CN111175726B - 一种标定装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种标定装置及方法，装置包括：延时模块，包括半导体制冷器，所述半导体制冷器用于控制所述延时模块的温度；所述延时模块用于预设延时时间以对ToF相机的调制时钟信号进行延时；控制与处理模块，用于根据延时后的调制信号获取预设在第一实际距离值的标定板的第二测量距离值，并基于所述第二测量距离值获取所述标定板的第三实际距离值；以及，根据所述第一实际距离值和所述第三实际距离值获取真实延时时间，并得到所述真实延时时间随所述预设延时时间改变的变化关系。避免延时模块产生延时信号的准确性受到器件温度的影响，提高延时模块标定的准确性，从而提高ToF相机的标定的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及标定技术领域，尤其涉及一种标定装置及方法。
背景技术
飞行时间(Time of Flight,ToF)技术是通过计算光束从被发射到经目标物体反射被接收的时间差或相位差来计算目标物体的距离，以获得目标物体的深度数据信息。基于ToF技术的深度相机逐渐成熟，已经在三维测量、手势控制、机器人导航、安防和监控等领域开始应用。
在目前的现有技术中，基于ToF相机的标定方法分别是距离改变标定法、cattre标定法以及延时电路标定法。距离改变标定法主要缺点是设备操作复杂，消耗大，耗时长，不利于实际标定生产；cattree标定法主要缺点是设备之间会存在差异性，用于标定的机箱会存在多路径效应等难以解决的问题；延时电路标定法的主要缺点是延时电路产生的准确性会受到器件温度影响，若器件温度不稳定，会导致产生的延时信号不准确，如此对ToF相机的标定是没有意义的。
发明内容
本发明为了解决现有的问题，提供一种标定装置及方法。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：
一种标定装置，包括：延时模块，包括半导体制冷器，所述半导体制冷器用于控制所述延时模块的温度；所述延时模块用于预设延时时间以对ToF相机的调制时钟信号进行延时；控制与处理模块，用于根据延时后的调制信号获取预设在第一实际距离值的标定板的第二测量距离值，并基于所述第二测量距离值获取所述标定板的第三实际距离值；以及，根据所述第一实际距离值和所述第三实际距离值获取真实延时时间，并得到所述真实延时时间随所述预设延时时间改变的变化关系。
在本发明的一种实施例中，所述控制与处理模块控制所述延时模块的所述预设延时时间为0ns，实时监测移动中的所述ToF相机测量所述标定板的距离值直至所述距离值等于所述第二测量距离值时停止移动，获取所述标定板的第三实际距离值。所述控制与处理模块控制所述延时模块的所述预设延时时间为0ns，移动所述标定板实时监测所述ToF相机测量所述标定板的距离值，直至所述距离值等于所述第二测量距离值时停止移动，获取所述标定板的第三实际距离值。
在本发明的又一种实施例中，所述真实延时时间根据如下公式计算：
其中，D3表示第三实际距离值，D1表示第一实际距离值，c表示光速。
本发明还提供一种标定方法，包括如下步骤：S1：控制延时模块用于预设延时时间以对ToF相机的调制时钟信号进行延时，所述延时模块包括半导体制冷器，所述半导体制冷器用于控制所述延时模块的温度；S2：根据延时后的调制信号获取预设在第一实际距离值的标定板的第二测量距离值，并基于所述第二测量距离值获取所述标定板的第三实际距离值；以及，根据所述第一实际距离值和所述第三实际距离值获取真实延时时间，并得到所述真实延时时间随所述预设延时时间改变的变化关系。
在本发明的一种实施例中，控制所述延时模块对所述ToF相机的调制时钟信号进行延时包括：控制所述延时模块将延时后的调制信号传至所述ToF相机。控制所述延时模块对所述ToF相机的调制时钟信号进行延时还包括：控制所述ToF相机接收所述延时后的调制信号并获取所述标定板的第二测量距离值。获取所述标定板的第三实际距离值的方法包括：控制所述延时模块的所述预设延时时间为0ns，实时监测移动中的所述ToF相机测量所述标定板的距离值直至所述距离值等于所述第二测量距离值时停止移动，获取所述标定板的第三实际距离值。控制所述延时模块的所述预设延时时间为0ns，移动所述标定板实时监测所述ToF相机测量所述标定板的距离值，直至所述距离值等于所述第二测量距离值时停止移动，获取所述标定板的第三实际距离值。
在本发明的又一种实施例中，所述真实延时时间根据如下公式计算：
其中，D3表示第三实际距离值，D1表示第一实际距离值，c表示光速。
