CN112198494B - 飞行时间模组标定方法、装置、系统及终端设备 - Google Patents

飞行时间模组标定方法、装置、系统及终端设备 Download PDF

Info

Publication number
CN112198494B
CN112198494B CN201910539389.XA CN201910539389A CN112198494B CN 112198494 B CN112198494 B CN 112198494B CN 201910539389 A CN201910539389 A CN 201910539389A CN 112198494 B CN112198494 B CN 112198494B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
point
value
time
waveform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910539389.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN112198494A (zh
Inventor
陈沭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Xiaomi Mobile Software Co Ltd
Original Assignee
Beijing Xiaomi Mobile Software Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Xiaomi Mobile Software Co Ltd filed Critical Beijing Xiaomi Mobile Software Co Ltd
Priority to CN201910539389.XA priority Critical patent/CN112198494B/zh
Publication of CN112198494A publication Critical patent/CN112198494A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112198494B publication Critical patent/CN112198494B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497Means for monitoring or calibrating
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483Details of pulse systems
    • G01S7/486Receivers
    • G01S7/4865Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak

Abstract

本公开是关于一种飞行时间模组标定方法、装置、系统及终端设备,属于测试领域。所述方法包括:获取调制光经过光电转换得到的电信号,所述调制光是接收到的由飞行时间模组发出的光强周期性变化的光信号;确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值;基于每个所述基准点处的相位值,确定出任意相位值对应的相位补偿值。

Description

飞行时间模组标定方法、装置、系统及终端设备
技术领域
本公开涉及测试领域,尤其涉及一种飞行时间模组标定方法、装置、系统及终端设备。
背景技术
飞行时间(Time of flight,TOF)模组作为3D摄像头的重要组成部分,越来越受到重视。TOF的工作原理为向目标连续出射光脉冲,并接收由目标反射的光脉冲,通过探测光脉冲的往返飞行时间来测量目标的距离,输出目标距离数据。
由于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。例如,先调整标定板与TOF模组之间的位置关系,再通过实际测量得到标定板与TOF模组之间的实际距离,再读取TOF模组基于该标定板的反射光信号得到的测量距离,通过测量距离与实际距离的比较得到一个测量距离的补偿值,重复上述过程得到多组测量距离的补偿值。
由于按照上述方式进行TOF模组标定时,每进行一个实际距离的标定都需要调整标定板与TOF模组之间的距离,一方面导致标定过程繁琐,效率低,另一方面,每组实际距离的标定都需要调整标定板与TOF模组之间的距离,容易造成实际距离出现误差,并且由于多组实际距离不是同一时刻标定的,易受到环境因素影响(如不同时刻温度气压等均不同),标定精度低。
发明内容
本公开提供一种飞行时间模组标定方法、装置、系统及终端设备,以提高TOF模组标定的效率和精度。
一方面,本公开实施例提供了一种飞行时间模组标定方法,所述方法包括:获取调制光经过光电转换得到的电信号,所述调制光是接收到的由飞行时间模组发出的光强周期性变化的光信号;确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值;基于每个所述基准点处的相位值,确定出任意相位值对应的相位补偿值。
