CN109459738A - 一种多台tof相机相互避免干扰的方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明属于TOF相机测距技术领域，具体涉及一种多台TOF相机相互避免干扰的方法及***，包括以下步骤：包括以下步骤：根据相机的帧率，计算不同相机的发光间隔时间和能相互避免干扰的最大相机数量；根据发光间隔时间，依次控制小于等于最大相机数量的多台相机工作，从而避免多台相机工作时的相互干扰。通过对同一场景中的多台TOF相机进行分时控制，避免一台相机接收到来自其他相机发出的光，从而避免多台相机工作时的相互干扰，实现相机的准确测距。

Description

一种多台TOF相机相互避免干扰的方法及***

技术领域

本发明属于TOF相机测距技术领域，具体涉及一种多台TOF相机相互避免干扰的方法及***。

背景技术

TOF是飞行时间(Time of Flight)技术的缩写，即相机发射光，照射到物体表面后光反射回来被传感器接收，通过计算光线发射和接收的时间差来计算被拍摄景物的距离，以产生深度信息。与传统的基于双目测距或结构光测距的方法相比，TOF测距具有受环境光影响小，与物体表面纹理特征无关等优势。

但当场景中存在多台TOF相机时，不同相机之间会产生干扰问题，比如A相机发出的光被B相机接收，导致B相机无法正常计算物体到B相机的距离；同理B相机发出的光也会被A相机接收，导致A相机无法准确计算物体到A相机的距离。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种多台TOF相机相互避免干扰的方法及***，通过对同一场景中的多台TOF相机进行分时控制，避免一台相机接收到来自其他相机发出的光，从而避免多台相机工作时的相互干扰，实现相机的准确测距。

第一方面，本发明提供了一种多台TOF相机相互避免干扰的方法，包括以下步骤：

根据相机的帧率，计算不同相机的发光间隔时间和能相互避免干扰的最大相机数量；

根据发光间隔时间，依次控制小于等于最大相机数量的多台相机工作，从而避免多台相机工作时的相互干扰。

优选地，还包括以下步骤：

根据设置时间或相机的同步请求控制所有的相机进行时间同步。

优选地，所述根据相机的帧率，计算不同相机的发光间隔时间和能相互避免干扰的最大相机数量，具体为：

计算每帧时间T₁：

T₁＝1/n，其中n为相机的帧率；

计算相机发射光和接收光之间的时间T₂：

T₂＝T₀+2d/c,其中T₀为相机单次发光时间，d为相机发射的光能照射的最远距离，c为光速，T₀和d为常数，c＝2×10⁸m/s；

计算不同相机的发光间隔时间T₃：

T₃＝T₂+α，其中0≤α≤T₁；

计算能相互避免干扰的最大相机数量K：

K＝INT(T₁/T₃)，INT()为向下取整的函数。

优选地，所述T_O时间内，相机的发光方式采用连续发光或不连续的脉冲式发光。

优选地，根据发光间隔时间，依次控制小于等于最大相机数量的多台相机工作，从而避免多台相机工作时的相互干扰，具体为：

将场景中的所有相机从一至M依序编号，M为正整数；

当M≤K时，若t₁时刻，控制第一台相机开始工作；在t₂≥t₁+T₃时刻，控制第二台相机开始工作；在t₃≥t₂+T₃时刻，控制第三台相机开始工作；依次类推，在t_M≥t_M-1+T₃时刻，控制第M台相机开始工作；

当M＞K时，若t₁时刻，控制第一台相机开始工作；在t₂≥t₁+T₃时刻，控制第二台相机开始工作；在t₃≥t₂+T₃时刻，控制第三台相机开始工作；依次类推，在t_K≥t_K-1+T₃时刻，控制第K台相机开始工作，从而避免多台相机工作时的相互干扰。

第二方面，本发明提供了一种多台TOF相机相互避免干扰的***，适用于第一方面所述的多台TOF相机相互避免干扰的方法，包括多台TOF相机和与每台TOF相机进行通信的远程服务器，所述远程服务器包括：

