[发明专利]用于时间编码时间飞行距离测量的系统及方法

说明书

一种用于时间编码时间飞行距离测量的系统及方法，该系统包括：发射器，经配置以发射具有时间编码的光信号脉冲串；采集器，经配置以采集被物体反射回的所述光信号脉冲串中的光子；处理电路，与所述发射器以及所述采集器连接，经配置以对所述光子进行计数以形成帧周期单光子计数时序串；并基于所述时间编码以及所述帧周期单光子计数时序串绘制直方图。本发明的系统及方法允许发射器以远低于最大测量范围对应最大飞行时间的脉冲周期来发射脉冲串，从而可以极大程度上提升帧率。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种用于时间编码时间飞行距离测量的系统及方法。

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。利用直接时间飞行法进行测量时，发射端向目标发射脉冲光束，该脉冲光束以一定的频率进行发射，相邻脉冲的时间间隔(脉冲周期)要求不小于系统最大测量距离对应的最大飞行时间，以避免信号无法识别的情况出现。因此，系统的帧率往往受到最大测量距离的局限，当系统测量距离达到百米甚至更远时，帧率则非常低，难以满足一些实际应用对高帧率的需求。

另外，当多个系统在相同的空间中同步工作时，容易出现干扰的情形，即某一个系统的接收端除了会接收到来自自身发射端的光信号还会接收其他系统发射端发射过来的光信号，从而引起误差。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

为了解决系统的帧率受到最大测量距离的限制以及多机干扰问题中的至少一种，本申请提供了一种用于时间编码时间飞行距离测量的系统及方法。

一种用于时间编码时间飞行距离测量的系统，包括：

发射器，经配置以发射具有时间编码的光信号脉冲串；

采集器，经配置以采集被物体反射回的所述光信号脉冲串中的光子；

处理电路，与所述发射器以及所述采集器连接，经配置以对所述光子进行计数以形成帧周期单光子计数时序串；并基于所述时间编码以及所述帧周期单光子计数时序串绘制直方图。

进一步地，所述处理电路经配置以确定所述直方图中的脉冲波形对应的时间；并根据所述脉冲波形对应的时间确定飞行时间。

进一步地，相邻所述脉冲串的时间间隔小于设定最大测量范围对应的最大飞行时间。

进一步地，所述采集器包括单光子雪崩光电二极管(SPAD)。

进一步地，所述时间编码为规则时间编码[Δt，2Δt，3Δt，…，(n-1)Δt]，其中Δt为脉冲周期，n为脉冲串包含的脉冲的数量；其中所述直方图依据以下方式进行绘制：以当前要绘制所述直方图中的时间单元为起始单元，将所述时序串中后续与所述起始单元相隔整数个Δt的所有时间单元中的光子计数值与所述起始单元中的光子计数值进行叠加，叠加后的光子计数作为所述起始单元的光子计数数值。

进一步地，从所述帧周期单光子计数时序串的中间时间单元开始绘制所述直方图，一旦寻找到一个脉冲波形后，往更早的时间单元方向继续绘制所述直方图，直到在当前脉冲波形相距Δt的更早时间段内没有发现有脉冲波形为止。