CN111624582B - 周期误差标定方法、装置及周期误差标定系统 - Google Patents

Abstract

本申请适用于通信技术领域，提供了周期误差标定方法、装置及周期误差标定系统，所述方法包括：获取待拟合的波形的波形信息，根据所述波形信息生成拟合的波形，所述待拟合的波形为采集TOF发射器发射的连续波调制式的光脉冲信号得到的波形；获取所述TOF发射器发射所述光脉冲信号的第二频率和第二幅值，根据所述第二频率和第二幅值生成标准的波形；计算所述拟合的波形和所述标准的波形之间的差值，将所述差值转换为傅里叶级数形式，以确定出波形失真量的高阶频率的系数，其中，所述高阶频率是指高于所述第二频率的频率，确定出的波形失真量的高阶频率的系数作为相位的周期误差标定CEC的系数。通过上述方法，能够提高CEC标定的准确性。

Description

周期误差标定方法、装置及周期误差标定系统

技术领域

本申请属于通信技术领域，尤其涉及周期误差标定方法、装置、周期误差标定系统、终端设备及计算机可读存储介质。

背景技术

利用飞行时间(Time of Flight，TOF)技术实现三维(Three Dimensiona，3D)成像，是指传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来计算传感器与被拍摄物体的距离(即物体的深度信息)。该深度信息结合传统的相机拍摄得到的二维图像，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。

根据获取信号的差异，TOF技术分为直接飞行时间(Direct-TOF，D-TOF)技术和间接飞行时间(Indirect-TOF，I-TOF)技术。其中，D-TOF在计算深度信息时，是直接获取时间差，再利用光速和时间的乘积关系计算深度信息；而I-TOF则是通过获取相位差，再利用获取的相位差、发射信号的基础频率(即基频)以及光速的关系计算深度信息。

根据调制方法的不同，I-TOF又分为脉冲调制式(Pulsed Modulation)和连续波调制式(Continuous Wave Modulation)。其中，脉冲调制式I-TOF的发射端发射的是调制的方波信号，连续波调制式I-TOF的发射端发射的是调制的正弦波信号。如图1所示，方波信号和正弦波信号的差异是，方波信号叠加了谐波信号，即相同基频的方波只是在正弦波信号的基础上叠加了高频分量。

如图2所示，连续波调制式TOF(CW-ITOF)是将发射端的光调制信号和接收端的电解调信号做相关运算，即首先在波形上选取4个点，再根据这4个点(A1、A2、A3、A4)的电荷量计算相位差，最后推导出发射信号和接收信号的时间延迟，以便根据该时间延迟计算出深度信息。

利用发射信号和接收信号做相关运算解算相位的计算方法，一般假设多相位延迟测量的是完美的正弦波信号。然而实际上，测量的信号在波形和时序上并不完美，这会导致相关运算解算的相位值存在偏差。

如图3所示，相关运算解算的相位值(测量的相位值)和真实的相位值存在差异(图3中上半部分较粗的曲线是测量的相位值，较细的曲线是真实的相位值)，那么利用测量值解算出的深度信息存在误差，详见图3中下半部分相位误差值与真实的相位值对应的曲线。根据相位推算的原理，可知这种误差和发射信号的调制波形以及接收信号的解调波形强相关，而调制解调信号的波形是以2π相位周期为单位的重复性信号，因此这种测距误差也会以2π的相位周期重复性出现。

为了获得更准确的相位误差值，现有方法通过求取更准确的深度信息，再根据该更准确的深度信息确定对应的相位误差值。具体地，如图4所示，将CW-ITOF系统安装在线性导轨的机械臂上，机械臂上或者线性导轨上有更加精确的测距仪器，可以精准的测量当前TOF与标定板之间的距离，具体地，通过控制导轨在各个位置移动可以测量出TOF与标定板接近真实距离的深度信息。同时TOF相机利用D-TOF技术，在各个位置解算出TOF测量的深度信息。两组数据作差运算后再计算出在各个位置相对准确的相位误差，最后通过相位误差曲线拟合和补偿处理，削弱周期相位误差，提升测距精度。虽然上述方法只需要在一个2π周期范围对应的距离上做标定即可得到周期误差标定(Cyclic Error Calibration，CEC)，但是，由于上述CW-ITOF的CEC循环误差标定需要利用机械导轨，因此存在标定机台体积大的缺点，此外，由于上述CW-ITOF的CEC循环误差标定利用机械导轨的方案存在低频对应的距离远，例如，按照调制频率20Mhz计算的话，2Π相位对应7.5m，而产线标定机台不允许做这么大的设备，因此导致CEC无法实现全相位周期标定。

