骤：

S310、所述控制器控制所述导轨携带所述TOF相机以所述导轨的中心轴线为轴进行步进式水平转动；

S320、所述脉冲处于高电平时，所述导轨按照预设方向进行转动，所述TOF相机处于所述非标定时间段；

S330、所述脉冲处于低电平时，所述导轨停止转动，所述TOF相机处于所述标定时间段，可测量与对应的所述标定板之间的距离值；

所述第二组时序控制信号为脉冲信号；

当所述脉冲信号处于高电平时，所述TOF相机开启处于工作状态，当所述脉冲信号处于低电平时，所述TOF相机关闭处于非工作状态；

且所述第二组时序控制信号的电压状态与所述第一组时序控制信号的电压状态相反。

9.如权利要求8所述的TOF相机的标定方法，其特征在于，所述控制器对所述TOF相机进行同步控制，在所述标定时间段内，所述控制器控制所有所述TOF相机开启，在所述非标定时间段内，所述控制器控制所有所述TOF相机关闭；或者，

在所述标定时间段内，所述控制器控制两相邻的其中一台所述TOF相机开启，在所述非标定时间段内，所述控制器控制所有所述TOF相机关闭。

10.如权利要求7所述的TOF相机的标定方法，其特征在于，在所述步骤S500之后，还包括步骤：

S600、将步骤S500测得的所述测量距离值传输给所述控制器；

S700、所述控制器根据所述测量距离值与所述TOF相机与对应的所述标定板之间的实际距离值，计算获取补偿修正值；

S800、根据所述补偿修正值对所述测量距离值进行补偿，获取相机标定结果。