飞行时间测距系统及其测距方法技术方案

本发明专利技术涉及一种飞行时间测距系统及其测距方法，所述测距方法包括：进行多帧合成的距离检测，所述距离检测的每一检测帧包括一个近距检测子帧和至少一个远距检测子帧，获取各个检测子帧内各像素单元输出的初始检测值；将所述近距检测子帧内各像素单元输出的初始检测值作为散射探测值，计算各像素单元的散射系数；根据所述散射系数，对远距检测子帧中至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正，获取远距检测子帧内各个像素单元的修正检测值；根据所述近距检测子帧内各像素单元的初始检测值以及所述远距检测子帧内各像素单元的修正检测值，获得检测视场内各位置处的被测物体的检测距离。上述测距方法能够消除近距物体对远距物体检测结果的影响。

Time of flight ranging system and its ranging method

【技术实现步骤摘要】
飞行时间测距系统及其测距方法
本专利技术涉及传感
，尤其涉及一种飞行时间测距系统及其测距方法。
技术介绍
飞行时间法(TimeOfFlight，TOF)通过测量仪器发出的脉冲信号从发射到接收的时间间隔或激光往返被测物体一次所产生的相位差来实现对被测物体的三维结构或三维轮廓的测量。TOF测量仪器可同时获得灰度图像和距离图像，广泛应用在体感控制、行为分析、监控、自动驾驶、人工智能、机器视觉和自动3D建模等诸多领域。飞行时间(TOF)传感器一般包括：光源模块和感光模块；所述光源模块用于发射特定波段和频率的脉冲检测光，所述检测光在被测物体的表面发生反射，反射光被所述感光模块所接收；所述感光模块根据发射光波和接收光波之间的时间差或者相位差计算出被测物体的距离信息。但是现有技术中，特别是检测环境比较复杂的情况下，TOF传感器的检测结果会产生较大的误差。例如，在检测视场内同时存在近处物体和远处物体时，远景物体的检测距离会偏近，并且，近处物体越近、占据画面像素越多，对远景物体的检测距离影响越大。如何进一步提高测距准确性，避免近景物体对远景物体测量准确性的影响，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种飞行时间测距系统及其测距方法，以提高测距准确性。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种飞行时间测距系统的测距方法，所述飞行时间测距系统包括传感阵列，所述测距包括：进行多个检测帧合成的距离检测，所述距离检测的每一检测帧包括一个近距检测子帧和至少一个远距检测子帧，获取各个检测子帧内各像素单元输出的初始检测值，所述近距检测子帧对应于检测视场内的近距区域，所述远距检测子帧对应于检测视场内的远距区域；将所述近距检测子帧内各像素单元输出的初始检测值作为散射探测值，计算各像素单元输出的散射探测值与整个传感阵列输出的散射探测值总和的比值作为该像素单元的散射系数；根据所述散射系数，对远距检测子帧中至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正，获取远距检测子帧内各个像素单元的修正检测值；根据所述近距检测子帧内各像素单元的初始检测值以及所述远距检测子帧内各像素单元的修正检测值，计算检测视场内各位置处的被测物体的检测距离。可选的，包括：在所述距离检测的每一个检测子帧中，依次在两个先后连续的电荷累积窗口内对所述像素单元接收到反射光所产生的感应电荷进行累积，依次获取第一初始检测值和第二初始检测值；以近距检测子帧内，各像素单元输出的第一初始检测值作为散射探测值。可选的，所述近距检测子帧和远距检测子帧采用不同的时序，所述近距检测光及电荷累积窗口的脉宽为t，所述近距区域的距离范围为0～ct/2，所述远距检测光及电荷累积窗口的脉宽为T，所述远距区域的距离范围为ct/2～cT/2。可选的，各个远距检测子帧中，采用的远距检测光的最大脉宽为T，所述近距检测光的脉宽t的范围为T/10～T/2。可选的，对远距检测子帧中至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正的方法包括：获取所述远距检测子帧内所有像素单元输出的初始检测值的总和QSUM，待修正的像素单元输出的初始检测值为Q，对应的散射系数为k，则该像素单元的修正检测值Q’＝Q-QSUM·k。可选的，对所述远距检测子帧中，所述远距区域对应的像素单元所输出的初始检测值进行修正。可选的，对所述远距检测子帧中，散射系数小于某一阈值的像素单元所输出的初始检测值进行修正。可选的，所述远距区域包括至少两个连续的远距子区域，每个远距子区域分别对应一个远距检测子帧进行距离检测；对于每个远距检测子帧，分别对相应的远距子区域所对应的像素单元输出的初始检测值进行修正。