用于DTOF图像传感器的抗非本系统激光源噪声方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于DTOF图像传感器的抗非本系统激光源噪声方法，方法包括本系统的激光源按照N个工作周期发射光脉冲信号；在相邻的两个工作周期之间插入一定数量的延时间隔，且各相邻的两个工作周期之间插入的延时间隔的数量不同；将插入延时间隔后的N个工作周期的光脉冲信号在直方图上进行累积，形成相应峰值。使本系统拥有对于非本系统激光源噪声的抑制能力，而对本系统激光源信号的累积不产生影响，特别是在传统的抑制方法对于使用二分法，四分法系统失效的情况下，仍然具有很好的抑制效果，充分避免了二分法，四分法系统的失效，也提升了系统的信噪比，提升系统的探测距离和精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
用于DTOF图像传感器的抗非本系统激光源噪声方法


[0001]本专利技术涉及TOF图像传感器和电路
，具体涉及一种用于DTOF图像传感器的抗非本系统激光源噪声方法。

技术介绍

[0002]图像传感器一直以来都是人类关注和研究的热点，但是随着当代科学技术的发展，二维图像已经不能够满足人类的需求，越来越多的应用场景需要对于距离信息的准确感知，所以三维成像技术应运而生了。
[0003]DTOF图像传感器是一种新型的三维图像传感器，能够实现远距离高精度多点的距离成像，从而实现物体3D表面重建。DTOF图像传感器系统由激光发射器，光学元件，SPAD宏像素阵列、像素前端电路，时间数字转换器(Time to Digital Converter,TDC)、时序控制电路以及一些外围电路构成。DTOF图像传感器依靠测量发射光脉冲和接收光脉冲之间的时间差计算目标和传感器之间的距离，其性能受到诸多噪声限制，包括SPAD像素的暗噪声，后脉冲噪声；环境光引起的噪声；多个激光源引起的多峰噪声。这其中，最为致命的噪声是多个非本系统激光源引起的多峰噪声，这种噪声和本系统的激光源对于本系统产生的响应形式相同，累积表现都为一系列的信号峰，区别只是信号峰在时间轴上的位置不尽相同，这使得TDC电路没有办法来分辨哪一个信号峰才是本系统激光源所对应的的信号峰，进而导致DTOF系统的完全失效。
[0004]为了把不同激光源所对应的信号峰相区分开来，可以对不同的激光源“编码”，进而产生有着“编码”信息的峰值，这样，可以对不同的峰进行甄别筛选，进而得到本系统光源所对应的峰值，计算出真正的距离。一种比较简单的编码形式如图1所示：本系统激光源发射一个脉冲，相距固定的时间tn发射第二个脉冲，结果是本系统的激光源会产生两个峰值，两个峰值之间的时间距离为两次脉冲的发射间隔tn，同样，其他的激光源也会产生两个峰值，相距时间为tm，但不同激光源产生两个峰值之间的距离不同，累积后可以对于不同峰之间的距离t进行识别，直到找到本激光源两脉冲对应的两峰值。
[0005]上述方法对于直方图累积型的DTOF系统来说，是有效的，但是对于使用二分法，四分法进行时间量化方法的DTOF系统来说，上述方法就失去了可操作性，原因在于二分法和四分法等类似的方法只有对于脉冲数据计数的过程，数据不会形成累积，也就导致结果中并没有峰值的出现，导致原编码方法的失效；其中二分法量化过程如图2所示，在每次量化中，通过对于两区间脉冲数量的比较，得出当前量化的符号位0或者1，重复此过程最终得到所有的符号位作为量化码值。
[0006]传统方法的根基在于对于激光源信号的“编码”以及对于激光源信号触发信号脉冲多次累积使得“编码”的特征得以体现，但是二分法和四分法不支持数据的累积，因此，原有的基于激光源信号的“编码”的方式来抑制非本系统光源噪声的方法失效。
[0007]相关技术中，申请公布号为CN110632578A的中国专利技术专利申请文献公开了一种用于时间编码时间飞行距离测量的系统及方法，系统包括：发射器，经配置以发射具有双重随
机时间编码的光信号脉冲串，所述脉冲串包括N个以第二随机时间编码形式发射的脉冲组，所述脉冲组内包含n个以第一随机时间编码形式发射的脉冲；采集器，经配置以采集被物体反射回的所述光信号脉冲串中的光子；处理电路，与所述发射器以及所述采集器连接，经配置以对所述光子进行计数以形成N个脉冲组周期单光子计数时序串；并基于所述第一随机时间编码以及所述N个脉冲组周期单光子计数时序串绘制直方图。
[0008]该方案中编码方式只是存在于发射端，编码方式是随机时间长度和发射脉冲间隔逐步增加的，且需要大量额外的处理电路来实现其信号的叠加。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题在于如何对非本系统激光源噪声进行有效抑制。