相机数量计算模块，用于根据相机的帧率，计算不同相机的发光间隔时间和能相互避免干扰的最大相机数量；

相机发射控制模块，用于根据发光间隔时间，依次控制小于等于最大相机数量的多台相机工作，从而避免多台相机工作时的相互干扰。

优选地，所述远程服务器还包括相机时间同步模块；所述相机时间同步模块用于根据设置时间或相机的同步请求控制所有的相机进行时间同步。

优选地，所述相机数据计算模块，具体用于：

计算每帧时间T₁：

T₁＝1/n，其中n为相机的帧率；

计算相机发射光和接收光之间的时间T₂：

T₂＝T₀+2d/c,其中T₀为相机单次发光时间，d为相机发射的光能照射的最远距离，c为光速，T₀和d为常数，c＝2×10⁸m/s；

计算不同相机的发光间隔时间T₃：

T₃＝T₂+α，其中0≤α≤T₁；

计算能相互避免干扰的最大相机数量K：

K＝INT(T₁/T₃)，INT()为向下取整的函数。

优选地，所述T_O时间内，相机的发光方式采用连续发光或不连续的脉冲式发光。

优选地，所述相机发射控制模块，具体用于：

将场景中的所有相机从一至M依序编号，M为正整数；

当M≤K时，若t₁时刻，控制第一台相机开始工作；在t₂≥t₁+T₃时刻，控制第二台相机开始工作；在t₃≥t₂+T₃时刻，控制第三台相机开始工作；依次类推，在t_M≥t_M-1+T₃时刻，控制第M台相机开始工作；

当M＞K时，若t₁时刻，控制第一台相机开始工作；在t₂≥t₁+T₃时刻，控制第二台相机开始工作；在t₃≥t₂+T₃时刻，控制第三台相机开始工作；依次类推，在t_K≥t_K-1+T₃时刻，控制第K台相机开始工作，从而避免多台相机工作时的相互干扰。

本发明的有益效果为：通过对同一场景中的多台TOF相机进行分时控制，避免一台相机接收到来自其他相机发出的光，从而避免多台相机工作时的相互干扰，实现相机的准确测距。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实施例中多台TOF相机相互避免干扰的方法流程图；

图2为本实施例中多台TOF相机相互避免干扰的***结构图；

图3为本实施例中多台TOF相机工作时序示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

实施例一：

第一方面，本实施例提供了一种多台TOF相机相互避免干扰的方法，如图1所示，包括以下S1和S2两个步骤：

S1，根据相机的帧率，计算不同相机的发光间隔时间和能相互避免干扰的最大相机数量。本步骤具体为：

计算每帧时间T₁：

T₁＝1/n，其中n为相机的帧率；

计算相机发射光和接收光之间的时间T₂：

T₂＝T₀+2d/c,其中T₀为相机单次发光时间，d为相机发射的光能照射的最远距离，c为光速，T₀和d为常数，c＝2×10⁸m/s；

计算不同相机的发光间隔时间T₃：

T₃＝T₂+α，其中0≤α≤T₁，即α为大于0小于T₁的参数；

计算能相互避免干扰的最大相机数量K：

K＝INT(T₁/T₃)，INT()为向下取整的函数。

按照目前TOF相机的工作原理，其发射光和接收光的时间只占用每帧时间中很少的一部分，每帧时间中多数时间是用来对接收的信号进行处理，因此本实施例通过控制每帧时间内多台相机的不同工作时间，避免一台相机接收其他相机发射的光，从而避免多台相机工作时的相互干扰。

本实施例中多台相机的工作频率是相同的，其帧率也是相同的，根据帧率计算每帧时间。例如帧率n＝30，则每帧时间T₁＝1/n＝33.33ms；设相机单次发光时间T₀为200us，在T_O时间内，相机的发光方式采用连续发光或不连续的脉冲式发光，设相机发射的光能照射的最优距离为100m，则T₂＝T₀+2d/c＝200.67us，T₂为相机的单次工作时长，T₂远小于T₁，因此每帧时间内可控制多台相机在不同时刻工作；为了避免不同相机的工作时间重合导致干扰，因此计算相机的发光间隔时间时，其发光间隔时间T₃要大于等于T₂，设α＝0，则发光间隔时间T₃＝T₂＝200.67us；计算能相互避免干扰的最大相机数量

