CN110807813A - 一种tof模组标定方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种TOF模组标定方法、装置及系统。该方法的一具体实施方式包括：控制标定板在导轨上进行远离TOF模组的匀速运动；判断匀速运动中的所述标定板所处的位置，在所述标定板自预设初始位置至预设终点位置的区间内，周期性获取TOF模组测量得到的标定板的测量距离值及对应时刻的TOF模组与标定板之间的实际距离值，得到标定数据；根据所述标定数据对所述TOF模组进行标定。该实施方式节省了标定的时间，提高了标定效率。

Description

一种TOF模组标定方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及TOF模组标定技术领域，特别是涉及一种TOF模组标定方法、装置及系统。

背景技术

TOF(Time of flight)模组是一种双向测距模组，其工作原理是向目标连续出射光脉冲信号(通常为红外光脉冲信号)，并接收由目标反射的光脉冲信号，通过探测光脉冲信号的往返飞行时间来测量目标的距离，输出目标距离数据。TOF模组作为一种主流的3D摄像头模组，越来越受到重视。

TOF模组由于受光出射功率的影响，距目标的距离越远则光脉冲信号的功率衰减越大，因此，对于不同距离的目标，TOF模组得到的测量距离与目标的实际距离之间存在的误差是非线性的。所以，在对TOF模组进行距离标定的时候，会采用针对不同距离的分段标定。

现有技术中，一般采用如图1所示的标定系统来对TOF模组100进行标定，标定的流程为：使用支架200将TOF模组100进行固定，标定板300设置在位于TOF模组100正前方的导轨400上，保证TOF模组100固定后的高度大概为标定板300高度的一半，将固定好的TOF模组100放置在0刻度处，在进行标定前，根据所要标定的距离合理的设置标定板300需要在导轨400上移动的距离以及移动次数，在进行标定过程中，标定板300进行间歇式运动，标定板300根据设置的移动距离进行第一次移动，第一次移动后，记录第一个标定数据，记录完毕后，标定板300根据设置的移动距离再次进行第二次移动，以此进行循环标定，记录相应的标定数据。

根据上述可知，现有的TOF模组标定方式存在如下问题：当标定的距离过远时，为了保证标定数据的准确性就需要相应的增加移动次数，从而导致标定所花费的时间过长。

因此，需要提供一种新的TOF模组标定方法、装置及系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TOF模组标定方法、装置及系统，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。

本发明第一方面提供了一种TOF模组标定方法，包括：

控制标定板在导轨上进行远离TOF模组的匀速运动；

判断匀速运动中的所述标定板所处的位置，在所述标定板自预设初始位置至预设终点位置的区间内，周期性获取TOF模组测量得到的标定板的测量距离值及对应时刻的TOF模组与标定板之间的实际距离值，得到标定数据；

根据所述标定数据对所述TOF模组进行标定。

可选地，判断匀速运动中的所述标定板所处的位置进一步包括：

在所述标定板匀速运动过程中，获取所述TOF模组采集的所述标定板的图像的IR亮度值；

当所述IR亮度值处于第一预设范围内时判定所述标定板处于所述预设初始位置，当所述IR亮度值处于第二预设范围内时判定所述标定板处于所述预设终点位置。

可选地，该方法还包括：

分别获取多组TOF模组采集的所述标定板在预设初始位置时的所述标定板的图像的第一IR亮度值，并分别获取多组TOF模组的采集单元采集的所述标定板在预设终点位置时的所述标定板的图像的第二IR亮度值；

将多组所述第一IR亮度值进行曲线拟合得到第一误差系数，并将多组所述第二IR亮度值进行曲线拟合得到第二误差系数；

根据第一预设IR亮度值与所述第一误差系数得到所述第一预设范围，并根据第二预设IR亮度值与所述第二误差系数得到所述第二预设范围。

可选地，在所述根据所述标定数据对所述TOF模组进行标定之前，该方法还包括：

多次执行所述控制标定板在导轨上进行远离TOF模组的匀速运动，及所述判断匀速运动中的所述标定板所处的位置，在所述标定板自预设初始位置到预设终点位置的区间内，周期性获取TOF模组测量得到的标定板的测量距离值及对应时刻的TOF模组与标定板之间的实际距离值；得到多组标定数据；