在本公开实施例中,通过获取飞行时间模组发出的光强周期性变化的光信号经过光电转换得到的电信号,然后基于该电信号,确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值,再基于每个所述基准点处的相位值,确定出任意相位值对应的相位补偿值,该相位补偿值能够对飞行时间模组测得的距离数据进行补偿。由于该方法是直接从飞行时间模组发出的光强周期性变化的光信号经过光电转换得到的电信号,来计算不同相位值(实际距离)对应的相位补偿值(距离补偿),不需要使用标定板,更加不需要调整标定板与TOF模组之间的位置关系,一方面简化了标定流程,提高了标定效率;另一方面,避免了调整位置关系以及环境等造成的误差,提高了精度。
可选地,所述确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值,包括:在所述电信号的波形上获取位于每个所述基准点之后的三个参考点,所述三个参考点与所述基准点的相位差分别为π/2、π和3π/2;基于所述基准点和所述三个参考点,采用四步相移法计算每个所述基准点处的相位值。
在该实现方式中,通过在电信号的波形图上选取基准点,并通过这些基准点来计算相位值,由于基准点可以根据需要设置,通过设置高密度的基准点,可以获得大量的实际距离对应的相位值,相比于采用标定板标定的方式,获得的距离数据更多,使得最终拟合出的相位值与相位补偿值的关系曲线也更加准确。同时,在该实现方式中,通过选取与基准点的相位差分别为π/N、2π/N、3π/N的点,然后利用基准点和这些点即可使用四步相移法计算基准点处的相位值,计算过程简单。
可选地,所述基于每个所述基准点处的相位值,确定出任意相位值对应的相位补偿值,包括:基于每个所述基准点处的相位值,确定每个所述基准点处的相位补偿值;基于每个所述基准点处的相位值和相位补偿值,确定出任意相位值对应的相位补偿值。
在该实现方式中,通过先确定出每个相位值对应的相位补偿值,然后根据确定出的相位值和相位补偿值的关系,可以将其他相位值对应的相位补偿值补齐,从而可以得到确定出任意相位值对应的相位补偿值。
可选地,所述确定每个所述基准点处的相位补偿值,包括:基于每个所述基准点对应的时间和所述调制光的频率,确定每个所述基准点处的实际相位值,所述基准点对应的时间是指所述基准点对应的调制光被接收的时间;计算每个所述基准点处的相位值和实际相位值的差值,得到每个所述基准点处的相位补偿值。
在该实现方式中,根据各个基准点对应的调制光被接收的时间以及该调制光的频率,即可确定出基准点对应的实际相位值,基于实际相位值和采用四步相移法计算出的相位值可计算出相位补偿值。
可选地,所述确定出任意相位值对应的相位补偿值,包括:以每个所述基准点处的相位值和对应相位补偿值作为坐标系中的一个点,基于各个所述基准点在所述坐标系中的各个点,拟合出相位值与相位补偿值的关系曲线。
在该实现方式中,采用通过已知点拟合关系曲线,来得到该关系曲线上任意的相位值对应的相位补偿值的方法,这种方式可以保证在计算出一定数量的基准点处的相位值和对应相位补偿值的情况下,能够准确获取其他点的相位值对应的相位补偿值,计算量少,且准确度高。
可选地,在所述确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值之前,所述方法还包括:在所述电信号的波形上的一个周期内均匀间隔选取若干所述基准点。
在该实现方式中,通过均匀间隔选取基准点,保证后续通过基准点拟合出的曲线的精度,进而保证确定出的各个相位值对应的相位补偿值的精度。
可选地,在所述确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值之前,所述方法还包括:根据飞行时间模组的曝光时间,对所述电信号进行积分处理;所述确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值,包括:在积分处理后的所述电信号的波形上,确定各个基准点处的相位值。
在传统的飞行时间标定中,飞行时间模组是通过光电传感器进行信号采集的,光电传感器采集时存在曝光时间,得到的信号是离散信号;而本申请的飞行时间标定中采用光电探测器进行采集时,输出的是连续信号,在上述步骤中,利用积分将连续信号转换为离散信号,模拟成采用光电传感器进行信号采集的方式,使得采用本申请的方法最终处理结果与传统的飞行时间模组的飞行时间标定结果相同。
另一方面,本公开实施例提供了一种飞行时间模组标定装置,所述装置包括:获取模块,被配置为获取调制光经过光电转换得到的电信号,所述调制光是接收到的由飞行时间模组发出的光强周期性变化的光信号;处理模块,被配置为确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值;确定模块,被配置为基于每个所述基准点处的相位值,确定出任意相位值对应的相位补偿值。
在本公开实施例的一种实现方式中,所述处理模块,包括:选取子模块,被配置为在所述电信号的波形上获取位于每个所述基准点之后的三个参考点,所述三个参考点与所述基准点的相位差分别为π/2、π、3π/2;计算子模块,被配置为基于所述基准点和所述三个参考点,采用四步相移法计算每个所述基准点处的相位值。
可选地,所述确定模块,包括:第一确定子模块,被配置为基于每个所述基准点处的相位值,确定每个所述基准点处的相位补偿值;第二确定子模块,被配置为基于每个所述基准点处的相位值和相位补偿值,确定出任意相位值对应的相位补偿值。
可选地,所述第一确定子模块被配置为基于每个所述基准点对应的时间和所述调制光的频率,确定每个所述基准点处的实际相位值,所述基准点对应的时间是指所述基准点对应的调制光被接收的时间;计算每个所述基准点处的相位值和实际相位值的差值,得到每个所述基准点处的相位补偿值。
