CN113450419A - Tof摄像模组的误差标定方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TOF摄像模组的误差标定方法、装置、设备及介质，所述方法包括：获得目标对象的相位测试图，并处理所述相位测试图获得相位数据直方图；根据所述相位数据直方图，确定相位跳跃点；分别统计所述相位跳跃点左侧和右侧的相位数据之和，并根据统计结果对所述相位测试图进行连续性调整；根据调整后的所述相位测试图和理论参考图进行误差标定。本发明公开的TOF摄像模组的误差标定方法、装置、设备及介质，用以解决现有技术中不能准确地对TOF摄像模组进行误差标定的技术问题。

Description

TOF摄像模组的误差标定方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及TOF摄像模组测试领域，尤其涉及一种TOF摄像模组的误差标定方法、装置、设备及介质。

背景技术

目前，TOF(Time of Flight，飞行时间)技术已经在物流、安防、医疗及无人驾驶等领域得到应用，各种智能设备上也开始采用TOF 3D面部识别技术，这其中，就会涉及到TOF摄像模组。

在TOF摄像模组中，由于存在由器件本身以及其他未知变量引起的误差，因此需要对TOF摄像模组进行误差标定，但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现目前的误差标定方法并不能准确地对误差进行标定。

发明内容

本申请实施例通过提供一种TOF摄像模组的误差标定方法、装置、电子设备及存储介质，解决了现有技术中不能准确地对TOF摄像模组进行误差标定的技术问题，实现了提高TOF摄像模组误差标定的精度的技术效果。

第一方面，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

本申请提供一种TOF摄像模组的误差标定方法，包括：

获得目标对象的相位测试图，并处理所述相位测试图获得相位数据直方图；

根据所述相位数据直方图，确定相位跳跃点；

分别统计所述相位跳跃点左侧和右侧的相位数据之和，并根据统计结果对所述相位测试图进行连续性调整；

根据调整后的所述相位测试图和理论参考图进行误差标定。

可选地，所述根据所述相位数据直方图，确定相位跳跃点，包括：

在所述相位数据直方图中确定相位分布概率为零的区域，将所述区域的中心位置作为所述相位跳跃点。

可选地，在将所述区域的中心位置作为所述相位跳跃点之前，还包括：

判断所述中心位置存在的像素点的数目是否小于等于预设数目，如果是，则将所述中心位置作为所述相位跳跃点。

可选地，所述根据统计结果对所述相位测试图进行调整，包括：

如果所述相位跳跃点左侧的所有相位数据之和大于右侧的所有相位数据之和，则将所述相位测试图中位于所述相位跳跃点右侧的相位数据减一个相位周期；

如果所述相位跳跃点左侧的所有相位数据之和小于所述右侧的所有相位数据之和，则将所述相位测试图中位于所述相位跳跃点左侧的相位数据加一个相位周期。

可选地，所述根据调整后的所述相位测试图与理论参考图进行误差标定，包括:

将所述调整后的所述相位测试图表征的相位数据与理论参考图表征的相位数据进行求差，得到残差图；

对所述残差图进行编码，得到标定误差。

可选地，所述误差标定包括摆动误差标定和固定相位模式噪声误差标定。

第二方面，基于同一发明构思，提供一种飞行时间摄像模组的误差标定装置，包括：

获取模块，所述获取模块用于获得目标对象的相位测试图，并处理所述相位测试图获得相位数据直方图；

判断模块，所述判断模块用于根据所述相位数据直方图，确定相位跳跃点；

调整模块，所述调整模块用于分别统计所述相位跳跃点左侧和右侧的相位数据之和，并根据统计结果对所述相位测试图进行连续性调整；

处理模块，所述处理模块用于根据调整后的所述相位测试图与理论参考图进行误差标定。

可选地，所述调整模块按照如下逻辑对相位测试图中的相位数据进行连续性调整，包括：

如果所述相位跳跃点左侧的相位数据之和大于右侧的相位数据之和，则将所述相位测试图中位于所述相位跳跃点右侧的相位数据减一个相位周期；

如果所述相位跳跃点左侧的相位数据之和小于所述右侧的相位数据之和，则将所述相位测试图中位于所述相位跳跃点左侧的相位数据加一个相位周期。

第三方面，基于同一发明构思，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面提供的任一项方法的步骤。

第四方面，基于同一发明构思，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面提供的任一项方法的步骤。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于对相位测试图进行处理获得相位数据直方图，因此可以知悉测试图中相位数据的分布规律，更进一步，根据该相位数据直方图，可以确定出相位跳跃点，分别统计该相位跳跃点左侧和右侧的所有相位数据之和，并根据统计结果对相位测试图进行连续性调整，因此能得到相位数据连续的相位测试图，利用该数据连续的相位测试图与理论参考图进行误差标定，能提高误差标定的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本申请实施例中的TOF摄像模组的误差标定方法的流程示意图；

