[发明专利]一种光学测距的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于空间定位领域，具体地，涉及一种光学测距的方法及装置。

背景技术

空间定位与测距技术随着元器件的小型化，成本的低廉化，已经越来越普及到普通消费级市场中，其中最典型的应用场景为家用小型机器人，无人机等移动端的自主导航领域。空间测距技术中，光学测距较其他测距方式如超声波测距，射频电路测距等具有精度高，响应快，抗干扰性相对较强等优势，因此被广泛采纳。最常见的光学定位测量装置基本包含一个光学发射装置和一个光学接收装置，测距方法有脉冲时间差法，相位差法，以及三角测量法，这几种方法中，相位差方法精度高，测量距离远，但测量频率低，响应较慢，不适合高速移动测量；脉冲时间差法，测量频率高，响应快，但是对硬件要求很高。三角测量法是较折中的办法，其测量距离和精度适中，响应较快，硬件成本相对较低，因此，大部分的消费级光学测距装置如扫地机器人用的激光雷达，广泛采用三角测量法。

目前，绝大部分消费级光学测距装置(如扫地机器人)对于采集响应速度的要求较高，因此，为保证测量时的高帧率(例如1800帧/秒以上)，现有技术中，三角测量的光学装置普遍采用一种特殊结构的线性图像传感器，成本是普通的面阵图像传感器的6-10倍，高昂的价格使其普及困难。另，线性图像传感器相比于面阵式图像传感器，其每个像素可能是正方形，也可能是矩形(如：32um*4um)，而且其行和列的像素数量分布呈现明显的线性特点，例如(每行像素数量：2048个，行数：4行)，正是由于线性图像传感器的感光像素行数很少，导致传感器感光面积很窄，所以光发射器需要严格对齐线性传感器像素中心水平位置，以保证反射光线可以被传感器接收，因此对激光器俯仰角度安装误差有较高的要求，不利于生产。此外，现有的光学测距装置只能对单光点进行测量，采样密度不够高。

发明内容

本发明提供了一种光学测距的方法及装置，采用了廉价的面阵式图像传感器，可动态划分多个感光子区域一次性采集多个光点，解决了现有技术中由于采用线性图像传感器实现光学测距带来的成本过高、安装要求高、采样密度低的问题，有效地降低了成本，提高了采样密度，同时提高了对安装误差的容错度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种光学测距装置，该光学测距装置包括：

光发射器，用于发射光至目标物体；

光接收器，用于接收发射光至所述目标物体后的反射光，所述光接收器包括镜头及面阵式图像传感器，所述面阵式图像传感器包含感光区域，所述感光区域划分为一个或多个感光子区域，所述一个或多个感光子区域用于采集一个或多个所述反射光的光点，所述光接收器还用于生成响应信号，所述响应信号包括所述一个或多个反射光点的位置信息；

处理器，用于接收所述光接收器生成的响应信号，并根据所述反射光点的位置信息，利用三角法计算出所述目标物体至所述光学测距装置的距离。

本发明的一个实施例中，该感光区域划分为一个或多个感光子区域，具体为：

该感光区域划分为一个或多个带状感光子区域，该感光子区域行数为M行，其中M为大于等于1的正整数；则该面阵式图像传感器还用于：在该一个或多个感光子区域采集该一个或多个反射光的光点后，获取该一个或多个反射光点的列位置信息。

本发明的一个实施例中，该一个或多个感光子区域用于采集该一个或多个反射光的光点，具体为：

当该光发射器发射多束点状光时，该多个感光子区域用于采集多个反射光点，该多个反射光点在该多个感光子区域中呈现类十字状或类矩阵状分布。

本发明的一个实施例中，该面阵式图像传感器用于获取该一个或多个反射光点的列位置信息，具体为：

该面阵式图像传感器获取该一个或多个反射光点的重心位置的列坐标信息。

本发明的一个实施例中，该面阵式图像传感器还用于：将该感光子区域中的每一列的若干个像素的灰度值进行均值计算，计算出的结果为M行像素信息压缩为一行或若干行像素信息的结果。

本发明的一个实施例中，该面阵式图像传感器包含所述多个感光子区域，该面阵式图像传感器将该多个感光子区域中其中一个或多个设置为有效感光区域，该有效感光区域在采集到该反射光点后，所述面阵式图像传感器产生并输出响应信号，其余则设置为无效感光区域，该无效感光区域在采集到该反射光点后，所述面阵式图像传感器不输出响应信号。

本发明的一个实施例中，该面阵式图像传感器还用于：

动态调节感光子区域的高度位置，以使一个或多个反射光点的重心落入所述感光子区域内。