一种距离测量方法及深度相机技术

本发明专利技术适用于光学技术领域，提供了一种距离测量方法及深度相机，方法包括：向待测体发射光信号；通过接收模块接收由待测体反射回的光信号，接收模块内包含多个采集窗口，采集窗口时序不同；计算光信号的飞行时间；通过在深度相机中设置多个采集窗口，并通过控制模块对多个采集窗口的采集时序进行控制，可以有效增大深度相机的最大测量距离，同时实现了单个深度相机的测量距离可控的效果，即可利用深度相机进行多距离的测量，极大提升了深度相机的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种距离测量方法及深度相机
本专利技术属于光学
，尤其涉及一种距离测量方法及深度相机。
技术介绍
ToF(Time-of-Flight，即飞行时间)是一种通过测量光的飞行时间来实现精确距离测定的技术。目前TOF深度相机通常采用一种I-TOF(Indirect-TOF)技术，激光发射装置发射一束时间序列上的周期性调制激光到物体表面上，反射光则在时序上产生一个相对于入射光的时间延迟，具体表现为相位延迟，相位延迟的大小与光的飞行时间成正比，I-TOF技术通过测量相位延迟来进行光飞行时间的测量，进而实现距离测量。然而，I-TOF技术目前存在一些限制，例如测量距离受到激光脉宽、采集窗口宽度等的限制，无法满足远距离检测的市场需求，因此，I-TOF技术的适用性需要进一步提高和完善。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种距离测量方法，以解决现有I-TOF技术无法实现远距离检测的技术问题。本专利技术实施例的第一方面提供了一种距离测量方法，包括：向待测体发射光信号；通过接收模块接收由所述待测体反射回的所述光信号，所述接收模块内包含多个采集窗口，所述采集窗口时序不同；计算所述光信号的飞行时间。本专利技术实施例的第二方面提供了一种深度相机，包括：发射模块，用于向待测体发射光信号；接收模块，设有多个采集窗口，用于接收由所述待测体反射回的所述光信号；控制模块，用于控制所述发射模块发射光信号，用于控制所述接收模块的采集窗口接收由所述待测体反射回的所述光信号；用于根据所述接收模块采集的信号，获取所述光信号的飞行时间。本专利技术实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。本专利技术实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过在深度相机中设置多个采集窗口，并通过控制模块对多个采集窗口的采集时序进行控制，可以有效增大深度相机的最大测量距离，同时实现了单个深度相机的测量距离可控的效果，即可利用深度相机进行多距离的测量，极大提升了深度相机的应用范围。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本专利技术实施例提供的深度相机的原理示意图；图2是本专利技术实施例提供的深度相机的结构示意图一；图3是本专利技术实施例提供的深度相机光发射信号和采集信号的示意图一；图4是本专利技术实施例提供的深度相机的结构示意图二；图5是本专利技术实施例提供的深度相机光发射信号和采集信号的示意图二；图6是本专利技术实施例提供的距离测量方法的实现流程图一；图7是本专利技术实施例提供的距离测量方法的实现流程图二；图8是本专利技术实施例提供的终端设备的示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。图1为本专利技术实施例提供的一种深度相机10的原理示意图。该深度相机为TOF深度相机，包括发射模块11、接收模块12以及控制模块13，控制模块13与发射模块11和接收模块12连接。其中发射模块11用于向待测体20发射光信号(例如脉冲激光束)；接收模块12设有多个采集窗口，以采集经待测体20反射的光信号；控制模块13控制发射模块11和接收模块12，以及用于根据接收模块12不同采集窗口采集的信号，获取待测体20相距深度相机10的距离。应当理解的是，深度相机10还可以包括电路模块、电源模块、外壳及其他部件，此处并未完全示出。深度相机10可以是独立的装置，也可以被集成于手机、平板电脑、计算机等电子设备中，此处不做限制。采集窗口的数量可以根据需要进行设置，此处不做限制。在一个实施例中，发射模块11和接收模块12之间的距离101仅为几毫米左右，远小于待测体20与深度相机10之间的距离，因此，控制模块13控制发射模块11发射光束102至待测体20，经待测体20反射后光束103返回至接收模块12，控制模块13对发射光束102与反射光束103之间的时间差(相位差)进行计算，并根据该时间差，即可获得待测体20与深度相机10之间的距离104。