图2为采用现有技术进行TOF摄像模组的误差标定得到的残差图；

图3为本申请实施例中的TOF摄像模组的相位数据直方图；

图4为采用本申请实施例中的TOF摄像模组的误差标定方法得到的残差图；

图5为本申请实施例中的TOF摄像模组的误差标定装置的示意图；

图6为本申请实施例中的电子设备的示意图；

图7为本申请实施例中的计算机可读存储介质的示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种TOF摄像模组的误差标定方法，解决了现有技术中不能准确地对TOF摄像模组进行误差标定的技术问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本实施例获得目标对象的相位测试图，并处理所述相位测试图获得相位数据直方图，根据所述相位数据直方图，确定相位跳跃点。分别统计所述相位跳跃点左侧和右侧的相位数据之和，并根据统计结果对所述相位测试图进行连续性调整，根据调整后的所述相位测试图和理论参考图进行误差标定。

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实施例提供了一种TOF摄像模组的误差标定方法，如图1所述，包括：

步骤S101，获得目标对象的相位测试图，并处理所述相位测试图获得相位数据直方图；

步骤S102，根据所述相位数据直方图，确定相位跳跃点；

步骤S103，分别统计所述相位跳跃点左侧和右侧的相位数据之和，并根据统计结果对所述相位测试图进行连续性调整；

步骤S104，根据调整后的所述相位测试图和理论参考图进行误差标定。

需要说明的是，该误差标定方法可以应用于计算机、测试仪等单独的计算设备，也可以用于集成在测试产线上的计算模块，还可以应用于集成在摄像模组内的计算芯片，在此不作限制，也不再一一列举。

下面结合图1详细介绍本实施例提供的方法的实施步骤：

首先，执行步骤S101，获得目标对象的相位测试图，并处理所述相位测试图获得相位数据直方图。在具体的实施过程中，可以用TOF摄像模组拍摄目标对象，具体来讲，就是TOF摄像模组中的照射单元向目标对象发射连续的特定波长的红外光线脉冲，再由TOF摄像模组中的传感器接收目标对象传回的光信号，计算入射光与反射光相对位移关系，可以获得包含目标对象相位数据的相位测试图，其中，目标对象可以是标定板，在具体的操作过程中，多次移动标定板至不同的测试位置，TOF摄像模组拍摄不同测试位置的测试板，获得对应的相位测试图。

由于TOF摄像模组本身具有系统误差，且在拍摄的过程中还会产生其他的随机误差，因此在TOF摄像模组拍摄完成后，还要对获取到的相位数据进行误差标定。但本申请发明人在实践中发现，采用目前的误差标定方法获得的标定误差精度较低，往往无法反映真实的误差，从而无法对TOF摄像模组的相关参数进行有效的修正，导致影响最后的成像效果。因此，本申请发明人仔细查证，发现TOF摄像模组获得的相位测试图中的相位数据往往并不连续，这表示该相位测试图反映的并不是真实的目标对象的深度信息，因此将相位测试图表征的相位数据与理论参考图表征的相位数据进行求差得到残差图，并对该残差图进行编码得到的标定误差也并不准确。在具体的实施过程中，主要的误差标定项有摆动误差和固定相位模式噪声误差标定，对每一项误差标定项来说，都会按照对相位测试图与理论参考图进行求差的方法来进行对应的误差标定，因此最终得到的TOF摄像模组的标定误差与理想的标定误差就存在较大偏差。例如，在摆动误差的标定中，得到如图2所示的残差图，可以看到，该残差图中存在许多相位不连续的数据。有鉴于此，本申请发明人提出本申请公开的方案，对相位测试图进行调整使其数据连续，从而基于该调整后的相位测试图进行的误差标定更能反映真实的误差。

具体来讲，可以对获取到的相位测试图进行处理，得到相位数据直方图。更具体而言，可以用概率统计的方法统计出TOF摄像模组的像素点在深度方向上的分布规律。例如对于一种激光脉冲频率为100MHz的TOF摄像模组来说，用概率统计的方法对其相位测试图进行处理，可以得到如图3所示的相位数据直方图，其中，图3中横轴为深度方向距离，单位为mm，纵轴为当前位置像素点的数目。在具体的实施过程中，由于相位数据与深度数据正相关，通过计算TOF的信号源由发出到捕获期间的相位差可以计算得到物体距离相机的深度，故考虑到数据的直观性，如图3所示，可以直接用深度数据的分布来表征相位数据的分布，作为相位数据直方图。

