[发明专利]距离测量系统

说明书

本发明提供一种距离测量系统，包括：发射模组，用于发射具有第一畸变特征的斑点图案光束；采集模组，包含具有第二畸变特征的成像透镜以及阵列像素单元，用于采集被反射的所述斑点图案光束；处理电路，与所述发射模组以及所述采集模组连接，用于计算所述发射光束与所述反射光束之间的飞行时间；所述第一畸变特征与所述第二畸变特征相互补偿。提供一种距离测量系统，通过在硬件上实现畸变补偿，相对于传统的通过算法实现畸变补偿方案相比，不仅降低了对算法的要求，也可以从源头上解决畸变问题，效果更佳。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种距离测量系统。

背景技术

时间飞行(Time of flight,TOF)法通过测量光束在空间中的飞行时间来计算物体的距离，由于其具有精度高、测量范围大等优点被广泛应用于消费电子、无人架驶、AR/VR等领域。

基于时间飞行原理的距离测量系统比如时间飞行深度相机、激光雷达等系统往往包含一个光源发射端以及接收端，光源向目标空间发射光束以提供照明，接收端接收由目标反射回的光束，系统再通过计算光束由发射到反射接收所需要的时间来计算物体的距离。在利用时间飞行深度相机、激光雷达等距离测量系统进行距离感测时，环境光干扰会影响到测量的精度，比如当环境光强度较高甚至淹没光源的光束时，特别对于泛光照明，将很难分辨出光源的光束以至于出现较大的测量误差。

现有的技术中可以通过增加滤光片等光学方法以及设置减法电路等电子方法(论文CMOS Sensors for Time-Resolved Active Imaging)来进行背景光抑制，然而，这些方法仍然不能从本质上消除或降低环境光干扰引起的测量误差。采用点扫描的方式有利用于提升信噪比，但相较于泛光照明而言，测量分辨率较低。总之，现有技术难以兼顾信噪比、测量精度以及测量分辨率。

发明内容

本发明为了解决现有的问题，提供一种距离测量系统。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种距离测量系统，包括：发射模组，用于发射具有第一畸变特征的斑点图案光束；采集模组，包含具有第二畸变特征的成像透镜以及阵列像素单元，用于采集被反射的所述斑点图案光束；处理电路，与所述发射模组以及所述采集模组连接，用于计算所述发射光束与所述反射光束之间的飞行时间；所述第一畸变特征与所述第二畸变特征相互补偿。

在本发明的一种实施例中，所述第一畸变特征为桶形畸变特征或枕形畸变特征，所述第二畸变特征为枕形畸变特征或桶形畸变特征。

在本发明的又一种实施例中，所述发射模组包括阵列光源、投影透镜及空间光调制器。所述阵列光源上的子光源排列是具有第一畸变特征的二维排列图案；或，所述投影透镜具有第一畸变特征；或，所述空间光调制器的衍射图案具有第一畸变特征；或，所述阵列光源上的子光源排列、所述投影透镜以及所述空间光调制器衍射图案中的至少两种被综合设计以使所述发射模组具有第一畸变特征。

在本发明的又一种实施例中，所述发射模组包括阵列光源和投影透镜。所述阵列光源上的子光源排列是具有第一畸变特征的二维排列图案；或，所述投影透镜具有第一畸变特征；或，所述阵列光源上的子光源排列以及所述投影透镜被综合设计以使所述发射模组具有第一畸变特征。

本发明还提供一种距离测量系统，包括：发射模组，包含阵列光源以及投影透镜，用于发射斑点图案光束；采集模组，包含成像透镜以及阵列像素单元，用于采集被反射的所述斑点图案光束；处理电路，与所述发射模组以及所述采集模组连接，用于计算所述发射光束与所述反射光束之间的飞行时间；所述阵列光源上的子光源排列是具有第一畸变特征的二维排列图案，所述投影透镜具有第二畸变特征，所述第一畸变特征与所述第二畸变特征相互补偿。所述第一畸变特征为桶形畸变特征或枕形畸变特征，所述第二畸变特征为枕形畸变特征或桶形畸变特征。