可选地,所述第二确定子模块,被配置为以每个所述基准点处的相位值和对应相位补偿值作为坐标系中的一个点,基于各个所述基准点在所述坐标系中的各个点,拟合出相位值与相位补偿值的关系曲线。
可选地,所述处理模块,还被配置为在所述确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值之前,在所述电信号的波形上的一个周期内均匀间隔选取若干所述基准点。
可选地,所述处理模块,被配置为根据飞行时间模组的曝光时间,对所述电信号进行积分处理;以及在积分处理后的所述电信号的波形上,确定各个基准点处的相位值。
另一方面,本公开实施例提供了一种终端设备,所述终端设备包括:处理器;用于存储处理器可执行指令的存储器;其中,所述处理器被配置为执行如前所述的飞行时间模组标定方法。
另一方面,本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机指令被处理器执行时实现如前所述的飞行时间模组标定方法。
另一方面,本公开实施例提供了一种飞行时间模组标定系统,所述系统包括:飞行时间模组,被配置为发出光强周期性变化的光信号;光电探测器,被配置为将所述光信号转换为电信号;飞行时间模组标定装置,被配置为获取所述电信号;确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值;基于每个所述基准点处的相位值,确定出任意相位值对应的相位补偿值。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种飞行时间模组标定系统的结构示意图;
图2是根据一示例性实施例示出的一种飞行时间模组标定方法的流程图;
图3是根据一示例性实施例示出的一种飞行时间模组标定方法的流程图;
图4是根据一示例性实施例示出的一种电信号的波形图;
图5是根据一示例性实施例示出的一种积分处理后的电信号的波形图;
图6是根据一示例性实施例示出的一种距离与相位值的关系曲线;
图7是根据一示例性实施例示出的一种距离与两种相位值的关系曲线;
图8是根据一示例性实施例示出的一种相位值与相位补偿值的关系曲线;
图9是根据一示例性实施例示出的一种飞行时间模组标定装置的结构示意图;
图10是根据一示例性实施例示出的一种终端设备的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种飞行时间模组标定系统的结构示意图。参见图1,该飞行时间模组标定系统包括飞行时间模组10、光电探测器20和飞行时间模组标定装置30。
其中,飞行时间模组10,被配置为发出光强周期变化的光信号,也即光脉冲,或称为调制光。
光电探测器20,被配置为将光信号转换为电信号。
飞行时间模组标定装置30,被配置确定电信号的波形上各个基准点处的相位值;基于每个基准点处的相位值,确定出任意相位值对应的相位补偿值。该飞行时间模组标定装置30具体如何实现飞行时间模组标定,可以参见下述飞行时间模组标定方法及装置的描述。
这里,光电探测器20设置在飞行时间模组10发射的光的光路上。光电探测器20与飞行时间模组10的距离不宜太远,需要保证光电探测器20输出的电信号能够被飞行时间模组标定装置30正确识别处理。
示例性地,该光电探测器20可以为光电二极管(Photo-Diode,PD)。
示例性地,飞行时间模组标定装置30可以集成在一终端设备上,例如移动终端等。
图2是根据一示例性实施例示出的一种飞行时间模组标定方法的流程图。参见图2,该方法由图1中的飞行时间模组标定装置执行,飞行时间模组标定方法包括:
在步骤S11中,获取调制光经过光电转换得到的电信号,调制光是接收到的由飞行时间模组发出的光强周期性变化的光信号。
该调制光的电信号是由光电探测器输出的,因此,步骤S11可以为接收光电探测器输出的电信号。
在步骤S12中,确定电信号的波形上各个基准点处的相位值。
这里,电信号的波形上的基准点是由飞行时间模组标定装置选取的,选取规则可以由用户事先定义,或者采用默认方式选取。例如,在电信号的波形上均匀间隔选取,选取的步长可以按需选定。
在步骤S13中,基于每个基准点处的相位值,确定出任意相位值对应的相位补偿值。
由于电信号的波形图上的点的相位值是与其传输距离相关的,且在飞行时间模组中也是以相位值来标定距离的,所以飞行时间模组的标定也就是确定不同的相位值所对应的相位补偿值。
在本公开实施例中,通过获取飞行时间模组发出的光强周期性变化的光信号调制光的经过光电转换得到的电信号波形图,然后基于该电信号波形图,确定电信号的波形上各个基准点处的相位值采用四步相移法计算电信号的波形图上各个基准点处的相位值,再基于每个基准点处的相位值,确定出任意相位值对应的相位补偿值,该相位补偿值能够对飞行时间模组测得的距离数据进行补偿,根据相位值计算相位补偿值,由于电信号的波形图上的基准点与实际距离对应,因此通过计算该电信号的波形图上各个基准点处的相位补偿值,即可得到相位值与相位补偿值的对应关系,进而拟合出相位值与相位补偿值的关系曲线。由于该方法是直接从飞行时间模组发出的光强周期性变化的光信号经过光电转换得到的电信号,电信号波形图来计算不同相位值(实际距离)对应的相位补偿值(距离补偿),不需要使用标定板,更加不需要调整标定板与TOF模组之间的位置关系,一方面简化了标定流程,提高了标定效率;另一方面,避免了调整位置关系以及环境等造成的误差,提高了精度。
