距离测量系统及方法技术方案

一种距离测量系统及方法，其中，距离测量系统在对目标距离进行计算时，通过引入参考信号，处理器利用参考信号对测量直方图信号进行解调处理，而非现有技术中通过确定直方图中的峰值位置获取飞行时间，从而使得距离测量系统的测距精度不再受时数转换器时间分辨率和直方图时间间隔(bin)的大小的影响，可以在时数转换器时间分辨率较低时依然获得较高的测距精度，降低了测距系统的成本。降低了测距系统的成本。降低了测距系统的成本。

【技术实现步骤摘要】
距离测量系统及方法


[0001]本申请属于测距
，尤其涉及一种距离测量系统及方法。

技术介绍

[0002]利用飞行时间原理(Time of Flight，TOF)可以对目标进行距离测量以获取包含目标的深度值的深度图像，而基于飞行时间原理的距离测量系统已被广泛应用于消费电子、无人驾驶、AR/VR等领域。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，利用发射器发射脉冲光束照射目标视场并利用采集器采集反射光束，计算光束由发射到反射接收所需要的时间来计算物体的距离。
[0003]基于时间相关的单光子计数测距系统中，时数转换器用于记录光子从发射到被采集的飞行时间，并将该飞行时间作为访问对应存储器的地址，多次测量输入到存储器中构建直方图。在进行距离计算时通常采用的计算方法是对直方图进行峰值匹配，寻找直方图的峰值位置处对应的时间即为飞行时间，进一步根据飞行时间计算距离值。这种计算方法的性能通常受到时数转换器的时间分辨率等因素的限制，若时数转换器的时间分辨率较低则测距精度也会较低，而提升时数转换器的时间分辨率则相对需要较高的成本。
[0004]因此，传统的距离测量系统存在测距精度低的问题。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种距离测量系统及方法，旨在解决传统的距离测量系统存在测距精度低的问题。
[0006]本申请实施例的第一方面提了一种距离测量系统，包括：
[0007]发射器，用于发射脉冲光束；
[0008]采集器，用于采集被目标反射的脉冲光束中的光子并生成测量光子信号；以及
[0009]处理器，用于根据所述测量光子信号生成测量直方图信号，对耦合信号进行处理生成参考信号，以及利用所述参考信号对所述测量直方图信号进行解调处理以计算出所述目标的距离信息，所述耦合信号用于表征所述脉冲光束未被目标反射时的初始状态。
[0010]在一个实施例中，所述处理器包括：
[0011]读出电路，用于根据所述测量光子信号生成所述测量直方图信号；
[0012]采样电路，用于根据耦合信号生成所述参考信号；以及
[0013]解调电路，用于利用所述参考信号对所述测量直方图信号进行解调处理以计算出所述目标的距离信息。
[0014]在一个实施例中，所述读出电路包括至少一个第一时数转换器电路和直方图存储器，所述第一时数转换器电路用于接收所述光子信号并检测光子从发射到被采集的飞行时间并生成对应的测量时间码，利用所述飞行时间作为地址寻找所述直方图存储器中的对应位置并生成所述测量直方图信号。
[0015]在一个实施例中，所述采样电路包括模数转换电路，所述模数转换电路用于对所
述处理器控制所述发射器发射所述脉冲光束的触发信号进行采样，并输出参考电脉冲信号作为所述耦合信号。
[0016]在一个实施例中，距离测量系统所述还包括覆盖层，所述覆盖层设置于所述距离测量系统的脉冲光束收发侧；所述发射器发射的脉冲光束穿过所述覆盖层时，所述采集器还用于采集所述覆盖层反射的光子并输出为参考光子信号，所述参考光子信号为所述耦合信号。
[0017]在一个实施例中，所述采样电路包括至少一个第二时数转换器电路和直方图存储器，所述第二时数转换器电路用于接收所述参考光子信号并检测参考光子从发射到被采集的参考飞行时间，利用所述参考飞行时间作为地址寻找所述直方图存储器中的对应位置并生成所述参考信号。
[0018]在一个实施例中，所述解调电路包括：
[0019]加法器模块，用于将所述参考信号和所述测量直方图信号在同一时刻相加并输出为调制信号；
[0020]时域均衡模块，用于对所述调制信号进行时域均衡并输出为时域均衡信号；以及
[0021]第一调节模块，用于根据所述参考信号和所述时域均衡信号，调节所述时域均衡模块的参数；
[0022]所述处理器根据所述时域均衡信号，确定所述目标的距离信息。
[0023]在一个实施例中，所述解调电路包括：
[0024]第一傅里叶变换模块，用于对所述测量直方图信号进行傅里叶变换；
[0025]频域均衡模块，用于对所述第一傅里叶变换模块输出的测量直方图信号进行频域均衡并输出为频域均衡信号；以及
