CN112073708A - 一种tof相机光发射模组的功率控制方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种TOF相机光发射模组的功率控制方法及设备，通过获取拍摄对象深度图；根据所述深度图确定光发射模组的功率控制信息；根据所述功率控制信息对TOF相机的光发射模组进行功率调节。本实施例所提供的方法通过先判断TOF相机工作距离内拍摄对象的远近，再进行光发射模组的发射功率的调节控制，从而克服在工作距离内拍摄对象的距离不同，但是使用同一发射功率，导致光发射模组的功耗较多，发热较大的问题，因此有效提升TOF测量精度和降低了能耗，本实施例所提供的方法及设备尤其适用于进行远距离拍摄对象的深度图拍摄。

Description

一种TOF相机光发射模组的功率控制方法及设备

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及的是一种TOF相机光发射模组的功率控制方法及设备。

背景技术

现有技术中，根据实际使用场景，厂商会将TOF相机的光发射模组(比如VCSEL或LED)设置为固定功率，因此光发射模组的功率不会根据拍摄对象的远近进行调解，各类产品工作在固定的距离，在工作距离范围内，无论拍摄对象的远近，均使用一种功率，会造成光源发热较大，进而会影响测量精度，且由于发热而导致设备耗电较强。

因此，现有技术有待于进一步的改进。

发明内容

鉴于上述现有技术中的不足之处，本发明的目的在于提供一种TOF相机光发射模组的功率控制方法及设备，克服现有技术中的TOF相机的光发射模组固定功率，导致光源发热较大，影响测量精度等缺陷。

本发明实施例公开的方案如下：

第一方面，本实施例提供了一种TOF相机光发射模组的功率控制方法，其中，包括：

获取拍摄对象深度图；

根据所述深度图确定光发射模组的功率控制信息；

根据所述功率控制信息对TOF相机的光发射模组进行功率调节。

可选的，所述根据所述深度图确定光发射模组的功率控制信息的步骤包括：

根据预先构建的距离参数与功率控制参数之间的对应关系确定所述深度图对应的功率控制信息。

可选的，所述距离参数与功率控制参数之间的对应关系的构建方法包括：

将TOF相机固定在预设第一位置，将目标对象固定在预设第二位置；

控制所述目标对象从所述预设第二位置朝向所述第一位置所在的方向移动，并同时调节所述光发摄模组的发射功率，获取所述第二位置移动过程中与所述发射功率对应的深度图；

根据所述深度图确定与其对应的功率控制参数；

根据所述目标对象与TOF相机之间的距离参数及其对应功率控制参数，建立功率控制参数与所述距离参数之间的对应关系。

可选的，所述根据所述深度图确定与其对应的功率控制参数的步骤包括：

将所述深度图与预设标准深度图进行对比，并计算所述深度图数与预设标准深度图之间的误差是否超出预设阈值；

若未超出，则所述深度图当前所在位置对应的发射功率为与所述深度图相匹配的功率控制参数。

可选的，所述距离参数与所述功率控制参数的对应关系形式为功率控制参数关系表；

所述根据预先构建的距离参数与功率控制参数之间的对应关系确定所述深度图对应的功率控制信息的步骤包括：

根据所述深度图确定相对应的距离数据；

根据所述距离数据从所述功率控制参数关系表中查找出对应的功率控制信息。

可选的，所述建立功率控制参数与所述距离数据之间的一一对应关系的步骤之后，还包括：

将建立的功率控制参数与所述距离参数之间的对应关系保存到存储空间内，其中，所述功率控制参数与所述距离参数一一对应。

可选的，所述根据所述功率控制信息对TOF相机的光发射模组进行功率调节的步骤包括：

光发射模组的功率控制电路根据获取到的功率控制参数控制所述光发射模组的发光强度。

第二方面，本实施例提供了一种TOF相机光发射模组的功率控制装置，其中，包括：

信息获取模块，用于获取拍摄对象深度图；

参数设置模块，用于根据所述深度图确定光发射模组的功率控制信息；

调节控制模块，用于根据所述功率控制信息对TOF相机的光发射模组进行功率调节。

第三方面，本实施例提供了一种TOF相机，其中，包括处理器、与处理器通信连接的存储介质，所述存储介质适于存储多条指令；所述处理器适于调用所述存。储介质中的指令，以执行实现所述的TOF相机光发射模组的功率控制方法的步骤。

