应用笔记30-Goermicro 3D ToF相机调参指南

编辑:Sophia.feng 发布: 2026-8-22

ToF 相机提供以下可调参数:帧率(Frame Rate)、曝光时间(Exposure Time)、空洞填补(FillHole)、空间滤波(Spatial Filter)、时间滤波(Time Filter)、飞点消除滤波(Flying Pixel Filter)、置信度滤波(Confidence Filter)。

各参数的具体含义如下:

参数名含义
Frame RateFrame Rate(帧率)每秒钟连续拍摄出现的帧数量。
Exposure Time(曝光时间)曝光时间:一帧图像的曝光时间。ToF 传感器默认使用手动曝光模式,可以设定的最大曝光时间与帧率有关。
Fill Hole(空洞填补)数据填补,弥补部分空洞数据,默认开启。
Spatial Filter(空间滤波)减少平面噪声与抖动,默认关闭。
Time Filter(时间滤波)降低图像的帧间抖动。默认开启,值越大,滤波效果越强。
Flying Pixel Filter(飞点消除滤波)消除物体边界的飞点。默认开启,值越大,滤波效果越强。
Confidence Filter(置信度滤波)消除信号质量较差点。默认开启,值越大,信号质量要求越高。

主要调整的参数是Frame Rate(帧率)Exposure Time(曝光时间)Confidence Filter(置信滤波)

曝光时间调整技巧

相机输出的IR图与深度图均源自同一ToF传感器,因此二者在时间上完全同步,在空间上逐像素一一对应。相机的成像效果可通过深度图直观判断,而成像不佳的原因则可借助 IR 图分析 ——IR 图中每个像素的 IR 值代表对应位置的光强,其过高或过低均可能导致像素深度值缺失,因此可依据 IR 值来调整相机的曝光时间,以优化成像质量。

以下列出3种常见的IR 值异常情况,对应的相机参数调整方案如下:
Case 1:目标为深色物体,部分像素IR 值处于较低水平,出现缺失深度值问题,具体成像如下图所示:

调整方案:增加曝光时间以提升IR值(降低帧率,可提升最大曝光时间上限);若曝光时间已达最大值,仍存在像素深度值缺失问题,可适当降低置信度滤波(Confidence Filter)阈值,以获取更多有效深度数据,调整后效果如下图所示:

Case 2:IR值为 255且对应位置深度值(depth 值)为 0,表明目标物体出现过曝光现象,具体成像如下图所示:

调整方案:降低曝光时间至该像素有深度值即可,调整后效果如下图所示:

Case 3:具有高反特征的目标物局部出现过曝现象,具体成像如下图所示:

调整方案:局部过曝现象归因于激光发射点与物体表面呈垂直入射,引发高反光。可调整相机空间布局(如提升/降低高度或改变倾斜姿态)以避免垂直入射。优化后的深度图像效果如下图所示:

目标物变形原因排查

高反物体造成目标物变形

当拍摄场景内目标物周围存在反光条、反光工作服等高反光物体时,会造成目标物局部深度值失真,致使目标物变形。 例如,使用NYX650相机拍摄黑色料箱时,料箱周围有无反光条的成像效果对比如下表所示:

通过上述 “有无反光条” 的成像效果对比可知,使用相机拍摄时,需移除目标物周围的高反光物体,才能避免目标物出现弯曲变形问题。

其他障碍物造成的多径干扰

对于 iToF 相机,理想状态下,单个像素仅接收单一路径的光线。但实际应用中,光线到达传感器前,目标物体及周边其他物体会发生不同程度的镜面反射或漫反射,导致单个像素接收多条路径的反射光,进而产生深度测量误差。当周边物体反射率显著高于目标物时,会显著干扰目标物的测量值。基于ToF技术的固有原理,多径干扰无法彻底消除,只能尽量降低其影响。以下列出 2 种易发生多径干扰的典型场景:

场景1: 测量场景中具有镜面反射的物体

使用NYX650相机拍摄黑色盒子时,有/无镜面物体(地面)的成像效果对比如下表所示:

通过上述 “有无镜面物体” 的成像效果对比可知,目标物体周围存在镜面反射物体时,会对其成像效果产生干扰。将相机倾斜向上安装或抬高相机安装位置,或采取措施降低高反物体的反射率,可以降低干扰。

场景2 :多表面漫反射

当光线传播路径中存在多个障碍物时,会产生多表面漫反射现象,这一情况常发生在角落或凹陷区域。尽管此类场景中物体的反射率不高,但各个方向的反射光分布相对密集,会干扰物体边界的深度测量精度,进而导致深度计算出现误差。
例如,使用 NYX650 相机拍摄如下场景,两个长方体纸盒垂直相交放置,两个纸盒相交处的成像出现了弯曲变形,如下图所示:

优化方案:目标物体附近应尽量避免存在其他多余物体,以减少干扰。

深色目标物参数建议

测试条件

测试环境:室内。
相机放置高度:45cm。
目标物体:黑色托盘
测试软件:ScepterGUITool24.12.1
测试相机:DS86、NYX650、NYX650S。

