[发明专利]一种TOF传感器的距离计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种TOF传感器的距离计算方法及系统，方法包括：根据TOF传感器采样信号的振幅、振幅均方差以及信噪比判断是否开始进行测量距离计算，若是，则执行下一步骤；根据TOF传感器采样信号在笛卡尔坐标体系中采用基于采样信号差分的方法来进行测量距离计算；其中，测量距离为TOF传感器与目标间的距离，TOF传感器采样信号的每个像素对应有一对用于进行光电转换的电荷存储池，且该像素在距离测量结束后读取该对电荷存储池的差分信号作为输出。本发明通过信号差分有效抑制了环境光的干扰，从而能在室外使用TOF传感器；通过采样信号的振幅、振幅均方差以及信噪比进一步提升了测量计算的精度，可广泛应用于距离测量领域。

技术领域

本发明涉及距离测量领域，尤其是一种TOF传感器的距离计算方法及系统。

背景技术

TOF是飞行时间(Time of Flight)技术的缩写，即传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。TOF技术在三维视觉、无人机、三维人脸识别、机器人等领域得到了广泛的应用，成为将会成为实现我们未来智能社会生活环境的最基础技术之一。

现有的TOF传感器是光谱型传感器，即对从可见光到红外波段都很敏感，因此其难以实现户外和环境光较强场景下的应用。故像无人坦克、无人装甲等对室外环境要求较高的设备将不得不使用基于双目视觉技术的双目摄像头来取代TOF传感器，然而双目摄像头成本高且在昏暗环境下以及特征不明显的情况下并不适用。

为此，有必要设计一种能在室外使用且精度高的TOF传感器测距方案。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种能在室外使用且精度高的TOF传感器的距离计算方法及系统。

本发明所采取的第一技术方案是：

一种TOF传感器的距离计算方法，包括以下步骤：

根据TOF传感器采样信号的振幅、振幅均方差以及信噪比判断是否开始进行测量距离计算，若是，则执行下一步骤；反之，则进行光电转换时间调整；

根据TOF传感器采样信号在笛卡尔坐标体系中采用基于采样信号差分的方法来进行测量距离计算；

其中，测量距离为TOF传感器与目标间的距离，TOF传感器采样信号的每个像素对应有一对用于进行光电转换的电荷存储池，且该像素在距离测量结束后读取该对电荷存储池的差分信号作为输出。

进一步，所述根据TOF传感器采样信号的振幅、振幅均方差以及信噪比判断是否开始进行测量距离计算，若是，则执行下一步骤；反之，则进行光电转换时间调整这一步骤，具体包括：

TOF传感器进行飞行时间测量；

判断TOF传感器采样信号是否满足预设的振幅要求，若是，则执行下一步骤，反之，则增加或减少TOF传感器采样的光电转换时间后返回TOF传感器进行飞行时间测量的步骤；

计算TOF传感器采样信号的振幅均方差；

根据计算的振幅均方差判断TOF传感器采样信号是否满足振幅均方差要求，若是，则执行下一步骤，反之，则增加或减少TOF传感器采样的光电转换时间后返回TOF传感器进行飞行时间测量的步骤；

计算TOF传感器采样信号的信噪比；

根据计算的信噪比判断TOF传感器采样信号是否满足信噪比要求，若是，则执行根据TOF传感器采样信号在笛卡尔坐标体系中采用基于采样信号差分的方法来进行测量距离计算这一步骤，反之，则增加TOF传感器采样的光电转换时间后返回TOF传感器进行飞行时间测量的步骤。