S2，根据发光间隔时间，依次控制小于等于最大相机数量的多台相机工作，从而避免多台相机工作时的相互干扰。本步骤具体为：

将场景中的所有相机从一至M依序编号，M为正整数；

当M≤K时，若t₁时刻，控制第一台相机开始工作；在t₂≥t₁+T₃时刻，控制第二台相机开始工作；在t₃≥t₂+T₃时刻，控制第三台相机开始工作；依次类推，在t_M≥t_M-1+T₃时刻，控制第M台相机开始工作；

当M＞K时，若t₁时刻，控制第一台相机开始工作；在t₂≥t₁+T₃时刻，控制第二台相机开始工作；在t₃≥t₂+T₃时刻，控制第三台相机开始工作；依次类推，在t_K≥t_K-1+T₃时刻，控制第K台相机开始工作，从而避免多台相机工作时的相互干扰。

本实施例中，经过上述的计算，最大相机数量为166台，当场景的相机数量超过166台时，就会产生干扰，因此当场景中的相机数量超过166台时，可控制或通过协议使编号超过166的相机停机发射光和接收光，从而避免对其他相机的干扰。因而最大相机数量与相机的帧率是相关的，因此可通过降低相机的帧率来增大最大相机数量，例如n＝15时，则最大相机数量为332台，在实际应用中，可根据计算的最大相机数量配置相应的相机。

在本实施例中，例如相机数量为7台，如图3所示，在某帧的t₁时刻第一台相机发射光和接收光，第一台相机的工作时长为200.67us；当间隔时间200.67后，第一台相机工作结束，在t₂＝t₁+200.67us时刻，第二台相机工作，第二台相机的工作时长也为200.67us；当再次间隔200.67后，第二台相机工作结束，在t₃＝t₁+401.34us时刻，第三台相机工作；依次类推，在t₇＝t₁+1204.02us，第六台相机工作结束，第七台相机工作；在后面一帧中，重复上述工作过程，从而实现每帧内多台相机在不同时刻的分时工作方式，避免多台相机工作时的相互干扰。本实施例中，配置不同相机的工作时间，可以由与每台相机通信的远程服务器下发命令，也可由不同相机之间通过协议进行配置。

本实施例的多台TOF相机相互避免干扰的方法还包括以下步骤：根据设置时间或相机的同步请求控制所有的相机进行时间同步。本例中每台相机中可加入时钟装置，即每台相机采用相同的时钟进行同步，所有相机按相同的时钟进行计时。可根据设置时间进行同步，比如所有相机间隔1小时进行同步，或某台相机受到干扰后主动向远程服务器发起同步请求，远程服务器发送时间同步指令给所有相机，从而实现所有相机的时间同步。

综上所述，本实施例不需要对现有的TOF测距原理进行修改，也不需要对相机发光做任何调制，只需要控制相机发光时间，即可对同一场景中的多台相机进行分时控制，避免不同相机之间的干扰，从而实现TOF相机的准确测距。

实施例二：本实施例提供了一种多台TOF相机相互避免干扰的***，适用于实施一所述的多台TOF相机相互避免干扰的方法，如图2所示，包括多台TOF相机和与每台TOF相机进行通信的远程服务器，所述远程服务器包括相机数量计算模块、相机发射控制模块、相机时间同步模块等等。

所述相机数量计算模块，用于根据相机的帧率，计算不同相机的发光间隔时间和能相互避免干扰的最大相机数量。本模块具体用于：

计算每帧时间T₁：

T₁＝1/n，其中n为相机的帧率；

计算相机发射光和接收光之间的时间T₂：

T₂＝T₀+2d/c,其中T₀为相机单次发光时间，d为相机发射的光能照射的最远距离，c为光速，T₀和d为常数，c＝2×10⁸m/s；

计算不同相机的发光间隔时间T₃：

T₃＝T₂+α，其中0≤α≤T₁，即α为大于0小于T₁的参数；

计算能相互避免干扰的最大相机数量K：

K＝INT(T₁/T₃)，INT()为向下取整的函数。

按照目前TOF相机的工作原理，其发射光和接收光的时间只占用每帧时间中很少的一部分，每帧时间中多数时间是用来对接收的信号进行处理，因此本实施例通过控制每帧时间内多台相机的不同工作时间，避免一台相机接收其他相机发射的光，从而避免多台相机工作时的相互干扰。

