TOF三维摄像机的误差分析及补偿方法研究

摘要

基于TOF(飞行时间法，Time-of-flight)技术的三维摄像机是一种新型的、小型化三维成像设备，可同时捕捉动态目标的灰度图像和深度信息，具有诸多传统平面相机和测量设备无法比拟的优点，TOF三维摄像机技术的研究已成为国内外测量成像领域的研究热点。论文开展TOF三维摄像机的误差分析与补偿方法研究，系统地分析了目前TOF摄像机存在的误差，并针对误差特点设计对应的补偿算法，论文的主要工作如下：
　　 (1) 系统介绍了TOF摄像机的测量原理、系统结构和信号处理模型。分析了TOF摄像机存在的曝光误差、弯曲误差、测量角度误差等误差，按照形成机理分为静态误差和动态误差两类并进行了实验验证。
　　 (2) 设计了TOF摄像机静态误差补偿算法。通过亮度信息找出曝光过度的像素，采用均值滤波法去除噪点；结合摄像机测量信号的光学模型，推导弯曲误差纠正公式，使用的纠偏系数矩阵降低测量误差，解决传感器边角测距数值大于中心的问题。
　　 (3) 设计TOF摄像机动态误差补偿框架。通过分析数据判断目标特征，使用自适应的纠偏系数，实现不同材质、不同颜色的动态误差补偿。
　　 (4) 结合静态和动态误差补偿算法，建立TOF摄像机误差补偿的综合模型。通过对比实验证明，该模型不仅有效纠正了摄像机固定存在的静态误差，同时也在抑制了测量环境引起的动态误差，显著的提高了TOF摄像机的测量精度。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第一章 绪 论

第二章 TOF摄像机的测量原理与数学模型

第三章 TOF摄像机测量误差分析

第四章 TOF摄像机误差补偿

第五章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研工作

致谢