[发明专利]用于LIDAR测量的处理系统

说明书

光学测量系统可通过提高其数据路径的各种方面来改进其估计与周围对象的距离的准确度。空间分辨率可通过基于空间方位而细分直方图桶或积分寄存器而提高。数据路径中的任一点处的饱和可被检测到且用于停止计数个别像素中的光子，饱和可接着在测量结束之后归一化。多个峰值可使用递归或迭代技术检测到以识别每一阶段处的最大剩余峰值。代替迭代通过直方图存储器多次，阈值可基于所估计环境噪声水平而预计算，且峰值可在单次遍历中检测到。

相关申请案的交叉引用

本申请案主张2019年8月5日提交的第62/882,907号美国临时申请案的权益和优先权，所述美国临时申请案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开大体上描述光检测与测距(LIDAR)系统。更具体地说，本公开描述基于SPAD的LIDAR系统，其估计背景噪声水平且聚集具有改进时间分辨率的测量的过程中的总光子计数。

背景技术

LIDAR系统用于对象检测和测距，例如，用于如汽车、卡车、船等交通工具。LIDAR系统还用于移动应用(例如，用于面部辨识)、家庭娱乐(例如，捕获用于视频游戏输入的手势捕获)和增强现实。LIDAR系统通过利用来自激光器的脉冲照射一个地景，且接着测量光子行进到对象且在反射之后返回的时间来测量与对象的距离，所述时间如LIDAR系统的接收器所测量。分析检测到的信号以检测背景光当中的反射信号脉冲的存在。可基于从脉冲的传输到对应反射脉冲的接收的飞行时间而确定与对象的距离。

确切地说，在LIDAR系统的经济成本下，可能难以在所有条件下提供低到几厘米的鲁棒距离准确度。如单光子雪崩二极管(SPAD)的有前景的新检测器技术是有吸引力的，但当用以测量飞行时间和其它信号特性时具有显著缺陷，特别是在广泛的环境条件和目标距离方面由于其受限制的动态范围而具有显著缺陷。另外，因为其对即使少量光子的敏感性，SPAD可极易受背景噪声光的环境水平影响。

LIDAR系统将得益于在变化的现实世界条件下检测反射激光脉冲且测量其飞行时间的较准确方法。具体地说，基于SPAD的LIDAR系统将得益于准确地估计背景噪声水平且聚集具有改进时间分辨率的测量的过程中的总光子计数的方法。

发明内容

在一些实施例中，光学测量系统可包含光源，其配置成在一个或多个第一时间间隔中传输一个或多个脉冲串作为光学测量的部分。一个或多个第一时间间隔中的每一个可包含一个或多个脉冲串中的一个。光学测量系统还可包含光传感器，其包括配置成检测来自一个或多个脉冲串的光子和来自环境光的光子的一个或多个光检测器。光学测量系统可另外包含多个第一寄存器，其累积在一个或多个第一时间间隔期间接收到的来自一个或多个光检测器的光子计数。一个或多个第一时间间隔中的每一个可细分成多个第一时间区间，且多个第一寄存器中的每一个可累积在一个或多个第一时间间隔中的每一个中的多个第一时间区间中的对应一个期间接收到的光子计数以表示在一个或多个第一时间间隔期间接收到的光子计数的直方图。光学测量系统可进一步包含多个第二寄存器，其累积在与一个或多个第一时间间隔的至少一部分重叠的第二时间间隔中来自一个或多个光检测器的光子计数。第二时间间隔可细分成多个第二时间区间，且多个第二寄存器中的每一个可累积在多个第二时间区间中的对应一个期间接收到的光子计数。