用于TOF的抗干扰方法、装置及TOF传感器芯片制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种用于TOF的抗干扰方法、装置及TOF传感器芯片，该方法包括：发送相位帧组和与相位帧组对应的检测帧,并获取相位帧组和检测帧分别解调后得到的差分信号的电压值，相位帧组包括多个不同相位的相位帧，检测帧发送时光源为关闭状态，相位帧组中每一相位帧与对应的检测帧的解调频率和积分时间均对应相同；根据每一相位帧和对应检测帧分别解调后得到的差分信号电压值，获取除噪声后相位帧组的差分信号电压值。由于根据每一相位帧和对应检测帧分别解调后得到的差分信号电压值，获取除噪声后相位帧组的差分信号电压值，将除噪声后相位帧组的差分信号电压值用于深度计算，避免了芯片内部噪声和环境噪声带来的干扰。

Anti-interference Method, Device and TOF Sensor Chip for TOF

The embodiment of the present invention provides an anti-interference method, device and TOF sensor chip for TOF. The method includes: sending phase frame group and detection frame corresponding to phase frame group, and acquiring the voltage value of differential signal after demodulation of phase frame group and detection frame respectively. The phase frame group includes several phase frames of different phases, the detection frame is sent in closed state, and the phase frame is demodulated separately. The demodulation frequency and integration time of each phase frame in the group are the same as that of the corresponding detection frame. The differential signal voltage of the phase frame group after noise removal is obtained by demodulating the differential signal voltage of each phase frame and the corresponding detection frame respectively. Because the differential signal voltage value of phase frame group after noise removal is obtained by demodulating each phase frame and corresponding detection frame separately, the differential signal voltage value of phase frame group after noise removal is used for depth calculation to avoid the interference caused by noise inside the chip and environmental noise.