[0026]第二调节模块，用于根据所述参考信号和所述频域均衡信号，调节所述时域均衡模块的参数；
[0027]所述处理器根据所述频域均衡信号，确定所述目标的距离信息。
[0028]在一个实施例中，所述解调电路包括：
[0029]第二傅里叶变换模块，用于在同一时间刻度下分别对所述参考信号和所述测量直方图信号进行傅里叶变换，并输出0延时参考信号和有效信号；和
[0030]频域转换电路，用于对所述0延时参考信号和所述有效信号进行计算处理获得所述目标的距离信息。
[0031]本申请实施例的第二方面提了一种距离测量方法，包括：
[0032]控制发射器发射脉冲光束；
[0033]控制采集器采集被目标反射的所述脉冲光束中的光子并生成测量光子信号；
[0034]根据所述测量光子信号生成测量直方图信号；
[0035]获取用于表征所述脉冲光束未被目标反射时的初始状态的耦合信号，并根据所述耦合信号生成参考信号；
[0036]基于所述参考信号对所述测量直方图信号进行解调处理，以计算所述目标的距离信息。
[0037]本申请实施例的第三方面提了一种处理设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实
现如上所述方法的步骤。
[0038]本申请实施例的第四方面提了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
[0039]上述的距离测量系统，在对目标距离进行计算时，通过引入参考信号，处理器利用参考信号对测量直方图信号进行解调处理，而非现有技术中通过确定直方图中的峰值位置获取飞行时间，从而使得距离测量系统的测距精度不再受时数转换器时间分辨率和直方图时间间隔(bin)的大小的影响，可以在时数转换器时间分辨率较低时依然获得较高的测距精度，降低了测距系统的成本。
附图说明
[0040]图1为本申请一实施例提供的距离测量系统的结构示意图；
[0041]图2为图1所示的距离测量系统的示例原理图；
[0042]图3为图2所示的距离测量系统的另一示例原理图；
[0043]图4为图1所示的距离测量系统中处理器的结构示意图；
[0044]图5为图4所示的处理器的解调电路的结构示意图；
[0045]图6为图5所示的解调电路的时域均衡模块的结构示意图；
[0046]图7为图6所示的时域均衡模块输出的数值图案；
[0047]图8为图4所示的处理器的解调电路的另一结构示意图；
[0048]图9为图4所示的处理器的解调电路的另一结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种距离测量系统，其特征在于，包括：发射器，用于发射脉冲光束；采集器，用于采集被目标反射的脉冲光束中的光子，并生成测量光子信号；以及处理器，用于根据所述测量光子信号生成测量直方图信号，对耦合信号进行处理生成参考信号，以及利用所述参考信号对所述测量直方图信号进行解调处理以计算出所述目标的距离信息，所述耦合信号用于表征所述脉冲光束未被目标反射时的初始状态。2.如权利要求1所述的距离测量系统，其特征在于，所述处理器包括：读出电路，用于根据所述测量光子信号生成所述测量直方图信号；采样电路，用于根据耦合信号生成所述参考信号；以及解调电路，用于利用所述参考信号对所述测量直方图信号进行解调处理以计算出所述目标的距离信息。3.如权利要求2所述的距离测量系统，其特征在于，所述读出电路包括至少一个第一时数转换器电路和直方图存储器，所述第一时数转换器电路用于接收所述光子信号并检测光子从发射到被采集的飞行时间，利用所述飞行时间作为地址寻找所述直方图存储器中的对应位置并生成所述测量直方图信号。4.如权利要求2所述的距离测量系统，其特征在于，所述采样电路包括模数转换电路，所述模数转换电路用于对所述处理器控制所述发射器发射所述脉冲光束的触发信号进行采样，并输出参考电脉冲信号作为所述耦合信号。5.如权利要求2所述的距离测量系统，其特征在于，所述距离测量系统还包括覆盖层，所述覆盖层设置于所述距离测量系统的脉冲光束收发侧；所述发射器发射的脉冲光束穿过所述覆盖层时，所述采集器还用于采集所述覆盖层反射的光子并输出为参考光子信号，所述参考光子信号为所述耦合信号。6.如权利要求5所述的距离测量系统，其特征在于，所述采样电路包括至少一个第二时数转换器电路和直方图存储器，所述第二时数转换器电路用于接收所述参考光子信号并检测参考光子从...

【专利技术属性】
技术研发人员：金宇，梅小露，
申请(专利权)人：奥诚信息科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：