然后，执行步骤S102，根据所述相位数据直方图，确定相位跳跃点。在具体的实施过程中，可以在相位数据直方图中确定相位分布概率为零的区域，并确定该区域的中心位置，然后判断该中心位置存在的像素点的数目是否小于等于预设数目，如果是，则将该中心位置作为相位跳跃点，所谓相位跳跃点，即是指相位数据在该位置出现不连续现象。例如，在图3中，相位分布概率为零的区域为800mm～1200mm，其中心位置为1000mm，然后判断1000mm处的像素点个数，如果小于或者等于十个，则将1000mm作为相位跳跃点，如果大于十个，则说明TOF摄像模组的相位数据在该位置是连续的，无需进行后续的调整动作，当然在具体的实施过程中，还可以根据实际的情况设定中心位置处的像素点预设数目，例如还可以是五个、十五个等，本申请对此不作限制。

之后，执行步骤S103，分别统计所述相位跳跃点左侧和右侧的相位数据之和，并根据统计结果对所述相位测试图进行连续性调整。在具体的实施过程中，如果相位跳跃点左侧的所有相位数据之和大于右侧的所有相位数据之和，则将相位测试图中位于相位跳跃点右侧的相位数据减一个相位周期；如果相位跳跃点左侧的所有相位数据之和小于右侧的所有相位数据之和，则将相位测试图中位于相位跳跃点左侧的相位数据加一个相位周期，例如对于图3所示的相位跳跃点为1000mm的情形，相位测试图中左侧的所有相位数据之和大于右侧的所有相位数据之和，因此将相位测试图中位于相位跳跃点右侧的相位数据减一个相位周期，获得相位数据连续的相位测试图。当然，在具体的实施过程中，还可以先对相位测试图的相位数据作进一步过滤，去除边缘畸变的相位数据，然后分别对相位跳跃点左侧和右侧剩下的相位数据进行求和，或者根据经验，分别对相位跳跃点左侧和右侧特定区域中的相位数据进行求和，本申请对具体的求和方式不作限制，也不再一一举例。

最后，执行步骤S104，根据调整后的所述相位测试图和理论参考图进行误差标定。在具体的实施过程中，可以对经过调整的相位测试图表征的相位数据与理论参考图表征的相位数据进行求差，得到如图4所示的相位数据连续的残差图，对该残差图编码，即可得到更加真实的TOF摄像模组的误差。

在具体的实施过程中，可以按照上述的方法步骤分别对TOF摄像模组的摆动误差和固定相位模式噪声误差进行标定，得到更能反映实际状况的误差数据，进而对TOF摄像模组的相关参数进行更加有效的修正。

第二方面，基于同一发明构思，提供一种飞行时间摄像模组的误差标定装置，如图5所示，包括：

获取模块501，所述获取模块501用于获得目标对象的相位测试图，并处理所述相位测试图获得相位数据直方图；

判断模块502，所述判断模块502用于根据所述相位数据直方图，确定相位跳跃点；

调整模块503，所述调整模块503分别统计所述相位跳跃点左侧和右侧的相位数据之和，并根据统计结果对所述相位测试图进行连续性调整；

处理模块504，所述处理模块504根据调整后的所述相位测试图与理论参考图进行误差标定。

其中，调整模块503按照如下逻辑对相位测试图中的相位数据进行连续性调整：如果相位跳跃点左侧的所有相位数据之和大于右侧的所有相位数据之和，则将相位测试图中位于相位跳跃点右侧的相位数据减一个相位周期；如果相位跳跃点左侧的所有相位数据之和小于右侧的所有相位数据之和，则将相位测试图中位于相位跳跃点左侧的相位数据加一个相位周期。

本实施例提供的误差标定装置可以为计算机、测试仪等单独的计算设备，也可以是集成在测试设备上的计算模块，或者是集成在摄像模组内部的计算芯片等，在此不作限制。

由于本实施例介绍的装置，为实施本发明实施例的方法所采用的装置，故而基于本发明实施例介绍的方法本领域所属人员能够了解该装置的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本发明实施例的方法所采用的装置都属于本发明所欲保护的范围。

第三方面，基于同一发明构思，提供一种电子设备，如图6所示，包括存储器6010、处理器6020及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序6011，处理器6020执行计算机程序6011时实现以下步骤：

