本申请涉及一种iToF相机的线性度优化方法及装置。所述方法包括：通过图像传感器调节发射光波形的占空比；在当前占空比下以预设步长调节延时值，并在每次调整延时值后获取相应虚拟真实距离对应的虚拟真实相位以及目标测量相位；在完成预设周期的延时值调整后，根据获取的所有虚拟真实相位与对应的目标测量相位，获取当前占空比的线性参数；在当前占空比小于预设阈值时，获取所有线性参数中的最优值对应的占空比作为最优占空比；以及以所述最优占空比作为所述图像传感器的设置参数，完成iToF相机的非线性标定、实现iToF相机的线性度优化。本申请可以降低系统的非线性，节省标定成本，提高图像传感器测量的线性度。提高图像传感器测量的线性度。提高图像传感器测量的线性度。
【技术实现步骤摘要】
iToF相机的线性度优化方法及装置、电子设备
[0001]本申请涉及ToF测距
，尤其涉及一种iToF相机的线性度优化方法及装置、电子设备。
技术介绍
[0002]双目测距、结构光与飞行时间(Time
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Flight，简称ToF)是当今三大主流3D成像技术，其中，ToF由于其原理简单、结构简单稳定、测量距离远等优势，已逐渐应用于手势识别、3D建模、无人驾驶及机器视觉等领域。ToF技术的工作原理是：利用外部光源(VCSEL或LED等)发射连续调制的发射光，发射光照射到待测物体表面后反射回来，反射光被iToF相机的图像传感器(sensor)捕获，通过计算发射光与反射光时间差或相位差得到物体距离相机的深度/距离。其中，通过时间差计算距离的方法称为脉冲法(Pulsed ToF)，通过相位差计算距离的方法称为连续波法(Continuous
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Wave ToF)。
[0003]间接飞行时间(indirect Time
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Flight，简称iToF)是指通过测量相位偏移来间接测量光的飞行时间。如图1所示，iToF相机通过调制模块(modulation)11控制发光模块12主动发射可调制的光信号；发射光发射到待测目标物19表面，经目标物19反射后形成的反射光信号被图像传感器的感光像素阵列单元13采样；进而根据发射光和反射光的相移(Phase shift)来计算目标物的距离。发光模块12，例如VCSEL、红外发射器(IR emitter)或LED等，通常由传感器产生可调制的方波来驱动，但由于随着调制频率的提高，光波形也渐渐趋近于弦波，方波中的高次谐波会给测量带来周期性误差，如图2所示。由于相关波形存在混叠谐波导致在测量过程存在摆动误差(wiggling error)，如图3所示。
[0004]直接通过标定建立非线性误差查找表，从原理上可以较好的校正摆动误差；但由于需要多个距离的测量且每个测量需要多次平均才能很好的去除随机噪声，会带来标定成本的增加。通过多次测量(大于四相位)的方式可以补偿由于多次谐波造成的非线性误差；但由于iToF相机通常是全局曝光，若通过多次测量得到一张深度图，相当于将一张深度图从时间上进行拉长，这对于一些运动的物体会造成拖影的产生；另外由于一张深度图所需测量数据的增加，也加大了系统的负载，导致系统的动态功耗增加。
[0005]因此，如何降低iToF相机的标定成本、提高测量的线性度，是当前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0006]本申请的目的在于提供一种iToF相机的线性度优化方法及装置、电子设备，用于解决现有的iToF相机标定成本较高、系统的动态功耗较高的问题，以在节省iToF相机标定成本的同时，快速选择合适的占空比、提高测量的线性度。
[0007]为实现上述目的，本申请提供了一种iToF相机的线性度优化方法，包括如下步骤：通过iToF相机的图像传感器调节发射光波形的占空比；在当前占空比下以预设步长调节延时值，并在每次调整延时值后获取相应虚拟真实距离对应的虚拟真实相位以及目标测量相
位；在完成预设周期的延时值调整后，根据获取的所有虚拟真实相位与对应的目标测量相位，获取当前占空比的线性参数；在当前占空比小于预设阈值时，获取所有线性参数中的最优值对应的占空比作为最优占空比；以及以所述最优占空比作为所述图像传感器的设置参数，完成iToF相机的非线性标定、实现iToF相机的线性度优化。
[0008]在一些实施例中，所述方法进一步包括：选取多个图像传感器，并获取每一所述图像传感器的最优占空比；根据所有所述最优占空比获取目标占空比，其中，所述目标占空比为所有所述最优占空比的中值或平均值；以及将所述目标占空比回填到所有所述图像传感器的设定中。
[0009]为实现上述目的，本申请还提供了一种iToF相机的线性度优化装置，包括：调节模块，用于通过图像传感器调节发射光波形的占空比；第一获取模块，用于在当前占空比下以预设步长调节延时值，并在每次调整延时值后获取相应虚拟真实距离对应的虚拟真实相位以及目标测量相位；第二获取模块，用于在完成预设周期的延时值调整后，根据获取的所有虚拟真实相位与对应的目标测量相位，获取当前占空比的线性参数；第三获取模块，用于在当前占空比小于预设阈值时，获取所有线性参数中的最优值对应的占空比作为最优占空比；以及优化模块，用于以所述最优占空比作为所述图像传感器的设置参数，完成iToF相机的非线性标定、实现iToF相机的线性度优化。