第四方面，本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现所述的TOF相机光发射模组的功率控制方法的步骤。

有益效果，本发明提供了一种TOF相机光发射模组的功率控制方法及设备，通过获取拍摄对象深度图；根据所述深度图确定光发射模组的功率控制信息；根据所述功率控制信息对TOF相机的光发射模组进行功率调节。本实施例所提供的方法通过先判断TOF相机工作距离内拍摄对象的远近，再进行光发射模组的发射功率的调节控制，从而克服在工作距离内拍摄对象的距离不同，但是使用同一发射功率，导致光发射模组的功耗较多，发热较大的问题，因此有效提升TOF测量精度和降低了能耗，本实施例所提供的方法及设备尤其适用于进行远距离拍摄对象的深度图拍摄。

附图说明

图1是本实施例所提供的TOF相机光发射模组的功率控制方法的步骤流程图；

图2是本实施例所提供的TOF相机光发射模组的功率控制方法具体应用实施例的步骤流程图；

图3是本实施例所述方法中功率校准的步骤流程图；

图4是本实施例中所述装置的结构原理框图；

图5是本发明所述TOF相机的原理结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

TOF相机的光发射模组是由镜头、光源、软件、TOF图像传感器、光源驱动电路等元件组成。光速度是30cm/ns，要保证TOF图像传感器的所有测量距离精度则需要对TOF模组需要做标定和补偿，通过软件降低各种因素对整个TOF的光发射模组的影响，而要完全消除外界因素对TOF相机的光发射模组的影响非常困难，主要自两部分：

1.TOF图像传感器的设计无法避免如物理尺寸精度导致的技术限制、生产过程中生产制程不可能完全保证硬件产品的一致性等因素导致了大规模生产的TOF相机的光发射模组的精度并不是完全一致的；

2.实际应用中的问题，如光源发热、室外阳光干扰。

因此在实际的使用过程中，需要首先通过软件和算法对TOF相机的光发射模组进行补偿优化，才能得到用于实际拍摄对象的深度图采集。

现有的TOF相机在实际使用时，若处于其工作距离范围内，无论测量对象的远近，均使用一种功率，长时间工作会影响测量精度，功耗较大等问题。

为了克服现有技术中出现的上述问题，本实施例提供了一种TOF相机光发射模组的功率控制方法，通过获取当前拍摄对象的深度图，根据深度图确定本次拍摄所匹配的功率控制信息，并根据确定出的功率控制信息对当前的光发射模组的发射功率进行动态的调整，克服现有技术中固定光发射模组的工作功率，导致功耗较大和测量精度低的问题。

下面结合附图，对本发明所公开的所述方法做更为详细的解释。

示例性方法

第一方面，本实施例提供了一种TOF相机光发射模组的功率控制方法，其中，包括：

步骤S1、获取拍摄对象深度图。

先利用TOF相机采集拍摄对应的深度图。本步骤中使用的TOF相机的光发射模组为通过软件和算法对TOF相机的光发射模组进行补偿优化后的TOF相机，由于该TOF相机的光发射模组已经过软件和算法进行了补偿优化，因此已经降低了外界因素，比如TOF图像传感器的物理尺寸精度、光源发热、室外阳光等因素的干扰。

进一步的，本步骤中拍摄对象深度图时拍摄对象位于所述TOF相机的拍摄范围内。所述TOF相机的拍摄范围由所述TOF相机的镜头参数决定。

步骤S2、根据所述深度图确定光发射模组的功率控制信息。

当步骤S1获取到本次拍摄对象的深度图后，根据当前拍摄对象的深度图，确定本次拍摄所匹配的TOF相机光发射模组的功率。

为了实现准确的对TOF相机光发射模组的功率进行匹配，本步骤中根据获取到的深度图确定TOF相机与拍摄对象之间的距离，根据确定出的距离来确定与当前TOF相机的光发射模组相匹配的功率。

具体的，所述根据所述深度图确定光发射模组的功率控制信息的步骤包括：

根据预先构建的距离参数与功率控制参数之间的对应关系确定所述深度图对应的功率控制信息。

本步骤中通过获取预先建立的距离参数与功率控制参数之间的对应关系，再根据预先建立的距离参数与功率控制参数之间的对应关系确定深度图对应的功率控制信息。

具体的，所述距离参数与功率控制参数之间的对应关系为TOF相机与拍摄对象之间的距离与其相匹配的发射功率之间的对应关系，由于随着距离的增加，其发射功率增加，因此距离与其相匹配的发射功率之间的对应关系为距离值越大，则发射功率越大，反之则TOF相机与拍摄对象之间的距离越近，则发射功率越小。