本专利技术的技术方案还提供一种飞行时间测距系统，包括光源模块、传感阵列以及连接所述传感阵列的电荷累积电路，还包括：处理模块，所述处理模块被配置为执行如下步骤：控制所述光源模块发出距离检测光，进行多个检测帧合成的距离检测，所述距离检测的每一检测帧包括一个近距检测子帧和至少一个远距检测子帧，所述近距检测子帧对应于检测视场内的近距区域，所述远距检测子帧对应于检测视场内的远距区域；通过控制所述电荷累积电路进行电荷累积获取各个检测子帧内各像素单元输出的初始检测值；将所述近距检测子帧内各像素单元输出的初始检测值作为散射探测值，计算各像素单元输出的散射探测值与整个传感阵列输出的散射探测值总和的比值作为该像素单元的散射系数；根据所述散射系数，对远距检测子帧中至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正，获取远距检测子帧内各个像素单元的修正检测值；根据所述近距检测子帧内各像素单元的初始检测值以及所述远距检测子帧内各像素单元的修正检测值，计算检测视场内各位置处的被测物体的检测距离。可选的，所述处理模块用于在所述距离检测的每一个检测子帧中，控制所述电荷累积电路依次在两个先后连续的电荷累积窗口内对所述像素单元接收到反射光所产生的感应电荷进行累积，依次获取第一初始检测值和第二初始检测值；以所述近距检测子帧内，各像素单元输出的第一初始检测值作为散射探测值。可选的，所述处理模块还用于控制所述近距检测子帧和远距检测子帧采用不同的时序，所述近距检测光及电荷累积窗口的脉宽为t，所述近距区域的距离范围为0～ct/2，所述远距检测光及电荷累积窗口的脉宽为T，所述远距区域的距离范围为ct/2～cT/2。可选的，各个远距检测子帧中，采用的远距检测光的最大脉宽为T，所述近距检测光的脉宽t的范围为T/10～T/2。可选的，对远距检测子帧中至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正的方法包括：获取所述远距检测子帧内所有像素单元输出的初始检测值的总和QSUM以及待修正的像素单元输出的初始检测值Q，对应的散射系数为k，则该像素单元的修正检测值Q’＝Q-QSUM·k。可选的，所述处理模块用于对所述远距检测子帧中，所述远距区域对应的像素单元所输出的初始检测值进行修正；或者，所述处理模块用于对散射系数小于阈值的像素单元所输出的初始检测值进行修正。可选的，所述远距区域包括至少两个连续的远距子区域，每个远距子区域分别对应一个远距检测子帧进行距离检测；对于每个远距检测子帧，分别对相应的远距子区域所对应的像素单元输出的初始检测值进行修正。本专利技术的飞行时间测距方法，通过散射探测获取各像素单元的散射系数，对收到近距物体影响的像素单元的检测距离进行修正，在一定程度上消除了近处物体对远处物体检测距离产生的影响，从而在一定程度上降低了镜头结构导致的系统误差。附图说明图1为本专利技术一具体实施方式的测距方法的流程示意图；图2a为本专利技术一具体实施方式的多个检测帧的示意图；图2b为本专利技术一具体实施方式的近距检测子帧所采用的检测光、反射光以及电荷累积窗口的时序示意图；图2c为本专利技术一具体实施方式的远距检测子帧所采用的检测光、反射光以及电荷累积窗口的时序示意图；图3为本专利技术一具体实施方式的传感阵列内对应于近距区域和远距区域的示意图；图4为本专利技术一具体实施方式的飞行时间测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行时间测距系统的测距方法，所述飞行时间测距系统包括传感阵列，其特征在于，包括：/n进行多个检测帧合成的距离检测，所述距离检测的每一检测帧包括一个近距检测子帧和至少一个远距检测子帧，获取各个检测子帧内各像素单元输出的初始检测值，所述近距检测子帧对应于检测视场内的近距区域，所述远距检测子帧对应于检测视场内的远距区域；/n将所述近距检测子帧内各像素单元输出的初始检测值作为散射探测值，计算各像素单元输出的散射探测值与整个传感阵列输出的散射探测值总和的比值作为该像素单元的散射系数；/n根据所述散射系数，对远距检测子帧中至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正，获取远距检测子帧内各个像素单元的修正检测值；/n根据所述近距检测子帧内各像素单元的初始检测值以及所述远距检测子帧内各像素单元的修正检测值，计算检测视场内各位置处的被测物体的检测距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种飞行时间测距系统的测距方法，所述飞行时间测距系统包括传感阵列，其特征在于，包括：
进行多个检测帧合成的距离检测，所述距离检测的每一检测帧包括一个近距检测子帧和至少一个远距检测子帧，获取各个检测子帧内各像素单元输出的初始检测值，所述近距检测子帧对应于检测视场内的近距区域，所述远距检测子帧对应于检测视场内的远距区域；
将所述近距检测子帧内各像素单元输出的初始检测值作为散射探测值，计算各像素单元输出的散射探测值与整个传感阵列输出的散射探测值总和的比值作为该像素单元的散射系数；
根据所述散射系数，对远距检测子帧中至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正，获取远距检测子帧内各个像素单元的修正检测值；
根据所述近距检测子帧内各像素单元的初始检测值以及所述远距检测子帧内各像素单元的修正检测值，计算检测视场内各位置处的被测物体的检测距离。