本发明的有益效果为：提供一种标定装置及方法，通过设置延时模块包括半导体制冷器以控制延时模块的温度，避免延时模块产生延时信号的准确性受到器件温度的影响，提高延时模块标定的准确性，从而提高ToF相机的标定的准确性。
更进一步的，本发明的装置结构简单，方法简单易行，通过获取预设在第一实际距离值的标定板的第二测量距离值，并基于第二测量距离值获取标定板的第三实际距离值，进而获得真实延时时间以及真实延时时间随预设延时时间改变的变化关系，实现对延时模块的标定。
附图说明
图1是本发明实施例中标定装置的结构示意图。
图2是本发明实施例中一种标定方法的示意图。
其中，10-标定装置，11-延时模块，12-ToF相机，13-控制与处理模块。
具体实施方式
为了使本发明实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
图1为本发明一个实施例中一种标定装置10的结构示意图。标定装置10包括延时模块11、控制与处理模块13。延时模块11用于预设延时时间以对ToF相机12的调制时钟信号进行延时；控制与处理模块13用于根据所述延时后的调制信号以获取预设在第一实际距离值的标定板的第二测量距离值，并基于该第二测量距离值以获取标定板的第三实际距离值；以及，根据第一实际距离值和第三实际距离值以获取真实延时时间，并得到所述真实延时时间随所述预设延时时间改变的变化关系。
在一个实施例中，延时模块11还包括半导体制冷器(TEC，Thermo ElectricCooler)，TEC可以用于控制延时模块11的温度，以免延时模块产生延时信号的准确性受到器件温度的影响。
在一个实施例中，控制与处理模块13控制延时模块11预设延时时间以对ToF相机12的调制时钟信号进行延时；以及，将延时后的调制信号传至ToF相机12，ToF相机12接收该调制信号后测量预设在第一实际距离值的标定板以获取第二测量距离值；控制与处理模块13控制延时模块11预设延时时间0ns，实时监测移动中的ToF相机12测量标定板的距离值，直至该距离值等于第二测量距离值时停止移动。此时测量ToF相机12距离标定板的第三实际距离值并传至控制与处理模块13。控制与处理模块13可以根据下式计算延时模块11的真实延时时间：
其中，D3表示第三实际距离值，D1表示第一实际距离值，c表示光速。
可以理解的是，实时监测移动中的ToF相机12测量标定板的距离值，直至该距离值等于第二测量距离值时停止移动；也可以移动标定板实时监测ToF相机12测量该标定板的距离值，直至该距离值等于第二测量距离值时停止移动。
在一个实施例中，假设延时模块11预设延时时间为1ns，此时ToF相机12放置于标定板400m(记为D1)处，控制与处理模块13控制延时模块11预设延时时间为1ns，并将延时后的调制信号传至ToF相机12，以及，控制ToF相机12测量此时标定板的距离(记为D2)。控制与处理模块13控制延时模块11预设延时时间0ns，实时监测移动中的ToF相机测量标定板的距离值，直至测量值等于D2后停止移动，测量此时ToF相机与标定板的实际距离(记为D3)，控制与处理模块13根据公式(1)可计算延时模块11的真实延时时间t1。
同样地，假设延时模块11预设延时时间为2ns，此时ToF相机12放置于标定板400m(记为D1)处，控制与处理模块13控制延时模块11预设延时时间为2ns，并将延时后的调制信号传至ToF相机12，以及，控制ToF相机12测量此时标定板的距离(记为D2)。控制与处理模块13控制延时模块11预设延时时间0ns，实时监测移动中的ToF相机12测量标定板的距离值，直至测量值等于D2后停止移动，测量此时ToF相机12与标定板的实际距离(记为D3)。根据公式(1)可计算真实延时时间t2。
可以理解的是，根据预设延时时间不同，可以得到不同的真实延时时间，从而可以得到一系列的真实延时时间与预设延时时间的关系，即可以建立不同的预设延时时间对应的各个真实延时时间校准表。
可以理解的是，控制与处理模块13根据不同的预设延时时间对应的各个真实延时时间的校准表可以实现对延时模块11的标定，进而可以用于对ToF相机的标定。
图2为本申请一实施例中一种标定方法的流程图，包括如下步骤：
S1：控制延时模块用于预设延时时间以对ToF相机的调制时钟信号进行延时，所述延时模块包括半导体制冷器，所述半导体制冷器用于控制所述延时模块的温度；
具体地，延时模块11包括TEC，该TEC用于控制延时模块11的温度，以免延时模块产生延时信号的准确性受到器件温度的影响。
S2：根据延时后的调制信号获取预设在第一实际距离值的标定板的第二测量距离值，并基于所述第二测量距离值获取所述标定板的第三实际距离值；以及，根据所述第一实际距离值和所述第三实际距离值获取真实延时时间，并得到所述真实延时时间随所述预设延时时间改变的变化关系。
