一种距离测量方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种距离测量方法及系统，方法包括：控制发射器向目标空间发射脉冲光束；控制采集器的像素单元中多个动态像素采集被测物体反射回的脉冲光束中的光子并形成第一光子信号；动态像素包含第一像素和第二像素,且每一个像素被单独控制,第一像素是采集被测物体反射回的脉冲光束的光子的像素,第二像素是采集环境光子的像素；根据第一光子信号确定动态像素内第一像素的位置；根据第一像素的位置激活第一像素，关闭第二像素；控制第一像素再次采集被测物体反射回的光子并形成第二光子信号；根据第二光子信号计算脉冲光束的飞行时间和/或距离。提高了像素输出的信号质量。

【技术实现步骤摘要】
一种距离测量方法及系统
本专利技术涉及测距
，尤其涉及一种距离测量方法及系统。
技术介绍
利用飞行时间原理(TOF，TimeofFlight)可以对目标进行距离测量以获取包含目标的深度值的深度图像，而基于飞行时间原理的距离测量系统已被广泛应用于消费电子、无人架驶、AR/VR等领域。基于飞行时间原理的距离测量系统通常包括发射器和采集器，利用发射器发射脉冲光束照射目标视场并利用采集器采集反射光束，计算光束由发射到反射接收所需要的时间来计算物体的距离。目前基于飞行时间原理的距离测量系统中采集器包括像素阵列，特别是包括基于单光子雪崩光电二极管(SPAD)的像素阵列。如中国专利CN201910888927.6中所述，为尽可能多的接收反射光束的光信号，通常将多个像素组合在一起使用，对应的像素区域称为“合像素”。当发射器与采集器配置为离轴的测量系统时，受到视差的影响，反射光束入射到像素阵列上形成的成像光斑会发生位移，导致合像素的位置不确定，由此提出了“超像素技术”以解决这一问题，但利用超像素采集反射光束时，部分像素处于激活状态但却未采集到反射光束中的光子而用于接收环境光子，对最终输出的光子信号产生干扰，影响测量精度。因此如何避免接收环境光子的像素的干扰是需要解决的问题。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的问题，提供一种距离测量方法及系统。为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下所述：一种距离测量方法，包括：S1：控制发射器向目标空间发射脉冲光束；S2：控制采集器的像素单元中多个动态像素采集被测物体反射回的所述脉冲光束中的光子并形成第一光子信号；所述动态像素包含第一像素和第二像素,且每一个所述像素被单独控制,所述第一像素是采集所述被测物体反射回的所述脉冲光束中光子的像素,所述第二像素是采集环境光子的像素；S3：根据所述第一光子信号确定所述动态像素内所述第一像素的位置；S4：根据所述第一像素的位置激活所述第一像素，关闭所述第二像素；S5：控制所述第一像素再次采集所述被测物体反射回的所述脉冲光束中的光子并形成第二光子信号；S6：根据第二光子信号计算所述脉冲光束的飞行时间和/或距离。在本专利技术的一种实施例中，通过调控所述动态像素内每一个所述像素上施加的偏置电压激活或关闭所述像素。根据所述第一像素的位置激活所述第一像素，关闭所述第二像素包括：根据所述第一像素的位置确定所述动态像素中每个像素的类型，所述类型是所述第一像素或所述第二像素；获取每个所述像素连接的存储单元存储的状态，所述状态包括激活或关闭；根据每个所述像素的类型及状态调控施加到所述像素上的偏置电压以激活所述第一像素、关闭所述第二像素。根据所述第一像素的位置激活所述第一像素，关闭所述第二像素包括：根据所述第一像素的位置确定所述动态像素每个像素的类型，所述类型是所述第一像素或所述第二像素；所述动态像素的宽度或高度与所述被测物体反射回的所述脉冲光束形成的光斑的直径一致；控制所述动态像素外部设置的列选电路或行选电路激活所述第一像素所在的列或行，关闭所述第二像素所在的列或行。所述列选电路或行选电路通过逻辑开关调控所述动态像素上施加的偏置电压。根据所述第一像素的位置激活所述第一像素，关闭所述第二像素包括：根据所述第一像素的位置确定所述动态像素中每个像素的类型，所述类型是所述第一像素或所述第二像素；发送控制信号到与所述动态像素中每一个所述像素连接的数模转换器；并调控所述像素上施加的偏置电压为与所述控制信号对应的电压值以激活所述第一像素、关闭所述第二像素。在本专利技术的另一种实施例中，根据所述第一光子信号确定所述动态像素内所述第一像素的位置包括：控制所述动态像素内的每个所述像素处于激活状态以采集所述被测物体反射回的所述脉冲光束中的光子输出所述第一光子信号；以第一时间分辨率进行计数以计算出第一飞行时间，再结合视差计算出所述第一像素的位置；其中，所述第一时间分辨率为低时间分辨率。根据所述第一光子信号确定所述动态像素内所述第一像素的位置包括：控制所述动态像素内的每个所述像素处于激活状态以采集所述被测物体反射回的所述脉冲光束中的光子输出所述第一光子信号；根据所述动态像素中每个所述像素采集光子的数量获取对应的灰度值，设定灰度值阈值用于确定所述动态像素中所述第一像素的位置。根据所述第一光子信号确定所述动态像素内所述第一像素的位置包括：通过逐个激活所述动态像素中每个像素采集光子后输出光子信号并绘制第一直方图；所述动态像素内的全部像素均激活后，对所述第一直方图做剪切只保留所述第一直方图中的信号峰，根据所述信号峰的位置计算出第一飞行时间或者可以根据信号峰处的光子数量计算灰度值；根据所述第一飞行时间或所述灰度值确定所述第一像素的位置。本专利技术还提供一种基于动态像素的距离测量系统，包括：发射器，用于向目标空间发射脉冲光束；采集器，用于采集被测物体反射回的所述脉冲光束中的光子并形成光子信号；所述采集器包括多个动态像素；所述动态像素采集被测物体反射回的脉冲光束中的光子并形成第一光子信号；所述动态像素包含第一像素和第二像素,且每一个所述像素被单独控制,所述第一像素是采集所述被测物体反射回的脉冲光束的光子的像素,所述第二像素是采集环境光子的像素；控制和处理电路，与所述发射器和所述采集器连接，用于执行如上任一项所述的方法。本专利技术的有益效果为：提供一种距离测量方法及系统，通过设置动态像素，单独控制动态像素内每一个像素状态，通过激活第一像素同时关闭第二像素尽可能多地采集远近不同的被测物体反射回来的脉冲光束中的光子，同时减少环境噪声对输出信号的干扰，从而提高了像素输出的信号质量，提高了距离测量的精度。进一步地，本专利技术提供了调控像素上施加的偏置电压激活或关闭像素的方法。附图说明图1是本专利技术实施例中一种距离测量系统的示意图。图2是本专利技术实施例中一种像素单元的示意图。图3是本专利技术实施例中一种距离测量方法的示意图。图4是本专利技术实施例中第一种根据第一光子信号确定动态像素内第一像素的位置的方法示意图。图5是本专利技术实施例中又一种像素单元的示意图。图6是本专利技术实施例中第二种根据第一光子信号确定动态像素内第一像素的位置的方法示意图。图7是本专利技术实施例中第三种根据第一光子信号确定动态像素内第一像素的位置的方法示意图。图8(a)-图8(e)是本专利技术实施例中像素的结构示意图。如图9是本专利技术实施例中第一种根据第一像素的位置激活所述第一像素，关闭第二像素的方法示意图。如图10是本专利技术实施例中第二种根据第一像素的位置激活所述第一像素，关闭第二像素的方法示意图。如图11是本专利技术实施例中第三种根据第一像素的位置激活所述第一像素，关闭第二像素的方法示意图。具体实施方式为了使本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种距离测量方法，其特征在于，包括：/nS1：控制发射器向目标空间发射脉冲光束；/nS2：控制采集器的像素单元中多个动态像素采集被测物体反射回的所述脉冲光束中的光子并形成第一光子信号；所述动态像素包含第一像素和第二像素,且每一个所述像素被单独控制,所述第一像素是采集所述被测物体反射回的所述脉冲光束中光子的像素,所述第二像素是采集环境光子的像素；/nS3：根据所述第一光子信号确定所述动态像素内所述第一像素的位置；/nS4：根据所述第一像素的位置激活所述第一像素，关闭所述第二像素；/nS5：控制所述第一像素再次采集所述被测物体反射回的所述脉冲光束中的光子并形成第二光子信号；/nS6：根据第二光子信号计算所述脉冲光束的飞行时间和/或距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种距离测量方法，其特征在于，包括：
S1：控制发射器向目标空间发射脉冲光束；
S2：控制采集器的像素单元中多个动态像素采集被测物体反射回的所述脉冲光束中的光子并形成第一光子信号；所述动态像素包含第一像素和第二像素,且每一个所述像素被单独控制,所述第一像素是采集所述被测物体反射回的所述脉冲光束中光子的像素,所述第二像素是采集环境光子的像素；
S3：根据所述第一光子信号确定所述动态像素内所述第一像素的位置；
S4：根据所述第一像素的位置激活所述第一像素，关闭所述第二像素；
S5：控制所述第一像素再次采集所述被测物体反射回的所述脉冲光束中的光子并形成第二光子信号；
S6：根据第二光子信号计算所述脉冲光束的飞行时间和/或距离。


