[发明专利]iToF相机的线性度优化方法及装置、电子设备

说明书

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。

技术领域

本申请涉及ToF测距技术领域，尤其涉及一种iToF相机的线性度优化方法及装置、电子设备。

背景技术

双目测距、结构光与飞行时间(Time-of-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-Wave ToF)。

间接飞行时间(indirect Time-of-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。

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。

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。

发明内容

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。

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。