光斑位置自适应搜索方法、时间飞行测距系统及测距方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光斑位置自适应搜索方法、时间飞行测距系统及测距方法，包括步骤：S1、标定初始测距系统物方空间上光斑的空间模板分布以及光斑的空间发射角度因子；S2、求取测距系统发生冲击变形后偏移光斑在采集器像素单元上的坐标，并获取偏移光斑的编号；S3、根据所述偏移光斑在采集器像素单元上的坐标以及所述编号，对发生冲击变形后的测距系统进行标定，得到新的空间发射角度因子，以完成光斑位置的自适应搜索。本发明专利技术通过光斑位置搜索，获取准确的光斑发射角度因子与成像位置，使得系统不受热冲击、力冲击等冲击变形的影响，从而以提高测距的精确度。

【技术实现步骤摘要】
光斑位置自适应搜索方法、时间飞行测距系统及测距方法
本专利技术涉及时间飞行测距
，尤其涉及一种光斑位置自适应搜索方法、时间飞行测距系统及测距方法。
技术介绍
利用时间飞行原理(TOF，TimeofFlight)可以对目标进行距离测量以获取包含有目标深度值的深度图像，而基于时间飞行原理的测距系统已被广泛应用于消费电子、无人架驶、AR/VR等各个领域。基于时间飞行原理的测距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回被接收的飞行时间来计算物体的距离。其中，发射器包括光源、发射光学元件等，光源发出的脉冲光束经过发射光学元件(包括透镜、衍射光学元件等)发射投射到物方空间上形成具有固定空间模板的光斑。物方空间上光斑的固定空间模板将决定被测物表面上具体的测量点，而决定光斑位置的具体参数包括有光源的空间位置、透镜的畸变、透镜的空间位置、衍射光学元件的衍射参数、衍射光学元件空间位置等等。投射到物方空间上被测物表面的具有固定空间模板的光斑将反射到测距系统的采集器中，在采集器的像素单元上形成具有另一种空间模板的反射光斑，采集器中的像素单元采集反射光斑中的光子形成光子检测信号。物方空间和传感器上光斑的固定空间模板分布需要在出厂前进行标定，以获取光斑在物方空间上的发射角度和反射光斑在像素单元上的成像位置；而发射角度和成像位置将关系到测距系统能否准确的还原三维点云图和能否准确的选通像素采集反射光斑中的光子。虽然在系统出厂时已经对物方空间上光斑的固定模板分布和像素单元上光斑的固定模板分布进行了标定。但实际应用中，热冲击或者力冲击等情况的出现将导致决定光斑固定模板分布的器件参数发生改变，进而改变物方空间上和像素单元上光斑的固定模板分布；最终导致测距系统测量不到光飞行时间信息，或由光飞行时间还原的三维点云不准确。上述
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利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
本专利技术的目的在于提供一种光斑位置自适应搜索方法、时间飞行测距系统及测距方法，以解决上述
技术介绍
问题中的至少一种问题。为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：一种时间飞行测距系统，包括：发射器，用于投射脉冲光束至目标区域，形成光斑；采集器，包括由多个像素组成的像素单元，用于接收经所述目标区域反射回的光斑；处理电路，同步所述发射器与所述采集器的触发信号，并对所述光斑中的光子信号进行处理，计算出待测目标的距离信息；其中，所述采集器还包括有存储器以及第一处理电路；所述存储器用于存储系统标定时光斑的编号以及不同编号光斑的空间发射角度因子；所述第一处理电路用于计算系统发生冲击变形后偏移光斑的坐标，并获取所述偏移光斑的编号；所述处理电路根据所述偏移光斑的坐标以及所述偏移光斑的编号，对发生冲击变形后的系统进行标定，获得新的空间发射角度因子。在一些实施例中，所述第一处理电路根据下式计算所述偏移光斑的坐标(u'i,v'i)，其中：(ui,vi)为测距系统未发生冲击变形时初始光斑的坐标，i为光斑的编号，Rmn为位置参数。在一些实施例中，通过处理电路控制发射器的部分光源开启，确定所述像素单元上的偏移光斑的位置，由所述第一处理电路根据光斑的编号与光源的对应关系，以获得所述偏移光斑的编号。在一些实施例中，所述处理电路包括有第二处理电路，以用于控制所述偏移光斑的位置对应像素的偏置电压，激活像素采集光斑中的光子并输出光子检测信号。在一些实施例中，所述光源为VCSEL阵列光源。本专利技术实施例另一技术方案为：一种光斑位置自适应搜索方法，包括如下步骤：S1、标定初始测距系统物方空间上光斑的空间模板分布以及光斑的空间发射角度因子；S2、求取测距系统发生冲击变形后偏移光斑在采集器像素单元上的坐标，并获取偏移光斑的编号；S3、根据所述偏移光斑在采集器像素单元上的坐标以及所述编号，对发生冲击变形后的测距系统进行标定，得到新的空间发射角度因子，以完成光斑位置的自适应搜索。在一些实施例中，步骤S1中，在所述初始测距系统的前方放置标定板，控制发射器投射脉冲光束到所述标定板上，形成光斑，使用独立的相机拍摄所述标定板，识别所述光斑，并对所述光斑进行编号，计算不同编号光斑的空间发射角度因子以及物方空间上所述光斑的空间模板分布。在一些实施例中，步骤S2中，根据下式计算所述偏移光斑在采集器像素单元上的坐标(u'i,v'i)，其中：ui,vi为未发生冲击变形时初始光斑的坐标，i为光斑的编号，Rmn为位置参数。在一些实施例中，步骤S2中，控制发射器的部分光源开启，通过确定所述像素单元上的偏移光斑的坐标，由所述第一处理电路根据光斑的编号与光源的对应关系，以获得所述偏移光斑的编号。本专利技术实施例另一技术方案为：一种测距方法，包括如下步骤：S60、控制发射器朝向目标区域发射脉冲光束，部分脉冲光束被反射后入射到采集器的感测区域形成光斑；其中，所述感测区域包括至少一个像素单元，所述像素单元包括有多个像素；S61、控制采集器中的感测区域采集光斑中的光子并输出光子检测信号；其中，所述感测区域为预标定的初始感测区域；S62、判断所述光斑的中心位置与所述初始感测区域的位置是否相同；若不相同，则根据前述任一实施例技术方案所述的光斑自适应搜索方法确定对应的测量感测区域位置，激活所述测量感测区域用于采集光斑中的光子，以输出光子检测信号；S63、接收所述光子检测信号并形成光子检测事件信号，基于所述光子检测事件信号形成直方图，进一步根据直方图计算距离信息。本专利技术技术方案的有益效果是：相较于现有技术，本专利技术通过光斑位置搜索，获取准确的光斑发射角度因子与成像位置，使得系统不受热冲击、力冲击等冲击变形的影响，从而以提高测距的精确度。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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是根据本专利技术一个实施例测距系统的原理框图；图2是根据本专利技术一个实施例测距系统的像素单元的结构图示；图3是根据本专利技术一个实施例光斑位置自适应搜索方法的流程示意图；图4是根据本专利技术一个实施例测距系统的初始系统标定示意图；图5是根据本专利技术一个实施例测距系统发生冲击变形前后的光斑示意图；图6是根据本专利技术一个实施例测距方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术实施例所要解决本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种时间飞行测距系统，其特征在于，包括：/n发射器，用于投射脉冲光束至目标区域，形成光斑；/n采集器，包括由多个像素组成的像素单元，用于接收经所述目标区域反射回的光斑；/n处理电路，同步所述发射器与所述采集器的触发信号，并对所述光斑中的光子信号进行处理，计算出待测目标的距离信息；/n其中，所述采集器还包括有存储器以及第一处理电路；所述存储器用于存储系统标定时光斑的编号以及不同编号光斑的空间发射角度因子；所述第一处理电路用于计算系统发生冲击变形后偏移光斑的坐标，并获取所述偏移光斑的编号；所述处理电路根据所述偏移光斑的坐标以及所述偏移光斑的编号，对发生冲击变形后的系统进行标定，获得新的空间发射角度因子。/n