本实施例中多台相机的工作频率是相同的，其帧率也是相同的，根据帧率计算每帧时间。例如帧率n＝30，则每帧时间T₁＝1/n＝33.33ms；设相机单次发光时间T₀为200us，在T_O时间内，相机的发光方式采用连续发光或不连续的脉冲式发光，设相机发射的光能照射的最优距离为100m，则T₂＝T₀+2d/c＝200.67us，T₂为相机的单次工作时长，T₂远小于T₁，因此每帧时间内可控制多台相机在不同时刻工作；为了避免不同相机的工作时间重合导致干扰，因此计算相机的发光间隔时间时，其发光间隔时间T₃要大于等于T₂，设α＝0，则发光间隔时间T₃＝T₂＝200.67us；计算能相互避免干扰的最大相机数量

所述相机发射控制模块，用于根据发光间隔时间，依次控制小于等于最大相机数量的多台相机工作，从而避免多台相机工作时的相互干扰。本模块具体用于：

将场景中的所有相机从一至M依序编号，M为正整数；

当M≤K时，若t₁时刻，控制第一台相机开始工作；在t₂≥t₁+T₃时刻，控制第二台相机开始工作；在t₃≥t₂+T₃时刻，控制第三台相机开始工作；依次类推，在t_M≥t_M-1+T₃时刻，控制第M台相机开始工作；

当M＞K时，若t₁时刻，控制第一台相机开始工作；在t₂≥t₁+T₃时刻，控制第二台相机开始工作；在t₃≥t₂+T₃时刻，控制第三台相机开始工作；依次类推，在t_K≥t_K-1+T₃时刻，控制第K台相机开始工作，从而避免多台相机工作时的相互干扰。

本实施例中，经过上述的计算，最大相机数量为166台，当场景的相机数量超过166台时，就会产生干扰，因此当场景中的相机数量超过166台时，可控制或通过协议使编号超过166的相机停机发射光和接收光，从而避免对其他相机的干扰。因而最大相机数量与相机的帧率是相关的，因此可通过降低相机的帧率来增大最大相机数量，例如n＝15时，则最大相机数量为332台，在实际应用中，可根据计算的最大相机数量配置相应的相机。

在本实施例中，例如相机数量为7台，如图3所示，在某帧的t₁时刻第一台相机发射光和接收光，第一台相机的工作时长为200.67us；当间隔时间200.67后，第一台相机工作结束，在t₂＝t₁+200.67us时刻，第二台相机工作，第二台相机的工作时长也为200.67us；当再次间隔200.67后，第二台相机工作结束，在t₃＝t₁+401.34us时刻，第三台相机工作；依次类推，在t₇＝t₁+1204.02us，第六台相机工作结束，第七台相机工作；在后面一帧中，重复上述工作过程，从而实现每帧内多台相机在不同时刻的分时工作方式，避免多台相机工作时的相互干扰。本实施例中，配置不同相机的工作时间，可以由与每台相机通信的远程服务器下发命令，也可由不同相机之间通过协议进行配置。

所述相机时间同步模块，用于根据设置时间或相机的同步请求控制所有的相机进行时间同步。本例中每台相机中可加入时钟装置，即每台相机采用相同的时钟进行同步，所有相机按相同的时钟进行计时。可根据设置时间进行同步，比如所有相机间隔1小时进行同步，或某台相机受到干扰后主动向远程服务器发起同步请求，远程服务器发送时间同步指令给所有相机，从而实现所有相机的时间同步。

综上所述，本实施例不需要对现有的TOF测距原理进行修改，也不需要对相机发光做任何调制，只需要控制相机发光时间，即可对同一场景中的多台相机进行分时控制，避免不同相机之间的干扰，从而实现TOF相机的准确测距。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和***，可以通过其它的方式实现。例如，以上模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。上述模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种多台TOF相机相互避免干扰的方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据相机的帧率，计算不同相机的发光间隔时间和能相互避免干扰的最大相机数量；