故，需要提供一种新的方法以解决上述技术问题。

发明内容

本申请实施例提供了周期误差标定方法，可以提高CEC标定的准确度。

第一方面，本申请实施例提供了一种周期误差标定方法，包括：

获取待拟合的波形的波形信息，根据所述波形信息生成拟合的波形，所述待拟合的波形为采集TOF发射器发射的连续波调制式的光脉冲信号得到的波形，所述波形信息包括第一频率和第一幅值；

获取所述TOF发射器发射所述光脉冲信号的第二频率和第二幅值，根据所述第二频率和第二幅值生成标准的波形；

计算所述拟合的波形和所述标准的波形之间的差值，将所述差值转换为傅里叶级数形式，以确定出波形失真量的高阶频率的系数，其中，所述高阶频率是指高于所述第二频率的频率，确定出的波形失真量的高阶频率的系数作为相位的周期误差标定CEC的系数。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：由于波形信息包括第一频率和第一幅值，因此获取待拟合的波形的波形信息后，能够根据所述波形信息生成拟合的波形。同时，由于获取所述TOF发射器发射所述光脉冲信号的第二频率和第二幅值，因此能够根据所述第二频率和第二幅值生成标准的波形。此外，由于信号的波形能够转换为傅里叶级数的形式，因此，在计算拟合的波形和标准的波形之间的差值(即波形失真量)后，能够将所述差值转换为傅里叶级数形式，进而确定出波形失真量的高阶频率的系数，另外，基于相位的误差与波形失真量是对应的，因此，可将确定出的波形失真量的高阶频率的系数作为相位的周期误差标定的系数，从而无需使用导轨进行标定，节省了生产该导轨的成本，同时，由于生成的拟合的波形和标准的波形无需占用实际的物理空间，且待拟合的波形为TOF发射器发射的连续波调制式的光脉冲信号对应的波形，因此，能够实现CW-ITOF的全相位的CEC标定。

第二方面，本申请实施例提供了一种周期误差标定装置，包括：

波形信息获取单元，用于获取待拟合的波形的波形信息，根据所述波形信息生成拟合的波形，所述待拟合的波形为采集TOF发射器发射的连续波调制式的光脉冲信号得到的波形，所述波形信息包括第一频率和第一幅值；

标准的波形生成单元，用于获取所述TOF发射器发射所述光脉冲信号的第二频率和第二幅值，根据所述第二频率和第二幅值生成标准的波形；

周期误差标定单元，用于计算所述拟合的波形和所述标准的波形之间的差值，将所述差值转换为傅里叶级数形式，以确定出波形失真量的高阶频率的系数，其中，所述高阶频率是指高于所述第二频率的频率，确定出的波形失真量的高阶频率的系数作为相位的周期误差标定CEC的系数。

第三方面，本申请实施例提供了一种周期误差标定系统，包括：TOF发射器和终端设备；

所述TOF发射器用于发射连续波调制式调制的光脉冲信号；

所述终端设备用于获取所述光脉冲信号对应的波形信息，根据所述波形信息生成拟合的波形，以及，根据所述TOF发射器发射所述光脉冲信号的第二频率和第二幅值生成标准的波形，其中，所述波形信息包括第一频率和第一幅值；

所述终端设备还用于计算所述拟合的波形和所述标准的波形之间的差值，将所述差值转换为傅里叶级数形式，以确定出波形失真量的高阶频率的系数，其中，所述高阶频率是指高于所述第二频率的频率，确定出的波形失真量的高阶频率的系数作为相位的周期误差标定的系数。

第四方面，本申请实施例提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法。

第六方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面所述的方法。

可以理解的是，上述第二方面至第六方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是现有技术提供的方波信号和正弦波信号的差异的示意图；

