深度数据测量头、测量设备、控制系统及对应方法技术方案

公开了一种深度数据测量头、测量装置、控制系统及对应方法。测量头，包括：光源模块，用于分区域地向被测空间投射激光脉冲；飞行时间(ToF)传感器，用于分区域地接收所述被测空间的返回光并生成传感信号，所述传感信号表征所述光的飞行时间以计算被测空间内拍摄对象的距离；以及控制器，用于控制所述光源模块和所述ToF传感器各自使用对应的分区投入工作。本发明专利技术的深度数据测量方案利用ToF传感器，尤其是卷帘型盖革模式传感器来实现基于直接飞行时间的高精度深度数据测量。该方案进一步结合分区工作的发光模块，在保证对应传感区域的正常曝光的同时，降低功耗。降低功耗。降低功耗。

Depth data measuring head, measuring equipment, control system and corresponding methods

【技术实现步骤摘要】
深度数据测量头、测量设备、控制系统及对应方法


[0001]本专利技术涉及深度成像，尤其涉及一种深度数据测量头、测量设备、控制系统及对应方法。

技术介绍

[0002]近年来，三维成像技术得到蓬勃发展。这离不开常规二维图像采集之外，深度数据测量技术的长足进步。
[0003]目前，一种基于结构光的深度测量方案能够实时地对物体表面进行三维测量。简单地说，该方案首先向自然体表面投射带有编码信息的二维激光纹理图案，例如离散化的散斑图。随后实现单目或双目图像采集，以根据与基准图像的比较或是双目图像之间的视差来计算深度信息。
[0004]上述主动投射结构光的方案在拍摄设备相对固定的领域，诸如安防、智能设备人脸识别、工厂质检等方面得到了广泛的应用。但是在面对拍摄设备位于运动机构的应用场景(例如，驾驶或其他运动场景)时，现有结构光方案存在测距范围有限和不适于高速移动等问题。
[0005]为此，需要一种适用于运动场景的深度数据测量方案。