在本公开实施例的一种实现方式中可选地,采用四步相移法,计算电信号的波形图上各个基准点处的相位值确定电信号的波形上各个基准点处的相位值,包括:在电信号的波形上获取位于每个基准点之后的三个参考点,三个参考点与基准点的相位差分别为π/2、π和3π/2在电信号的波形图上的一个周期内均匀间隔选取若干基准点;基于基准点和三个参考点,采用四步相移法计算每个基准点处的相位值基于电信号波形图,采用四步相移法计算每个基准点处的相位值。
在该实现方式中,通过在电信号的波形图上的一个周期内均匀间隔选取基准点,并通过这些基准点来计算相位值,由于基准点可以根据需要设置,通过设置高密度的基准点,可以获得大量的实际距离对应的相位值,相比于采用标定板标定的方式,获得的距离数据更多,使得最终拟合出的相位值与相位补偿值的关系曲线也更加准确。
在本公开实施例的一种实现方式中,采用四步相移法计算每个基准点处的相位值,包括:获取每个基准点后与基准点的相位差为π/N、2π/N、3π/N的点,N为大于1的正整数;基于基准点以及基准点后与基准点的相位差为π/N、2π/N、3π/N的点,计算每个基准点处的相位值。同时,
在该实现方式中,通过选取与基准点的相位差分别为π/N、2π/N、3π/N的点,然后利用基准点和这些点即可使用四步相移法计算基准点处的相位值,计算过程简单。
在本公开实施例的一种实现方式中,计算每个基准点处的相位值,包括:按照如下公式计算相位值:
为相位值,D1为基准点的幅度,D2为基准点后与基准点的相位差为π/N的点的幅度,D3为基准点后与基准点的相位差为2π/N的点的幅度,D4为基准点后与基准点的相位差为3π/N的点的幅度。
在该实现方式中,利用四步相移法的公式计算相位值,计算简单。
可选地在本公开实施例的一种实现方式中,基于每个基准点处的相位值,确定出任意相位值对应的相位补偿值,包括:基于每个基准点处的相位值,确定每个基准点处的相位补偿值;基于每个基准点处的相位值和相位补偿值,确定出任意相位值对应的相位补偿值。在计算电信号的波形图上各个基准点处的相位值之前,该方法还包括:根据飞行时间模组的曝光时间,对电信号进行积分处理。
在该实现方式中,通过先确定出每个相位值对应的相位补偿值,然后根据确定出的相位值和相位补偿值的关系,可以将其他相位值对应的相位补偿值补齐,从而可以得到确定出任意相位值对应的相位补偿值。
可选地,确定每个基准点处的相位补偿值,包括:基于每个基准点对应的时间和调制光的频率,确定每个基准点处的实际相位值,基准点对应的时间是指基准点对应的调制光被接收的时间;计算每个基准点处的相位值和实际相位值的差值,得到每个基准点处的相位补偿值。
在该实现方式中,根据各个基准点对应的调制光被接收的时间以及该调制光的频率,即可确定出基准点对应的实际相位值,基于实际相位值和采用四步相移法计算出的相位值可计算出相位补偿值。
可选地,确定出任意相位值对应的相位补偿值,包括:以每个基准点处的相位值和对应相位补偿值作为坐标系中的一个点,基于各个基准点在坐标系中的各个点,拟合出相位值与相位补偿值的关系曲线。
在该实现方式中,采用通过已知点拟合关系曲线,来得到该关系曲线上任意的相位值对应的相位补偿值的方法,这种方式可以保证在计算出一定数量的基准点处的相位值和对应相位补偿值的情况下,能够准确获取其他点的相位值对应的相位补偿值,计算量少,且准确度高。
可选地,在确定电信号的波形上各个基准点处的相位值之前,该方法还包括:在电信号的波形上的一个周期内均匀间隔选取若干基准点。
在该实现方式中,通过均匀间隔选取基准点,保证后续通过基准点拟合出的曲线的精度,进而保证确定出的各个相位值对应的相位补偿值的精度。
可选地,在确定电信号的波形上各个基准点处的相位值之前,方法还包括:根据飞行时间模组的曝光时间,对电信号进行积分处理;确定电信号的波形上各个基准点处的相位值,包括:在积分处理后的电信号的波形上,确定各个基准点处的相位值。
在由于在传统的实际飞行时间标定中,飞行时间模组是通过光电传感器进行信号采集的,光电传感器采集时存在曝光时间,得到的信号是离散信号,;而本申请的飞行时间标定中与采用光电探测器进行采集时,输出的是连续信号不同,在上述步骤中,因此利用积分将连续信号转换为离散信号,来实现模拟成对采用光电传感器信号采集的模拟进行信号采集的方式,使得采用本申请的方法最终处理结果与传统的飞行时间模组的飞行时间标定结果相同。
值得说明的是,前述步骤S11-S13与上述可选步骤可以任意组合。
图3是根据一示例性实施例示出的一种飞行时间模组标定方法的流程图。参见图3,该方法由图1中的飞行时间模组标定装置执行,飞行时间模组标定方法包括:
在步骤S21中,获取调制光经过光电转换得到的电信号,调制光是接收到的由飞行时间模组发出的光强周期性变化的光信号。
该调制光的电信号是由光电探测器输出的,因此,步骤S21可以为接收光电探测器输出的电信号。
图4是根据一示例性实施例示出的一种电信号的波形图。参见图4,该波形图的横坐标为时间(单位:毫秒),纵坐标为电荷数(单位:105个)。
可选地,在步骤S22之前,该方法还可以包括:根据飞行时间模组的曝光时间,对电信号进行积分处理。后续步骤可以在经过积分处理后的电信号的波形上进行。
在传统的飞行时间标定中,飞行时间模组是通过光电传感器进行信号采集的,光电传感器采集时存在曝光时间,得到的信号是离散信号;而本申请的飞行时间标定中采用光电探测器进行采集时,输出的是连续信号,在上述步骤中,利用积分将连续信号转换为离散信号,模拟成采用光电传感器进行信号采集的方式,使得采用本申请的方法最终处理结果与传统的飞行时间模组的飞行时间标定结果相同。
