[发明专利]用于接收光束的系统、方法和计算机程序

说明书

技术领域

本发明涉及用于接收光束的方法。更具体地，本发明涉及用于接收光束的且例如可以为用于对表面进行扫描的方法的部分的方法，接收的光束为在待扫描的表面中反射的光束。

本发明还涉及用于接收光束的且适合于执行该方法的系统和计算机程序。

背景技术

现今，存在其中应用3D构图和信息来增强不同技术的宽广范围的领域，不同技术为：包括深度信息的视频生成技术、通过对交通工具所在的表面、目标位置的构图来导引交通工具、制造过程中的质量控制等。

所述领域中使用的该3D构图之一是借助于基于飞行时间测量技术（称为TOF）的系统来对表面进行扫描，该系统在过去已经被广泛用于获得具有深度信息的图像。

基于TOF技术的所述系统通常涉及用于发射和接收光束以测量距表面的距离的系统的实施。基于TOF的第一成像系统使用机械扫描技术并包括负责管理确定的方向上的光束的发射和接收的机械系统。在任何情况下，测量基于具有单个传感器的单个点，并且根据光束的机械扫描以及“测量”和“触发点”的相关性来形成图像。此外，机械扫描涉及与系统的部件的振动、它们的低的耐用性和大的大小相关的问题。

与用于描述的机械系统中的用于接收光束的系统相反，也存在基于光传感器阵列的用于接收光束的系统。

基本上，存在包括特定大小（n列乘m行）的光传感器阵列的扫描系统，其可以同时接收并探测光束在表面上的反射。这些系统，已知为闪光雷达（Flash Ladar），使用调制和/或脉冲TOF测量技术，该技术是广泛已知的。此外，通过使用这些系统来获得数字图像，不存在在二维上对表面执行机械扫描的需要，因为阵列本身限定二维表面，其最终限定图像大小。

更具体地，如从图1中能够看到的，现今通常使用的用于对表面进行扫描的系统（在此范例中，使用脉冲TOF技术的系统，然而也使用调制TOF技术）包括向待扫描的表面3发射光束2的激光器或LED束发射器1，此光束在表面上反射并由光传感器阵列4接收，光传感器阵列4用作接收系统和用作探测器以确定接收光束2的每一部分的时刻。此外，该系统包括：分束器5，分束器5将光束的部分引导至探测器9以确定开始发射光束的时刻；所需的光学元件6、7；以及装置8，用于对由光传感器阵列4接收的光束的每一部分的TOF值进行计数（考虑探测器9探测分束器5分裂的光束的部分的时刻）并用于考虑对应的TOF值来确定发射器1与表面3之间的距离。这样，该系统使得能够获得扫描表面的3D数字图像。

以下文献中描述了使用MIT研发的脉冲TOF技术装置的系统的范例：“Real-Time 3D Ladar Imaging”(Cho,Anderson等，LINCOLN LABORATORY JOURNAL,第16卷，第1期，2006)。该TOF装置包括光传感器阵列，并且其使用脉冲信号。更具体地，使用32×32像素传感器，其使得能够使用具有532nm的波长和250ps的脉冲宽度的信号以高达16KHz的频率执行测量。

在过去利用此技术工作和/或仍然在研发该技术，但是是在调制技术领域，的制造商或研发团队的其它一些范例是Mesa Imaging（瑞士电子与微技术中心(Centre Suisse d′Electronique et de Microtechnique(CSEM)分拆上市），其已经设计并商业化了TOF成像相机；德国Siegen大学（Siegen University）的PMD Technologies（Zentrum für Sensorsysteme(ZESS)分拆上市），其类似于CSEM，已经研发了基于阵列的TOF成像相机；Optrima（ETRO(电子与信息系(Department of Electronics and Informatics))和VUB(布鲁塞尔自由大学(Vrije Universiteit Brussel))分拆上市），其也已经研发了另外的基于TOF阵列的成像相机；以及Canesta Inc.，其是自2004年起已经研发了用于诸如前述的TOF成像相机中的感测装置的公司。