技术实现思路

[0006]本公开要解决的一个技术问题是提供一种深度数据测量方案，尤其是适用于测量设备本身处于运动状态的应用场景。具体地，本专利技术的一种深度数据测量头包括分区发射激光脉冲的光源模块，以及相应分区接收返回光的ToF传感器，尤其是dToF(直接飞行时间)传感器，用于分区，尤其是分列获取传感信息，以匹配现有的算力限制，并降低功耗。
[0007]根据本公开的第一个方面，提供了一种深度数据测量头，包括：光源模块，用于分区域地向被测空间投射激光脉冲；飞行时间(ToF)传感器，用于分区域地接收所述被测空间的返回光并生成传感信号，所述传感信号表征所述光的飞行时间以计算被测空间内拍摄对象的距离；以及控制器，用于控制所述光源模块和所述ToF传感器各自使用对应的分区投入工作。
[0008]可选地，所述光源模块和所述ToF传感器各自使用对应的分区投入工作包括：所述光源模块对应分区投射的激光脉冲所照射的被测空间区域涵盖所述ToF传感器对应分区用于接收返回光的被测空间区域。
[0009]可选地，所述光源模块包括多个发光区域，并且所述ToF传感器包括基于盖革模式的传感阵列，并且控制所述光源模块和所述ToF传感器各自使用对应的分区投入工作包括：所述传感器控制所述多个发光区域轮番点亮，并且控制所述传感阵列中对应于照亮被测空间区域的一个或多个列接收返回光。
[0010]可选地，所述多个发光区域包括N个发光区域，每个发光区域对应于所述传感阵列中的M个列，其中，MxN等于所述传感阵列的总列数，所述传感器控制所述多个发光区域轮番
点亮，并且控制所述传感阵列中对应于照亮被测空间区域的一个或多个列接收返回光包括：所述传感器控制每个发光区域发出M次光脉冲，用于该发光区域对应的所述传感阵列中M个列逐一接收返回光。
[0011]可选地，所述多个发光区域各自包括多个VCSEL单体。可选地，由能够被分区点亮的多组VCSEL单体组成的一个VCSEL芯片。
[0012]可选地，所述光源模块还包括：所述VCSEL芯片出射方向上的扩散片；和/或用于检测所述VCSEL芯片是否正常工作的功率检测元件。
[0013]可选地，每组VCSEL单体包括：至少两个VCSEL单体子分组，所述控制器能够控制该组VCSEL单体中的任意组VCSEL单体子分组同时发射光脉冲。
[0014]可选地，所述ToF传感器包括：逐列接收返回光的硅光电倍增管(SiPM)。
[0015]根据本公开的第二个方面，提供了一种深度数据测量设备，包括：如第一方面所述的深度数据测量头；处理器，用于：基于所述ToF传感器分区域生成的传感信号进行距离计算；以及将针对多个所述ToF传感器分区的传感信号计算结果合成为所述被测空间的深度数据输出。
[0016]可选地，所述处理器集成所述控制器的功能。
[0017]根据本公开的第三个方面，提供了一种运动装置控制系统，包括：如第二方面所述的深度数据测量设备，用于在运动装置的运动过程中采集被测空间的返回光并生成深度数据输出；控制单元，用于基于所述深度数据输出生成控制信号；以及动作单元，用于基于所述控制信号，进行改变或维持运动装置的运动。
[0018]根据本公开的第四个方面，提供了一种深度数据测量方法，包括：
[0019]控制光源模块分区域地向被测空间投射激光脉冲；控制飞行时间(ToF)传感器分区域地接收所述被测空间的返回光并生成传感信号，其中，所述光源模块和所述ToF传感器各自被控制为使用对应的分区投入工作，并且所述传感信号表征所述光的飞行时间以计算被测空间内拍摄对象的距离。
[0020]可选地，所述ToF传感器是具有MxN列的基于盖革模式的传感阵列，并且光源模块被设置为N个发光区域，其中，控制光源模块分区域地向被测空间投射激光脉冲包括：控制N个发光区域中的每个发光区域逐一发射M次脉冲，控制ToF传感器分区域地接收所述被测空间的返回光并生成传感信号包括：控制所述ToF传感器逐列接收所述MxN次脉冲，并逐列生成传感信号。
[0021]可选地，该方法还包括：基于所述ToF传感器分区域生成的传感信号进行距离计算；以及将针对多个所述ToF传感器分区的传感信号计算结果合成为所述被测空间的深度数据输出。
[0022]所述ToF传感器和所述光源模块可以是安装在运动装置上的深度数据测量设备。为此，该方法还可以包括：基于所述深度数据输出生成控制信号；以及基于所述控制信号，改变或维持运动装置的动作。
[0023]由此，本专利技术的深度数据测量方案利用ToF传感器，尤其是工作在卷帘模式下的SiPM来实现基于直接飞行时间的高精度深度数据测量。该方案进一步结合分区工作的发光模块，在保证对应传感区域的正常曝光的同时，降低功耗。
附图说明
[0024]通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0025]图1示出了根据本公开一个实施例的深度数据测量头的组成示意图。
[0026]图2示出了光源模块工作分区涵盖ToF传感器工作分区的示意图。
[0027]图3示出了包括多个发光区域的VCSEL芯片的一个例子。
[0028]图4示出了分区内包括子分组的VCSEL芯片的一个例子。
[0029]图5示出了光源模块的组成例。
[0030]图6示出了根据本专利技术一个实施例的深度数据测量方法的示例性流程图。
具体实施方式
[0031]下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0032]为了获取三维数据中的第三维的深度数据，需要借助深度传感器进行获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深度数据测量头，包括：光源模块，用于分区域地向被测空间投射激光脉冲；飞行时间(ToF)传感器，用于分区域地接收所述被测空间的返回光并生成传感信号，所述传感信号表征所述光的飞行时间以计算被测空间内拍摄对象的距离；控制器，用于控制所述光源模块和所述ToF传感器各自使用对应的分区投入工作。2.如权利要求1所述的深度数据测量头，其中，所述光源模块和所述ToF传感器各自使用对应的分区投入工作包括：所述光源模块对应分区投射的激光脉冲所照射的被测空间区域涵盖所述ToF传感器对应分区用于接收返回光的被测空间区域。3.如权利要求2所述的深度数据测量头，其中，所述光源模块包括多个发光区域，并且所述ToF传感器包括基于盖革模式的传感阵列，并且控制所述光源模块和所述ToF传感器各自使用对应的分区投入工作包括：所述传感器控制所述多个发光区域轮番点亮，并且控制所述传感阵列中对应于照亮被测空间区域的一个或多个列接收返回光。4.如权利要求3所述的深度数据测量头，其中，所述多个发光区域包括N个发光区域，每个发光区域对应于所述传感阵列中的M个列，其中，MxN等于所述传感阵列的总列数，所述传感器控制所述多个发光区域轮番点亮，并且控制所述传感阵列中对应于照亮被测空间区域的一个或多个列接收返回光包括：所述传感器控制每个发光区域发出M次光脉冲，用于该发光区域对应的所述传感阵列中M个列逐一接收返回光。5.如权利要求3所述的深度数据测量头，其中，所述多个发光区域各自包括多个VCSEL单体。6.如权利要求5所述的深度数据测量头，其中，所述光源模块包括：由能够被分区点亮的多组VCSEL单体组成的一个VCSEL芯片。7.如权利要求6所述的深度数据测量头，其中，所述光源模块还包括：所述VCSEL芯片出射方向上的扩散片；和/或用于检测所述VCSEL芯片是否正常工作的功率检测元件。8.如权利要求6所述的深度数据测量头，其中，每组VCSEL单体包括：至少两个VCSEL单体子分组，所述控制器能够控制该组VCSEL单体中的任意组VCSEL单体子分组同时发射光脉冲。9.如权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏捷，梁雨时，
申请(专利权)人：上海图漾信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：