将所述多组标定数据的平均值作为所述标定数据。

本发明第二方面提供了一种TOF模组标定装置，包括：

控制模块，用于控制标定板在导轨上进行远离TOF模组的匀速运动；

处理模块，用于判断匀速运动中的所述标定板所处的位置，在所述标定板自预设初始位置至预设终点位置的区间内，周期性获取TOF模组测量得到的标定板的测量距离值及对应时刻的TOF模组与标定板之间的实际距离值，得到标定数据；

标定模块，用于根据所述标定数据对所述TOF模组进行标定。

可选地，所述处理模块进一步用于：

在所述标定板匀速运动过程中，获取所述TOF模组采集的所述标定板的图像的IR亮度值；

当所述IR亮度值处于第一预设范围内时判定所述标定板处于所述预设初始位置，当所述IR亮度值处于第二预设范围内时判定所述标定板处于所述预设终点位置。

可选地，所述处理模块还用于：

分别获取多组TOF模组采集的所述标定板在预设初始位置时的所述标定板的图像的第一IR亮度值，并分别获取多组TOF模组的采集单元采集的所述标定板在预设终点位置时的所述标定板的图像的第二IR亮度值；

将多组所述第一IR亮度值进行曲线拟合得到第一误差系数，并将多组所述第二IR亮度值进行曲线拟合得到第二误差系数；

根据第一预设IR亮度值与所述第一误差系数得到所述第一预设范围，并根据第二预设IR亮度值与所述第二误差系数得到所述第二预设范围。

本发明第三方面提供了一种TOF模组标定系统，包括导轨、标定板及本发明第二方面提供的TOF模组标定装置。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案具有原理明确、设计简单的优点，在自预设初始位置至预设终点位置的标定范围内周期性获取TOF模组测量得到的持续进行匀速运动的标定板的测量距离值及对应时刻的TOF模组与标定板之间的实际距离值，由此得到标定数据并对TOF模组进行标定，由于本发明中的标定板进行持续的匀速运动，因此节省了标定的时间，提高了标定效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出现有的TOF模组标定系统的示意图。

图2示出本发明的一个实施例提供的TOF模组标定方法的流程图。

图3示出对TOF模组进行一次测量后所得到的测量距离值的数据采集图。

图4示出对TOF模组进行多次测量后所得到的测量距离值的数据采集图。

图5示出本发明的另一个实施例提供的TOF模组标定装置的结构框图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图2所示，本发明的一个实施例提供了一种TOF模组标定方法，包括如下步骤：

S1、控制标定板在导轨上进行远离TOF模组的匀速运动；

S2、判断匀速运动中的所述标定板所处的位置，在所述标定板自预设初始位置至预设终点位置的区间内，周期性获取TOF模组测量得到的标定板的测量距离值及对应时刻的TOF模组与标定板之间的实际距离值，得到标定数据；

S3、根据所述标定数据对所述TOF模组进行标定。

实际距离值为标定板至TOF模组之间的实际直线距离，在一个具体示例中该实际距离值可通过简单计算而直接得到。由于在本实施例中，标定板始终保持匀速运动，而测量距离值的获取周期也是已知的，因此，当标定板运动至预设初始位置时，通过已知的预设初始位置与TOF模组之间的水平实际直线距离以及标定板的运动速度，便能够计算得到与周期性获取的测量距离值相对应的(即相同时刻的)实际距离值，例如：预设初始位置与TOF模组之间的水平直线距离为0.5m，标定板的运动速度为1m/s，获取周期设定为1s，也就是说，当标定板在运动的过程中，到达了距离TOF模组0.5m的距离之后，便开始按照1s的周期来获取TOF模组的测量距离值以及对应的实际距离值，其中，第一个测试点的实际距离值为0.5m+1s×1m/s＝1.5m，第二个测试点的实际距离值为0.5m+2s×1m/s＝2.5m，以此类推。另外，由上述举例可见，如需调整测试点的间距，可通过调节获取测量距离值的周期和/或调节标定板的运动速度实现。