【技术实现步骤摘要】
用于TOF的抗干扰方法、装置及TOF传感器芯片
本专利技术实施例涉及计算机视觉领域，尤其涉及一种用于TOF的抗干扰方法、装置及TOF传感器芯片。
技术介绍
3D飞行时间(Timeofflight,简称TOF)技术通过使用CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)像素阵列或CCD(chargecoupleddevice，电荷耦合器件)像素阵列和主动调制光源技术来提供3D距离景深图。该技术中，阵列的每个像素都能测量对应目标体的亮度和反射回来的调制光的到达时间，从而计算出该点对应的距离景深。TOF方法包括间接飞行时间(indirectTOF，简称I-TOF)法和直接飞行时间(directTOF，简称D-TOF)法，目前主流的用于测深度图像的飞行时间传感芯片均采用I-TOF方法，I-TOF通过发射光脉冲，根据脉冲返回的相位计算距离。通过主动调制光源和解调，内部像素电路得到具有不同相位差的光电转换电荷，根据公式计算得到深度距离和置信度图像。为了减少使用过程中存在的噪声干扰，目前通过使用850nm或940nm的近红外光作为光源，这两个波段在环境光中占比相对较少。另一方面，采用差分的方式滤除这些噪声的影响，即采用双解调方式得到A和B两个电压值，由于解调后的信号占空比为50％，可以认为噪声对A电压值和B电压值的影响一样，从而差分输出时，A-B就可以减少这些噪声的影响。一方面，虽然可以通过镜头或者芯片上面镀上滤光片进行滤除环境光，但是滤光片一般只能做到带通滤光，以及环境光中仍存在少部分850nm和940nm波长的光。因此，环境光引入噪声是不可避免的。另一方面，解调信号的占空比无法做到精确的50％，以及且芯片内部的物理影响，包括电路、温度等带来的影响，也会导致A电压值和B电压值受到的影响不一致，从而A-B无法精确消除这些噪声的影响。综上，目前的I-TOF方法无法消除环境噪声带来的影响。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种用于TOF的抗干扰方法、装置及TOF传感器芯片。第一方面，本专利技术提供一种用于TOF的抗干扰方法，包括：发送相位帧组和与所述相位帧组对应的检测帧,并获取所述相位帧组和所述检测帧分别解调后得到的差分信号的电压值，所述相位帧组包括多个不同相位的相位帧，所述检测帧发送时光源为关闭状态，所述相位帧组中每一相位帧与对应的检测帧的解调频率和积分时间均对应相同；根据每一相位帧和对应检测帧分别解调后得到的差分信号电压值，获取除噪声后相位帧组的差分信号电压值。第二方面，本专利技术提供一种用于TOF的抗干扰装置，包括：获取模块，用于发送相位帧组和与所述相位帧组对应的检测帧,并获取所述相位帧组和所述检测帧分别解调后得到的差分信号的电压值，所述相位帧组包括多个不同相位的相位帧，所述检测帧发送时光源为关闭状态，所述相位帧组中每一相位帧与对应的检测帧的解调频率和积分时间均对应相同；处理模块，用于根据每一相位帧和对应检测帧分别解调后得到的差分信号电压值，获取除噪声后相位帧组的差分信号电压值。第三方面，本专利技术提供一种TOF传感器芯片，该芯片包括本专利技术第二方面用于TOF的抗干扰装置。第四方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现本专利技术第一方面用于TOF的抗干扰方法的步骤。第五方面，本专利技术提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本专利技术第一方面用于TOF的抗干扰方法的步骤。本专利技术实施例提供的用于TOF的抗干扰方法，发送相位帧组和与所述相位帧组对应的检测帧,并获取所述相位帧组和所述检测帧分别解调后得到的差分信号的电压值，根据每一相位帧和对应检测帧分别解调后得到的差分信号电压值，获取除噪声后相位帧组的差分信号电压值，将除噪声后相位帧组的差分信号电压值用于深度计算，避免了芯片内部噪声和环境噪声带来的干扰。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的用于TOF的抗干扰方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的用于TOF的抗干扰装置结构图；图3为本专利技术实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。目前的基于I-TOF的深度测量方法，由于环境光中存在少部分850nm和940nm波长的光，解调信号的占空比无法做到精确的50％，以及且芯片内部的物理影响，使得该方法或多或少会引入环境噪声，从而降低测量的精度。为解决这一问题，本专利技术实施例提供一种用于TOF的抗干扰方法，该方法可应用于上述基于I-TOF的深度测量场景，也可应用于基于D-TOF的深度测量场景以及其它相似场景，本专利技术实施例对此不作具体限定。图1为本专利技术实施例提供的用于TOF的抗干扰方法流程图，如图1所示，本专利技术实施例提供一种用于TOF的抗干扰方法，包括：101，发送相位帧组和与相位帧组对应的检测帧,并获取相位帧组和检测帧分别解调后得到的差分信号的电压值，相位帧组包括多个不同相位的相位帧，检测帧发送时光源为关闭状态，相位帧组中每一相位帧与对应的检测帧的解调频率和积分时间均对应相同。在101中，相位帧组中包括多个不同相位的相位帧，相位帧是用于单次采集反射光信号的帧序列，通过每一相位帧组中的多个不同相位的相位帧经反射后，采集反射光信号并通过计算完成一次测量。如四相位法中，相位帧组包括0°、90°、180°和270°四种相位的相位帧，通过一组相位帧组采集反射光信号后并通过计算完成一次测量。像素阵列中的每一像素均通过接收相位帧组发射后，经发射、解调和积分测量得到对应像素点的像素矩阵，进一步根据计算得到对应的深度。在本实施例中在发射的相位帧组中添加一个检测帧，本专利技术实施例不对检测帧的序列位置做具体限定，包括但不限于在第一个相位帧序列之前、相位帧之间以及最后一个相位帧之后，称该检测帧为该相位帧组对应的检测帧。作为一个优选实施例，检测帧和相位帧的帧与帧之间的间隙保持一致。检测帧发送时光源为关闭状态，如通过光源调制信号不调制等方式实现。相位帧组中的每一相位帧的解调频率和积分时间是相同的，对于与相位帧组对应的检测帧，其解调频率和积分时间也与相位帧组中的每一相位帧对应相同，即解调频率相同，积分时间也相同。理想状况下，在无光源环境下，解调积分后的检测帧对应的差分信号的高电平A与低电平B的差值A-B应该为0，但由于解调信号的占空比无法做到精确的50％，另外芯片内部的物理因素和环境光的影响，均会导致A-B不为0。在积分时间内采集的光子即为环境光中的噪声成分，此时得到的检测帧积分后的差分电压对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于TOF的抗干扰方法，其特征在于，包括：发送相位帧组和与所述相位帧组对应的检测帧,并获取所述相位帧组和所述检测帧分别解调后得到的差分信号的电压值，所述相位帧组包括多个不同相位的相位帧，所述检测帧发送时光源为关闭状态，所述相位帧组中每一相位帧与对应的检测帧的解调频率和积分时间均对应相同；根据每一相位帧和对应检测帧分别解调后得到的差分信号电压值，获取除噪声后相位帧组的差分信号电压值。

【技术特征摘要】
1.一种用于TOF的抗干扰方法，其特征在于，包括：发送相位帧组和与所述相位帧组对应的检测帧,并获取所述相位帧组和所述检测帧分别解调后得到的差分信号的电压值，所述相位帧组包括多个不同相位的相位帧，所述检测帧发送时光源为关闭状态，所述相位帧组中每一相位帧与对应的检测帧的解调频率和积分时间均对应相同；根据每一相位帧和对应检测帧分别解调后得到的差分信号电压值，获取除噪声后相位帧组的差分信号电压值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每一相位帧和对应检测帧分别解调后得到的差分信号电压值，获取除噪声后相位帧组的差分信号电压值，包括：将所述相位帧组中每一相位帧解调后得到的差分信号电压值，减去检测帧解调后得到的差分信号的电压值，得到除噪声后相位帧组的差分信号电压值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测帧位于对应相位帧组的多个相位帧之间，对应相位帧组的第一个相位帧之前或对应相位帧组的最后一个相位帧之后。4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述相位帧组中的相位帧为一个，对于每一相位帧组均有对应的检测帧。5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述相位帧组为多个，对于每一相位帧组均有对应的检...

【专利技术属性】
技术研发人员：董舒，华凤，明幼林，张璁毅，
申请(专利权)人：武汉市聚芯微电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42