例如,光电传感器的曝光时间为光脉冲的四分之一周期,则可以以光脉冲的四分之一周期为单位进行上述积分。
图5是根据一示例性实施例示出的一种积分处理后的电信号的波形图,由于积分后得到的是离散信号,此时需要根据离散信号中的点拟合可以得到连续的信号波形图。如图5所示,经过积分处理后的电信号波形图为时间与电荷数的关系曲线,横坐标为时间(单位:毫秒),纵坐标为电荷数(单位:个)。通过采用时间与电荷数的关系曲线作为积分后的波形图,便于后续处理中直接得到其他参数与实际距离的对应关系。
由于光在传输过程中,光传输的时间就对应了传输的距离,假设波形图上的这些点对应的光都是同一时刻发出的,而由于接收存在先后顺序,那么可以将这些点对应的光看作是从不同的距离发出的,也即将图5中横坐标乘以光速,可以得到距离与电荷数的关系曲线。因此,可以采用电信号中的相位值来表示距离。
在步骤S22中,在电信号的波形图上的一个周期内均匀间隔选取若干基准点。
为了保证最终结果的精度,可以采用较高的采样精度进行基准点的选取,例如每个周期选取上百至上千个基准点,通过这些点保证结果精度。
在步骤S23中,基于电信号波形图,采用四步相移法计算每个基准点处的相位值。
其中,四步相移法是指利用存在设定相位差的四幅图像来计算图像相位的方法。应用到本公开中,即利用电信号的波形图上的存在设定相位差的点来计算点的相位的方法,计算出的相位为相比于该波形图0点的相位的差值,也即前述相位值。
在本公开实施例的一种实现方式中,采用四步相移法计算每个基准点处的相位值,包括:在电信号的波形上获取位于每个基准点之后的三个参考点,三个参考点与基准点的相位差分别为π/2、π和3π/2;基于基准点和三个参考点,采用四步相移法计算每个基准点处的相位值。
在该实现方式中,通过选取与基准点的相位差分别为π/2、π和3π/2的点,然后利用基准点和这些点即可使用四步相移法计算基准点处的相位值。
在本公开实施例中,采用四步相移法计算每个基准点处的相位值,包括:按照如下公式计算相位值:
为相位值,D1为基准点的幅度,D2为基准点后与基准点的相位差为π/2的点的幅度,D3为基准点后与基准点的相位差为π的点的幅度,D4为基准点后与基准点的相位差为3π/2的点的幅度。
在该实现方式中,利用四步相移法的公式计算相位值,计算简单。
在该步骤中,在计算出各个基准点的相位值后,得到时间与相位值的对应关系,也即距离与相位值的关系。
在步骤S24中,基于每个基准点处的相位值,确定每个基准点处的相位补偿值。
在本公开实施例中,步骤S24可以包括:基于每个基准点对应的时间和调制光的频率,确定每个基准点处的实际相位值,基准点对应的时间是指基准点对应的调制光被接收的时间;计算每个基准点处的相位值和实际相位值的差值,得到每个基准点处的相位补偿值。
由于每个实际距离对应一个实际相位值,该实际相位值可以采用相位与距离的公式得到,该公式如下:
其中,d为距离,c为光速,f为调制光的频率,为实际相位值。
该公式可以计算出不同距离的基准点对应的实际相位值。
图6是根据一示例性实施例示出的一种距离与相位值的关系曲线。在步骤S23计算出各个点对应的相位值时,可以得到距离与相位值的关系曲线,参见图6,横坐标为相位值(单位:π),纵坐标为实际距离(单位:厘米)。
图7是根据一示例性实施例示出的一种距离与两种相位值的关系曲线。其中,直线为距离与实际相位的对应关系,曲线为距离与前述步骤S23计算得到的相位值的对应关系,横坐标为相位值(单位:π),纵坐标为实际距离(单位:厘米)。
在得到图7所示的波形这,可以确定每个基准点处的相位值对应的相位值和实际相位值,采用基准点处的相位值和实际相位值相减法,即可得到每个基准点处的相位补偿值。
在步骤S25中,基于每个基准点处的相位值和相位补偿值,确定出任意相位值对应的相位补偿值。
以每个基准点处的相位值和对应相位补偿值作为坐标系中的一个点,基于各个基准点在坐标系中的各个点,拟合出相位值与相位补偿值的关系曲线。
图8是根据一示例性实施例示出的一种相位值与相位补偿值的关系曲线。横坐标为相位值(单位:π),纵坐标为相位补偿值(单位:π)。
该相位值和相位补偿值的对应关系即为飞行时间模组标定的标定结果,该标定结果可以存储在终端设备中。当采用飞行时间模组测距时,可以采用该标定结果对测量结果进行补偿。
图9是根据一示例性实施例示出的一种飞行时间模组标定装置的结构示意图。该装置具有实现上述方法实施例中终端设备的功能,该功能可以通过硬件实现,也可以通过硬件执行相应的软件实现。参见图9,飞行时间模组标定装置包括:获取模块301、处理模块302和确定模块303。
其中,获取模块301被配置为获取调制光经过光电转换得到的电信号,调制光是接收到的由飞行时间模组发出的光强周期性变化的光信号;处理模块302被配置为确定电信号的波形上各个基准点处的相位值;确定模块303被配置为基于每个基准点处的相位值,确定出任意相位值对应的相位补偿值。
可选地,处理模块302,包括:
选取子模块321,被配置为在电信号的波形上获取位于每个基准点之后的三个参考点,三个参考点与基准点的相位差分别为π/2、π、3π/2;
计算子模块322,被配置为基于基准点和三个参考点,采用四步相移法计算每个基准点处的相位值。
可选地,确定模块303,包括:
第一确定子模块331,被配置为基于每个基准点处的相位值,确定每个基准点处的相位补偿值;
第二确定子模块332,被配置为基于每个基准点处的相位值和相位补偿值,确定出任意相位值对应的相位补偿值。