与基于如图1所示的TOF模组标定系统进行TOF模组标定的现有流程不同的是，本实施例提供的TOF模组标定方法采用控制标定板进行持续的匀速运动的方式，在自预设初始位置至预设终点位置的标定范围内周期性获取TOF模组测量得到的持续进行匀速运动的标定板的测量距离值及对应时刻的TOF模组与标定板之间的实际距离值，由此得到标定数据并对TOF模组进行标定，由于采用了控制标定板进行持续的匀速运动的方式，因此节省了标定的时间，提高了标定效率。

在本实施例的一些可选的实现方式中，步骤S2中，所述判断匀速运动中的所述标定板所处的位置进一步包括：

在所述标定板匀速运动过程中，获取所述TOF模组采集的所述标定板的图像的IR亮度值；

当所述IR亮度值处于第一预设范围内时判定所述标定板处于所述预设初始位置，当所述IR亮度值处于第二预设范围内时判定所述标定板处于所述预设终点位置。

当标定板运动至初始位置时，则开始以预设初始位置为起点周期性的获取标定板至所述TOF模组之间的测量距离值以及实际距离值，而到标定板运动至预设终点位置时，则停止对测量距离值以及实际距离值的采集。为了判断标定板在运动的过程中何时到达预设初始位置以及预设终点位置，本实现方式采用根据TOF模组采集的所述标定板的图像的IR亮度值来进行判断的方法，具体的，由于标定板与TOF模组之间处于不同距离时，TOF模组采集的标定板的图像的IR亮度值也相应不同，因此，可通过获取TOF模组的采集的标定板的图像的IR亮度值，并将此IR亮度值与通过预先测试而设定的第一预设范围以及第二预设范围来进行对比来实现快速准确地自动判断标定板处于预设初始位置及预设终点位置。

在本实施例的一些可选的实现方式中，分别获取多组TOF模组采集的所述标定板在预设初始位置时的所述标定板的图像的第一IR亮度值，并分别获取多组TOF模组的采集单元采集的所述标定板在预设终点位置时的所述标定板的图像的第二IR亮度值；

将多组所述第一IR亮度值进行曲线拟合得到第一误差系数，并将多组所述第二IR亮度值进行曲线拟合得到第二误差系数；

根据第一预设IR亮度值与所述第一误差系数得到所述第一预设范围，并根据第二预设IR亮度值与所述第二误差系数得到所述第二预设范围。

其中，在使用IR亮度值进行预设初始位置以及预设终点位置的判定(或者说确认)时，预先设置第一预设IR亮度值以及第二IR亮度值，在这里，第一预设IR亮度值应当被理解为：在不考虑误差的情况下，当标定板位于预设初始位置时TOF模组采集的标定板的图像的IR亮度值，第二预设IR亮度值应当被理解为：在不考虑误差的情况下，当标定板位于预设结束位置时TOF模组采集的标定板的图像的IR亮度值。但是由于环境的或其他的外在因素，不可避免的会产生一定的误差值，因此，为了更精确的判定标定板在匀速运动过程中是否到达了预设初始位置及预设终点位置，本实现方式采用分别获取多组TOF模组采集的所述标定板在预设初始位置时的所述标定板的图像的第一IR亮度值，并分别获取多组TOF模组的采集单元采集的所述标定板在预设终点位置时的所述标定板的图像的第二IR亮度值，之后将多组所述第一IR亮度值进行曲线拟合得到第一误差系数，并将多组所述第二IR亮度值进行曲线拟合得到第二误差系数，最后根据第一预设IR亮度值与所述第一误差系数得到所述第一预设范围，并根据第二预设IR亮度值与所述第二误差系数得到所述第二预设范围，在实际进行标定的过程中，当TOF模组采集的标定板的图像的IR亮度值处于第一预设范围内时，则表示标定板已经到了预设初始位置，这时，便开始周期性获取TOF模组测量得到的标定板的测量距离值；当TOF模组采集的标定板的图像的IR亮度值处于第二预设范围内时，则表示标定板已经到了预设终点位置，这时，便停止周期性获取TOF模组测量得到的标定板的测量距离值。