根据发光间隔时间，依次控制小于等于最大相机数量的多台相机工作，从而避免多台相机工作时的相互干扰。

2.根据权利要求1所述的多台TOF相机相互避免干扰的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

根据设置时间或相机的同步请求控制所有的相机进行时间同步。

3.根据权利要求1或2所述的多台TOF相机相互避免干扰的方法，其特征在于，所述根据相机的帧率，计算不同相机的发光间隔时间和能相互避免干扰的最大相机数量，具体为：

计算每帧时间T₁：

T₁＝1/n，其中n为相机的帧率；

计算相机发射光和接收光之间的时间T₂：

T₂＝T₀+2d/c,其中T₀为相机单次发光时间，d为相机发射的光能照射的最远距离，c为光速，T₀和d为常数，c＝2×10⁸m/s；

计算不同相机的发光间隔时间T₃：

T₃＝T₂+α，其中0≤α≤T₁；

计算能相互避免干扰的最大相机数量K：

K＝INT(T₁/T₃)，INT()为向下取整的函数。

4.根据权利要求3所述的多台TOF相机相互避免干扰的方法，其特征在于，所述T_O时间内，相机的发光方式采用连续发光或不连续的脉冲式发光。

5.根据权利要求3所述的多台TOF相机相互避免干扰的方法，其特征在于，根据发光间隔时间，依次控制小于等于最大相机数量的多台相机工作，从而避免多台相机工作时的相互干扰，具体为：

将场景中的所有相机从一至M依序编号，M为正整数；

当M≤K时，若t₁时刻，控制第一台相机开始工作；在t₂≥t₁+T₃时刻，控制第二台相机开始工作；在t₃≥t₂+T₃时刻，控制第三台相机开始工作；依次类推，在t_M≥t_M-1+T₃时刻，控制第M台相机开始工作；

当M＞K时，若t₁时刻，控制第一台相机开始工作；在t₂≥t₁+T₃时刻，控制第二台相机开始工作；在t₃≥t₂+T₃时刻，控制第三台相机开始工作；依次类推，在t_K≥t_K-1+T₃时刻，控制第K台相机开始工作，从而避免多台相机工作时的相互干扰。

6.一种多台TOF相机相互避免干扰的***，适用于权利要求1-5任一项所述的多台TOF相机相互避免干扰的方法，其特征在于，包括多台TOF相机和与每台TOF相机进行通信的远程服务器，所述远程服务器包括：

相机数量计算模块，用于根据相机的帧率，计算不同相机的发光间隔时间和能相互避免干扰的最大相机数量；

相机发射控制模块，用于根据发光间隔时间，依次控制小于等于最大相机数量的多台相机工作，从而避免多台相机工作时的相互干扰。

7.根据权利要求6所述的多台TOF相机相互避免干扰的***，其特征在于，所述远程服务器还包括相机时间同步模块；所述相机时间同步模块用于根据设置时间或相机的同步请求控制所有的相机进行时间同步。

8.根据权利要求6或7所述的多台TOF相机相互避免干扰的***，其特征在于，所述相机数据计算模块，具体用于：

计算每帧时间T₁：

T₁＝1/n，其中n为相机的帧率；

计算相机发射光和接收光之间的时间T₂：

T₂＝T₀+2d/c,其中T₀为相机单次发光时间，d为相机发射的光能照射的最远距离，c为光速，T₀和d为常数，c＝2×10⁸m/s；

计算不同相机的发光间隔时间T₃：

T₃＝T₂+α，其中0≤α≤T₁；

计算能相互避免干扰的最大相机数量K：

K＝INT(T₁/T₃)，INT()为向下取整的函数。

9.根据权利要求8所述的多台TOF相机相互避免干扰的***，其特征在于，所述T_O时间内，相机的发光方式采用连续发光或不连续的脉冲式发光。

10.根据权利要求9所述的多台TOF相机相互避免干扰的***，其特征在于，所述相机发射控制模块，具体用于：

将场景中的所有相机从一至M依序编号，M为正整数；

当M≤K时，若t₁时刻，控制第一台相机开始工作；在t₂≥t₁+T₃时刻，控制第二台相机开始工作；在t₃≥t₂+T₃时刻，控制第三台相机开始工作；依次类推，在t_M≥t_M-1+T₃时刻，控制第M台相机开始工作；

当M＞K时，若t₁时刻，控制第一台相机开始工作；在t₂≥t₁+T₃时刻，控制第二台相机开始工作；在t₃≥t₂+T₃时刻，控制第三台相机开始工作；依次类推，在t_K≥t_K-1+T₃时刻，控制第K台相机开始工作，从而避免多台相机工作时的相互干扰。