一种基于时间延时的距离测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于时间延时的距离测量系统，包括发射器、采集器以及控制和处理电路；其中，发射器经配置以朝向目标区域发射脉冲光束；采集器包括由多个像素组成的像素单元，通过所述像素采集光脉冲中的光子，输出指示采集到光子的光子信号；控制和处理电路包括延时控制电路，所述延时控制电路与所述像素连接，以对光子信号进行延时处理。通过延时控制电路对光子信号施加时间延迟以得到延迟光子信号，可在直方图中获得多个不重合的脉冲波形，根据脉冲波形获得多个延迟飞行时间，进一步根据延时控制电路设定的延迟时间进行时间复原，得到对应各个目标点的准确飞行时间，从而可以避免直方图中出现波峰重叠无法准确识别出飞行时间的情形。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时间延时的距离测量系统
本技术涉及激光测距
，尤其涉及一种基于时间延时的距离测量系统。
技术介绍
利用飞行时间原理(TimeofFlight)、结构光原理可以对目标进行距离测量以获取包含目标深度值的深度图像，进一步基于该深度图像可以实现三维重建、人脸识别、人机交互等功能，相关的距离测量系统已被广泛应用于消费电子、无人架驶、AR/VR等领域。其中，基于飞行时间原理的距离测量系统通常包括发射器和采集器，通过发射器发射脉冲光束照射目标视场，脉冲光束照射目标视场后经目标物体发生反射，通过采集器采集反射回的反射光束，计算光束由发射到反射回被接收所需要的时间来计算物体的距离；而结构光距离测量系统则通过对反射回的光束图案进行处理并利用三角法计算物体的距离。在基于飞行时间原理的距离测量系统中，单光子雪崩光电二极管(SPAD)是能够以数十皮秒量级的非常高的到达时间分辨率捕获各个光子的检测器。基于SPAD的检测器阵列可以在专用半导体工艺或者在标准CMOS技术中制造。在利用SPAD的直接飞行时间测量系统中，单个光子入射SPAD将引起雪崩并将雪崩信号传入TDC电路，由TDC电路检测出光子从发射到引起雪崩的时间，通过多次检测将时间间隔进行直方图统计以恢复出整个脉冲信号的波形。然而，对SPAD的检测光子产生的光子信号进行处理的电路中包含大量的TDC与直方图电路，需要占用了较大的芯片面积，不利于小型化设计，但若将多个像素共用一个TDC和直方图电路，则每个像素采集到光束后产生的表征脉冲信号的波形将在直方图电路统计后出现波峰重叠的情况，无法准确识别出具体的多个飞行时间以及每个飞行时间是由具体哪个像素单元采集光子产生的。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于时间延时的距离测量系统，以解决上述
技术介绍
问题中的至少一种。为达到上述目的，本技术实施例的技术方案是这样实现的：一种基于时间延时的距离测量系统，包括：发射器，经配置以朝向目标区域发射脉冲光束；其中，至少部分所述脉冲光束经目标区域反射后形成反射光束；采集器，用于接收所述反射光束中的至少部分脉冲光束，其包括由多个像素组成的像素单元，通过所述像素采集光脉冲中的光子，输出指示采集到光子的光子信号；控制和处理电路，与所述发射器以及所述采集器连接，以用于计算所述光脉冲从发射到被采集之间的飞行时间；其中，所述控制和处理电路包括延时控制电路，所述延时控制电路与所述像素连接，以对所述光子信号进行延时处理。在一些实施例中，所述控制和处理电路还包括TDC电路以及直方图电路；其中，所述延时控制电路对所述光子信号进行延时处理得到具有时间延迟的延迟光子信号；所述TDC电路采集多个所述像素的延迟光子信号以获得光子计数串；所述直方图电路根据所述光子计数串绘制直方图；所述控制和处理电路确定每个所述像素对应的延迟飞行时间，并根据所述延迟光子信号的延迟时间对所述延迟飞行时间进行处理，得到每个所述像素采集的光脉冲对应的飞行时间。在一些实施例中，所述发射器被配置为朝向目标区域发射时间编码的光脉冲信号串；其中，所述时间编码是单重时间编码或多重时间编码。在一些实施例中，所述发射器被配置为由多个光源组成的光源阵列，所述光源阵列与所述像素单元具有一一对应关系。在一些实施例中，所述控制和处理电路分别控制与各个像素对应的光源发射不同时间编码的编码脉冲光束，记为编码脉冲串。在一些实施例中，所述控制和处理电路控制所述发射器依次发射具有不同编码模式的光脉冲，同时控制部分像素开启，其他像素处于关闭状态。在一些实施例中，所述控制和处理电路根据编码脉冲波形在所述直方图中查找，得到与所述编码脉冲波形匹配的脉冲波形，根据所述匹配的脉冲波形得到所述延迟飞行时间。在一些实施例中，所述延时控制电路包括多个子延时控制电路，所述像素采集光子后输出的光子信号经所述多个子延时控制电路施加不同的延迟时间后得到具有时间编码模式的延迟光子信号串。