时间飞行深度相机及抗干扰的距离测量方法技术

本发明专利技术提供一种时间飞行深度相机及抗干扰的距离测量方法，包括：处理电路，用于提供调制信号以及解调信号；光源，在所述处理电路提供的所述调制信号的控制下向待测物发射脉冲光束，所述脉冲光束包含至少一个脉冲组，所述脉冲组包含至少一个脉冲，所述脉冲组之间设置不同的时间间隔；由至少一个像素组成的图像传感器，像素包括至少3个抽头，抽头在处理电路提供的解调信号的控制下采集由包含待测物反射回的反射脉冲光束的光束所产生的电荷信号；处理电路还用于接收至少3个抽头的电荷信号数据并根据电荷信号数据计算脉冲光束的飞行时间和/或待测物的距离。有效降低多相机之间的干扰问题，从而确保单相机可以适用于更多的场合，易实现且有效。

Time Flight Depth Camera and Distance Measurement Method of Anti-jamming

【技术实现步骤摘要】
时间飞行深度相机及抗干扰的距离测量方法
本专利技术涉及光学测量
，尤其涉及一种时间飞行深度相机及抗干扰的距离测量方法。
技术介绍
ToF的全称是Time-of-Flight，即飞行时间，ToF测距法是一种通过测量光脉冲在发射/接收装置和目标物体间的往返飞行时间来实现精确测距的技术。在ToF技术中直接对光飞行时间进行测量的技术被称为dToF(direct-TOF)；对发射光信号进行周期性调制，通过对反射光信号相对于发射光信号的相位延迟进行测量，再由相位延迟对飞行时间进行计算的测量技术被成为iToF(Indirect-TOF)技术。按照调制解调类型方式的不同可以分为连续波(ContinuousWave，CW)调制解调方法和脉冲调制(PulseModulated，PM)调制解调方法。无论是PM-iToF技术还是CW-iToF技术或者其他iToF的调制解调方法，其均是通过激光器等发射单元发射经调制的光信号，待光信号被被测目标反射后被用于光飞时间(TOF)测量的图像传感器(如CMOS，互补金属氧化物半导体)等接收。用于光飞时间(TOF)测量的图像传感器通常含有两个及以上的抽头，接受解调信号的控制在不同的时刻对传感器受信号光激发产生的电子进行收集并将收集的电子量转换为数字信号进行输出，最终通过对各抽头与出射光脉冲之间的相位关系及输出数字信号的分析计算，获取传感器接收到的反射光信号与出射光信号的时间延迟，进而结合成像系统的光学参数对目标距离进行计算。由于基于iToF技术的测量设备需要进行主动发光，因而当多个iToF设备在较近的距离上同时工作时，设备的接收单元不仅会接受到物体反射的来自于设备自身发光单元的光信号，还会接收到来自于其他设备的发射光或者反射光，这些来自于其他设备的光信号会对各抽头间收集的电子量产生干扰，并进而对最终的目标距离测量的准确度和精度产生不利影响。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有iToF相机之间的多机干扰的问题，提供一种时间飞行深度相机及抗干扰的距离测量方法。为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下所述：一种时间飞行深度相机，包括：处理电路，用于提供调制信号以及解调信号；光源，在所述处理电路提供的所述调制信号的控制下向待测物发射脉冲光束，所述脉冲光束包含至少一个脉冲组，所述脉冲组包含至少一个脉冲，所述脉冲组之间设置不同的时间间隔；由至少一个像素组成的图像传感器，所述像素包括至少3个抽头，所述抽头在所述处理电路提供的所述解调信号的控制下采集由包含所述待测物反射回的反射脉冲光束的光束所产生的电荷信号；所述处理电路还用于接收所述至少3个抽头的电荷信号数据并根据所述电荷信号数据计算所述脉冲光束的飞行时间和/或所述待测物的距离。在本专利技术的一种实施例中，所述脉冲组中包含不同数量的脉冲次数。所述脉冲组之间的所述时间间隔是随机设置或伪随机设置。所述解调信号还用于控制所述至少3个抽头依次分别采集所述时间间隔内产生的电荷信号。所述像素包含4个所述抽头，其中一个所述抽头用于在所述解调信号的控制下采集或排出各个所述时间间隔内产生的电荷信号。本专利技术还提供一种距离测量方法，包括：提供调制信号并控制光源向待测物发射脉冲光束，所述脉冲光束包含至少一个脉冲组，所述脉冲组包含至少一个脉冲，所述脉冲组之间具有不同的时间间隔；提供解调信号并控制包括由至少一个像素组成的图像传感器采集由包含所述待测物反射回的反射脉冲光束的光束所产生的电荷信号，所述像素包括至少3个抽头，所述抽头用于采集所述电荷信号；接收所述至少3个抽头的电荷信号数据并根据所述电荷信号数据计算所述脉冲光束的飞行时间和/或所述待测物的距离。在本专利技术的一种实施例中，所述脉冲组中包含不同数量的脉冲次数。所述脉冲组之间的时间间隔是随机设置或伪随机设置。所述解调信号还用于控制所述至少3个抽头依次分别采集所述时间间隔内产生的电荷信号。所述像素包含4个抽头，其中一个所述抽头用于在所述解调信号的控制下采集或排出各个所述时间间隔内产生的电荷信号。本专利技术的有益效果为：提供一种时间飞行深度相机及抗干扰的距离测量方法，通过对发射光信号进行分组并在各个组间设置不同时间间隔的方式以有效降低多相机之间的干扰问题，从而确保单相机可以适用于更多的场合。相比于传统的设置不同频率、变频或者扫频等抗干扰方法，本方法不仅更宜实现且更加有效。附图说明图1是根据本专利技术实施例的一种时间飞行深度相机原理示意图。图2是根据本专利技术实施例的第一个时间飞行深度相机光信号发射与采集方法示意图。图3是根据本专利技术实施例的第二个时间飞行深度相机的光信号发射与采集示意图。图4是根据本专利技术实施例的第三个时间飞行深度相机光信号发射与采集方法示意图。图5是根据本专利技术实施例的第四个时间飞行深度相机的光信号发射与采集示意图。具体实施方式为了使本专利技术实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本专利技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。图1是根据本专利技术一个实施例的时间飞行深度相机示意图。时间飞行深度相机10包括发射模组11、采集模组12以及处理电路13，其中发射模组11提供发射光束30至目标空间中以照明空间中的物体20，至少部分发射光束30经物体20反射后形成反射光束40，反射光束40的至少部分被采集模组12采集，处理电路13分别与发射模组11以及采集模组12连接，同步发射模组11以及采集模组12的触发信号以计算光束由发射模组11发出并被采集模组12接收所需要的时间，即发射光束30与反射光束40之间的飞行时间t，进一步的，物体上对应点的总光飞行距离D可由下式计算出：D＝c·t(1)其中，c为光速。发射模组11包括光源111、光束调制器112以及光源驱动器(图中未示出)等。光源111可以是发光二极管(LED)、边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)等光源，也可以是多个光源组成的光源阵列，光源所发射的光束可以是可见光、红外光、紫外光等。光源111在光源驱动器(其可以进一步被处理电路13控制)的控制下向外发射光束，比如在一个实施例中，光源111在控制下以一定的频率发射脉冲光束，可以用于直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种时间飞行深度相机，其特征在于，包括：处理电路，用于提供调制信号以及解调信号；光源，在所述处理电路提供的所述调制信号的控制下向待测物发射脉冲光束，所述脉冲光束包含至少一个脉冲组，所述脉冲组包含至少一个脉冲，所述脉冲组之间设置不同的时间间隔；由至少一个像素组成的图像传感器，所述像素包括至少3个抽头，所述抽头在所述处理电路提供的所述解调信号的控制下采集由包含所述待测物反射回的反射脉冲光束的光束所产生的电荷信号；所述处理电路还用于接收所述至少3个抽头的电荷信号数据并根据所述电荷信号数据计算所述脉冲光束的飞行时间和/或所述待测物的距离。

