CN110864879B - 一种基于投影模块的tof深度模组平面度测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及TOF深度模组平面度测试技术领域,尤其是一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试系统及方法。本发明采用投射装置在平面度测试面板上投射能够测试平行情况的图形,使用待测TOF深度模组获取图形信息,对图形信息进行分析计算,判断当前TOF模组与测试面板是否平行,根据计算结果调整至TOF深度模组与平面度测试面板处于平行位置后,固定TOF深度模组的位置,对TOF深度模组进行平面度检测。本发明结构简单,操作方便,同时环境易于维护,在确保测试平面重复利用性和反射率一致性的前提下快速完成TOF深度模组的位置调整,使其镜头的平面与测试平面保持平行,完成平面度测试需求,满足开发端测试需求。
Description
技术领域
本发明涉及TOF深度模组平面度测试技术领域,尤其是一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试系统及方法。
背景技术
TOF深度模组:TOF模组与普通机器视觉成像过程有类似之处,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相机具有本质不同的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。
平面度测试:为了检测TOF深度模组获取的深度数据的一致性,模组厂方面需要进行平面度测试,平面度测试的一般方案为:使深度模组与一面完全平整的平面间隔一定距离平行放置,对获取到的深度数据进行分析,分析其其一致性与波动性,通过其波动值的大小与期望的标准值进项判断,从而认定TOF深度模组性能是否合格。
为了进行平面度检测,首先需要调整TOF深度模组的镜头平面与测试平面处于平行位置,由于测试过程中需要保持测试平面重复利用性以及保持其一致的反射率,通常不能简单地在测试平面用贴测试图案的方法将TOF深度模组镜头调整至与测试平面平行。这就给TOF深度模组平面度测试过程带了了不便。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术中存在的不足,提供一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试系统及方法,简单易行,计算速度迅速,能够在确保测试平面重复利用性和反射率一致性的前提下快速完成TOF深度模组的位置调整,使其镜头的平面与测试平面保持平行,完成平面度测试需求,满足开发端测试需求。
本发明的技术方案是:
一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试方法,包括如下步骤:
(1)采用投射装置在平面度测试面板上投射能够测试平行情况的图形;
(2)使用待测TOF深度模组获取图形信息,对图形信息进行分析计算,判断当前TOF模组与测试面板是否平行;
(3)根据计算结果调整至TOF深度模组与平面度测试面板处于平行位置后,固定TOF深度模组的位置,对TOF深度模组进行平面度检测。
进一步的,所述能够测试平行情况的图形为矩形、平行四边形、“X”型、“十”字型或“#”型中任意一种。
进一步的,所述步骤(2)中分析计算过程包括如下步骤:
S1、对获取的图形进行阈值化处理以及角点检测,获取其角点的坐标位置;
S2、根据角点的坐标位置分别计算第一方向的边长、第二方向的边长、第一方向两组边长之间的差值和第二方向两组边长之间的差值;
S3、根据步骤S2的计算结果调整TOF深度模组的仰角或/和倾斜角度。
进一步的,所述边长的计算公式为:
Diatance MN=SQRT((Mx-Nx)×(Mx-Nx)+(My-Ny)×(My-Ny)),其中,M、N为角点位置编号,x为第一方向,y为第二方向,Mx为M点的第一方向坐标,My为M点的第二方向坐标,Nx为N点的第一方向坐标,Ny为N点的第二方向坐标。
进一步的,所述第一方向两组边长之间的差值Delta x和第二方向两组边长之间的差值Deltay的计算公式分别为:
Deltax=abs(Diatance MN-Diatance M'N'),
Deltay=abs(Diatance MM'-Diatance NN'),
其中,M'和N'为角点位置编号。
进一步的,若第一方向的边长之间的长度相同,第二方向的边长之间的长度不相同,或情况反之,则仅需要调整TOF深度模组的仰角或倾斜角度。
进一步的,若第一方向的边长之间的长度不同且第二方向的边长之间的长度亦不同,比较第一方向两组边长之间的差值和第二方向两组边长之间的差值,先调整差值较大的一组至差值为零,再调整差值较小的一组至差值为零。