图2是现有技术提供的在波形上选取4个点以进行相位计算的示意图；

图3是现有技术提供的测量的相位值与真实的相位值存在差异的示意图；

图4是现有技术提供的通过机械臂实现深度信息的计算的示意图；

图5是本申请实施例一提供的一种周期误差标定方法的流程图；

图6是本申请实施例一提供的拟合的波形与标准的波形的示意图；

图7是本申请实施例一提供的方波可通过在正弦波叠加高频分量后获得的示意图；

图8是本申请实施例二提供的周期误差标定装置的结构框图；

图9是本申请实施例三提供的一种周期误差标定系统的结构示意图；

图10是本申请实施例四提供的终端设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

实施例一：

在本申请实施例中，主要通过对连续波调制式的光脉冲信号对应的波形进行拟合，以及将拟合的波形与发出该光脉冲信号的频率所对应的标准的波形比较，得到波形失真量，最后采用傅里叶级数的形式表示该波形失真量，并将该傅里叶级数的高阶频率的系数对应到CEC补偿函数中，完成CEC标定。参考图5，图5示出了本申请实施例提供的一种周期误差标定方法的流程图，该周期误差标定方法应用于终端设备中，该终端设备安装了数学图形处理软件，以便根据输入的频率和幅值生成对应的波形，以及将波形失真量采用傅里叶级数的形式表示，详述如下：

步骤S51，获取待拟合的波形的波形信息，根据所述波形信息生成拟合的波形，所述待拟合的波形为采集TOF发射器发射的连续波调制式的光脉冲信号得到的波形，所述波形信息包括第一频率和第一幅值。

具体地，终端设备通过数学图形处理软件，如Matlab，拟合获取的波形信息对应的波形。

该步骤中，可通过在终端设备上设置一个光脉冲信号捕获装置捕获该光脉冲信号，再获取该光脉冲信号对应的波形的波形信息；也可以通过其他设备获取该光脉冲信号对应的波形的波形信息之后，再发送给终端设备，例如，通过光电探头测试到发射器发射的光脉冲信号对应的波形后，该光电探头再将该波形传输到示波器，通过示波器确定该波形对应的第一频率和第一幅值等波形信息，最后再将该波形信息发送至终端设备，以使该终端设备获取待拟合的波形的波形信息，即该步骤S51具体为：获取示波器发送的待拟合的波形的波形信息。其中，该波形信息还可以包括光脉冲信号的波形的形状等。

在一些实施例中，若终端设备通过光电探头(或高速光电探头)和示波器获取波形信息，则为了能够准确获取波形以及该波形的波形信息，则需要先调整光电探头和TOF发射器的器件夹具，以保证TOF发射器发射的光线可以被光电探头有效探测。同时，还需要打开示波器，调试好测试量程和测试项目，该测试量程可以为保证示波器上能显示5-10个脉冲波形，且采样率满足要求，不能欠采样，该测试项目可以为采用电压档幅值测试，以将TOF发射器发射的光脉冲信号经过光电探头转换为微电压信号。通过调试好测试量程，能够同时显示多个脉冲波形，进而在显示的多个脉冲波形存在较大差异时，停止执行后续的步骤，也即，在判断出显示的脉冲波形不够准确时，停止执行步骤S52及后续的步骤，待显示的多个脉冲波形存在较小的差异后再执行步骤S52及后续的步骤。

步骤S52，获取所述TOF发射器发射所述光脉冲信号的第二频率和第二幅值，根据所述第二频率和第二幅值生成标准的波形。

由于光脉冲信号在传播过程中存在衰减，因此，采集到的波形可能存在失真，即从采集的波形中确定的第一频率(和/或第一幅值)也可能不再等于TOF发射器发射光脉冲信号的第二频率(和/或第二幅值)。

该步骤中，终端设备根据TOF发射器发射光脉冲信号所采用的第二频率和第二幅值仿真标准的波形。

步骤S53，计算所述拟合的波形和所述标准的波形之间的差值，将所述差值转换为傅里叶级数形式，以确定出波形失真量的高阶频率的系数，其中，所述高阶频率是指高于所述第二频率的频率，确定出的波形失真量的高阶频率的系数作为相位的周期误差标定CEC的系数。

如图6所示，拟合的波形通常是接近方波的波形，标准的波形则是标准的正弦波波形。参考图7，方波可通过在正弦波叠加高频分量后获得，即在本申请实施例中，计算拟合的波形与标准的波形之间的差值，实际上是计算拟合的波形在标准的波形上叠加的高频分量。

该步骤中，将拟合的波形和标准的波形在同一坐标系上表示后，再计算两者之间的差值，以保证得到的差值的准确性。在计算出两者的差值之后，可结合Matlab软件实现将该两者的差值转换为傅里叶级数形式表示。