【技术特征摘要】
1.一种时间飞行测距系统，其特征在于，包括：
发射器，用于投射脉冲光束至目标区域，形成光斑；
采集器，包括由多个像素组成的像素单元，用于接收经所述目标区域反射回的光斑；
处理电路，同步所述发射器与所述采集器的触发信号，并对所述光斑中的光子信号进行处理，计算出待测目标的距离信息；
其中，所述采集器还包括有存储器以及第一处理电路；所述存储器用于存储系统标定时光斑的编号以及不同编号光斑的空间发射角度因子；所述第一处理电路用于计算系统发生冲击变形后偏移光斑的坐标，并获取所述偏移光斑的编号；所述处理电路根据所述偏移光斑的坐标以及所述偏移光斑的编号，对发生冲击变形后的系统进行标定，获得新的空间发射角度因子。


2.如权利要求1所述的时间飞行测距系统，其特征在于：所述第一处理电路根据下式计算所述偏移光斑的坐标(u'i,v'i)，其中：






(ui,vi)为测距系统未发生冲击变形时初始光斑的坐标，i为光斑的编号，Rmn为位置参数。


3.如权利要求1所述的时间飞行测距系统，其特征在于：通过所述处理电路控制所述发射器的部分光源开启，确定所述像素单元上的偏移光斑的位置，由所述第一处理电路根据光斑的编号与光源的对应关系，以获得所述偏移光斑的编号。


4.如权利要求3所述的时间飞行测距系统，其特征在于：所述处理电路包括有第二处理电路，以用于控制所述偏移光斑的位置对应像素的偏置电压，激活像素采集光斑中的光子并输出光子检测信号。


5.如权利要求3所述的时间飞行测距系统，其特征在于：所述光源为VCSEL阵列光源。


6.一种光斑位置自适应搜索方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、标定初始测距系统物方空间上光斑的空间模板分布以及光斑的空间发射角度因子；
S2、求取测距系统发生冲击变形后偏移光斑在采集器像素单元上的坐标，并获取偏移光斑的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宣，王兆民，周兴，朱亮，苏健，何燃，黄源浩，肖振中，
申请(专利权)人：奥比中光科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44