进一步的,所述步骤(3)中对TOF深度模组进行平面度检测的过程包括如下步骤:
①获取深度图像的稳定深度数据信息,将多帧深度图像的数据进行平均计算,作为待分析的深度数据,数据平均计算的方式能够克服TOF深度模组高敏感度导致的数据波动性较大的不足;
②对待分析的深度数据进行稳定性计算,若计结果符合标准值,则认定为该TOF深度模组平面度测试成功,若计结果过不符合标准值,则认定为该TOF深度模组平面度测试失败,稳定性计算能够克服镜头畸变等因素引起的深度数据大小不等的不足。
进一步的,所述步骤②中稳定性计算为对所有数据进行方差计算,方差是衡量源数据和期望值相差的度量值。
进一步的,所述步骤(1)中的投射装置为IR投影模块。
一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试系统,包括平面度测试面板、投射装置、TOF深度模组和数据分析模块,投射装置用于向平面度测试面板投射能够测试平行情况的图像,TOF深度模组获取图像信息,数据分析模块用于分析TOF深度模组与平面度测试面板是否平行。
本发明的有益效果:本发明的一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试系统和方法结构简单,操作方便,同时环境易于维护,在确保测试平面重复利用性和反射率一致性的前提下快速完成TOF深度模组的位置调整,使其镜头的平面与测试平面保持平行,完成平面度测试需求,满足开发端测试需求。
附图说明
图1为本发明的一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试系统的结构示意图;
图2为本发明实施例2第一种情况的图形示意图;
图3为本发明实施例2第二种情况的图形示意图;
图4为本发明实施例2第三种情况的图形示意图;
图5为本发明实施例3第一种情况的图形示意图;
图6为本发明实施例3第二种情况的图形示意图;
图7为本发明实施例3第三种情况的图形示意图;
其中:1、平面度测试面板,2、投射装置,3、TOF深度模组。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、技术特征、发明目的与技术效果易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
实施例1一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试系统
如图1所示,一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试系统,包括平面度测试面板1、投射装置2、TOF深度模组3和数据分析模块,投射装置2用于向平面度测试面板1投射能够测试平行情况的图像,TOF深度模组3获取图像信息,数据分析模块用于分析TOF深度模组3与平面度测试面板1是否平行。
实施例2一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试方法
一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试方法,包括如下步骤:
(1)采用IR投影模块在平面度测试面板上投射能够测试平行情况的图形;
(2)使用待测TOF深度模组获取图形信息,对图形信息进行分析计算,判断当前TOF模组与测试面板是否平行;
(3)根据计算结果调整至TOF深度模组与平面度测试面板处于平行位置后,固定TOF深度模组的位置,对TOF深度模组进行平面度检测。
本实施例中,所述能够测试平行情况的图形为矩形。
本实施例中,所述步骤(2)中分析计算过程包括如下步骤:
S1、对获取的图形进行阈值化处理以及角点检测,获取四个顶点的坐标位置,分别标记为M、N、M'和N';
S2、根据四个顶点的坐标位置分别计算第一方向(即水平方向)的边长、第二方向(即竖直方向)的边长、第一方向两组边长之间的差值和第二方向两组边长之间的差值,边长的计算公式为:
Diatance MN=SQRT((Mx-Nx)×(Mx-Nx)+(My-Ny)×(My-Ny)),
Diatance M'N'=SQRT((M'x-N'x)×(M'x-N'x)+(M'y-N'y)×(M'y-N'y)),
Diatance MM'=SQRT((Mx-M'x)×(Mx-M'x)+(My-M'y)×(My-M'y)),
Diatance NN'=SQRT((Nx-N'x)×(Nx-N'x)+(Ny-N'y)×(Ny-N'y)),
第一方向两组边长之间的差值Delta x和第二方向两组边长之间的差值Deltay的计算公式分别为:
Deltax=abs(Diatance MN-Diatance M'N'),
Deltay=abs(Diatance MM'-Diatance NN'),