[0010]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0011]提出了一种用于DTOF图像传感器的抗非本系统激光源噪声方法，所述方法包括：
[0012]本系统的激光源按照N个工作周期发射光脉冲信号；
[0013]在相邻的两个工作周期之间插入一定数量的延时间隔，且各相邻的两个工作周期之间插入的延时间隔的数量不同；
[0014]将插入延时间隔后的N个工作周期的光脉冲信号在直方图上进行累积，形成相应峰值。
[0015]进一步地，在N个工作周期间插入的延时间隔的总数量和每个延时间隔的长度均不变。
[0016]进一步地，所述在相邻的两个工作周期之间插入一定数量的延时间隔，包括：
[0017]在第n个工作周期与第n+1个工作周期之间插入n个所述延时间隔，其中，1≤n≤N
‑
1。
[0018]进一步地，所述在相邻的两个工作周期之间插入一定数量的延时间隔，包括：
[0019]在第n个工作周期与第n+1个工作周期之间插入m1个所述延时间隔，在第n+1个工作周期与第n+2个工作周期之间插入m2个所述延时间隔，其中，m1+m2＝N。
[0020]进一步地，所述在相邻的两个工作周期之间插入一定数量的延时间隔，包括：
[0021]在第n个间隔和第N
‑
n个间隔分别插入数量为m
n
和m
N
‑
n
的延时间隔，且m
n
+m
N
‑
n
＝N。
[0022]进一步地，对于同一类别的系统，在编码方式为“在第n个工作周期与第n+1个工作周期之间插入n个所述延时间隔，其中，1≤n≤N
‑
1”时，将每一级比上一级多的延时之和作为总错位延时，所述总错位延时ta＝(N
‑
1)*t，t表示所述延时间隔，所述总错位延时ta≥MT，M≥2，T表示所述工作周期。
[0023]此外，本专利技术还提出了一种用于DTOF图像传感器的抗非本系统激光源噪声系统，所述系统包括：
[0024]光脉冲信号产生模块，用于本系统的激光源按照N个工作周期发射光脉冲信号；
[0025]延时间隔模块，用于在相邻的两个工作周期之间插入一定数量的延时间隔，且各相邻的两个工作周期之间插入的延时间隔的数量不同；
[0026]接收量化模块，用于将插入延时间隔后的N个工作周期的光脉冲信号在直方图上进行累积，形成相应峰值。
[0027]进一步地，所述在N个工作周期间插入的延时间隔的总数量和每个延时间隔的长
度均不变。
[0028]进一步地，所述延时间隔模块，具体用于对于某一个类别的系统：
[0029]在第n个工作周期与第n+1个工作周期之间插入n个所述延时间隔，其中，1≤n≤N
‑
1；
[0030]或者在第n个工作周期与第n+1个工作周期之间插入m1个所述延时间隔，在第n+1个工作周期与第n+2个工作周期之间插入m2个所述延时间隔，其中，m1+m2＝N；
[0031]或者在第n个间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于DTOF图像传感器的抗非本系统激光源噪声方法，其特征在于，所述方法包括：本系统的激光源按照N个工作周期发射光脉冲信号；在相邻的两个工作周期之间插入一定数量的延时间隔，且各相邻的两个工作周期之间插入的延时间隔的数量不同；将插入延时间隔后的N个工作周期的光脉冲信号在直方图上进行累积，形成相应峰值。2.如权利要求1所述的用于DTOF图像传感器的抗非本系统激光源噪声方法，其特征在于，在N个工作周期间插入的延时间隔的总数量和每个延时间隔的长度均不变。3.如权利要求1所述的用于DTOF图像传感器的抗非本系统激光源噪声方法，其特征在于，所述在相邻的两个工作周期之间插入一定数量的延时间隔，包括：在第n个工作周期与第n+1个工作周期之间插入n个所述延时间隔，其中，1≤n≤N
‑
1。4.如权利要求1所述的用于DTOF图像传感器的抗非本系统激光源噪声方法，其特征在于，所述在相邻的两个工作周期之间插入一定数量的延时间隔，包括：在第n个工作周期与第n+1个工作周期之间插入m1个所述延时间隔，在第n+1个工作周期与第n+2个工作周期之间插入m2个所述延时间隔，其中，m1+m2＝N。5.如权利要求1所述的用于DTOF图像传感器的抗非本系统激光源噪声方法，其特征在于，所述在相邻的两个工作周期之间插入一定数量的延时间隔，包括：在第n个间隔和第N
‑
n个间隔分别插入数量为m
n
和m
N
‑
n
的延时间隔，且m
n
+m
N
‑
n
＝N。6.如权利要求3所述的用于DTOF图像传感器的抗非本系统激光源噪声方法，其特征在于，将每一级比上一级多的延时之和作为总错位延时，ta＝(N
‑
1)*t，t表示所述延时间隔，所述总错位延时ta≥M...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂凯明，孙铭昊，谢继勇，徐江涛，
申请(专利权)人：天津大学合肥创新发展研究院，
类型：发明
国别省市：