[发明专利]一种高精度、宽量程的测距方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度、宽量程的测距方法及系统，属于测距技术领域。

背景技术

目前市面上常用的测距产品包括3D摄像头(ToF)等使用的测距方法主要有直接脉冲测距法、随机脉冲相关测距法、相位测距法等。

其中，直接脉冲测距法的测距原理是通过测量脉冲从发射端发出，经过被测目标返回至探测器之间的飞行时间，来计算距离信息，该方法一般用于远程测距，不适合近距离测距，且精度较低。

随机脉冲相关测距法的测距原理是通过计算发出的随机脉冲信号与返回的随机脉冲信号的互相关函数，来计算距离信息，该方法抗干扰能力强，一般适用于远程测距，其测距精度受随机信号的调制频率限制，精度较低。

相位测距法的测距原理是通过检测周期信号从发射端发出，经过被测目标返回至探测器之间的相位位移，来计算距离信息，该方法测量精度高，但由于是周期信号，其最大测量距离受最大相位位移2π的限制，后来提出的多频相位测距法使用2个或多个频率的周期信号来扩展测距量程，但依然受周期信号的周期限制，因此相位测距法一般用于短距离、高精度的测量场合。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种高精度、宽量程的测距方法及系统。本发明能够同时兼顾高精度和宽量程，既可以应用在近距离测距，也可以应用在远距离测距，另外还可以应用于场景深度测量与3D成像、机器人视觉、手势识别等应用中。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高精度、宽量程的测距方法，其特征在于，所述测距方法通过将一种粗精度测距方法与相位测距方法相结合，利用粗精度测距方法调制光源获得粗精度距离值，利用相位测距方法调制光源获得一个相位周期内的高精度距离值，然后根据所述粗精度距离值和所述高精度距离值得出测距目标的距离位于相位测距的第几个相位周期，最后计算出高精度的实际距离值。

作为一种较佳的实施例，具体包括如下步骤：

步骤SS1：配置相关参数，包括相位测距方法的周期信号频率f_P、粗精度测距方法的测距精度R_R，转入步骤SS2；

步骤SS2：根据相位测距方法和粗精度测距方法，同时发出相位测距方法的周期信号与粗精度测距方法的测距信号，转入步骤SS3；

步骤SS3：将步骤SS2中的周期信号和测距信号叠加成混合信号，并用叠加后的混合信号驱动光源对测距目标发射出混合光信号，转入步骤SS4；

步骤SS4：探测器接收到返回的步骤SS3中的混合光信号，将混合光信号转化为混合电信号，然后分别转入步骤SS5和步骤SS6；

步骤SS5：将步骤SS4中的混合电信号中的周期信号分离出来，进行相位测距计算，根据相位差求出一个相位周期内的高精度距离值L_P，转入步骤SS7；

步骤SS6：将步骤SS4中的混合电信号中的测距信号分离出来，根据粗精度测距方法求出粗精度距离值L_R，转入步骤SS7；

步骤SS7：根据步骤SS6中的粗精度距离值L_R和步骤SS5中的高精度距离值L_P计算出当前测距目标的距离处于相位测距的第几个相位周期，然后计算出高精度的实际距离。

作为一种较佳的实施例，步骤SS7具体包括：相位测距方法的周期信号频率为f_P，根据该频率信号的相位测距的最大距离即一个相位周期T_P为：

相位测距方法的相位周期为T_P，粗精度测距方法的测距精度为R_R，为保证能够准确的定位测距目标的距离位于相位测距的第几个相位周期，调整相位测距方法的相位周期为T_P和粗精度测距方法的测距精度R_R以满足：

也就是说，粗精度测距方法的精度要小于相位测距方法的相位周期的一半。

作为一种较佳的实施例，所述光源可以是激光光源，但不限于激光光源，也可以是其他可调制的光源。

作为一种较佳的实施例，所述粗精度测距方法可以采用直接脉冲测距方法或者随即调制测距方法，但不限于这两种方法，也可以是其他宽量程的测距方法。