其中,x为第一方向,y为第二方向,Mx为M点的第一方向坐标,My为M点的第二方向坐标,Nx为N点的第一方向坐标,Ny为N点的第二方向坐标,M'和N'的坐标同理。
S3、根据步骤S2的计算结果调整TOF深度模组的仰角或/和倾斜角度,具体操作方分为一下四种情况:
第一种情况:如图2所示,若矩形的第一方向的上边和下边相等,即Diatance MN=Diatance M'N',同时第二方向的左边右边长度相等,即Diatance MM'=Diatance NN',则TOF深度模组与平面度测试面板处于平行状态。
第二种情况:如图3所示,若第一方向的上边和下边不相等,即Diatance MN≠Diatance M'N',而第二方向的左边右边长度相等,即Diatance MM'=Diatance NN',此时需要调整TOF深度模组的仰角,使Diatance MN=Diatance M'N',从而达到使TOF深度模组与平面度测试面板处于平行状态;
第三种情况:如图4所示若第一方向的上边和下边相等,即Diatance MN=Diatance M'N',而第二方向的左边右边长度不相等,即Diatance MM'≠Diatance NN',此时需要调整TOF深度模组的左右倾斜角度,使Diatance MM'=Diatance NN',从而达到使TOF深度模组与平面度测试面板处于平行状态;
第四种情况:若第一方向的上边和下边不相等,即Diatance MN≠Diatance M'N',且第二方向的左边右边长度不相等,即Diatance MM'≠Diatance NN',画面显示其四边形为一个非梯形四边形,根据两组的差值,先调整差值较大的一组,比如若是Delta_x>Delta_y,则先进行仰角调整,再进行左右倾斜角度调整,从而达到平行位置。
本实施例中,所述步骤(3)中对TOF深度模组进行平面度检测的过程包括如下步骤:
①获取深度图像的稳定深度数据信息,将多帧深度图像的数据进行平均计算,作为待分析的深度数据,数据平均计算的方式能够克服TOF深度模组高敏感度导致的数据波动性较大的不足;
②对待分析的深度数据进行稳定性计算,即方差计算,若计结果符合标准值,则认定为该TOF深度模组平面度测试成功,若计结果过不符合标准值,则认定为该TOF深度模组平面度测试失败,稳定性计算能够克服镜头畸变等因素引起的深度数据大小不等的不足。
实施例3一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试方法
本实施例与实施例2基本相同,其区别在于:所述能够测试平行情况的图形为对称的“X”型。
所述步骤(2)中分析计算过程包括如下步骤:
S1、对获取的图形进行阈值化处理以及角点检测,获取四个顶点的坐标位置,分别标记为O、P、O'和P';
S2、根据四个顶点的坐标位置分别计算第一方向(即水平方向)的边长、第二方向(即竖直方向)的边长、第一方向两组边长之间的差值和第二方向两组边长之间的差值,边长的计算公式为:
Diatance OP=SQRT((Ox-Px)×(Ox-Px)+(Oy-Py)×(Oy-Py)),
Diatance O'P'=SQRT((O'x-P'x)×(O'x-P'x)+(O'y-P'y)×(O'y-P'y)),
Diatance OO'=SQRT((Ox-O'x)×(Ox-O'x)+(Oy-O'y)×(Oy-O'y)),
Diatance PP'=SQRT((Px-P'x)×(Px-P'x)+(Py-P'y)×(Py-P'y)),
第一方向两组边长之间的差值Delta x和第二方向两组边长之间的差值Deltay的计算公式分别为:
Deltax=abs(Diatance OP-Diatance O'P'),
Deltay=abs(Diatance OO'-Diatance PP'),
S3、根据步骤S2的计算结果调整TOF深度模组的仰角或/和倾斜角度,具体操作方分为一下四种情况:
第一种情况:如图5所示,若矩形的第一方向的上边和下边相等,即Diatance OP=Diatance O'P',同时第二方向的左边右边长度相等,即Diatance OO'=Diatance PP',则TOF深度模组与平面度测试面板处于平行状态。
第二种情况:如图6所示,若第一方向的上边和下边不相等,即Diatance OP≠Diatance O'P',而第二方向的左边右边长度相等,即Diatance OO'=Diatance PP',此时需要调整TOF深度模组的仰角,使Diatance OP=Diatance O'P',从而达到使TOF深度模组与平面度测试面板处于平行状态;
第三种情况:如图7所示,若第一方向的上边和下边相等,即Diatance OP=Diatance O'P',而第二方向的左边右边长度不相等,即Diatance OO'≠Diatance PP',此时需要调整TOF深度模组的左右倾斜角度,使Diatance OO'=Diatance PP',从而达到使TOF深度模组与平面度测试面板处于平行状态;