可选地,第一确定子模块331被配置为基于每个基准点对应的时间和调制光的频率,确定每个基准点处的实际相位值,基准点对应的时间是指基准点对应的调制光被接收的时间;计算每个基准点处的相位值和实际相位值的差值,得到每个基准点处的相位补偿值。
可选地,第二确定子模块332,被配置为以每个基准点处的相位值和对应相位补偿值作为坐标系中的一个点,基于各个基准点在坐标系中的各个点,拟合出相位值与相位补偿值的关系曲线。
可选地,处理模块302,还被配置为在确定电信号的波形上各个基准点处的相位值之前,在电信号的波形上的一个周期内均匀间隔选取若干基准点。
可选地,处理模块302,被配置为根据飞行时间模组的曝光时间,对电信号进行积分处理;以及在积分处理后的电信号的波形上,确定各个基准点处的相位值。
图10是根据一示例性实施例示出的一种终端设备1100的框图,该终端设备1100可以包括:处理器1101、接收器1102、发射器1103、存储器1104和总线1105。
处理器1101包括一个或者一个以上处理核心,处理器1101通过运行软件程序以及模块,从而执行各种功能应用以及信息处理。
接收器1102和发射器1103可以实现为一个通信组件,该通信组件可以是一块通信芯片。
存储器1104通过总线1105与处理器1101相连。
存储器1104可用于存储至少一个指令,处理器1101用于执行该至少一个指令,以实现上述方法实施例中的各个步骤。
此外,存储器1104可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现,易失性或非易失性存储设备包括但不限于:磁盘或光盘,电可擦除可编程只读存储器(EEPROM),可擦除可编程只读存储器(EPROM),静态随时存取存储器(SRAM),只读存储器(ROM),磁存储器,快闪存储器,可编程只读存储器(PROM)。
在示例性实施例中,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中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集,所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述各个方法实施例提供的飞行时间模组标定方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是,本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (11)

1.一种飞行时间模组标定方法,其特征在于,所述方法包括:
获取调制光经过光电转换得到的电信号,所述调制光是接收到的由飞行时间模组发出的光强周期性变化的光信号;
采用四步相移法确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值;
基于每个所述基准点对应的时间和所述调制光的频率,确定每个所述基准点处的实际相位值,所述基准点对应的时间是指所述基准点对应的调制光被接收的时间;
计算每个所述基准点处的相位值和实际相位值的差值,得到每个所述基准点处的相位补偿值;
基于每个所述基准点处的相位值和相位补偿值,以每个所述基准点处的相位值和对应相位补偿值作为坐标系中的一个点,基于各个所述基准点在所述坐标系中的各个点,拟合出相位值与相位补偿值的关系曲线。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述采用四步相移法确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值,包括:
在所述电信号的波形上获取位于每个所述基准点之后的三个参考点,所述三个参考点与所述基准点的相位差分别为π/2、π和3π/2;
基于所述基准点和所述三个参考点,采用四步相移法计算每个所述基准点处的相位值。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值之前,所述方法还包括:
在所述电信号的波形上的一个周期内均匀间隔选取若干所述基准点。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值之前,所述方法还包括:
根据飞行时间模组的曝光时间,对所述电信号进行积分处理;
所述确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值,包括:
在积分处理后的所述电信号的波形上,确定各个基准点处的相位值。
5.一种飞行时间模组标定装置,其特征在于,所述装置包括:
获取模块,被配置为获取调制光经过光电转换得到的电信号,所述调制光是接收到的由飞行时间模组发出的光强周期性变化的光信号;
处理模块,被配置为采用四步相移法确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值;
确定模块,包括:
第一确定子模块,被配置为基于每个所述基准点对应的时间和所述调制光的频率,确定每个所述基准点处的实际相位值,所述基准点对应的时间是指所述基准点对应的调制光被接收的时间;计算每个所述基准点处的相位值和实际相位值的差值,得到每个所述基准点处的相位补偿值;
第二确定子模块,被配置为基于每个所述基准点处的相位值和相位补偿值,以每个所述基准点处的相位值和对应相位补偿值作为坐标系中的一个点,基于各个所述基准点在所述坐标系中的各个点,拟合出相位值与相位补偿值的关系曲线。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述处理模块,包括:
选取子模块,被配置为在所述电信号的波形上获取位于每个所述基准点之后的三个参考点,所述三个参考点与所述基准点的相位差分别为π/2、π、3π/2;
计算子模块,被配置为基于所述基准点和所述三个参考点,采用四步相移法计算每个所述基准点处的相位值。
7.根据权利要求5或6所述的装置,其特征在于,所述处理模块,还被配置为在确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值之前,在所述电信号的波形上的一个周期内均匀间隔选取若干所述基准点。
8.根据权利要求5或6所述的装置,其特征在于,所述处理模块,被配置为根据飞行时间模组的曝光时间,对所述电信号进行积分处理;以及在积分处理后的所述电信号的波形上,确定各个基准点处的相位值。
9.一种终端设备,其特征在于,所述终端设备包括:
处理器;
用于存储处理器可执行指令的存储器;
其中,所述处理器被配置为执行权利要求1至4任一项所述的飞行时间模组标定方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述的飞行时间模组标定方法。
11.一种飞行时间模组标定系统,其特征在于,所述系统包括:
飞行时间模组,被配置为发出光强周期性变化的光信号;
光电探测器,被配置为将所述光信号转换为电信号;
飞行时间模组标定装置,被配置为获取所述电信号;采用四步相移法确定所述电信号的波形上各个基准点处的相位值;基于每个所述基准点对应的时间和所述光信号的频率,确定每个所述基准点处的实际相位值,所述基准点对应的时间是指所述基准点对应的光信号被接收的时间;计算每个所述基准点处的相位值和实际相位值的差值,得到每个所述基准点处的相位补偿值;基于每个所述基准点处的相位值和相位补偿值,以每个所述基准点处的相位值和对应相位补偿值作为坐标系中的一个点,基于各个所述基准点在所述坐标系中的各个点,拟合出相位值与相位补偿值的关系曲线。
CN201910539389.XA 2019-06-20 2019-06-20 飞行时间模组标定方法、装置、系统及终端设备 Active CN112198494B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910539389.XA CN112198494B (zh) 2019-06-20 2019-06-20 飞行时间模组标定方法、装置、系统及终端设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910539389.XA CN112198494B (zh) 2019-06-20 2019-06-20 飞行时间模组标定方法、装置、系统及终端设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112198494A CN112198494A (zh) 2021-01-08
CN112198494B true CN112198494B (zh) 2023-11-21

Family

ID=74004641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910539389.XA Active CN112198494B (zh) 2019-06-20 2019-06-20 飞行时间模组标定方法、装置、系统及终端设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112198494B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113296080A (zh) * 2021-05-13 2021-08-24 西安西行者电子科技有限公司 一种可快速校准tof深度相机距离的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102004254A (zh) * 2009-09-01 2011-04-06 三星电子株式会社 调制光学飞行时间相位估计中的延迟补偿
CN104316204A (zh) * 2014-06-23 2015-01-28 西安工业大学 一种高精度的变频干涉的四步相移标定方法
CN104713497A (zh) * 2015-03-13 2015-06-17 香港应用科技研究院有限公司 相位偏移校准方法、3d形状检测的方法、系统及投影系统
CN105091750A (zh) * 2015-07-30 2015-11-25 河北工业大学 一种基于双四步相移的投影仪标定方法
CN105785385A (zh) * 2016-04-15 2016-07-20 中国科学院上海技术物理研究所 基于同步采样和多重相位测量的激光测距方法及装置
WO2016145582A1 (zh) * 2015-03-13 2016-09-22 香港应用科技研究院有限公司 相位偏移校准方法、3d形状检测的方法、系统及投影系统
WO2019047983A1 (zh) * 2017-09-11 2019-03-14 Oppo广东移动通信有限公司 图像处理方法及装置、电子装置和计算机可读存储介质

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7969583B2 (en) * 2008-03-05 2011-06-28 General Electric Company System and method to determine an object distance from a reference point to a point on the object surface