具体地，控制与处理模块13控制ToF相机12接收该延时后的调制信号以获取标定板的第二测量距离值；以及，控制延时模块11预设延时时间0ns，实时监测移动中的ToF相机12测量标定板的距离值直至该测量值与第二测量距离值相等，此时测量ToF相机12与标定板的实际距离以获取第三实际距离值，并根据第一实际距离值和第三实际距离值以获取真实延时时间，得到真实延时时间随预设延时时间改变的变化关系。
上述标定的方法原理与上述标定装置的原理相同，在此不再赘述。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种标定装置，其特征在于，包括：
延时模块，包括半导体制冷器，所述半导体制冷器用于控制所述延时模块的温度；所述延时模块用于预设延时时间以对ToF相机的调制时钟信号进行延时；
控制与处理模块，用于根据延时后的调制信号获取预设在第一实际距离值的标定板的第二测量距离值，并基于所述第二测量距离值获取所述标定板的第三实际距离值；以及，根据所述第一实际距离值和所述第三实际距离值获取真实延时时间，并得到所述真实延时时间随所述预设延时时间改变的变化关系；
其中，所述控制与处理模块控制所述延时模块的所述预设延时时间为0ns，实时监测移动中的所述ToF相机测量所述标定板的距离值直至所述距离值等于所述第二测量距离值时停止移动，获取所述标定板的第三实际距离值。
2.一种标定装置，其特征在于，包括：
延时模块，包括半导体制冷器，所述半导体制冷器用于控制所述延时模块的温度；所述延时模块用于预设延时时间以对ToF相机的调制时钟信号进行延时；
控制与处理模块，用于根据延时后的调制信号获取预设在第一实际距离值的标定板的第二测量距离值，并基于所述第二测量距离值获取所述标定板的第三实际距离值；以及，根据所述第一实际距离值和所述第三实际距离值获取真实延时时间，并得到所述真实延时时间随所述预设延时时间改变的变化关系；
其中，所述控制与处理模块控制所述延时模块的所述预设延时时间为0ns，移动所述标定板实时监测所述ToF相机测量所述标定板的距离值，直至所述距离值等于所述第二测量距离值时停止移动，获取所述标定板的第三实际距离值。
3.如权利要求1或2任一所述的标定装置，其特征在于，所述真实延时时间根据如下公式计算：
其中，D3表示第三实际距离值，D1表示第一实际距离值，c表示光速。
4.一种标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：控制延时模块用于预设延时时间以对ToF相机的调制时钟信号进行延时，所述延时模块包括半导体制冷器，所述半导体制冷器用于控制所述延时模块的温度；
S2：根据延时后的调制信号获取预设在第一实际距离值的标定板的第二测量距离值，并基于所述第二测量距离值获取所述标定板的第三实际距离值；以及，根据所述第一实际距离值和所述第三实际距离值获取真实延时时间，并得到所述真实延时时间随所述预设延时时间改变的变化关系；
其中，获取所述标定板的第三实际距离值的方法包括：
控制所述延时模块的所述预设延时时间为0ns，实时监测移动中的所述ToF相机测量所述标定板的距离值直至所述距离值等于所述第二测量距离值时停止移动，获取所述标定板的第三实际距离值。
5.一种标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：控制延时模块用于预设延时时间以对ToF相机的调制时钟信号进行延时，所述延时模块包括半导体制冷器，所述半导体制冷器用于控制所述延时模块的温度；
S2：根据延时后的调制信号获取预设在第一实际距离值的标定板的第二测量距离值，并基于所述第二测量距离值获取所述标定板的第三实际距离值；以及，根据所述第一实际距离值和所述第三实际距离值获取真实延时时间，并得到所述真实延时时间随所述预设延时时间改变的变化关系；
其中，获取所述标定板的第三实际距离值的方法包括：
控制所述延时模块的所述预设延时时间为0ns，移动所述标定板实时监测所述ToF相机测量所述标定板的距离值，直至所述距离值等于所述第二测量距离值时停止移动，获取所述标定板的第三实际距离值。
6.如权利要求5所述的标定方法，其特征在于，控制所述延时模块对所述ToF相机的调制时钟信号进行延时包括：
控制所述延时模块将延时后的调制信号传至所述ToF相机。
7.如权利要求4或5任一所述的标定方法，其特征在于，所述真实延时时间根据如下公式计算：
其中，D3表示第三实际距离值，D1表示第一实际距离值，c表示光速。
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