处理LIDAR准确度的时间序列测量制造技术

光学测量系统可包括光源和对应光传感器，所述对应光传感器被配置为发射和检测从周围环境中的对象反射的光子以用于光学测量。初始峰值可识别为由从所述光学测量系统的外壳出来的反射引起。这一峰值可被去除或用于校准所述系统的测量计算。由从周围对象出来的反射引起的峰值可使用芯片上滤波器来处理以识别潜在峰值，且未滤波数据可传送到芯片外处理器以用于距离计算和其它测量。空间滤波技术可用于组合来自像素阵列中的空间上邻近像素的直方图的值。这一组合可用于提高距离测量的置信度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】处理LIDAR准确度的时间序列测量
[0001]相关申请案的交叉引用
[0002]本申请案主张2019年10月10日申请的标题为“处理LIDAR准确度的时间序列测量(PROCESSING TIME
‑
SERIES MEASUREMENTS FOR LIDAR ACCURACY)”的美国临时专利申请案第62/913,604号的权益，所述美国临时专利申请案以引用的方式并入本文中。

技术介绍

[0003]光检测和测距(LIDAR)系统用于对象检测和测距，例如，用于如汽车、卡车、船等交通工具。LIDAR系统还用于移动应用(例如，用于面部辨识)、家庭娱乐(例如，捕获用于视频游戏输入的手势捕获)和增强现实。LIDAR系统通过利用来自激光器的脉冲照射一个地景，且接着测量光子行进到对象且在反射之后返回的时间来测量与对象的距离，所述时间如LIDAR系统的接收器所测量。分析检测到的信号以检测背景光当中的反射信号脉冲的存在。可基于从脉冲的传输到对应反射脉冲的接收的飞行时间而确定与对象的距离。
[0004]确切地说，在LIDAR系统的经济成本下，可能难以在所有条件下提供低到几厘米的鲁棒距离准确度。如单光子雪崩二极管(SPAD)的有前景的新检测器技术是有吸引力的，但当用以测量飞行时间和其它信号特性时由于其受限制的动态范围而具有显著缺陷，特别是在广泛的环境条件和目标距离方面。另外，因为其对即使少量光子的敏感性，SPAD可极易受背景噪声光的环境水平影响。

技术实现思路

[0005]在一些实施例中，光学测量系统可包括光学测量系统的外壳和光源，所述光源被配置为作为光学测量的部分在一个或多个时间间隔中传输一个或多个脉冲串，其中一个或多个第一时间间隔中的每一个可包括一个或多个脉冲串中的一个。系统还可包含光传感器，被配置为：检测来自从光学测量系统的外壳反射出来的一个或多个脉冲串的光子，且检测来自从光学测量系统周围的环境中的对象反射出来的一个或多个脉冲串的光子。系统可另外包含被配置为累积在一个或多个时间间隔期间接收到的来自光传感器的光子计数的多个寄存器。一个或多个时间间隔中的每一个可细分成多个时间区间。多个寄存器中的每一个可被配置为累积在一个或多个时间间隔中的每一个中的多个时间区间中的对应一个期间接收到的光子计数以表示在一个或多个时间间隔期间接收到的光子计数的直方图。系统可以还包含被配置为识别光子计数的直方图中的初始峰值的电路。初始峰值可表示从光学测量系统的外壳反射的光子。
[0006]在任何实施例中，可以任何组合但不受限制地包含以下特征中的任何和全部。电路可被配置为通过识别在多个寄存器中首先出现的多个寄存器中的寄存器的预定数目来识别初始峰值。电路可被配置为通过识别存储最高数目的光子计数的多个寄存器中的一个或多个寄存器来识别初始峰值。电路可被配置为通过识别具有对应于光学测量系统的光源与外壳之间的距离的时间区间的多个寄存器中的寄存器来识别初始峰值。电路可以还被配置为识别表示初始峰值的多个寄存器的子集。多个寄存器的子集可通过选择存储初始峰值
的最大值的寄存器附近的寄存器的预定数目来识别。多个寄存器的子集可通过选择存储初始峰值的最大值的寄存器附近的存储在最大值的预定百分比内的值的寄存器来识别。电路可以还被配置为基于多个寄存器中的初始峰值的位置而估计光学测量系统的光源与外壳之间的距离。电路可以还被配置为使用在光源与外壳之间估计的距离来校准距离测量值。系统还可包含处理器，所述处理器被配置为接收存储于多个寄存器中的直方图中的额外峰值以计算与对应于额外峰值的周围环境中的对象的距离，其中可从由处理器接收到的额外峰值中排除初始峰值。处理器可实施于集成电路中，所述集成电路与多个寄存器实施于其中的集成电路分离且不同。
[0007]在一些实施例中，检测从光学测量系统中的外壳反射的峰值的方法可包含作为光学测量的部分在一个或多个时间间隔中传输一个或多个脉冲串。一个或多个第一时间间隔中的每一个可包含一个或多个脉冲串中的一个。方法还可包含检测来自从光学测量系统的外壳反射出来的一个或多个脉冲串的光子，和检测来自从光学测量系统周围的环境中的对象反射出来的一个或多个脉冲串的光子。方法可另外包含将在一个或多个时间间隔期间接收到的光子的计数累积到多个寄存器中。一个或多个时间间隔中的每一个可细分成多个时间区间，多个寄存器中的每一个累积在一个或多个时间间隔中的每一个中的多个时间区间中的对应一个期间接收到的光子计数以表示在一个或多个时间间隔期间接收到的光子计数的直方图。方法可以还包含识别光子计数的直方图中的初始峰值。初始峰值可表示从光学测量系统的外壳反射的光子。
[0008]在任何实施例中，可以任何组合但不受限制地包含以下特征中的任何和全部。方法还可包含作为第二光学测量的部分，识别第二初始峰值；和将第二初始峰值初始峰值进行比较。方法还可包含基于第二初始峰值与初始峰值进行比较而表征光学测量系统的外壳中的窗口的透明度的变化。方法可另外包含识别由光学测量系统中的多个不同光传感器检测到的多个初始峰值；和基于多个初始峰值而确定多个光传感器中的每一个前方的光学测量系统的外壳中的窗口的对应区段的透明度的水平。方法还可包含将初始峰值的最大值与阈值进行比较；和基于初始峰值的最大值与阈值进行比较而确定阻塞是否定位于光学测量系统外部。方法可另外包含识别多个测量值中的多个初始峰值；和基于多个测量值中的多个初始峰值的组合而存储基线初始峰值以用于与进一步的光学测量值比较。方法还可包含从多个寄存器减去基线初始峰值。第二峰值可至少部分地与初始峰值重叠，且减去基线初始峰值可引起第二峰值可由峰值检测电路检测。第二峰值可对应于光学测量系统周围的环境中的在光学测量系统的两英尺内的对象。
[0009]在一些实施例中，光学测量系统可包含被配置为作为光学测量的部分在一个或多个时间间隔中传输一个或多个脉冲串的光源。一个或多个时间间隔中的每一个可包含一个或多个脉冲串中的一个。系统还可包含光传感器，被配置为：检测来自从光学测量系统周围的环境中的对象反射的一个或多个脉冲串的光子。系统可另外包含多个寄存器，被配置为：累积在一个或多个时间间隔期间接收到的来自光传感器的光子计数以表示在一个或多个时间间隔期间接收到的光子计数的未滤波直方图。系统可以还包含滤波电路，被配置为：提供来自多个寄存器的光子计数的滤波直方图。系统还可包含峰值检测电路，被配置为：检测滤波直方图中的峰值的位置，且使用滤波直方图中的峰值的位置来识别存储峰值的未滤波表示的多个寄存器中的位置。
[0010]在任何实施例中，可以任何组合但不受限制地包含以下特征中的任何和全部。系统还可包含处理器，被配置为：接收峰值的未滤波表示且使用峰值的未滤波表示来计算与光学测量系统周围的环境中的对象的距离。滤波电路可被配置为通过应用对应于一个或多个脉冲串的匹配滤波器来提供滤波直方图。一个或多个脉冲串中的脉冲串可包含多个正方形脉冲。滤波电路可被配置为对未滤波直方图进行低通滤波。系统还可包含存储滤波直方图的第二多个寄存器。滤波直方图可通过多个寄存器在单遍次上生成。峰值可在单遍次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学测量系统，包括：所述光学测量系统的外壳；光源，被配置为：作为光学测量的部分，在一个或多个时间间隔中传输一个或多个脉冲串，其中所述一个或多个第一时间间隔中的每一个包含所述一个或多个脉冲串中的一个；光传感器，被配置为：检测来自从所述光学测量系统的外壳反射出来的所述一个或多个脉冲串的光子，且检测来自从所述光学测量系统周围的环境中的对象反射出来的所述一个或多个脉冲串的光子；多个寄存器，被配置为：累积在所述一个或多个时间间隔期间接收到的来自所述光传感器的光子计数，其中所述一个或多个时间间隔中的每一个细分成多个时间区间，且所述多个寄存器中的每一个被配置为：累积在所述一个或多个时间间隔中的每一个中的所述多个时间区间中的对应一个期间接收到的光子计数，以表示在所述一个或多个时间间隔期间接收到的光子计数的直方图；以及电路，被配置为：识别所述光子计数的所述直方图中的初始峰值，其中所述初始峰值表示从所述光学测量系统的所述外壳反射的所述光子。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电路被配置为：通过识别在所述多个寄存器中首先出现的所述多个寄存器中的寄存器的预定数目，识别所述初始峰值。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述电路被配置为：通过识别存储最高数目的光子计数的所述多个寄存器中的一个或多个寄存器，识别所述初始峰值。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述电路被配置为：通过识别具有对应于所述光学测量系统的所述光源与所述外壳之间的距离的时间区间的所述多个寄存器中的寄存器，识别所述初始峰值。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述电路还被配置为：识别表示所述初始峰值的所述多个寄存器的子集。6.根据权利要求5所述的系统，其中，通过选择存储所述初始峰值的最大值的寄存器附近的寄存器的预定数目，识别所述多个寄存器的所述子集。7.根据权利要求5所述的系统，其中，通过选择存储所述初始峰值的最大值的寄存器附近的存储在所述最大值的预定百分比内的值的寄存器，识别所述多个寄存器的所述子集。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述电路还被配置为：基于所述多个寄存器中的所述初始峰值的位置，估计所述光学测量系统的所述光源与所述外壳之间的距离。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述电路还被配置为：使用估计的所述光源与所述外壳之间的所述距离，校准距离测量值。10.根据权利要求1所述的系统，还包括处理器，所述处理器被配置为：接收存储于所述多个寄存器中的所述直方图中的额外峰值，以计算与对应于所述额外峰值的所述周围环境中的对象的距离，其中从由所述处理器接收到的所述额外峰值中排除所述初始峰值。11.根据权利要求12所述的系统，其中所述处理器实施于集成电路中，所述集成电路与所述多个寄存器实施于其中的集成电路分离且不同。12.一种检测从光学测量系统中的外壳反射的峰值的方法，所述方法包括：作为光学测量的部分，在一个或多个时间间隔中传输一个或多个脉冲串，其中所述一个或多个第一时间间隔中的每一个包含所述一个或多个脉冲串中的一个；
检测来自从所述光学测量系统的所述外壳反射出来的所述一个或多个脉冲串的光子，且检测来自从所述光学测量系统周围的环境中的对象反射出来的所述一个或多个脉冲串的光子；将在所述一个或多个时间间隔期间接收到的所述光子的计数累积到多个寄存器中，其中，所述一个或多个时间间隔中的每一个细分成多个时间区间，且所述多个寄存器中的每一个累积在所述一个或多个时间间隔中的每一个中的所述多个时间区间中的对应一个期间接收到的光子计数，以表示在所述一个或多个时间间隔期间接收到的光子计数的直方图；以及识别所述光子计数的所述直方图中的初始峰值，其中所述初始峰值表示从所述光学测量系统的所述外壳反射的所述光子。13.根据权利要求12所述的方法，还包括：作为第二光学测量的部分，识别第二初始峰值；以及将所述第二初始峰值、所述初始峰值进行比较。14.根据权利要求13所述的方法，还包括：基于将所述第二初始峰值与所述初始峰值进行比较，表征所述光学测量系统的外壳中的窗口的透明度的变化。15.根据权利要求12所述的方法，还包括：识别由所述光学测量系统中的多个不同光传感器检测的多个初始峰值；以及基于所述多个初始峰值确定所述多个光传感器中的每一个前方的所述光学测量系统的外壳中的窗口的对应区段的透明度的水平。16.根据权利要求12所述的方法，还包括：将所述初始峰值的最大值与阈值进行比较；以及基于将所述初始峰值的所述最大值与所述阈值进行比较，确定阻塞是否定位于所述光学测量系统外部。17.根据权利要求12所述的方法，还包括：识别多个测量值中的多个初始峰值；以及基于所述多个测量值中的所述多个初始峰值的组合，存储基线初始峰值以用于与进一步的光学测量值进行比较。18.根据权利要求17所述的方法，还包括：从所述多个寄存器减去所述基线初始峰值。19.根据权利要求18所述的方法，其中第二峰值至少部分地与所述初始峰值重叠，并且，其中减去所述基线初始峰值使得所述第二峰值能够由峰值检测电路检测。20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第二峰值对应于所述光学测量系统周围的环境中的在所述光学测量系统的两英尺内的对象。21.一种光学测量系统，其包括：光源，被配置为：作为光学测量的部分，在一个或多个时间间隔中传输一个或多个脉冲串，其中所述一个或多个时间间隔中的每一个包含所述一个或多个脉冲串中的一个；光传感器，被配置为：检测来自从所述光学测量系统周围的环境中的对象反射的所述一个或多个脉冲串的光子；
多个寄存器，被配置为：累积在所述一个或多个时间间隔期间接收到的来自所述光传感器的光子计数，以表示在所述一个或多个时间间隔期间接收到的光子计数的未滤波直方图；滤波电路，被配置为：提供来自所述多个寄存器的所述光子计数的滤波直方图；以及峰值检测电路，被配置为：检测所述滤波直方图中的峰值的位置，且使用所述滤波直方图中的所述峰值的所述位置，识别存储所述峰值的未滤波表示的所述多个寄存器中的位置。22.根据权利要求21所述的光学测量系统，还包括处理器，所述处理器被配置为：接收所述峰值的所述未滤波表示且使用所述峰值的所述未滤波表示来计算与所述光学测量系统周围的所述环境中的所述对象的距离。23.根据权利要求21所述的光学测量系统，其中所述滤波电路被配置为：通过应用对应于所述一个或多个脉冲串的匹配滤波器来提供所述滤波直方图。24.根据权利要求21所述的光学测量系统，其中所述一个或多个脉冲串中的脉冲串包括多个矩形脉冲。25.根据权利要求21所述的光学测量系统，其中所述滤波电路被配置为：对所述未滤波直方图进行低通滤波。26.根据权利要求21所述的光学测量系统，还包括第二多个寄存器，所述第二多个寄存器存储所述滤波直方图。27.根据权利要求21所述的光学测量系统，其中所述滤波直方图通过所述多个寄存器在单遍次上生成。28.根据权利要求27所述的光学测量系统，其中所述峰值在所述单遍次期间通过所述多个寄存器被检测到，使得所述滤波直方图并不全部被存储。29.根据权利要求21所述的光学测量系统，其中所述峰值检测电路被配置为：通过检测在所述多个寄存器中的降低值之后的增加值，检测所述峰值的所述位置。30.根据权利要求21所述的光学测量系统，其中所述处理器实施于与所述多个寄存器实施于其上的集成电路(IC)分离且不同的IC上。31.根据权利要求21所述的光学测量系统，其中所述光源和所述光传感器形成所述光学测量系统中的多个像素中的像素。32.一种分析光学测量系统中的滤波数据和未滤波数据的方法，所述方法包括：作为光学测量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：奥斯特公司，
类型：发明
国别省市：