具体的，为了获取到更为准确的所述距离参数与功率控制参数之间的对应关系，所述距离参数与功率控制参数之间的对应关系的构建方法包括：

步骤S01、将TOF相机固定在预设第一位置，将目标对象固定在预设第二位置。

首先分别将TOF相机和目标对象固定在两个不同的位置，以这两个位置为基准，开始进行发射功率的校准。在一种实施方式中，TOF相机与目标对象初始所在的位置之间的距离为TOF相机所在拍摄范围内两者之间的最大距离值。

本步骤中使用的目标对象可以使用拍摄对象，也可以是任意其他用于校准的拍摄物体。

步骤S02、控制所述目标对象从所述预设第二位置朝向所述第一位置所在的方向移动，并同时调节所述光发摄模组的发射功率，获取所述第二位置移动过程中与所述发射功率对应的深度图。

将目标对象朝向TOF相机的方向移动，并在移动过程中，根据距离值的改变，控制调节发射功率，并获取当前距离值、发射功率下的目标对象的深度图。

步骤S03、根据所述深度图确定与其对应的功率控制参数。

根据目标对象的深度图，计算得到与其匹配的功率控制参数，也即是与当前深度图匹配的发射功率值。

一种实施方式中，所述根据所述深度图确定与其对应的功率控制参数的步骤包括：

将所述深度图与预设标准深度图进行对比，并计算所述深度图数与预设标准深度图之间的误差是否超出预设阈值；

若未超出，则所述深度图当前所在位置对应的发射功率为与所述深度图相匹配的功率控制参数。

本步骤中，通过将所述深度图与预设标准深度图进行对比，判断当前采集到的深度图的测量精度与标准的深度图的测量精度之间的误差是否超出预设阈值，若超出，则当前的功率值需要进行调整，否则，当前发射功率与当前的距离值相匹配。

具体的，若采集到的深度图的测量精度与标准的深度图的测量精度之间的差值为超出预设阈值，则通过增加距离值或减少距离值，再次判断误差的大小是否超出预设阈值，来找到当前距离值对应的发射功率。例如：若增加距离值，则误差变小，则当前发射功率相匹配的距离值比增加前的距离值大，若增加距离值，则误差变大，则当前发射功率相匹配的距离值比增加前的距离值小。

步骤S04、根据所述目标对象与TOF相机之间的距离参数及其对应功率控制参数，建立功率控制参数与所述距离参数之间的对应关系。

重复多次，获取不同距离值相匹配的发射功率，得到不同的距离值分别对应的发射功率，从而得到功率控制参数与所述距离参数之间的对应关系。

在一种实施方式中，所述距离参数与所述功率控制参数的对应关系形式为功率控制参数关系表，可以想到的是，还可以使用其他对应关系的表示方式，以实现距离参数与功率控制参数之间的关联关系。

进一步的，所述建立功率控制参数与所述距离数据之间的一一对应关系的步骤之后，还包括：

将建立的功率控制参数与所述距离参数之间的对应关系保存到存储空间内，其中，所述功率控制参数与所述距离参数一一对应。

为了便于当需要获取该功率控制参数与所述距离参数之间的对应关系信息时，可以及时的获取到，并且为了避免该信息丢失，在一种实施方式中，将所述功率控制参数与所述距离参数之间的对应关系信息保存到NVRAM(NVRAM(Non-Volatile Random AccessMemory，是非易失性随机访问存储器，指断电后仍能保持数据的一种RAM)中，当需要获取该信息时，则直接从存储器中读取该信息。

另外，可以想到的是，还可以将所述功率控制参数与所述距离参数之间的对应关系信息保存到云端服务器，若TOF相机的存储器中丢失了该信息，则可以从云端服务器中获取该信息。

具体的，所述根据预先构建的距离参数与功率控制参数之间的对应关系确定所述深度图对应的功率控制信息的步骤包括：

步骤S21、根据所述深度图确定相对应的距离数据；

当获取到预先构建的距离参数与功率控制参数之间的对应关系，则首先更加深度图获取到TOF相机与拍摄对象之间的距离数据，具体的，由于深度图中含有TOF相机与拍摄对象之间的距离信息，因此可以直接根据深度图计算得到TOF相机与拍摄对象之间的距离信息。