2.根据权利要求1所述的飞行时间测距系统的测距方法，其特征在于，包括：
在所述距离检测的每一个检测子帧中，依次在两个先后连续的电荷累积窗口内对所述像素单元接收到反射光所产生的感应电荷进行累积，依次获取第一初始检测值和第二初始检测值；以近距检测子帧内，各像素单元输出的第一初始检测值作为散射探测值。


3.根据权利要求1所述的飞行时间测距系统的测距方法，其特征在于，所述近距检测子帧和远距检测子帧采用不同的时序，所述近距检测光及电荷累积窗口的脉宽为t，所述近距区域的距离范围为0～ct/2，所述远距检测光及电荷累积窗口的脉宽为T，所述远距区域的距离范围为ct/2～cT/2。


4.根据权利要求3所述的飞行时间测距系统的测距方法，其特征在于，各个远距检测子帧中，所述近距检测光的脉宽t的范围为T/10～T/2。


5.根据权利要求1所述的飞行时间测距系统的测距方法，其特征在于，对远距检测子帧中至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正的方法包括：获取所述远距检测子帧内所有像素单元输出的初始检测值的总和QSUM，待修正的像素单元输出的初始检测值为Q，对应的散射系数为k，则该像素单元的修正检测值Q’＝Q-QSUM·k。


6.根据权利要求5所述的飞行时间测距系统的测距方法，其特征在于，对所述远距检测子帧中，所述远距区域对应的像素单元所输出的初始检测值进行修正。


7.根据权利要求5所述的飞行时间测距系统的测距方法，其特征在于，对所述远距检测子帧中，散射系数小于某一阈值的像素单元所输出的初始检测值进行修正。


8.根据权利要求6所述的飞行时间测距系统的测距方法，其特征在于，所述远距区域包括至少两个连续的远距子区域，每个远距子区域分别对应一个远距检测子帧进行距离检测；对于每个远距检测子帧，分别对相应的远距子区域所对应的像素单元输出的初始检测值进行修正。


9.一种飞行时间测距系统，包括光源模块、...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇亮，梅健，
申请(专利权)人：炬佑智能科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32