距离测量设备、识别设备和距离测量方法技术

在距离测量设备中，照射单元使用包括第一发光图案和第二发光图案的图案光来照射测量区域。第二发光图案具有比第一发光图案的强度低的相对低的强度。光接收传感器针对每个像素接收基于目标对象对图案光的反射的返回光分量。测量控制器确定由相应像素接收到的每个返回光分量的强度是否满足测量条件，并且在确定由光接收传感器的至少一个像素接收到的返回光分量的强度满足测量条件时，获得所述至少一个像素的至少一个距离值作为有效距离信息。

Distance measurement equipment, identification equipment and distance measurement method

【技术实现步骤摘要】
距离测量设备、识别设备和距离测量方法
本公开内容涉及距离测量设备，该距离测量设备被配置成：(1)检测飞行时间(TOF)，在该飞行时间(TOF)期间从光源照射的光传播到目标对象并且在被目标对象反射之后回到距离测量设备(2)测量距离，即目标对象相对于距离测量设备的距离
技术介绍
存在测量飞行时间(TOF)的已知距离测量方法，在该飞行时间(TOF)期间从光源照射的光传播到目标对象并且在被目标对象反射之后回到例如光接收装置。然后，距离测量方法基于所测量的TOF来测量目标对象相对于光接收装置的距离。将被称为TOF方法的这样的距离测量方法包括脉冲测量TOF方法，该脉冲测量TOF方法直接测量TOF，在该TOF期间从光源照射的光脉冲传播到目标对象并且在被目标对象反射之后回到例如光接收装置。这样的TOF方法还包括相位差测量TOF方法，该相位差测量TOF方法测量照射到目标对象的连续照明光与从目标对象反射的返回光之间的相位差，该连续照明光的强度由高频信号调制。相位差测量TOF方法需要返回光的高S/N比率以实现高精度距离测量，这是因为相位差的时间分辨率依赖于返回光的S/N比率。在脉冲测量TOF方法中，光接收装置的饱和可能使得难以识别反射的光脉冲的峰值，导致较低精度的距离测量。在脉冲测量TOF方法中，反射脉冲的S/N比率的不足可能使得难以精确地测量目标对象的距离。例如，这样的TOF方法通常由车载装置使用。如果车载装置在室外使用TOF方法，则存在许多情况，在所述许多情况中的每一种情况下，由于强干扰光导致照射光相对弱，使得返回光的S/N比率可能不足。另外，假设车载装置在以下情况下使用TOF方法：在该情况下，存在具有显著不同的光反射率和/或相对于其中安装有车载装置的本车辆具有不同距离的多个对象。在这样的情况下，TOF方法可能不能精确地测量多个对象中的至少一个对象相对于本车辆的距离，这是因为：(1)反射光或脉冲可能太弱而导致反射光或脉冲的S/N比率变得不足以精确测量多个对象中的至少一个对象的距离，或者(2)反射光或脉冲可能太强而使光接收装置变得饱和，导致难以精确测量多个对象中的至少一个对象的距离日本专利申请公报第2016-166814号公开了将光图案照射到目标对象上的光学测量装置。光图案包括光照射部分以及填充各光照射部分之间的相应空间的光非照射部分，其中，来自光源的单一类型的光被集中在光照射部分中的每一个中。然后，光学测量装置接收基于光图案的光照射部分从目标对象的反射的返回光。也就是说，光学测量装置基于光照射部分从目标对象的反射来获得关于目标对象的距离信息项。这使得可以基于关于目标对象的距离信息来测量目标相对于光学测量装置的距离。
技术实现思路
在公布的专利文献中公开的光学测量装置将光集中到光照射部分中的每一个，从而在具有返回光的较高S/N比率的情况下测量目标对象的距离。然而，本申请的专利技术人已经检查了光学测量装置，并且作为检查的结果，已经在光学测量装置中发现了以下问题。例如，光学测量装置不能从光非照射部分中的每一个获得关于目标对象的距离信息项，导致距离图像的分辨率较低，所述距离图像表示距离信息项的二维分布。另外，因为光学测量装置仅使用单一类型的光获得距离信息项，所以可能难以将具有适合各种目标对象中的每一个的强度的光照射到光学测量装置，所述各种目标对象具有不同光反射率和/或相对于光学测量装置具有不同距离。这可能导致来自特定目标对象中的每一个的返回光的S/N比率不足或者光接收装置的饱和，使得难以精确地测量每个特定目标对象的距离。鉴于上面阐述的状况，本公开内容的第一方面寻求提供均能够解决上面阐述的问题中的至少一个问题的多种技术。