[發明專利]一種TOF相機標定和補償方法

在審

• 申請號: 202211714435.3
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN115965696A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 黃飛;孫俊;張碩;張宇;李天棋;劉宗明
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;包姝晴

本發明提供一種TOF相機標定和補償方法，方法包括：TOF相機進入TOF灰度標定模式，獲取TOF相機的DSNU(x,y)校正查詢表，計算獲取PRNU(x,y)校正查詢表；TOF相機開啟深度DRNU標定模式，對TOF相機進行環境光標定并計算得到環境光補償校正系數Ksubgt;AL/subgt;；得到TOF相機的DRNU校正表，讀取TOF相機標定期間的溫度Tsubgt;calib/subgt;；TOF相機進入運行狀態，在運行狀態完成灰度數據、差分相關性采樣數據采集、環境光補償、目標原生距離計算、DRNU誤差補償和溫度補償。本申請的TOF相機標定和補償方法，標定操作簡單且準確，補償充分，大大提高了TOF相機的精確度和魯棒性。

技術領域

本申請涉及一種TOF相機標定和補償方法。

背景技術

TOF(Time?ofFlight飛行時間)相機通過對光子飛行時間的測量來捕獲圖像。相機上的高頻調制的LED或者激光二極管(LD)發射出光子，然后光子被目標反射發散，最后，發射出去的光子中有一部分被反射回相機并被相機中的解調像素捕獲。光子這段飛行時間發生在一個非常短的時間，光子的速度為300000km/s或者30cm/ns。而且，由于TOF相機可以同時獲取灰度圖像和深度圖像，故已逐漸應用于手勢控制、3D建模、汽車雷達以及機器人視覺等系統領域中。

TOF相機的測距精度極易受到內部和外部因素的影響，內部因素包括TOF傳感器不均勻性的距離響應(DRNU?Distance?Response?Non-Uniformity?ofthe?sensor)、溫度漂移(測量過程中的探測器，內部不同區域的溫度有差別，而且隨時在改變)、接收光的信號幅度等，外部因素包括環境光、場景目標反射率等。

由于光速很快，高達30cm/ns，如果想通過TOF相機在測距上實現厘米級別的相位偏移角度和距離分辨率，那時間分辨率必須要達到30ps(picosecond皮秒)。這是非常高的要求，尤其是成千上萬個像素在每秒幾十次的測量里都要達到這樣高的精度。TOF探測器芯片內的各個晶體管相互之間在各自的布局布線上，自身的溫度和溫度變化率都是有一些與生俱來的區別的。反射光的強度，溫度漂移和最后的環境光改變都會導致測量偏差達到好幾十厘米。

為了提高TOF深度相機的測量精度，業界普遍采用對TOF深度相機進行提前標定和測量補償的方法來提高精度，但是已經存在的標定和補償方法要么標定裝置太復雜造成成本高昂，難以實現，要么標定補償方法的精度不夠。

發明內容

本發明的目的是提供一種TOF相機標定和補償方法，具有標定操作簡單、標定結果準確的優點。

為實現上述目的，本發明提供一種TOF相機標定和補償方法，其包含：

S10、所述TOF相機進入TOF灰度標定模式，獲取所述TOF相機的DSNU(x,y)校正查詢表，計算獲取PRNU(x,y)校正查詢表；

S20、所述TOF相機開啟深度DRNU標定模式，對所述TOF相機進行環境光標定并計算得到環境光補償校正系數K_AL；

S30、得到所述TOF相機的DRNU校正表，讀取所述TOF相機標定期間的溫度T_calib；

S40、所述TOF相機進入運行狀態，在所述運行狀態完成灰度數據、差分相關性采樣數據采集、環境光補償、目標原生距離計算、DRNU誤差補償和溫度補償。

較佳地，所述TOF相機內設有TOF探測器，所述TOF探測器內設有DLL延時線，在S30中，通過所述DLL延時線或外加延時線得到所述TOF相機的所述DRNU校正表。

較佳地，所述S10包括以下步驟：

S101、搭建標定環境，將所述TOF相機設置為單個差分相關性采樣模式并設置相應的積分時間為0，曝光得到一幀灰度圖像DSNU?image，并存儲進DSNU(x,y)數組；