2.如权利要求1所述的距离测量方法，其特征在于，通过调控所述动态像素内每一个所述像素上施加的偏置电压激活或关闭所述像素。


3.如权利要求2所述的距离测量方法，其特征在于，根据所述第一像素的位置激活所述第一像素，关闭所述第二像素包括：
根据所述第一像素的位置确定所述动态像素中每个像素的类型，所述类型是所述第一像素或所述第二像素；
获取每个所述像素连接的存储单元存储的状态，所述状态包括激活或关闭；
根据每个所述像素的类型及状态调控施加到所述像素上的偏置电压以激活所述第一像素、关闭所述第二像素。


4.如权利要求2所述的距离测量方法，其特征在于，根据所述第一像素的位置激活所述第一像素，关闭所述第二像素包括：
根据所述第一像素的位置确定所述动态像素每个像素的类型，所述类型是所述第一像素或所述第二像素；所述动态像素的宽度或高度与所述被测物体反射回的所述脉冲光束形成的光斑的直径一致；
控制所述动态像素外部设置的列选电路或行选电路激活所述第一像素所在的列或行，关闭所述第二像素所在的列或行。


5.如权利要求4所述的距离测量方法，其特征在于，所述列选电路或行选电路通过逻辑开关调控所述动态像素上施加的偏置电压。


6.如权利要求2所述的距离测量方法，其特征在于，根据所述第一像素的位置激活所述第一像素，关闭所述第二像素包括：
根据所述第一像素的位置确定所述动态像素中每个像素的类型，所述类型是...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞，何燃，朱亮，闫敏，
申请(专利权)人：深圳奥锐达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44