需要说明的是，在本实施例中，预设初始位置、预设终点位置、TOF模组测量得到的标定板的测量距离值的获取周期、标定板的运动速度都由标定人员根据标定需求自行进行设定及调整，本实施例对此不做具体限定。

在本实施例的一些可选的实现方式中，在所述根据所述标定数据对所述TOF模组进行标定之前，该方法还包括：

多次执行所述控制标定板在导轨上进行远离TOF模组的匀速运动，及所述判断匀速运动中的所述标定板所处的位置，在所述标定板自预设初始位置到预设终点位置的区间内，周期性获取TOF模组测量得到的标定板的测量距离值及对应时刻的TOF模组与标定板之间的实际距离值；得到多组标定数据；

将所述多组标定数据的平均值作为所述标定数据。

在TOF模组的标定过程中，从预设初始位置开始周期性获取TOF模组测量得到的匀速运动的标定板的测量距离值及对应时刻的TOF模组与标定板之间的实际距离值，直至标定板到达预设终点位置为止。其中，例如图3示出的对TOF模组进行一次测量后所得到的测量距离值的数据采集图，图3的横轴代表时间，纵轴代表测量距离值，通过图3可看出，TOF模组进行一次标定后得到的测量距离值所形成的数据曲线在稳定性上存在一定缺陷，因此，为了使得数据曲线更为稳定，可对TOF模组进行多次标定，来得到相应的多组标定数据，将多组标定数据采用取平均值的方法得到如图4的数据曲线，从而能够进一步的提高标定的精度。

在本实施例的一些可选的实现方式中，步骤S3进一步包括：

根据所述标定数据得到修正函数；

根据所述修正函数对所述TOF模组进行标定。

在一个具体示例中，预设的修正函数的函数表达式可为：

X＝(1/Ki)(Y-Ci)，i＝1，2，3···；其中，X为第i个测试点的实际距离值，Y表示第i个测试点的测量距离值，Ki以及Ci为待标定的常系数；根据该函数表达式，以及所获取的各个不同测试点的测量距离值以及实际距离值，可以标定常系数Ki以及Ci，需要说明的是，根据标定需要，还可以使用其他函数表达式，例如，通过足够的数据自行拟合出一个更为准确的函数表达式，从而得到修正函数。

需要说明的是，在本实施例中，根据标定需要，也可对标定后的结果进行复检，以检查标定结果是否达标，若标定结果不达标，则可再次对TOF模组进行相应的标定。

如图5所示，本发明的另一个实施例提供了一种TOF模组标定装置，包括：

控制模块，用于控制标定板在导轨上进行远离TOF模组的匀速运动；

处理模块，用于判断匀速运动中的所述标定板所处的位置，在所述标定板自预设初始位置至预设终点位置的区间内，周期性获取TOF模组测量得到的标定板的测量距离值及对应时刻的TOF模组与标定板之间的实际距离值，得到标定数据；

标定模块，用于根据所述标定数据对所述TOF模组进行标定。

具体的，本实施例中的控制模块可为驱动电机，驱动电机可驱动标定板在导轨上进行匀速移动，处理模块以及标定模块可为单片机或处理器。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述处理模块进一步用于：

在所述标定板匀速运动过程中，获取所述TOF模组采集的所述标定板的图像的IR亮度值；

当所述IR亮度值处于第一预设范围内时判定所述标定板处于所述预设初始位置，当所述IR亮度值处于第二预设范围内时判定所述标定板处于所述预设终点位置。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述处理模块还用于：

分别获取多组TOF模组采集的所述标定板在预设初始位置时的所述标定板的图像的第一IR亮度值，并分别获取多组TOF模组的采集单元采集的所述标定板在预设终点位置时的所述标定板的图像的第二IR亮度值；

