本发明专利技术公开了一种TOF相机环境光补偿辅助装置、补偿方法及校准方法，其中，辅助装置包括装置本体、上位机和控制模块，装置本体为方形封闭腔体结构，装置本体内设有控制箱、固定箱、校准箱和目标箱；固定箱内安装有固定装置，在所述固定箱与所述校准箱相邻的侧壁设有第一通孔；校准箱内壁涂覆有吸光材料层，在所述校准箱的顶部安装有补光灯；所述目标箱内转动安装有靶面；所述上位机和控制模块安装在所述控制箱内，所述控制模块的输入端与所述上位机连接，其输出端与所述补光灯连接；采用本申请辅助装置，相机固定方便，相机位置和靶面位置相对固定，减少了安装误差，通过在校准箱内壁涂覆吸光材料层，防止灯光在内壁发生反射引入误差。差。差。
【技术实现步骤摘要】
一种TOF相机环境光补偿辅助装置、补偿方法及校准方法
[0001]本专利技术涉及TOF相机环境光标定
，具体涉及一种TOF相机环境光补偿辅助装置、补偿方法及校准方法。
技术介绍
[0002]基于TOF(Time
‑
Of
‑
Flight，飞行时间)理论的三维相机是当今技术的研究热点之一，TOF三维相机可以同时获取灰度图像和距离图像，已经逐渐出现在人流统计、三维测量、手势控制、3D建模、汽车雷达以及机器人视觉等系统领域中。
[0003]TOF相机技术是诸多光学三维测量技术中表现较为突出的一种，其基本原理是：主动光源发出的光由被摄物体反射后被TOF相机捕获，进一步根据光由发出到捕获的这段时间或者相位差来计算被摄物体与TOF相机的距离，且在获取被摄物体深度信息的同时，TOF相机还捕获灰度信息。但是目前TOF相机存在一些系统误差，比如信号纹波、像素工艺、信号延迟、温漂、环境光等引起的系统误差；其中室外环境光(自然光谱中含有相机光源波段的光)强度对TOF相机测量精度的影响很大。现实使用场景中有些室外工作场景，光强度比室内强，光强度多变，使得部分相机室内表现良好，到室外测距效果变差。
[0004]如何通过环境光校准，在相机室外工作时候进行环境光补偿，对一个TOF相机来说显得尤为重要。
[0005]目前针对TOF相机环境光补偿通常是将所述的TOF相机放置在暗室中，通过提供外部光源模拟自然光，拍摄固定距离物体，通过开关外部光源，获取距离变化值，结合相应的算法，补偿带来的距离影响。传统的方法存在以下几个缺点：
[0006]1.固定不方便，所述TOF相机更换拍摄距离，需要人工移动拍摄物体或相机位置，同时在固定相机及靶面物体时候，容易引入安装误差。
[0007]2.成本高，光学暗室环境的搭建需要对暗室墙壁等做特殊处理。
[0008]3.效率低，测试完一组TOF相机强度下距离，需要手动调整设置光强。
技术实现思路
[0009]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种TOF相机环境光补偿辅助装置。
[0010]进一步，本申请还提供一种TOF相机环境光补偿方法。
[0011]进一步，本申请还提供一种TOF相机校准方法。
[0012]本专利技术所采用的技术方案是：
[0013]一种TOF相机环境光补偿辅助装置，包括装置本体、上位机和控制模块，所述装置本体为方形封闭腔体结构，所述装置本体内设有控制箱、固定箱、校准箱和目标箱，所述校准箱设置在所述固定箱与所述目标箱之间；所述固定箱内安装有用于固定TOF相机的固定装置，在所述固定箱与所述校准箱相邻的侧壁设有供TOF相机的镜头穿过以伸入所述校准箱内的第一通孔；所述校准箱内壁涂覆有吸光材料层，在所述校准箱的顶部安装有补光灯；所述目标箱内转动安装有靶面，在所述目标箱与所述校准箱相邻的侧壁设有供所述靶面露
出的第二通孔；所述上位机和控制模块安装在所述控制箱内，所述控制模块的输入端与所述上位机连接，其输出端与所述补光灯连接。
[0014]进一步，所述靶面的中心正对所述第一通孔的中心。
[0015]进一步，所述靶面为多个，多个靶面间隔安装在所述目标箱内。
[0016]进一步，所述目标箱内还安装有转动驱动装置，所述靶面的下端设有连接臂，该连接臂固定安装在所述转动驱动装置的输出轴上、且由所述转动驱动装置驱动转动，所述转动驱动装置的输入端与所述控制模块连接。
[0017]进一步，所述转动驱动装置为电机和减速箱，所述电机输出轴与所述减速箱输入轴连接，所述减速箱输出轴与所述靶面的连接臂连接。
[0018]进一步，本申请还提供一种TOF相机环境光补偿方法，采用上述的辅助装置，将TOF相机固定安装在所述固定箱内，所述TOF相机的镜头由所述第一通孔伸入所述校准箱内、且正对由所述第二通孔露出的靶面；包括如下步骤：
[0019]S1、关闭所述补光灯光源，控制相机在深度模式下工作，获取相机与第一个靶面的第一距离d1；