本申请实施例中，由于波形信息包括第一频率和第一幅值，因此获取待拟合的波形的波形信息后，能够根据所述波形信息生成拟合的波形。同时，由于获取所述TOF发射器发射所述光脉冲信号的第二频率和第二幅值，因此能够根据所述第二频率和第二幅值生成标准的波形。此外，由于信号的波形能够转换为傅里叶级数的形式，因此，在计算拟合的波形和标准的波形之间的差值(即波形失真量)后，能够将所述差值转换为傅里叶级数形式，进而确定出波形失真量的高阶频率的系数，另外，基于相位的误差与波形失真量是对应的，因此，可将确定出的波形失真量的高阶频率的系数作为相位的周期误差标定的系数，从而无需使用导轨进行标定，节省了生产该导轨的成本，同时，由于生成的拟合的波形和标准的波形无需占用实际的物理空间，且待拟合的波形为TOF发射器发射的连续波调制式的光脉冲信号对应的波形，因此，能够实现CW-ITOF的全相位的CEC标定。

在一些实施例中，为了提高计算的简便性，不考虑所有的高阶频率，只考虑比第二频率高，且具有倍数关系的高阶频率。例如，假设第二频率是20Mhz，那么比20MHz高的频率都是高阶频率，为了方便计算，这里的高阶频率指的是40Mhz、60Mhz、80Mhz等整数倍的高阶频率。将拟合的波形和标准的波形之间差值转换为以下傅里叶级数形式：

其中，t表示时间，s(t)表示转换的傅里叶级数，a_n,b_n分别表示傅里叶级数的系数，n是整数，f₀表示第二频率，nf₀表示高阶频率，

表示初始相位差。

本实施例中，第二频率也称为基础频率，初始相位差是指拟合的波形和标准的波形之间的初始相位差。

需要指出的是，傅里叶级数形式表示的差值中，其展开的级数越多，其表示的差值与真实的差值的差异越小，即精度也越高，反之，则精度越低。

在一些实施例中，相位的CEC标定公式如下：

其中，phase_cec表示标定后的相位，phase表示标定前的相位。

其中，n为整数，a_n,b_n分别为相位的周期误差标定的系数，其与s(t)中的傅里叶级数的系数对应相等，例如，phase_cec中的a₁等于s(t)中的a₁，phase_cec中的b₁等于s(t)中的b₁，其他依次类推。

本实施例中，由于相位与波形相关，因此，可将相位采用傅里叶级数的形式表示，且设置对应的系数相等。

在一些实施例中，所述周期误差标定方法还包括：

根据标定后的相位确定深度信息。

本实施例中，在得到标定后的相位后，终端设备结合以下公式可计算被拍摄景物的深度信息：

其中，d表示深度信息，c表示光速，

表示标定后的相位。由于标定后的相位是通过傅里叶级数表示的波形差确定，即能够保证得到更准确的相位，因此，能够保证利用该标定后的相位所确定的深度信息更准确。

在一些实施例中，为了保证拟合的波形与TOF发射器所发射的光脉冲信号相符，则需要对待拟合的波形信息进行过滤，此时，所述获取待拟合的波形的波形信息，包括：

若判断出获取的待拟合的波形的波形信息包括至少2组数值，一组数值包括1个第一频率和1个第一幅值，且所述至少2组数值中的任2个第一频率的差在预设频率阈值范围内，以及所述至少2组数值中的任2个第一幅值的差在预设幅值阈值范围内，则将获取的波形信息中的任一组数值的第一频率和第一幅值作为待拟合的波形的波形信息。

本实施例中，若终端设备获取的待拟合的波形的波形信息包括多个第一频率和多个第一幅值，则需要对该第一频率和第一幅值进行筛选。具体地，对任一组数值，将属于同一组数值的第一频率分别与其他组数值的第一频率相减，得到第一差值，以及，将属于该同一组数值的第一幅值分别与其他组数值的第一幅值相减，得到第二差值，若得到的第一差值在预设频率阈值范围内，且得到的第二差值在预设幅值阈值范围内，则表明获取的波形信息中的各个第一频率差别不大，且各个第一幅值的差别也不大，此时，判定波形信息是有效的，可选取任一组数值作为待拟合的波形的波形信息。否则，判定波形信息无效，需要重新获取待拟合的波形的波形信息，比如通过发出包含重新获取波形信息的提示，以得到新的波形信息。

在一些实施例中，为了保证拟合的波形与TOF发射器所发射的光脉冲信号相符，则需要对待拟合的波形信息进行过滤，此时，所述获取待拟合的波形的波形信息，包括：

若判断出获取的待拟合的波形的波形信息包括至少2组数值，一组数值包括1个第一频率和1个第一幅值，且所述至少2组数值中的任2个第一频率的差在预设频率阈值范围内，以及所述至少2组数值中的任2个第一幅值的差在预设幅值阈值范围内，则将获取的波形信息中的各个组数值的第一频率的均值和第一幅值的均值作为待拟合的波形的波形信息。