第四种情况:若第一方向的上边和下边不相等,即Diatance OP≠Diatance O'P',且第二方向的左边右边长度不相等,即Diatance OO'≠Diatance PP',画面显示其四边形为一个非梯形四边形,根据两组的差值,先调整差值较大的一组,比如若是Delta_x>Delta_y,则先进行仰角调整,再进行左右倾斜角度调整,从而达到平行位置。
实施例3中其他步骤均与实施例2相同。
综上所述仅为本发明较佳的实施例,并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰,皆应属于本发明的技术范畴。
Claims (9)
1.一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)采用投射装置在平面度测试面板上投射能够测试平行情况的图形;
(2)使用待测TOF深度模组获取图形信息,对图形信息进行分析计算,判断当前TOF模组与测试面板是否平行;
(3)根据计算结果调整至TOF深度模组与平面度测试面板处于平行位置后,固定TOF深度模组的位置,对TOF深度模组进行平面度检测;
所述步骤(2)中分析计算过程包括如下步骤:
S1、对获取的图形进行阈值化处理以及角点检测,获取其角点的坐标位置;
S2、根据角点的坐标位置分别计算第一方向的边长、第二方向的边长、第一方向两组边长之间的差值和第二方向两组边长之间的差值;
S3、根据步骤S2的计算结果调整TOF深度模组的仰角或/和倾斜角度。
2.根据权利要求1所述的一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试方法,其特征在于:所述边长的计算公式为:
DiatanceMN=SQRT((Mx-Nx)×(Mx-Nx)+(My-Ny)×(My-Ny)),其中,M、N为角点位置编号,x为第一方向,y为第二方向,Mx为M点的第一方向坐标,My为M点的第二方向坐标,Nx为N点的第一方向坐标,Ny为N点的第二方向坐标。
3.根据权利要求2所述的一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试方法,其特征在于:所述第一方向两组边长之间的差值Deltax和第二方向两组边长之间的差值Deltay的计算公式分别为:
Deltax=abs(DiatanceMN-DiatanceM'N'),
Deltay=abs(DiatanceMM'-DiatanceNN'),
其中,M'和N'为角点位置编号。
4.根据权利要求1所述的一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试方法,其特征在于:若第一方向的边长之间的长度相同,第二方向的边长之间的长度不相同,或情况反之,则仅需要调整TOF深度模组的仰角或倾斜角度。
5.根据权利要求1所述的一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试方法,其特征在于:若第一方向的边长之间的长度不同且第二方向的边长之间的长度亦不同,比较第一方向两组边长之间的差值和第二方向两组边长之间的差值,先调整差值较大的一组至差值为零,再调整差值较小的一组至差值为零。
6.根据权利要求1所述的一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试方法,其特征在于:所述步骤(3)中对TOF深度模组进行平面度检测的过程包括如下步骤:
①获取深度图像的稳定深度数据信息,将多帧深度图像的数据进行平均计算,作为待分析的深度数据;
②对待分析的深度数据进行稳定性计算,若计结果符合标准值,则认定为该TOF深度模组平面度测试成功,若计结果过不符合标准值,则认定为该TOF深度模组平面度测试失败。
7.根据权利要求6所述的一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试方法,其特征在于:所述步骤②中稳定性计算为对所有数据进行方差计算。
8.根据权利要求1所述的一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试方法,其特征在于:所述步骤(1)中的投射装置为IR投影模块。
9.一种基于投影模块的TOF深度模组平面度测试系统,采用如权利要求1-8任意一项所述的测试方法,其特征在于:所述系统包括平面度测试面板、投射装置、TOF深度模组和数据分析模块,投射装置用于向平面度测试面板投射能够测试平行情况的图像,TOF深度模组获取图像信息,数据分析模块用于分析TOF深度模组与平面度测试面板是否平行。
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