具体地，本公开内容的第二方面旨在提供这样的技术，所述技术均能够以较高的精度测量目标对象的距离。根据本公开内容的第一示例性方面，提供了一种距离测量设备。该距离测量设备包括：照射单元，被配置成使用具有预定发光图案的图案光来照射测量区域；以及光接收传感器，包括分别对应于多个像素的多个光接收元件，并且光接收传感器被配置成针对所述多个像素中的每个像素接收基于位于测量区域中的目标对象对图案光的反射的返回光分量。该距离测量设备包括测量控制器，该测量控制器被配置成基于由光接收传感器的所述每个像素接收到的返回光分量来获得针对每个像素的表示目标对象相对于距离测量设备的距离值的距离信息项。照射单元包括：第一光源，被配置成发射第一发光图案；以及第二光源，被配置成发射具有比第一发光图案的强度低的相对低强度的第二发光图案。照射单元被配置成使用包括第一发光图案和第二发光图案中的至少一个的图案光照射测量区域。测量控制器被配置成确定由所述多个像素中的相应一个像素接收到的返回光分量中的每一个的强度是否满足预定测量条件，以及在确定由光接收传感器的至少一个像素接收到的返回光分量的强度满足预定测量条件时，获得该至少一个像素的至少一个距离值作为有效距离信息。根据第一示例性方面的设备的该配置使得即使具有不同反射率并且相对于设备具有不同距离的目标对象位于测量区域中，也可以针对光接收传感器的每个像素正确地获得目标对象中的每一个的距离信息项。例如，对于相对于设备具有长距离或具有低反射率的目标对象，该设备使得即使由于基于第二发光图案的返回光的S/N比率不足而难以从基于第二发光图案的返回光精确地获得关于目标对象的距离信息，也可以从基于第一发光图案的返回光精确地获得关于目标对象的距离信息同时确保返回光的足够的S/N比率。相比之下，对于相对于设备具有短距离或具有高反射率的目标对象，该设备使得即使来自目标对象的基于第一发光图案的返回光具有过高的强度，也可以从基于第二发光图案的返回光精确地获得关于目标对象的距离信息同时防止光接收传感器的每个像素饱和。因此，即使在存在分别相对于设备1位于长距离和短距离处的目标对象和/或分别具有高反射率和低反射率的目标对象的场景或状况中，该配置也使用包括第一发光图案和第二发光图案的图案光照射目标对象中的每一个，每个目标对象照射一次，并且接收基于每个目标对象对图案光的反射的返回光。这使得能够基于来自相应目标对象的返回光精确地测量每个目标对象的距离。该配置还使得可以使用基于第一发光图案的第一返回光和基于第二发光图案的第二返回光中的至少之一来获得关于目标对象的距离信息，致使获得均具有较高分辨率的距离图像。根据本公开内容的第二示例性方面，提供了一种识别设备，该识别设备用于向识别设备周围的周围环境发射光，并且用于接收基于周围环境对所发射的光的反射的返回光，从而基于返回光识别周围环境。该识别设备包括：第一照射单元，被配置成使用在预定的第一照射区域上扩展的第一光来照射第一照射区域；以及第二照射单元，被配置成使用在预定的第二照射区域上扩展的第二光来照射第二照射区域，使得第二照射区域比第一照射区域窄，第二照射区域与第一照射区域至少部分地交叠，第二光的强度大于第一光的强度。该配置使用第一光和其强度大于第一光的第二光来照射目标对象中的每一个，每个目标对象照射一次，同时第二光的较窄的第二照射区域至少与第一光的较宽的第一照射区域部分地交叠。然后，该配置接收基于每个目标对象对第一光和第二光的反射的返回光。因此，这使得即使具有不同反射率和相对于设备具有不同距离的目标对象本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种距离测量设备，包括：照射单元，被配置成使用具有预定发光图案的图案光来照射测量区域；光接收传感器，包括分别对应于多个像素的多个光接收元件，并且所述光接收传感器被配置成针对所述多个像素中的每个像素接收基于位于所述测量区域中的目标对象对所述图案光的反射的返回光分量；以及测量控制器，被配置成基于由所述光接收传感器的所述每个像素接收到的所述返回光分量，来获得针对所述每个像素的表示所述目标对象相对于所述距离测量设备的距离值的距离信息项，其中：所述照射单元包括：第一光源，被配置成发射第一发光图案；以及第二光源，被配置成发射具有比所述第一发光图案的强度低的相对低强度的第二发光图案，所述照射单元被配置成使用包括所述第一发光图案和所述第二发光图案中的至少一个的所述图案光照射所述测量区域；以及所述测量控制器被配置成：确定由所述多个像素中的相应一个像素接收到的所述返回光分量中的每一个的强度是否满足预定测量条件；以及在确定由所述光接收传感器的至少一个像素接收到的所述返回光分量的强度满足所述预定测量条件时，获得所述至少一个像素的至少一个距离值作为有效距离信息。