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102004254A (zh) * 2009-09-01 2011-04-06 三星电子株式会社 调制光学飞行时间相位估计中的延迟补偿
CN104316204A (zh) * 2014-06-23 2015-01-28 西安工业大学 一种高精度的变频干涉的四步相移标定方法
CN104713497A (zh) * 2015-03-13 2015-06-17 香港应用科技研究院有限公司 相位偏移校准方法、3d形状检测的方法、系统及投影系统
WO2016145582A1 (zh) * 2015-03-13 2016-09-22 香港应用科技研究院有限公司 相位偏移校准方法、3d形状检测的方法、系统及投影系统
CN105091750A (zh) * 2015-07-30 2015-11-25 河北工业大学 一种基于双四步相移的投影仪标定方法
CN105785385A (zh) * 2016-04-15 2016-07-20 中国科学院上海技术物理研究所 基于同步采样和多重相位测量的激光测距方法及装置
WO2019047983A1 (zh) * 2017-09-11 2019-03-14 Oppo广东移动通信有限公司 图像处理方法及装置、电子装置和计算机可读存储介质

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Combining spacetime stereo and phase-shift for fast 3D shape measurement;Bao Wei;2017 32nd Youth Academic Annual Conference of Chinese Association of Automation (YAC);全文 *
三维视觉系统的构建及系统参数的标定;周旻超;中国硕士学位论文全文数据库 信息科技;全文 *
四步相移法的非线性相位误差补偿方法;赵贤凌;刘建生;张华煜;武迎春;;中北大学学报(自然科学版)(03);全文 *
结构光测量中的高精度相位误差补偿算法;李中伟;王从军;史玉升;王圆圆;;光学学报(08);全文 *
结构光测量系统的投影仪标定方法研究;徐鸣华;施天敏;王颖;李锋;;测控技术(01);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112198494A (zh) 2021-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109272556B (zh) 一种飞行时间tof相机的标定方法和装置
CN106815867B (zh) Tof相机标定与校正系统及其设备与方法
US7471376B2 (en) Method and system for fast calibration of three-dimensional (3D) sensors
CN110456376B (zh) Tof测距方法及设备
US5262837A (en) Laser range finder
CN110456370B (zh) 飞行时间传感系统及其测距方法
CN110456369B (zh) 飞行时间传感系统及其测距方法
US20210173054A1 (en) Optical range calculation apparatus and method of range calculation
CN111352120B (zh) 飞行时间测距系统及其测距方法
CN111366943B (zh) 飞行时间测距系统及其测距方法
CN112198494B (zh) 飞行时间模组标定方法、装置、系统及终端设备
CN111580074B (zh) 时间精度校准方法、装置和电子设备
US8995577B2 (en) Apparatus and method for measurement of the reception time of a pulse
CN109756662B (zh) 基于dll延迟锁相环的深度信息校正方法以及深度信息校正装置
CN111624580B (zh) 飞行时间模组的校正方法、校正装置和校正系统
CN112255635A (zh) 一种距离测量方法、系统及设备
CN114667457A (zh) 电子设备及其控制方法
CN112213711A (zh) 一种tof相机的校准方法
KR102332512B1 (ko) 스캐닝 라이다의 오차 보정 방법
KR20210074153A (ko) 전자 장치 및 그 제어 방법
CN111830523A (zh) 一种光电探测器飞行时间校正系统及方法
CN111624582A (zh) 周期误差标定方法、装置及周期误差标定系统
CN110726985A (zh) 一种可快速校准tof模组的方法
US20230333218A1 (en) Range imaging apparatus and range imaging method
CN116859373A (zh) 激光测距校准方法和激光雷达测距系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant