3D图像传感器测距系统及使用该系统进行测距的方法技术方案

本申请公开了一种3D图像传感器测距系统以及利用该系统进行测距的方法。该系统可包括至少一个发光单元阵列、至少一个感光单元阵列和至少一个计算部件。每个发光单元阵列可包括至少一个用于向至少一个对目标场景发射光的发光单元。每个感光单元阵列可包括至少一个感光单元，用于接收至少一部分由发光单元阵列发射的、经由目标场景反射的光，并根据所接收的光生成传感向量。计算部件根据感光单元阵列生成的传感向量计算发光单元阵列与目标场景之间的距离以及反射的光的光强中的至少之一。间的距离以及反射的光的光强中的至少之一。间的距离以及反射的光的光强中的至少之一。

【技术实现步骤摘要】
3D图像传感器测距系统及使用该系统进行测距的方法


[0001]本申请实施例涉及激光雷达测距领域，具体涉及一种3D图像传感器测距系统以及使用该系统进行测距的方法。

技术介绍

[0002]激光雷达系统在环境识别中具有越来越重要的意义。激光射束尤其可以用于扫描周围环境并且能够对周围环境中的对象进行距离测量。激光雷达系统通常包括至少一个光源和接收器，光源用于向周围环境中的对象发射光，而接收器则用于接收由对象反射的光。激光雷达系统可基于光源发射光与接收器接收光的时间差(即，光的飞行时间)来确定对象距激光雷达系统的距离。
[0003]随着激光雷达系统的应用范围越来越广泛，人们更加期望获得体积更小、测距更远、效率更高的激光雷达系统。然而，在使激光雷达系统集成化的进程中，如何提高效率、减小体积、有效地避免发射光与反射光之间的相互干扰是亟待解决的难题之一。

技术实现思路

[0004]在本申请的一个方面，公开了一种3D图像传感器测距系统。该系统可包括至少一个发光单元阵列、至少一个感光单元阵列和至少一个计算部件。每个发光单元阵列可包括至少一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D图像传感器测距系统，包括：至少一个发光单元阵列，每个所述发光单元阵列包括至少一个用于向目标场景发射光的发光单元；至少一个感光单元阵列，每个所述感光单元阵列包括至少一个感光单元，用于接收至少一部分由所述发光单元发射的、经由所述目标场景反射的光，并根据所接收的光生成传感向量；以及至少一个计算部件，根据所述感光单元生成的传感向量计算所述发光单元阵列与所述目标场景之间的距离和所述反射的光的光强中的至少之一。2.根据权利要求1所述的3D图像传感器测距系统，其中，所述发光单元发射的光的发散角随着时间波动，其中发散角的最大值大于第一空间分辨率阈值。3.根据权利要求2所述的3D图像传感器测距系统，其中，还包括：扫描部，用于控制所述发光单元阵列在与至少部分所述目标场景对应的空间角度范围进行照射扫描。4.根据权利要求2所述的3D图像传感器测距系统，其中，所述发光单元阵列的至少一部分包括发光扫描控制部件，用于控制所述发光单元阵列在与所述目标场景对应的空间角度范围进行的照射扫描。5.根据权利要求3或4所述的3D图像传感器测距系统，其中，在第一预设时间范围内，所述发光单元阵列发出的光的、具有第一预设角度比例的实际扫描空间角度与预设的扫描空间角度的随机误差大于所述第一空间分辨率阈值。6.根据权利要求2或5所述的3D图像传感器测距系统，其中，所述第一空间分辨率阈值大于所述3D图像传感器测距系统的空间分辨率的2倍。7.根据权利要求5所述的3D图像传感器测距系统，其中，所述传感向量包括：所述发光单元与所述目标场景之间的距离所述发射光的光强、所述发射光的相位、和所述发射光的光谱中的至少之一。8.根据权利要求7所述的3D图像传感器测距系统，其中，所述感光单元可包括光电传感器，所述光电传感器通过光电效应，响应于接收到的反射光产生光敏电子，以及其中，所述计算部件被配置为：获得发射所述光的时间t0，获得所述传感向量中的单光子或单个光脉冲到达所述感光单元的t1，基于所获得的t0和t1确定出所述发光单元与所述目标场景之间的所述距离，以及将所述传感向量中的光敏电子数或所述感光单元中的收集电容的电压读值确定为所述光强。9.根据权利要求7所述的3D图像传感器测距系统，其中，每个所述感光单元包括第一电容C1和第二电容C2，所述计算部件被配置为：获得所述光的发射时间t0；获得所述第一电容C1的电压读值和所述第二电容C2的电压读值，根据所述电压读值确定出所述光到达所述感光单元的到达时间t1，基于所获得的t0和t1计算出所述发光单元与所述目标场景之间的所述距离；以及根据所述第一电容C1的电压读值和所述第二电容C2的电压读值计算所述光强。
10.根据权利要求7所述的3D图像传感器测距系统，其中，所述计算部件被配置为：获得所述光的发射时间t0，获得最早在预设第一时间间隔阈值T_1内到达所述感光单元阵列中的同一个感光单元的2个电子的电子群的时间t_1，所述群中的第二个电子到达/出现在所述同一个感光单元的时间为t_1+Δt1，同时获得满足相同间隔条件到达所述同一个感光单元的2个电子的电子群的个数n_1，其中，Δt1<T_1；然后依次获得最早在预设第m时间间隔阈值T_m内到达所述同一个感光单元的m+1个电子的电子群的时间t_m，同时获得满足相同条件的m+1个电子的电子群的个数n_m，其中m大于等于2；利用对应的电子群数n_1、
…
、n_m，获得与最大电子群数n_max＝max{n1,
…
,n_m}对应的电子群到达时间t_max＝{t_1,
…
,t_m}；基于规则[距离＝(t_max-t0)
×
C/2光速]确定出所述距离；以及将所述最大电子群数n_max确定为所述光强。11.根据权利要求7所述的3D图像传感器测距系统，其中，所述计算部件被配置为：获得所述光的发射时间t0；获得最早在预设第一时间间隔阈值内同时到达所述感光单元阵列中的不同但相邻的感光单元的2个电子群的时间t_1，同时获得满足相同间隔条件到达所述相邻感光单元的2个电子的电子群的个数n_1；然后依次获得最早在预设第m时间间隔阈值内到达的m+1个电子群的时间t_m，同时获得满足相同间隔条件到达所述相邻感光单元的m+1个电子的电子群的个数n_m，其中m≥2,以及对应的电子群数n_m，获得最大电子群数n_max对应的电子群到达时间t_max；基于规则[距离＝(t_max-t0)
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C/2光速/2]确定出所述距离；以及将最大电子群数n_max确定为所述光强。12.根据权利要求3或4所述的3D图像传感器测距系统，其中，所述计算部件被配置为：在按预定规律的执行扫描过程中，基于当前扫描点之前的、过去的传感向量，决定所述当前扫描点是否应该发射探测光，其中，在第二预设时间范围内，至少有第二预设不发光比例的不发探测光次数。13.根据权利要求12所述的3D图像传感器测距系统，其中，当所述计算部件确定出至少两个所述发光单元分别用强光和弱光对所述目标场景先后进行扫描时，如果弱光的扫描已经通过测量获得所述距离，则确定出：针对前的扫描点不发射探测光。14.根据权利要求12所述的3D图像传感器测距系统，其中，当所述计算部件确定出当前的光强探测的所述距离小于预定值或大于预定值，则确定出：针对当前扫描点不发射探测光。15.根据权利要求12所述的3D图像传感器测距系统，其中，当所述计算部件确定出当前扫描的目标区域是不重要、不受关注区域时，则确定出：应该按所述第二预设不发光比例跳过当前的光发射。16.根据权利要求12所述的3D图像传感器测距系统，其中，当所述计算部件确定出第二预设时间范围内的某次扫描的发散角已经探测到当前大部分像素时，则确定出：针对当前出前扫描点不发射探测光。
17.根据权利要求12所述的3D图像传感器测距系统，其中，所述第二预设不发光比例为1％、5％、20％、30％或80％。18.根据权利要求12所述的3D图像传感器测距系统，其中，所述计算部件被配置为在每次所述扫描前决定：当前扫描点是否应该发射探测光。19.根据权利要求18所述的3D图像传感器测距系统，其中，所述计算部件被配置为：针对当前扫描点，确定至少一个过去的、在时间上最近的测量所得的传感向量；确定至少另一个过去的、在空间角度上最近的测量；以及根据所确定的传感向量以及确定出的所述测量，决定是否应该针对当前扫描点发射探测光。20.根据权利要求19所述的3D图像传感器测距系统，其中，所述计算部件被配置为执行以下处理来所述传感向量：1)获取与当前扫描点时间最近的过去时段的第一传感向量；2)获取与当前扫描点距离最近的当前时段的第二传感向量；3)根据所述第一传感向量以及所述第二传感向量，预判当前扫描点的扫描特性，所述扫描特性包括当前扫描点的发射强度、发射频率、发射区域、脉冲可区分特性、受关注度、和扫描区域中的至少之一；以及4)根据所确定的所述扫描特征，确定当前是否应该允许所述发光单元进行发射所述探测光的操作；如果是，获得对应的当前扫描角度和当前发散角的最大可能覆盖的感光单元的传感向量；否则跳回到步骤1)，重新执行所述步骤1)至步骤4)。21.根据权利要求1所述的3D图像传感器测距系统，其中，每个所述感光单元被配置为：确定所接收到的光脉冲中的光敏电子的个数或幅度是否分别小于预定的电子数阈值和信号幅度阈值，如果是，则放弃所述光脉冲中包括的信息，其中，所述电子数阈值和所述信号幅度阈值在发光开始随时间从预设阈值按预设规律逐渐减小。22.根据权利要求1所述的3D图像传感器测距系统，其中，所述发光单元阵列中的至少两个发光单元同时发射的光束在空间角度上至少部分重叠，以及所述光束各自包含的波长范围至少部分不相同。23.根据权利要求1-22中任一项所述的3D图像传感器测距系统，其中，所述发光单元发出的光包括至少包含两种发散角不同的扫描光束。24.根据权利要求1-22中任一项所述的3D图像传感器测距系统，其中，所述计算部被进一步设置为使用在过去第二预设时间范围所测得的传感向量，获得所述目标场景中至少一个受关注子区域；并且发出指令以使得：在第三预设时间范围对所述受关注子区域做比其他区域扫描密集度大于第一倍数阈值、和/或扫描频率大于或小于第二倍数阈值、和/或单位...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈如新，杜德涛，
申请(专利权)人：睿镞科技北京有限责任公司，
类型：发明
国别省市：