在一些实施例中，所述延时控制电路至少包括第一延时控制电路和第二延时控制电路，所述第一延时控制电路和第二延时控制电路中的延时时间编码模式不同。在一些实施例中，所述控制和处理电路中预先存储有基于时间编码模式的脉冲波形；所述控制和处理电路根据所述时间编码模式的脉冲波形在所述直方图中进行查找，确定所述直方图中脉冲波形与存储的基于时间编码模式的脉冲波形相关联，以确定每个像素对应的延迟飞行时间，根据延迟飞行时间及延迟时间进行时间复原，确定每个像素采集的光脉冲的飞行时间。本技术技术方案的有益效果是：本技术基于时间延时的距离测量系统通过延时控制电路对光子信号施加时间延迟以得到延迟光子信号，通过延迟光子信号可在直方图中获得多个不重合的脉冲波形，根据脉冲波形获得多个延迟飞行时间，进一步根据延时控制电路设定的延迟时间进行时间复原，得到对应各个目标点的准确飞行时间，从而可以避免直方图中出现波峰重叠无法准确识别出飞行时间的情形。附图说明为了更清楚地说明本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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本技术一个实施例基于时间延时的距离测量系统的示意图。图2是图1实施例基于时间延时的距离测量系统的控制和处理电路的示意图。图3是图1实施例基于时间延时的距离测量系统经过时间延迟后形成的直方图示意图。图4是图1实施例中的测量系统的测量方法流程图示。图5是根据本技术另一个实施例基于时间延时的距离测量系统的控制和处理电路的示意图。图6是图5实施例基于时间延时的距离测量系统经过时间延迟后形成的直方图示意图。图7是图5实施例中的测量系统的测量方法流程图示。具体实施方式为了使本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技术，并不用于限定本技术。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”等指示的方位或位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于时间延时的距离测量系统，其特征在于，包括：/n发射器，经配置以朝向目标区域发射脉冲光束；其中，至少部分所述脉冲光束经目标区域反射后形成反射光束；/n采集器，用于接收所述反射光束中的至少部分脉冲光束，其包括由多个像素组成的像素单元，通过所述像素采集光脉冲中的光子，输出指示采集到光子的光子信号；/n控制和处理电路，与所述发射器以及所述采集器连接，以用于计算所述光脉冲从发射到被采集之间的飞行时间；其中，所述控制和处理电路包括延时控制电路，所述延时控制电路与所述像素连接，以对所述光子信号进行延时处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于时间延时的距离测量系统，其特征在于，包括：
发射器，经配置以朝向目标区域发射脉冲光束；其中，至少部分所述脉冲光束经目标区域反射后形成反射光束；
采集器，用于接收所述反射光束中的至少部分脉冲光束，其包括由多个像素组成的像素单元，通过所述像素采集光脉冲中的光子，输出指示采集到光子的光子信号；
控制和处理电路，与所述发射器以及所述采集器连接，以用于计算所述光脉冲从发射到被采集之间的飞行时间；其中，所述控制和处理电路包括延时控制电路，所述延时控制电路与所述像素连接，以对所述光子信号进行延时处理。


2.如权利要求1所述的基于时间延时的距离测量系统，其特征在于：所述控制和处理电路还包括TDC电路以及直方图电路；其中，所述延时控制电路对所述光子信号进行延时处理得到具有时间延迟的延迟光子信号；所述TDC电路采集多个所述像素的延迟光子信号以获得光子计数串；所述直方图电路根据所述光子计数串绘制直方图；所述控制和处理电路确定每个所述像素对应的延迟飞行时间，并根据所述延迟光子信号的延迟时间对所述延迟飞行时间进行处理，得到每个所述像素采集的光脉冲对应的飞行时间。


3.如权利要求2所述的基于时间延时的距离测量系统，其特征在于：所述发射器被配置为朝向目标区域发射时间编码的光脉冲信号串；其中，所述时间编码是单重时间编码或多重时间编码。


4.如权利要求2所述的基于时间延时的距离测量系统，其特征在于：所述发射器被配置为由多个光源组成的光源阵列，所述光源阵列与所述像素单元具有一一对应关系。


5.如权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞，朱亮，何燃，
申请(专利权)人：深圳奥锐达科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44