【技术特征摘要】
1.一种时间飞行深度相机，其特征在于，包括：处理电路，用于提供调制信号以及解调信号；光源，在所述处理电路提供的所述调制信号的控制下向待测物发射脉冲光束，所述脉冲光束包含至少一个脉冲组，所述脉冲组包含至少一个脉冲，所述脉冲组之间设置不同的时间间隔；由至少一个像素组成的图像传感器，所述像素包括至少3个抽头，所述抽头在所述处理电路提供的所述解调信号的控制下采集由包含所述待测物反射回的反射脉冲光束的光束所产生的电荷信号；所述处理电路还用于接收所述至少3个抽头的电荷信号数据并根据所述电荷信号数据计算所述脉冲光束的飞行时间和/或所述待测物的距离。2.如权利要求1所述的时间飞行深度相机，其特征在于，所述脉冲组中包含不同数量的脉冲次数。3.如权利要求1所述的时间飞行深度相机，其特征在于，所述脉冲组之间的所述时间间隔是随机设置或伪随机设置。4.如权利要求1所述的时间飞行深度相机，其特征在于，所述解调信号还用于控制所述至少3个抽头依次分别采集所述时间间隔内产生的电荷信号。5.如权利要求1所述的时间飞行深度相机，其特征在于，所述像素包含4个所述抽头，其中一个所述抽头用于在所述解调信...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱亮，胡小龙，王飞，
申请(专利权)人：深圳奥比中光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44