【技术特征摘要】
2017.12.22 JP 2017-246524;2018.11.01 JP 2018-206751.一种距离测量设备，包括：照射单元，被配置成使用具有预定发光图案的图案光来照射测量区域；光接收传感器，包括分别对应于多个像素的多个光接收元件，并且所述光接收传感器被配置成针对所述多个像素中的每个像素接收基于位于所述测量区域中的目标对象对所述图案光的反射的返回光分量；以及测量控制器，被配置成基于由所述光接收传感器的所述每个像素接收到的所述返回光分量，来获得针对所述每个像素的表示所述目标对象相对于所述距离测量设备的距离值的距离信息项，其中：所述照射单元包括：第一光源，被配置成发射第一发光图案；以及第二光源，被配置成发射具有比所述第一发光图案的强度低的相对低强度的第二发光图案，所述照射单元被配置成使用包括所述第一发光图案和所述第二发光图案中的至少一个的所述图案光照射所述测量区域；以及所述测量控制器被配置成：确定由所述多个像素中的相应一个像素接收到的所述返回光分量中的每一个的强度是否满足预定测量条件；以及在确定由所述光接收传感器的至少一个像素接收到的所述返回光分量的强度满足所述预定测量条件时，获得所述至少一个像素的至少一个距离值作为有效距离信息。2.根据权利要求1所述的距离测量设备，其中：所述预定测量条件是由所述每个像素接收到的所述返回光分量的强度处于从最小强度至饱和阈值强度的范围内的条件，所述最小强度被定义为使得如果由所述多个像素中的所选像素接收到的所述返回光分量的强度小于所述最小强度，则难以基于由所述所选像素接收到的所述返回光分量的强度获得有效距离信息项，所述饱和阈值强度被定义为使得如果由所述多个像素中的指定像素接收到的所述返回光分量的强度等于或大于所述饱和阈值强度，则所述指定像素饱和；以及所述测量控制器被配置成：在确定由所述光接收传感器的所述至少一个像素接收到的所述返回光分量的强度在所述范围内时，获得所述至少一个像素的所述至少一个距离值作为有效距离信息。3.根据权利要求1或2所述的距离测量设备，其中，所述照射单元被配置成使用所述图案光照射所述测量区域，所述图案光具有跨所述图案光的光轴的二维截面轮廓，所述第二发光图案在所述二维截面轮廓上大于所述第一发光图案。4.根据权利要求3所述的距离测量设备，其中，所述第一发光图案在所述二维截面轮廓上被所述第二发光图案包围。5.根据权利要求1至4中任一项所述的距离测量设备，其中，所述第一光源和所述第二光源包括公共芯片。6.根据权利要求1至5中任一项所述的距离测量设备，其中，所述照射单元被配置成使用所述第一发光图案和所述第二发光图案单独地照射所述测量区域；以及所述测量控制器被配置成：在第一照射模式下使所述照射单元使用所述第一发光图案和所述第二发光图案二者作为所述图案光来照射所述测量区域；以及在第二照射模式下使所述照射单元选择性地使用所述第一发光图案和所述第二发光图案中的一者来照射所述测量区域。7.根据权利要求1至6中任一项所述的距离测量设备，其中，所述测量控制器被配置成执行以下监视模式：使所述照射单元不使用所述第一发光图案和所述第二发光图案照射所述测量区域；或者使所述照射单元仅使用强度未被调制的连续光作为所述第二发光图案来照射所述测量区域，其中，所述测量控制器被配置成：基于在所述监视模式下由所述光接收传感器的所述每个像素接收到的环境光分量的强度，来获得所述测量区域的灰度图像。8.根据权利要求6所述的距离测量设备，其中，所述距离测量设备能够安装在移动对象中，所述距离测量设备还包括：信息获取器，被配置成获取指示所述移动对象的第一状况和所述移动对象的周围环境的第二状况中的至少一种的信息，所述测量控制器被配置成使所述照射单元根据由所述信息获取器获取的所述信息来选择性地使用所述第一发光图案和所述第二发光图案中的一个来照射所述测量区域。9.