请参阅图2，在一个实施例中，发射模块11包括激光器111、激光驱动器112以及光调制器113，激光驱动器112与激光器111连接，用于驱动激光器111发光，激光器111所发射出的光束经光调制器113调制后向待测体20发射。在一个实施例中，激光器111可以为近红外波段的VCSEL(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser，垂直腔面发射激光器)。由于在太阳光谱中，近红外波段的比例相较于可见光要低得多，同时硅基材质的探测器探测效率基本能够达到探测的要求，能够最大程度地降低太阳光的干扰，因此本实施例选择的激光器111波长为850nm～940nm，例如可以为850nm或者940nm。激光驱动器112内部包含激光驱动电路，其与激光器111连接，用于驱动激光器111发射出高频调制光束。在一个实施例中，光调制器113包括漫射器，用于对激光器111发射出的光束进行整形以形成泛光照明，以在空间形成较佳的面照明。在一个实施例中，光调制器113包括衍射光学元件，用于对激光器111发射出的光束进行衍射以形成斑点光束，比如规则排列的斑点光束。与泛光照明相比，斑点光束所计算出的飞行时间信噪比更高。在一个实施例中，光调制器113还包括透镜，用于对激光器111发射出的光束进行折射，以实现聚焦、准直等功能。请参阅图2，在一个实施例中，接收模块12包括沿光路设置的镜头121、滤光片122和图像传感器123，图像传感器123上设有多个采集窗口，经待测体20反射的光束经过透镜121和滤光片122滤光后被图像传感器123所接收，通过解调得到时间差，进而得到待测体20的距离。在一个实施例中，镜头121包括一个或多个光学透镜，用于收集来自待测体反射的光束，并在图像传感器123上成像。滤光片122需选择与激光器111的波长相匹配的窄带滤光片，用于抑制其余波段的背景光噪声。图像传感器123是一种专门用于光飞行时间(TOF)测量的图像传感器，例如可以是CMOS(互补金属氧化物半导体)、APD(雪崩光电二极管)、SPAD(单光子雪崩光电二极管)等图像传感器，图像传感器的像素可以是单点、线阵或者面阵等形式。采集窗口可以是图像传感器123上的单个像素在不同时间段上的采集窗口，也可以是相邻的像素，例如左右相邻、上下相邻或者对角相邻的像素分别对应的采集窗口。在一个实施例中，控制模块13与发射模块11和接收模块12均连接，用于向每个模块发出控制信号以实施相应的控制操作，以及对接收到的图像进行相关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种距离测量方法，其特征在于，包括：向待测体发射光信号；通过接收模块接收由所述待测体反射回的所述光信号，所述接收模块内包含多个采集窗口，所述采集窗口时序不同；计算所述光信号的飞行时间。

【技术特征摘要】
1.一种距离测量方法，其特征在于，包括：向待测体发射光信号；通过接收模块接收由所述待测体反射回的所述光信号，所述接收模块内包含多个采集窗口，所述采集窗口时序不同；计算所述光信号的飞行时间。2.如权利要求1所述的距离测量方法，其特征在于，所述通过接收模块接收由所述待测体反射回的所述光信号中，所述接收模块的不同采集窗口相继连续开启，且同一时刻只有一个采集窗口开启；或者，所述接收模块的同一采集窗口依不同时序开启。3.如权利要求1所述的距离测量方法，其特征在于，所述计算所述光信号的飞行时间步骤包括：根据环境光信号，计算对应的电信号强度；接收所述接收模块不同采集窗口采集的信号，计算对应的电信号强度；计算所述光信号的飞行时间，计算方式如下：M为接收模块中第一个接收到发射模块的光束的采集窗口序号，M为整数，不小于1且不大于采集窗口的总个数，N为采集窗口的总个数，Qj为第j个采集窗口对应的电信号强度，Q0为环境光对应的电信号强度，Thi为第i个采集信号的脉冲宽度。4.如权利要求3所述的距离测量方法，其特征在于，所述计算所述光信号的飞行时间步骤后还包括：根据所述光信号的飞行时间，计算所述待测体的距离，所述待测体的距离计算方式如下：其中，L为待测体的距离，c为光速，Δt为光束的飞行时间。5.如权利要求3所述的距离测量方法，其特征在于，每个所述采集窗口接收采...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱亮，张宪，
申请(专利权)人：深圳奥比中光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44