本步骤中的距离数据为TOF相机的中心点到拍摄对象中心点之间的距离值。

步骤S22、根据所述距离数据从所述功率控制参数关系表中查找出对应的功率控制信息。

根据距离数据从功率控制参数关系表中查找出其该距离值相对应的功率控制信息。由于距离参数和功率控制参数分别对应距离值和功率控制信息，因此可以从功率控制参数关系表中查找出与其对应的功率控制信息。

步骤S3、根据所述功率控制信息对TOF相机的光发射模组进行功率调节。

根据上述步骤S2中，查找出的功率控制信息对TOF相机的光发射模组进行功率控制，由于该功率控制信息与当前TOF相机与拍摄对象之间的距离相对应，为当前距离最匹配的发射功率，因此根据查找出的功率控制信息对应的功率值对TOF相机的光发射模组进行功率控制，可以实现更好的光强度调控，以减少能耗和较佳的测量精度。

具体的，所述根据所述功率控制信息对TOF相机的光发射模组进行功率调节的步骤包括：

光发射模组的功率控制电路根据获取到的功率控制参数控制所述光发射模组的发光强度。

下面结合图2和图3，对本发明实施例的具体应用做进一步详细的说明。

如图2所示，本实施例所述方法在具体应用时的步骤包括：

H1，首先进行TOF相机VCSEL/LED功率校准。

结合图3所示，校准过程的步骤如下：

第一，固定TOF相机在A点，3D目标对象在B点，并获取拍摄对象之间的距离。

第二，通过校准软件，控制B点对象根据设定距离向A点移动，同时校准软件控制VSCEL/LED功率控制电路连续不断的从大到小发射功率，并获取相关功率的深度图。该深度图与标准深度图做对比，如果误差符合要求则获取到与当前距离相对应的功率，得到距离值、深度图以及发射功率之间的对应关系。

步骤三，将设定距离所用的发射功率的功率值写入NVRAM，形成距离值与功率值一一对应关系的PCL参数。NVRAM(NVRAM(Non-Volatile Random Access Memory，是非易失性随机访问存储器，指断电后仍能保持数据的一种RAM)中写入功率控制参数，即PowerControl Level。

H2，开启TOF相机后获取拍摄对象深度图。

H3，将拍摄的深度图与PCL匹配。

根据校准过程，对象距离不同，深度图不同，距离与深度图为一一对应，根据获取到的深度图在PCL中查找与该深度图对应的距离最接近的PCL参数。

H4，根据查找到的PCL参数控制VCSEL/LED发光强度。

H5，结束。

本实施例所公开的方法，针对VCSEL/LED发光源进行功率控制，有效降低发光源的发热问题。由于采用先判断TOF相机工作距离内对象的远近，再进行功率控制，这会改善工作距离内对象有远有近而导致使用同一功率，进而导致VCSEL/LED发热较大的问题，会有效提升TOF测量精度，尤其在远距离产品用途中。

示例性设备

本实施例提供了一种TOF相机光发射模组的功率控制装置，如图4所示，包括：

信息获取模块100，用于获取拍摄对象深度图；其功能如步骤S1所述。

参数设置模块200，用于根据所述深度图确定光发射模组的功率控制信息；其功能如步骤S2所述。

调节控制模块300，用于根据所述功率控制信息对TOF相机的光发射模组进行功率调节，其功能如步骤S3所述。

在上述方法的基础上，本实施例还公开了一种TOF相机，包括处理器、与处理器通信连接的存储介质，所述存储介质适于存储多条指令；所述处理器适于调用所述存储介质中的指令，以执行实现所述的TOF相机光发射模组的功率控制方法的步骤。一种实施方式中，所述TOF相机可以应用到各种智能设备上，例如：手机、平板电脑或智能电视。

具体的，如图5所示，所述TOF相机包括至少一个处理器(processor)20以及存储器(memory)22，还可以包括显示屏21、通信接口(Communications Interface)23和总线24。其中，处理器20、显示屏21、存储器22和通信接口23可以通过总线24完成相互间的通信。显示屏21设置为显示初始设置模式中预设的用户引导界面。通信接口23可以传输信息。处理器20可以调用存储器22中的逻辑指令，以执行上述实施例中虚化照片生成方法的步骤。