本实施例中，在确定待拟合的波形的波形信息之前，首先判断各组数值中的第一频率之间的差是否在预设频率阈值范围内容，且各组数值中的第一幅值之间的差是否在预设幅值阈值范围内，若均是，再统计各组数值中的各个第一频率的均值，并将统计得到的各个第一频率的均值作为待拟合的波形的第一频率，将统计得到的各个第一幅值的均值作为待拟合的波形的第一幅值。即，由于待拟合的波形的波形信息中的第一频率(第一幅值)是各个第一频率(第一幅值)的均值，因此，使得确定的波形信息更符合TOF发射器发射的光脉冲信号的频率和幅值。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

实施例二：

对应于上文实施例所述的周期误差标定方法，图8示出了本申请实施例提供的周期误差标定装置的结构框图，该周期误差标定装置应用于终端设备中，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

参照图8，该周期误差标定装置8包括：波形信息获取单元81、标准的波形生成单元82和周期误差标定单元83，其中：

波形信息获取单元81，用于获取待拟合的波形的波形信息，根据所述波形信息生成拟合的波形，所述待拟合的波形为采集TOF发射器发射的连续波调制式的光脉冲信号得到的波形，所述波形信息包括第一频率和第一幅值。

具体地，可通过在终端设备上设置一个光脉冲信号捕获装置捕获该光脉冲信号，再获取该光脉冲信号对应的波形的波形信息；也可以通过其他设备获取该光脉冲信号对应的波形的波形信息之后，再发送给终端设备，此时，该波形信息获取单元81具体用于：获取示波器发送的待拟合的波形的波形信息。

可选地，该波形信息还可以包括光脉冲信号的波形的形状等。

标准的波形生成单元82，用于获取所述TOF发射器发射所述光脉冲信号的第二频率和第二幅值，根据所述第二频率和第二幅值生成标准的波形。

周期误差标定单元83，用于计算所述拟合的波形和所述标准的波形之间的差值，将所述差值转换为傅里叶级数形式，以确定出波形失真量的高阶频率的系数，其中，所述高阶频率是指高于所述第二频率的频率，确定出的波形失真量的高阶频率的系数作为相位的周期误差标定CEC的系数。

具体地，将拟合的波形和标准的波形在同一坐标系上表示后，再计算两者之间的差值，以保证得到的差值的准确性。

本申请实施例中，由于波形信息包括第一频率和第一幅值，因此获取待拟合的波形的波形信息后，能够根据所述波形信息生成拟合的波形。同时，由于获取所述TOF发射器发射所述光脉冲信号的第二频率和第二幅值，因此能够根据所述第二频率和第二幅值生成标准的波形。此外，由于信号的波形能够转换为傅里叶级数的形式，因此，在计算拟合的波形和标准的波形之间的差值(即波形失真量)后，能够将所述差值转换为傅里叶级数形式，进而确定出波形失真量的高阶频率的系数，另外，基于相位的误差与波形失真量是对应的，因此，可将确定出的波形失真量的高阶频率的系数作为相位的周期误差标定的系数，从而无需使用导轨进行标定，节省了生产该导轨的成本，同时，由于生成的拟合的波形和标准的波形无需占用实际的物理空间，且待拟合的波形为TOF发射器发射的连续波调制式的光脉冲信号对应的波形，因此，能够实现CW-ITOF的全相位的CEC标定。

在一些实施例中，为了提高计算的简便性，不考虑所有的高阶频率，只考虑比第二频率高，且具有倍数关系的高阶频率，此时，将拟合的波形和标准的波形之间差值转换为以下傅里叶级数形式：

其中，t表示时间，s(t)表示转换的傅里叶级数，a_n,b_n分别表示傅里叶级数的系数，n是整数，f₀表示第二频率，nf₀表示高阶频率，

表示初始相位差。

在一些实施例中，相位的CEC标定公式如下：

其中，phase_cec表示标定后的相位，phase表示标定前的相位。

其中，n为整数，a_n,b_n分别为相位的周期误差标定的系数，其与s(t)中的傅里叶级数的系数对应相等，例如，phase_cec中的a₁等于s(t)中的a₁，phase_cec中的b₁等于s(t)中的b₁，其他依次类推。