提供三种型号相机的参数调节参考:DS86(DS87同)、NYX650(NYX660同)、NYX650S。

DS86相机

测试相机:DS86  固件B23
DS86拍摄黑色托盘分别距离相机1M、1.5M、2M的最佳参数参考如下:
(1)、黑色托盘放置距离相机1M,拍摄效果如下图所示:

具体参数如下:

参数名设置的状态Status及阈值Threshold
Frame RateThreshold: 5
Exposure TimeStatus: Mannual  Threshold: 4000
FillHoleStatus: True
Spatial FilterStatus: True
Time FilterStatus: True  Threshold: 3
Flying Pixel FilterStatus: True  Threshold: 5
Confidence FilterStatus: True  Threshold: 3

(2)、黑色托盘放置距离相机1.5M,拍摄效果如下图所示:参数设置如下:

具体参数如下:

参数名设置的状态Status及阈值Threshold
Frame RateThreshold: 5
Exposure TimeStatus: Mannual  Threshold: 4000
FillHoleStatus: True
Spatial FilterStatus: True
Time FilterStatus: True  Threshold: 3
Flying Pixel FilterStatus: True  Threshold: 5
Confidence FilterStatus: True  Threshold: 2

(3)、黑色托盘放置距离相机2M,拍摄效果如下图所示:参数设置如下:

具体参数如下:

参数名设置的状态Status及阈值Threshold
Frame RateThreshold: 5
Exposure TimeStatus: Mannual  Threshold: 4000
FillHoleStatus: True
Spatial FilterStatus: True
Time FilterStatus: True  Threshold: 3
Flying Pixel FilterStatus: True  Threshold: 5
Confidence FilterStatus: True  Threshold: 1

NYX650相机

测试相机:NYX650  固件B34
NYX650拍摄黑色托盘分别距离相机1M、1.5M、2M的最佳参数参考如下:
(1)、黑色托盘放置距离相机1M,拍摄效果如下图所示:

具体参数如下:

参数名设置的状态Status及阈值Threshold
Frame RateThreshold: 5
Exposure TimeStatus: Mannual  Threshold: 52000
FillHoleStatus: True
Spatial FilterStatus: True
Time FilterStatus: True  Threshold: 3
Flying Pixel FilterStatus: True  Threshold: 5
Confidence FilterStatus: True  Threshold: 15

(2)、黑色托盘放置距离相机1.5M,拍摄效果如下图所示:参数设置如下:

具体参数如下:

参数名设置的状态Status及阈值Threshold
Frame RateThreshold: 5
Exposure TimeStatus: Mannual  Threshold: 52000
FillHoleStatus: True
Spatial FilterStatus: True
Time FilterStatus: True  Threshold: 3
Flying Pixel FilterStatus: True  Threshold: 5
Confidence FilterStatus: True  Threshold: 15

(3)、黑色托盘放置距离相机2M,拍摄效果如下图所示:

具体参数如下:

参数名设置的状态Status及阈值Threshold
Frame RateThreshold: 5
Exposure TimeStatus: Mannual  Threshold: 52000
FillHoleStatus: True
Spatial FilterStatus: True
Time FilterStatus: True  Threshold: 3
Flying Pixel FilterStatus: True  Threshold: 5
Confidence FilterStatus: True  Threshold: 13

NYX650S相机

测试相机:NYX650S  固件B34
NYX650S拍摄黑色托盘分别距离相机1M、1.5M、2M的最佳参数参考如下:
(1)、黑色托盘放置距离相机1M,拍摄效果如下图所示:参数设置如下:

具体参数如下:

参数名设置的状态Status及阈值Threshold
Frame RateThreshold: 5
Exposure TimeStatus: Mannual  Threshold: 89000
FillHoleStatus: True
Spatial FilterStatus: True
Time FilterStatus: True  Threshold: 3
Flying Pixel FilterStatus: True  Threshold: 5
Confidence FilterStatus: True  Threshold: 15

(2)、黑色托盘放置距离相机1.5M,拍摄效果如下图所示:参数设置如下:

具体参数如下:

参数名设置的状态Status及阈值Threshold
Frame RateThreshold: 5
Exposure TimeStatus: Mannual  Threshold: 89000
FillHoleStatus: True
Spatial FilterStatus: True
Time FilterStatus: True  Threshold: 3
Flying Pixel FilterStatus: True  Threshold: 5
Confidence FilterStatus: True  Threshold: 15

(3)、黑色托盘放置距离相机2M,拍摄效果如下图所示:

具体参数如下:

参数名设置的状态Status及阈值Threshold
Frame RateThreshold: 2
Exposure TimeStatus: Mannual  Threshold: 122000
FillHoleStatus: True
Spatial FilterStatus: True
Time FilterStatus: True  Threshold: 3
Flying Pixel FilterStatus: True  Threshold: 5
Confidence FilterStatus: True  Threshold: 15

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