将多组所述第一IR亮度值进行曲线拟合得到第一误差系数，并将多组所述第二IR亮度值进行曲线拟合得到第二误差系数；

根据第一预设IR亮度值与所述第一误差系数得到所述第一预设范围，并根据第二预设IR亮度值与所述第二误差系数得到所述第二预设范围。

需要说明的是，本实施例提供的TOF模组标定装置的原理及工作流程与上述TOF模组标定方法相似，相关之处可以参照上述说明，在此不再赘述。

本发明的再一个实施例提供了一种TOF模组标定系统，包括导轨、标定板及上述实施例提供的TOF模组标定装置。

需要说明的是，在本发明的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种TOF模组标定方法，其特征在于，包括：

控制标定板在导轨上进行远离TOF模组的匀速运动；

判断匀速运动中的所述标定板所处的位置，在所述标定板自预设初始位置至预设终点位置的区间内，周期性获取TOF模组测量得到的标定板的测量距离值及对应时刻的TOF模组与标定板之间的实际距离值，得到标定数据；

根据所述标定数据对所述TOF模组进行标定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断匀速运动中的所述标定板所处的位置进一步包括：

在所述标定板匀速运动过程中，获取所述TOF模组采集的所述标定板的图像的IR亮度值；

当所述IR亮度值处于第一预设范围内时判定所述标定板处于所述预设初始位置，当所述IR亮度值处于第二预设范围内时判定所述标定板处于所述预设终点位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

分别获取多组TOF模组采集的所述标定板在预设初始位置时的所述标定板的图像的第一IR亮度值，并分别获取多组TOF模组的采集单元采集的所述标定板在预设终点位置时的所述标定板的图像的第二IR亮度值；

将多组所述第一IR亮度值进行曲线拟合得到第一误差系数，并将多组所述第二IR亮度值进行曲线拟合得到第二误差系数；

根据第一预设IR亮度值与所述第一误差系数得到所述第一预设范围，并根据第二预设IR亮度值与所述第二误差系数得到所述第二预设范围。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述标定数据对所述TOF模组进行标定之前，该方法还包括：

多次执行所述控制标定板在导轨上进行远离TOF模组的匀速运动，及所述判断匀速运动中的所述标定板所处的位置，在所述标定板自预设初始位置到预设终点位置的区间内，周期性获取TOF模组测量得到的标定板的测量距离值及对应时刻的TOF模组与标定板之间的实际距离值；得到多组标定数据；

将所述多组标定数据的平均值作为所述标定数据。

5.一种TOF模组标定装置，其特征在于，包括：

控制模块，用于控制标定板在导轨上进行远离TOF模组的匀速运动；

处理模块，用于判断匀速运动中的所述标定板所处的位置，在所述标定板自预设初始位置至预设终点位置的区间内，周期性获取TOF模组测量得到的标定板的测量距离值及对应时刻的TOF模组与标定板之间的实际距离值，得到标定数据；

标定模块，用于根据所述标定数据对所述TOF模组进行标定。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理模块进一步用于：

在所述标定板匀速运动过程中，获取所述TOF模组采集的所述标定板的图像的IR亮度值；

当所述IR亮度值处于第一预设范围内时判定所述标定板处于所述预设初始位置，当所述IR亮度值处于第二预设范围内时判定所述标定板处于所述预设终点位置。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理模块还用于：

分别获取多组TOF模组采集的所述标定板在预设初始位置时的所述标定板的图像的第一IR亮度值，并分别获取多组TOF模组的采集单元采集的所述标定板在预设终点位置时的所述标定板的图像的第二IR亮度值；

将多组所述第一IR亮度值进行曲线拟合得到第一误差系数，并将多组所述第二IR亮度值进行曲线拟合得到第二误差系数；

根据第一预设IR亮度值与所述第一误差系数得到所述第一预设范围，并根据第二预设IR亮度值与所述第二误差系数得到所述第二预设范围。

8.一种TOF模组标定系统，其特征在于，包括导轨、标定板及如权利要求5-7中任一项所述的TOF模组标定装置。

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