[0010]在一些实施例中，所述第二获取模块进一步用于求取每次调整延时值后获取的虚拟真实相位与目标测量相位的差值绝对值，以及求取所述预设周期内所有所述差值绝对值的和值，以所述和值作为当前占空比的线性参数；所述第三获取模块进一步用于获取所有占空比对应的和值中的最小值作为所述最优值。
[0011]为实现上述目的，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机可执行程序，所述处理器执行所述计算机可执行程序时实现如本申请所述的iToF相机的线性度优化方法的步骤。
[0012]本申请提供的iToF相机的线性度优化方法及装置，本申请通过图像传感器调节光波形的占空比，可以抑制混叠谐波分量以提高图像传感器测量的线性度，降低系统的非线性，节省了在计算相位的时候需要wiggling校正的标定时间，节省标定成本。进而通过延时单元添加延时以模拟真实距离移动，并通过约束调节寻找最优占空比，以最大化降低非线性度，更好的提高图像传感器测量的线性度。通过在同一批次图像传感器模组随机选取几个模组同时进行占空比最优化查找，根据所有图像传感器模组的最优占空比的中值或平均值确定最优解，回填到该批次的所有图像传感器模组的设定中，即可完成该批次的所有图像传感器模组的非线性标定，有利于提高标定准确度，且节省了同批次图像传感器模组的标定时间。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本申请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简要介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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它的附图。
[0014]图1为iToF成像原理示意图；
[0015]图2为高次谐波造成的周期性误差；
[0016]图3为测量过程存在的摆动误差；
[0017]图4为本申请一实施例提供的iToF相机的线性度优化方法步骤示意图；
[0018]图5为本申请一实施例提供的不同占空比下相位分布图；
[0019]图6为调制和解调之间的偏差示意图；
[0020]图7为通过延时电路模拟虚拟标定板的示意图；
[0021]图8为本申请一实施例提供的iToF相机的线性度优化方法流程图；
[0022]图9为本申请一实施例提供的iToF相机的线性度优化装置的结构框图。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种iToF相机的线性度优化方法，其特征在于，包括如下步骤：通过iToF相机的图像传感器调节发射光波形的占空比；在当前占空比下以预设步长调节延时值，并在每次调整延时值后获取相应虚拟真实距离对应的虚拟真实相位以及目标测量相位；在完成预设周期的延时值调整后，根据获取的所有虚拟真实相位与对应的目标测量相位，获取当前占空比的线性参数；在当前占空比小于预设阈值时，获取所有线性参数中的最优值对应的占空比作为最优占空比；以及以所述最优占空比作为所述图像传感器的设置参数，完成iToF相机的非线性标定、实现iToF相机的线性度优化。2.根据权利要求1所述的iToF相机的线性度优化方法，其特征在于，所述预设步长为π/4、π/8、π/16的任意其中之一；所述预设周期为2π。3.根据权利要求1所述的iToF相机的线性度优化方法，其特征在于，所述的在每次调整延时值后获取相应虚拟真实距离对应的虚拟真实相位以及目标测量相位的步骤进一步包括：在调制或解调路径添加延时单元，并通过设置延时值以模拟真实距离；在每次调整延时值后形成一当前虚拟真实距离，其中，当前虚拟真实距离对应一虚拟真实相位；以及获取预设帧深度图像、并对所有所述深度图像的像素中心点的测量相位进行时域平均获取相应的平均测量相位，以作为当前虚拟真实距离对应的目标测量相位。4.根据权利要求1所述的iToF相机的线性度优化方法，其特征在于，所述的根据获取的所有虚拟真实相位与对应的目标测量相位，获取当前占空比的线性参数的步骤进一步包括：求取每次调整延时值后获取的虚拟真实相位与目标测量相位的差值绝对值；以及求取所述预设周期内所有所述差值绝对值的和值，以所述和值作为当前占空比的线性参数。5.根据权利要求4所述的iToF相机的线性度优化方法，其特征在于，所述的获取所有线性参数中的最优值对应的占空比作为最优占空比的步骤进一步包括：获取所有占空比对应的和值中的最小值作为所述最优值。6.根据权利要求1所述的iToF相机的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王昆，胡涛，张东升，朱颖佳，
申请(专利权)人：福建杰木科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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