此外，上述的存储器22中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

存储器22作为一种计算机可读存储介质，可设置为存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令或模块。处理器30通过运行存储在存储器22中的软件程序、指令或模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的方法。

存储器22可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据TOF相机的使用所创建的数据等。此外，存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。例如，U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。

另一方面，本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现所述的TOF相机光发射模组的功率控制方法的步骤。

本发明提供了一种TOF相机光发射模组的功率控制方法及设备，通过获取拍摄对象深度图；根据所述深度图确定光发射模组的功率控制信息；根据所述功率控制信息对TOF相机的光发射模组进行功率调节。本实施例所提供的方法通过先判断TOF相机工作距离内拍摄对象的远近，再进行光发射模组的发射功率的调节控制，从而克服在工作距离内拍摄对象的距离不同，但是使用同一发射功率，导致光发射模组的功耗较多，发热较大的问题，因此有效提升TOF测量精度和降低了能耗，本实施例所提供的方法及设备尤其适用于进行远距离拍摄对象的深度图拍摄。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种TOF相机光发射模组的功率控制方法，其特征在于，包括：

获取拍摄对象深度图；

根据所述深度图确定光发射模组的功率控制信息；

根据所述功率控制信息对TOF相机的光发射模组进行功率调节。

2.根据权利要求1所述的TOF相机光发射模组的功率控制方法，其特征在于，所述根据所述深度图确定光发射模组的功率控制信息的步骤包括：

根据预先构建的距离参数与功率控制参数之间的对应关系确定所述深度图对应的功率控制信息。

3.根据权利要求2所述的TOF相机光发射模组的功率控制方法，其特征在于，所述距离参数与功率控制参数之间的对应关系的构建方法包括：

将TOF相机固定在预设第一位置，将目标对象固定在预设第二位置；

控制所述目标对象从所述预设第二位置朝向所述第一位置所在的方向移动，并同时调节所述光发摄模组的发射功率，获取所述第二位置移动过程中与所述发射功率对应的深度图；

根据所述深度图确定与其对应的功率控制参数；

根据所述目标对象与TOF相机之间的距离参数及其对应功率控制参数，建立功率控制参数与所述距离参数之间的对应关系。

4.根据权利要求3所述的TOF相机光发射模组的功率控制方法，其特征在于，所述根据所述深度图确定与其对应的功率控制参数的步骤包括：

将所述深度图与预设标准深度图进行对比，并计算所述深度图数与预设标准深度图之间的误差是否超出预设阈值；

若未超出，则所述深度图当前所在位置对应的发射功率为与所述深度图相匹配的功率控制参数。

5.根据权利要求3所述的TOF相机光发射模组的功率控制方法，其特征在于，所述距离参数与所述功率控制参数的对应关系形式为功率控制参数关系表；

所述根据预先构建的距离参数与功率控制参数之间的对应关系确定所述深度图对应的功率控制信息的步骤包括：

根据所述深度图确定相对应的距离数据；

根据所述距离数据从所述功率控制参数关系表中查找出对应的功率控制信息。

6.根据权利要求3至5任一项所述的TOF相机光发射模组的功率控制方法，其特征在于，所述建立功率控制参数与所述距离数据之间的一一对应关系的步骤之后，还包括：

将建立的功率控制参数与所述距离参数之间的对应关系保存到存储空间内，其中，所述功率控制参数与所述距离参数一一对应。

7.根据权利要求6所述的TOF相机光发射模组的功率控制方法，其特征在于，所述根据所述功率控制信息对TOF相机的光发射模组进行功率调节的步骤包括：

光发射模组的功率控制电路根据获取到的功率控制参数控制所述光发射模组的发光强度。

8.一种TOF相机光发射模组的功率控制装置，其特征在于，包括：

信息获取模块，用于获取拍摄对象深度图；

参数设置模块，用于根据所述深度图确定光发射模组的功率控制信息；

调节控制模块，用于根据所述功率控制信息对TOF相机的光发射模组进行功率调节。

9.一种TOF相机，其特征在于，包括处理器、与处理器通信连接的存储介质，所述存储介质适于存储多条指令；所述处理器适于调用所述存。储介质中的指令，以执行实现上述权利要求1-7任一项所述的TOF相机光发射模组的功率控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-7任一项所述的TOF相机光发射模组的功率控制方法的步骤。

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