[发明专利]同步旋转LIDAR和卷帘快门相机系统

说明书

一个示例系统包括围绕轴旋转以扫描LIDAR传感器的环境的LIDAR传感器。该系统还包括一个或多个相机，该相机检测来自一个或多个外部光源的外部光。一个或多个相机一起提供多行感测元件。感测元件行与LIDAR传感器的旋转轴对准。该系统还包括控制器，该控制器操作一个或多个相机以获得图像像素行的序列。序列中的第一图像像素行指示在第一曝光时间段期间由第一行感测元件检测到的外部光。序列中的第二图像像素行指示在第二曝光时间段期间由第二行感测元件检测到的外部光。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月28日提交的美国专利申请第15/719,366号的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

背景技术

诸如光检测和测距(light detection and ranging，LIDAR)传感器、无线电检测和测距(radio detection and ranging，RADAR)传感器以及声音导航和测距(soundnavigation and ranging，SONAR)传感器等的有源传感器可以通过向环境发射信号并检测发射的信号的反射来扫描环境。诸如图像传感器和麦克风等的无源传感器可以检测来自环境中的源的信号。

示例LIDAR传感器可以在扫描场景以聚集表示反射表面的“点云”时确定到环境特征的距离。可以通过以下方式确定点云中的各个点：例如，通过发送激光脉冲并检测从环境中的对象反射的返回脉冲(如果有)，然后根据脉冲的发送和其反射的接收之间的时间延迟确定到对象的距离。因此，可以生成指示环境中的反射特征的位置的点的三维图。

示例图像传感器可以捕获图像传感器可见的场景的图像。例如，图像传感器可以包括互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)有源像素传感器或其他类型的光传感器的阵列。每个CMOS传感器可以从入射到阵列上的场景接收一部分光。然后，当CMOS传感器被暴露于来自场景的光时，每个CMOS传感器可以在曝光时间期间输出入射在CMOS传感器上的光的量的测量。通过这种布置，可以生成场景的图像，其中图像中的每个像素基于来自CMOS传感器阵列的输出指示一个或多个值(例如，颜色等)。

发明内容

在一个示例中，一种系统包括光检测和测距(LIDAR)传感器，该传感器包括发送器和接收器。发送器向LIDAR传感器的环境发射光脉冲。接收器检测发射的光脉冲的反射。LIDAR传感器基于LIDAR传感器围绕轴的旋转来扫描环境。该系统还包括检测来自一个或多个外部光源的外部光的一个或多个相机。一个或多个相机一起提供多行感测元件。每行感测元件与LIDAR传感器的旋转轴对准。该系统还包括控制器，该控制器操作一个或多个相机以获得图像像素行的序列。序列中的第一图像像素行指示在第一曝光时间段期间由第一行感测元件对外部光的测量。序列中的第二图像像素行指示在第二曝光时间段期间由第二行感测元件对外部光的测量。

在另一个示例中，一种设备包括光检测和测距(LIDAR)传感器，该传感器发射多个光束，将多个光束引向由LIDAR传感器的指向(pointing direction)定义的视场(FOV)，以及检测所发射的光束的反射。该设备还包括图像传感器，该图像传感器检测来自一个或多个外部光源的外部光。图像传感器包括相邻行的感测元件的阵列。根据针对LIDAR传感器的给定指向，由LIDAR传感器引导的给定光束的布置来布置阵列中的给定行的感测元件。该设备还包括致动器，该致动器使LIDAR传感器围绕轴旋转以调整LIDAR传感器的指向。由LIDAR传感器发射的多个光束的布置至少基于指向的调整。该设备还包括控制器，该控制器操作图像传感器以至少基于由LIDAR传感器发射的多个光束的布置以特定顺序获得图像像素的序列。图像像素的序列指示由阵列中的相应感测元件根据相应感测元件对外部光的相应曝光时间段进行的测量。相应曝光时间段至少基于特定顺序。