根据权利要求1至8中任一项所述的距离测量设备，其中：所述照射单元被配置成使用基于强度调制的光的所述图案光来照射所述测量区域；以及所述测量控制器被配置成：基于由所述光接收传感器的所述每个像素接收到的所述返回光分量与所述图案光之间的相位差，来获得所述多个像素中的相应一个像素的所述距离信息项。10.根据权利要求1至8中任一项所述的距离测量设备，其中，所述测量控制器被配置成：测量所述照射单元照射所述图案光的照射定时与由所述光接收传感器接收到基于对所述图案光的反射而产生的所述返回光的接收定时之间的时间；以及基于所测量的时间获得针对所述每个像素的所述距离信息项。11.根据权利要求1至10中任一项所述的距离测量设备，其中，所述照射单元被配置成使用第一定时处的所述图案光作为第一图案光并且使用第二定时处的所述图案光作为第二图案光来照射所述测量区域；所述光接收传感器被配置成：针对所述每个像素接收基于所述目标对象对所述第一图案光的反射的第一返回光分量；以及针对所述每个像素接收基于所述目标对象对所述第二图案光的反射的第二返回光分量；以及所述测量控制器被配置成：基于由所述光接收传感器的所述每个像素接收到的所述第一返回光分量来获得针对所述每个像素的表示所述目标对象相对于所述距离测量设备的距离值的第一距离信息项，从而获得第一距离信息帧；基于由所述光接收传感器的所述每个像素接收到的所述第二返回光分量来获得针对所述每个像素的表示所述目标对象相对于所述距离测量设备的距离值的第二距离信息项，从而获得第二距离信息帧；以及使用包括在所述第一距离信息帧和所述第二距离信息帧中的至少一个中的至少一个距离信息项来补充包括在所述第一距离信息帧和所述第二距离信息帧中的每一个中的至少一个距离信息项，从而获得校正后的距离信息帧，与包括在所述第一距离信息帧和所述第二距离信息帧中的每一个中的所述至少一个距离信息项对应的至少一个像素的所述返回光分量的强度不满足所述预定测量条件，与包括在所述第一距离信息帧和所述第二距离信息帧中的所述至少一个中的所述至少一个距离信息项对应的至少一个像素的所述返回光分量的强度满足所述预定测量条件。12.根据权利要求1至11中任一项所述的距离测量设备，其中，针对所有像素的所述距离信息项包括与基于所述第一发光图案的所述返回光分量对应的第一距离信息项以及与基于所述第二发光图案的所述返回光分量对应的第二距离信息项，与所述第一距离信息项对应的像素和与所述第二距离信息项对应的像素相邻；以及所述测量控制器被配置成用所述第一距离信息项替换所述第二距离信息项。13.根据权利要求1至12中任一项所述的距离测量设备，其中，所述第一发光图案的发光强度相对于所述第二发光图案的发光强度的放大率被设置成在2倍至250倍的范围内。14.根据权利要求1至13中任一项所述的距离测量设备，其中，所述照射单元被配置成在各个不同的定时处使用多个图案光作为所述图案光来照射所述测量区域；所述光接收传感器被配置成：通过所述光接收元件接收返回光，所述返回光中的每一个基于所述目标对象对所述图案光中的相应一个图案光的反射而产生，所述返回光中的每一个的返回光分量被所述光接收传感器的各个像素接收；以及所述测量控制器被配置成：基于所述返回光中的每一个的所述返回光分量来获得距离信息帧中的相应一个距离信息帧，所述距离信息帧中的每一个基于所述返回光中的相应一个返回光，所述距离测量设备还包括：识别单元，被配置成根据由所述测量控制器获得的所述距离信息帧来识别所述目标对象，所述识别单元被配置成跟踪所述距离信息帧中的与所述第一发光图案对应的所识别的目标对象的至少一个距离信息项，从而跟踪所述距离信息帧中的同一目标对象。15.一种识别设备，用于向所述识别设备周围的周围环境发射光，并且用于接收基于所述周围环境对所发射的光的反射的返回光，从而基于所述返回光识别所述周围环境，所述识别设备包括：第一照射单元，被配置成使用在预定的第一照射区域上扩展的第一光来照射所述第一照射区域；以及第二照射单元，被配置成使用在预定的第二照射区域上扩展的第二光来照射所述第二照射区域，使得所述第二照射区域比所述第一照射区域窄，所述第二照射区域与所述第一照射区域至少部分地交叠，所述第二光的强度大于所述第一光的强度。16.一种距离测量方法，包括：使用具有预定发光图案的图案光来照射测量区域，所述图案光包括第一发光图案以及具有比所述第一发...

【专利技术属性】
技术研发人员：三木早树人，长井利明，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本,JP