在一些实施例中，所述周期误差标定装置8还包括：

深度信息确定单元，用于根据标定后的相位确定深度信息。

具体地，结合以下公式可计算被拍摄景物的深度信息：

其中，d表示深度信息，c表示光速，

表示标定后的相位。

在一些实施例中，为了保证拟合的波形与TOF发射器所发射的光脉冲信号相符，则需要对待拟合的波形信息进行过滤，此时，所述波形信息获取单元81具体用于：若判断出获取的待拟合的波形的波形信息包括至少2组数值，一组数值包括1个第一频率和1个第一幅值，且所述至少2组数值中的任2个第一频率的差在预设频率阈值范围内，以及所述至少2组数值中的任2个第一幅值的差在预设幅值阈值范围内，则将获取的波形信息中的任一组数值的第一频率和第一幅值作为待拟合的波形的波形信息。

在一些实施例中，为了保证拟合的波形与TOF发射器所发射的光脉冲信号相符，则需要对待拟合的波形信息进行过滤，此时，所述波形信息获取单元81具体用于：

若判断出获取的待拟合的波形的波形信息包括至少2组数值，一组数值包括1个第一频率和1个第一幅值，且所述至少2组数值中的任2个第一频率的差在预设频率阈值范围内，以及所述至少2组数值中的任2个第一幅值的差在预设幅值阈值范围内，则将获取的波形信息中的各个组数值的第一频率的均值和第一幅值的均值作为待拟合的波形的波形信息。

需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

实施例三：

图9示出了本申请实施例三提供的一种周期误差标定系统的结构示意图，该周期误差标定系统9包括：TOF发射器91和终端设备92；

所述TOF发射器91用于发射连续波调制式调制的光脉冲信号；

所述终端设备92用于获取所述光脉冲信号对应的波形信息，根据所述波形信息生成拟合的波形，以及，根据所述TOF发射器91发射所述光脉冲信号的第二频率和第二幅值生成标准的波形，其中，所述波形信息包括第一频率和第一幅值；

所述终端设备92还用于计算所述拟合的波形和所述标准的波形之间的差值，将所述差值转换为傅里叶级数形式，以确定出波形失真量的高阶频率的系数，其中，所述高阶频率是指高于所述第二频率的频率，确定出的波形失真量的高阶频率的系数作为相位的周期误差标定的系数。

本申请实施例中，由于波形信息包括第一频率和第一幅值，因此获取待拟合的波形的波形信息后，能够根据所述波形信息生成拟合的波形。同时，由于获取所述TOF发射器发射所述光脉冲信号的第二频率和第二幅值，因此能够根据所述第二频率和第二幅值生成标准的波形。此外，由于信号的波形能够转换为傅里叶级数的形式，因此，在计算拟合的波形和标准的波形之间的差值(即波形失真量)后，能够将所述差值转换为傅里叶级数形式，进而确定出波形失真量的高阶频率的系数，另外，基于相位的误差与波形失真量是对应的，因此，可将确定出的波形失真量的高阶频率的系数作为相位的周期误差标定的系数，从而无需使用导轨进行标定，节省了生产该导轨的成本，同时，由于生成的拟合的波形和标准的波形无需占用实际的物理空间，且待拟合的波形为TOF发射器发射的连续波调制式的光脉冲信号对应的波形，因此，能够实现CW-ITOF的全相位的CEC标定。

可选地，将所述差值转换为以下傅里叶级数形式：

其中，t表示时间，s(t)表示转换的傅里叶级数，a_n,b_n分别表示傅里叶级数的系数，n是整数，f₀表示第二频率，nf₀表示高阶频率，

表示初始相位差。

可选地，相位的CEC标定公式如下：

其中，phase_cec表示标定后的相位，phase表示标定前的相位。

可选地，所述终端设备92还用于：根据标定后的相位确定深度信息。

可选地，所述终端设备92在获取所述光脉冲信号对应的波形信息时，具体用于：

若判断出获取的待拟合的波形的波形信息包括至少2组数值，一组数值包括1个第一频率和1个第一幅值，且所述至少2组数值中的任2个第一频率的差在预设频率阈值范围内，以及所述至少2组数值中的任2个第一幅值的差在预设幅值阈值范围内，则将获取的波形信息中的任一组数值的第一频率和第一幅值作为待拟合的波形的波形信息。