[0020]S2、打开所述补光灯光源，控制相机在深度模式下工作，获取相机与第一个靶面的第二距离d2；
[0021]S3、调整曝光时间到为1～n，重复步骤S1和S2，获取多组不同曝光时间下的第一距离和第二距离d1
n
和d2
n
；
[0022]S4、判断每组不同曝光时间下的第一距离d1
n
与第二距离d2
n
之间是否有偏差，记录具有偏差的数据对应的补光灯光源的功率和曝光时间门限；
[0023]S5、打开补光灯，设置功率为P，控制相机在灰度模式下工作，获取此时输出的强度信息A；
[0024]S6、调整补光灯功率P1～Pn，重复步骤S5，获取设定功率Pn补光灯下，n组强度信息数据An；
[0025]S7、打开补光灯，控制相机工作在深度模式,设置补光灯功率为P1～Pn，获取多组相机与第一靶面之间的距离数据Dn；
[0026]S8，利用S6和S7，通过拟合数据Dn和An获取补偿系数k。
[0027]进一步，获得补偿系数k后，还包括如下步骤：
[0028]S9，打开补光灯，控制相机工作在灰度模式，获取此时的背景光强，再切换到深度模式，利用补偿系数k，对数据进行处理后，计算出新的距离值，即为补偿后的距离值。
[0029]进一步，所述步骤S9中，具体采用如下公式计算补偿后的距离值：
[0030][0031][0032]其中，Q＝phase3
‑
phase1,I＝phase2
‑
phase0，c为光的速度，phase0为0
°
对应的相位值，phase1为90
°
对应的相位值，phase2为180
°
对应的相位值，phase3为270
°
对应的相位值，Q
′
和I
′
为补偿后的相位信息，其采用如下公式计算得到：
[0033]Q
′
＝Q
‑
BG*k
[0034]I
′
＝I
‑
BG*k
[0035]其中，BG为灰度模式下输出的数据，k为校准出的补偿系数。
[0036]进一步，本申请还提供一种TOF相机校准方法，切换靶面至第二靶面，采集一组距离数据，根据上述的方法，计算补偿后的距离，将补偿后的距离与实际距离进行比较，若二者一致，则校准成功。
[0037]本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种TOF相机环境光补偿辅助装置，其特征在于，包括装置本体、上位机和控制模块，所述装置本体为方形封闭腔体结构，所述装置本体内设有控制箱、固定箱、校准箱和目标箱，所述校准箱设置在所述固定箱与所述目标箱之间；所述固定箱内安装有用于固定TOF相机的固定装置，在所述固定箱与所述校准箱相邻的侧壁设有供TOF相机的镜头穿过以伸入所述校准箱内的第一通孔；所述校准箱内壁涂覆有吸光材料层，在所述校准箱的顶部安装有补光灯；所述目标箱内安装有可转动靶面，在所述目标箱与所述校准箱相邻的侧壁设有供所述靶面露出的第二通孔；所述上位机和控制模块安装在所述控制箱内，所述控制模块的输入端与所述上位机连接，其输出端与所述补光灯连接。2.根据权利要求1所述的TOF相机环境光补偿辅助装置，其特征在于，所述靶面的中心正对所述第一通孔的中心。3.根据权利要求1所述的TOF相机环境光补偿辅助装置，其特征在于，所述靶面为多个，多个靶面间隔安装在所述目标箱内。4.根据权利要求1所述的TOF相机环境光补偿辅助装置，其特征在于，所述目标箱内还安装有转动驱动装置，所述靶面的下端设有连接臂，该连接臂固定安装在所述转动驱动装置的输出轴上、且由所述转动驱动装置驱动转动，所述转动驱动装置的输入端与所述控制模块连接。5.根据权利要求4所述的TOF相机环境光补偿辅助装置，其特征在于，所述转动驱动装置为电机和减速箱，所述电机输出轴与所述减速箱输入轴连接，所述减速箱输出轴与所述靶面的连接臂连接。6.一种TOF相机环境光补偿方法，其特征在于，采用权利要求1～5中任一项所述的辅助装置，将TOF相机固定安装在所述固定箱内，所述TOF相机的镜头由所述第一通孔伸入所述校准箱内、且正对由所述第二通孔露出的靶面；包括如下步骤：S1、关闭所述补光灯光源，控制相机在深度模式下工作，获取相机与第一个靶面的第一距离d1；S2、打开所述补光灯光源，控制相机在深度模式下工作，获取相机与第一个靶面的第二距离d2；S3、调整曝光时间到为1～n，重复步骤S1和S2，获取多组不同曝光时间下的第一距离和第二距离d1
n
和d2
n
；S4、判断每组不...
【专利技术属性】
技术研发人员：鄢青山，葛昊，胡庆涛，黎俊鹿，
申请(专利权)人：上海数迹智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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