获得目标对象的相位测试图，并处理所述相位测试图获得相位数据直方图；

根据所述相位数据直方图，确定相位跳跃点；

分别统计所述相位跳跃点左侧和右侧的相位数据之和，并根据统计结果对所述相位测试图进行连续性调整；

根据调整后的所述相位测试图和理论参考图进行误差标定。

在本发明实施例中，处理器6020执行计算机程序6011时可以实现本发明实施例第一方面提供的方法中任一实施方式。

由于本发明实施例所介绍的电子设备，为实施本发明实施例的方法所采用的设备，故而基于本发明实施例所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该设备的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本发明实施例的方法所采用的设备都属于本发明所欲保护的范围。

第四方面，基于同一发明构思，提供一种计算机可读存储介质，如图7所示，其上存储有计算机程序701，该计算机程序701被处理器执行时实现以下步骤：

获得目标对象的相位测试图，并处理所述相位测试图获得相位数据直方图；

根据所述相位数据直方图，确定相位跳跃点；

分别统计所述相位跳跃点左侧和右侧的相位数据之和，并根据统计结果对所述相位测试图进行连续性调整；

根据调整后的所述相位测试图和理论参考图进行误差标定。

在具体实施过程中，该计算机程序701被处理器执行时，可以实现本发明实施例第一方面提供的方法中任一实施方式。

由于本发明实施例所介绍的存储介质，为实施本发明实施例的方法对应的计算机程序所处于的存储介质，故而基于本发明实施例所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该存储介质内存储的计算机程序，故而在此不再赘述。凡是本发明实施例的方法的计算机程序所存储于的存储介质都属于本发明所欲保护的范围。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于对相位测试图进行处理获得相位数据直方图，因此可以知悉测试图中相位数据的分布规律，更进一步，根据该相位数据直方图，可以确定出相位跳跃点，分别统计该相位跳跃点左侧和右侧的所有相位数据之和，并根据统计结果对相位测试图进行连续性调整，因此能得到数据连续的相位测试图，利用该数据连续的相位测试图与理论参考图进行误差标定，能提高误差标定的精度。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的装置、设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。

Claims (10)

1.一种TOF摄像模组的误差标定方法，其特征在于，包括：

获得目标对象的相位测试图，并处理所述相位测试图获得相位数据直方图；

根据所述相位数据直方图，确定相位跳跃点；

分别统计所述相位跳跃点左侧和右侧的相位数据之和，并根据统计结果对所述相位测试图进行连续性调整；

根据调整后的所述相位测试图和理论参考图进行误差标定。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述相位数据直方图，确定相位跳跃点，包括：

在所述相位数据直方图中确定相位分布概率为零的区域，将所述区域的中心位置作为所述相位跳跃点。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在将所述区域的中心位置作为所述相位跳跃点之前，还包括：

判断所述中心位置存在的像素点的数目是否小于等于预设数目，如果是，则将所述中心位置作为所述相位跳跃点。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据统计结果对所述相位测试图进行调整，包括：

如果所述相位跳跃点左侧的所有相位数据之和大于右侧的所有相位数据之和，则将所述相位测试图中位于所述相位跳跃点右侧的相位数据减一个相位周期；

如果所述相位跳跃点左侧的所有相位数据之和小于所述右侧的所有相位数据之和，则将所述相位测试图中位于所述相位跳跃点左侧的相位数据加一个相位周期。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据调整后的所述相位测试图与理论参考图进行误差标定，包括:

将所述调整后的所述相位测试图表征的相位数据与理论参考图表征的相位数据进行求差，得到残差图；

对所述残差图进行编码，得到标定误差。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述误差标定包括摆动误差标定和固定相位模式噪声误差标定。

7.一种飞行时间摄像模组的误差标定装置，其特征在于，包括：

获取模块，所述获取模块用于获得目标对象的相位测试图，并处理所述相位测试图获得相位数据直方图；

判断模块，所述判断模块用于根据所述相位数据直方图，确定相位跳跃点；

调整模块，所述调整模块用于分别统计所述相位跳跃点左侧和右侧的相位数据之和，并根据统计结果对所述相位测试图进行连续性调整；

处理模块，所述处理模块用于根据调整后的所述相位测试图与理论参考图进行误差标定。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调整模块按照如下逻辑对相位测试图中的相位数据进行连续性调整：

如果所述相位跳跃点左侧的所有相位数据之和大于右侧的所有相位数据之和，则将所述相位测试图中位于所述相位跳跃点右侧的相位数据减一个相位周期；

如果所述相位跳跃点左侧的所有相位数据之和小于所述右侧的所有相位数据之和，则将所述相位测试图中位于所述相位跳跃点左侧的相位数据加一个相位周期。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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程序时实现权利要求1～6任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1～6任一项所述方法的步骤。

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