可选地，所述终端设备92在获取所述光脉冲信号对应的波形信息时，具体用于：

若获取的波形信息包括至少2组数值，一组数值包括1个第一频率和1个第一幅值，且所述至少2组数值中的任2个第一频率的差在预设频率阈值范围内，以及所述至少2组数值中的任2个第一幅值的差在预设幅值阈值范围内，则将获取的波形信息中的各个组数值的第一频率的均值和第一幅值的均值作为待拟合的波形的波形信息。

可选地，该周期误差标定系统9包括光电探头(或高速光电探头)93和示波器94，则终端设备92通过光电探头93和示波器94获取波形信息。如图9所示，TOF发射器91与光电探头93连接，该光电探头93与示波器94连接。为了能够准确获取波形以及该波形的波形信息，则需要先调整光电探头93和TOF发射器91的器件夹具，以保证TOF发射器91发射的光线可以被光电探头93有效探测，并在调整后固定支架和夹具。同时，还需要打开示波器94，调试好测试量程和测试项目，该测试量程可以为保证示波器94上能显示5-10个脉冲波形，且采样率满足要求，不能欠采样，该测试项目可以为采用电压档幅值测试，以将TOF发射器91发射的光脉冲信号经过光电探头93转换为微电压信号。在调整了TOF发射器91、光电探头93和示波器94后，打开TOF发射器91发射光脉冲信号，光电探头93测试到光脉冲信号对应的波形后，传输到示波器94上，该示波器94测试调整的光脉冲信号的频率和幅值等指标，最后将得到的频率作为第一频率，得到的幅值作为第一幅值发送至终端设备92。

实施例四：

图10为本申请一实施例提供的终端设备的结构示意图。如图10所示，该实施例的终端设备10包括：至少一个处理器100(图10中仅示出一个处理器)、存储器101以及存储在所述存储器101中并可在所述至少一个处理器100上运行的计算机程序102，所述处理器100执行所述计算机程序102时实现上述任意各个方法实施例中的步骤：

获取待拟合的波形的波形信息，根据所述波形信息生成拟合的波形，所述待拟合的波形为采集TOF发射器发射的连续波调制式的光脉冲信号得到的波形，所述波形信息包括第一频率和第一幅值；

获取所述TOF发射器发射所述光脉冲信号的第二频率和第二幅值，根据所述第二频率和第二幅值生成标准的波形；

计算所述拟合的波形和所述标准的波形之间的差值，将所述差值转换为傅里叶级数形式，以确定出波形失真量的高阶频率的系数，其中，所述高阶频率是指高于所述第二频率的频率，确定出的波形失真量的高阶频率的系数作为相位的周期误差标定CEC的系数。

可选地，将所述差值转换为以下傅里叶级数形式：

其中，t表示时间，s(t)表示转换的傅里叶级数，a_n,b_n分别表示傅里叶级数的系数，n是整数，f₀表示第二频率，nf₀表示高阶频率，

表示初始相位差。

可选地，相位的CEC标定公式如下：

其中，phase_cec表示标定后的相位，phase表示标定前的相位。

可选地，所述周期误差标定方法还包括：

根据标定后的相位确定深度信息。

可选地，所述获取待拟合的波形的波形信息，包括：

若判断出获取的待拟合的波形的波形信息包括至少2组数值，一组数值包括1个第一频率和1个第一幅值，且所述至少2组数值中的任2个第一频率的差在预设频率阈值范围内，以及所述至少2组数值中的任2个第一幅值的差在预设幅值阈值范围内，则将获取的波形信息中的任一组数值的第一频率和第一幅值作为待拟合的波形的波形信息。

可选地，所述获取待拟合的波形的波形信息，包括：

若获取的波形信息包括至少2组数值，一组数值包括1个第一频率和1个第一幅值，且所述至少2组数值中的任2个第一频率的差在预设频率阈值范围内，以及所述至少2组数值中的任2个第一幅值的差在预设幅值阈值范围内，则将获取的波形信息中的各个组数值的第一频率的均值和第一幅值的均值作为待拟合的波形的波形信息。

所述终端设备10可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。该终端设备可包括，但不仅限于，处理器100、存储器101。本领域技术人员可以理解，图10仅仅是终端设备10的举例，并不构成对终端设备10的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。

所称处理器100可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器100还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器101在一些实施例中可以是所述终端设备10的内部存储单元，例如终端设备10的硬盘或内存。所述存储器101在另一些实施例中也可以是所述终端设备10的外部存储设备，例如所述终端设备10上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器101还可以既包括所述终端设备10的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器101用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。所述存储器101还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请实施例还提供了一种网络设备，该网络设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种周期误差标定方法，其特征在于，包括：

