LU101024B1 - Method for Corrected Depth Measurement with a Time-Of-Flight Camera Using Amplitude-Modulated Continuous Light - Google Patents

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LU101024B1
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Bruno Mirbach
Harald Clos
Thomas Solignac
Martin Boguslawski
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Iee Sa
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Claims (15)

P-IEE-517/LU ANSPRUCHE
1. Ein Verfahren zur korrigierten Tiefenmessung mit einer TOF-Kamera (1) unter Verwendung von amplitudenmoduliertem Dauerlicht, wobei das Verfahren für jedes aus einer Vielzahl von Pixeln (3) einer Sensoranordnung (2) der Kamera (1) Folgendes umfasst: - Erfassen (510) eines Rohtiefenwerts y, für das Pixel (3) mit der Kamera (1); und - automatisches Berechnen (520) eines Ground-Truth-Wertes r, gemäB: = (Im- Cm) + Ct, wobei cm eine pixelabhängige erste Messwertverschiebung, g eine pixelunabhängige erste Funktion und c; eine pixelunabhängige zweite Messwertverschiebung ist.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen (510) des Rohtiefenwertes » die Bestimmung von vier Amplitudenabtastwerten bei einer Abtastfrequenz umfasst, die viermal hôher als eine Modulationsfrequenz des amplitudenmodulierten Dauerlichts ist.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funktion g durch Zugriff auf eine Nachschlagetabelle angewendet wird, die die erste Funktion g darstellt.
4. Verfahren gemäB einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachschlagetabelle berechnet (270) wird, indem eine zweite Funktion f angewendet wird, die die Umkehrfunktion der ersten Funktion g ist.
_
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktion f einen linearen Term, einen harmonischen Term dritter Ordnung und einen harmonischen Term fünfter Ordnung in Bezug auf die Modulationsfrequenz umfasst.
6. Verfahren gemäB einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der korrigierten Tiefenmessung eine Kalibrierung (100) für die Kamera (1) durchgeführt wird, bei der zumindest eine der ersten Messwertverschiebung Cm, der ersten Funktion g und der zweiten Messwertverschiebung c; bestimmt wird.
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung (100) eine allgemeine Kalibrierung (200) umfasst, bei der zumindest eine der ersten Messwertverschiebung c und der ersten Funktion g nur einmal für eine Vielzahl von Kameras (1) bestimmt wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung (100) die Bestimmung der zweiten Funktion f mittels Folgendem umfasst: - Ausführen (220) mit der Kamera (1) einer Vielzahl von unterschiedlichen Tiefenmessungen, wobei jede Tiefenmessung einen Rohtiefenwert r.(k) für jedes einer Vielzahl von Pixeln (3) in einem Interessensbereich (4) liefert, wobei k = 1,., N die Nummer der Tiefenmessung ist; - fur jede Tiefenmessung und für jedes Pixel (3) im Interessensbereich (4) Bestimmung eines Ground-Truth-Wertes # (k); - Definieren (210) der zweiten Messwertverschiebung cy; - für jedes Pixel (3) im Interessensbereich (4) Definieren (230) einer pixelabhängigen dritten Funktion f, mit mindestens einem Parameter und Anpassung des mindestens einen Parameters an die Bedingung rm(K) = Cm + fo(rdk) - cy); und "7
- Bestimmen (240) der zweiten Funktion f basierend auf den dritten Funktionen f einer Vielzahl von Pixeln (3) im Interessensbereich (4).
9. Verfahren gemäB Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Interessensbereich (4) einem Abschnitt der Sensoranordnung (2) entspricht.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funktion f bestimmt (240) wird durch Mittelung des mindestens einen Parameters der dritten Funktionen £ über eine Vielzahl von Pixeln (3) im Interessensbereich (4).
11. Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung (100) für jedes Pixel (3) im Interessensbereich (4) und für jede Tiefenmessung die Berechnung (250) einer Messwertverschiebungsschätzung Cm(k) für die erste Messwertverschiebung cm gemäß cm(k) =rm- f(r{k) - c) umfasst.
12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messwertverschiebung cm durch Mittelung (260) der Messwertverschiebungsschätzung c„(k) über eine Vielzahl von Tiefenmessungen bestimmt wird.
13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung (100) die Verwendung der ersten Funktion g und der ersten Messwertverschiebung cm, die in einer allgemeinen Kalibrierung (200) mit einer Kamera (1) bestimmt werden, und die Durchführung einer individuellen Kalibrierung (400) für eine andere Kamera (1) umfasst, und zwar durch: - Durchführen (410) einer Tiefenmessung für mindestens ein Pixel (3), um einen Rohtiefenwert r, zu erhalten; - Bestimmen (420) eines Ground-Truth-Wertes r, für das mindestens —_—_ _ _—_—_-_ -_-_ -—_— — — — mmeeine Pixel (3); und - Berechnen (430) der zweiten Messwertverschiebung ¢; gemäß = le O(Tm- Cm).
14.Verfahren gemäB einem der vorhergehenden Anspriiche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Messwertverschiebung c; temperaturabhängig ist.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung (100) die Bestimmung der zweiten Messwertverschiebung ct für eine erste Temperatur und für jede von mindestens einer zweiten Temperatur umfasst: - Durchführen (300) einer Tiefenmessung für mindestens ein Pixel (3), um einen Rohtiefenwert 7, zu erhalten; | 15 - Bestimmen (310) eines Ground-Truth-Wertes r, für das mindestens eine Pixel (3); und - Berechnen (320) der zweiten Messwertverschiebung c; für die jeweilige zweite Temperatur gemäß ¢; = re g(rm- Cm); und Bestimmen (350) mindestens eines Parameters, der sich auf eine Temperaturabhängigkeit der zweiten Messwertverschiebung cz; bezieht. Lure ER
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WO2015156684A2 (en) * 2014-04-08 2015-10-15 University Of Waikato Signal harmonic error cancellation method and apparatus
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Title
ANDREW D PAYNE ET AL: "Improved measurement linearity and precision for AMCW time-of-flight range imaging cameras", APPLIED OPTICS, OPTICAL SOCIETY OF AMERICA, WASHINGTON, DC; US, vol. 49, no. 23, 1 August 2010 (2010-08-01), pages 4392 - 4403, XP001556431, ISSN: 0003-6935, DOI: 10.1364/AO.49.004392 *

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