获取待拟合的波形的波形信息，根据所述波形信息生成拟合的波形，所述待拟合的波形为采集TOF发射器发射的连续波调制式的光脉冲信号得到的波形，所述波形信息包括第一频率和第一幅值；

获取所述TOF发射器发射所述光脉冲信号的第二频率和第二幅值，根据所述第二频率和第二幅值生成标准的波形；

计算所述拟合的波形和所述标准的波形之间的差值，将所述差值转换为傅里叶级数形式，以确定出波形失真量的高阶频率的系数，其中，所述高阶频率是指高于所述第二频率的频率，确定出的波形失真量的高阶频率的系数作为相位的周期误差标定CEC的系数；

其中，相位的CEC标定公式如下：

其中，phase_cec表示标定后的相位，phase表示标定前的相位，a_n,b_n分别表示傅里叶级数的系数，n是整数。

2.如权利要求1所述的周期误差标定方法，其特征在于，将所述差值转换为以下傅里叶级数形式：

其中，t表示时间，s(t)表示转换的傅里叶级数，f₀表示第二频率，nf₀表示高阶频率，

表示初始相位差。

3.如权利要求1所述的周期误差标定方法，其特征在于，所述周期误差标定方法还包括：

根据标定后的相位确定深度信息。

4.如权利要求1至3任一项所述的周期误差标定方法，其特征在于，所述获取待拟合的波形的波形信息，包括：

若判断出获取的待拟合的波形的波形信息包括至少2组数值，一组数值包括1个第一频率和1个第一幅值，且所述至少2组数值中的任2个第一频率的差在预设频率阈值范围内，以及所述至少2组数值中的任2个第一幅值的差在预设幅值阈值范围内，则将获取的波形信息中的任一组数值的第一频率和第一幅值作为待拟合的波形的波形信息。

5.如权利要求1至3任一项所述的周期误差标定方法，其特征在于，所述获取待拟合的波形的波形信息，包括：

若获取的波形信息包括至少2组数值，一组数值包括1个第一频率和1个第一幅值，且所述至少2组数值中的任2个第一频率的差在预设频率阈值范围内，以及所述至少2组数值中的任2个第一幅值的差在预设幅值阈值范围内，则将获取的波形信息中的各个组数值的第一频率的均值和第一幅值的均值作为待拟合的波形的波形信息。

6.一种周期误差标定装置，其特征在于，包括：

波形信息获取单元，用于获取待拟合的波形的波形信息，根据所述波形信息生成拟合的波形，所述待拟合的波形为采集TOF发射器发射的连续波调制式的光脉冲信号得到的波形，所述波形信息包括第一频率和第一幅值；

标准的波形生成单元，用于获取所述TOF发射器发射所述光脉冲信号的第二频率和第二幅值，根据所述第二频率和第二幅值生成标准的波形；

周期误差标定单元，用于计算所述拟合的波形和所述标准的波形之间的差值，将所述差值转换为傅里叶级数形式，以确定出波形失真量的高阶频率的系数，其中，所述高阶频率是指高于所述第二频率的频率，确定出的波形失真量的高阶频率的系数作为相位的周期误差标定CEC的系数；

其中，相位的CEC标定公式如下：

其中，phase_cec表示标定后的相位，phase表示标定前的相位，a_n,b_n分别表示傅里叶级数的系数，n是整数。

7.一种周期误差标定系统，其特征在于，包括：TOF发射器和终端设备；

所述TOF发射器用于发射连续波调制式调制的光脉冲信号；

所述终端设备用于获取所述光脉冲信号对应的波形信息，根据所述波形信息生成拟合的波形，以及，根据所述TOF发射器发射所述光脉冲信号的第二频率和第二幅值生成标准的波形，其中，所述波形信息包括第一频率和第一幅值；

所述终端设备还用于

计算所述拟合的波形和所述标准的波形之间的差值，将所述差值转换为傅里叶级数形式，以确定出波形失真量的高阶频率的系数，其中，所述高阶频率是指高于所述第二频率的频率，确定出的波形失真量的高阶频率的系数作为相位的周期误差标定CEC的系数；

其中，相位的CEC标定公式如下：

其中，phase_cec表示标定后的相位，phase表示标定前的相位，a_n,b_n分别表示傅里叶级数的系数，n是整数。

8.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的方法。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的方法。

Images