[發明專利]在3D成像系統中測定距離

無效

• 申請號: 201110240920.7
• 申請日: 2005-07-06
• 公開（公告）號: CN102411145A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: J·迪米斯戴爾
• 申請（專利權）人: 拓普康定位系統公司
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S7/486
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 楊勇;鄭建暉

1.一種對三維目標成像的方法，包括：

在成像平面中安裝檢測器陣列；

將所述檢測器陣列中的每一個檢測器連接到具有一個或多個內插器的計時電路，其中，每個內插器包括一個或多個內插器電路，其中每個內插器電路以與其放電不同的速率對電容器充電；

朝目標傳輸光脈沖，以便所述光脈沖的一部分作為反射脈沖從所述目標反射，其中，傳輸所述光脈沖包括記錄第一數值，其中所述第一數值表示所述光脈沖何時被朝所述目標傳輸；

檢測所述反射脈沖到達所述檢測器陣列中的一個或多個檢測器，其中，檢測所述反射脈沖的到達包括：

測定表示所述反射脈沖的振幅的反射脈沖特征；以及

記錄第二數值，其中，所述第二數值表示所述反射脈沖何時到達所述檢測器；

以所述第一數值和第二數值以及所述反射脈沖特征的函數的方式計算到所述目標的距離；

接收所述三維目標的一組空間測量；

測定所述目標的表面法線的近似值；

基于所述表面法線估計距離修正；以及

將所述距離修正應用于所述一組測量。

2.根據權利要求1所述的方法，其中測定所述目標的表面法線的近似值包括以未修正的距離數據的函數的方式估計所述表面法線，并且其中估計距離修正包括確定將距離測量改變多少以使所計算的距離測量更接近對于所估計的表面法線預期的距離測量。

3.根據權利要求1所述的方法，其中測定反射脈沖特征包括在預定時間間隔內對所述反射脈沖進行積分。

4.根據權利要求1所述的方法，其中測定反射脈沖特征包括檢測峰值振幅。

5.根據權利要求1所述的方法，其中記錄第二數值包括監控所述檢測器以檢測所述反射脈沖何時超過閾值，記錄對應于所述反射脈沖超過所述閾值的檢測時間，并且以所述反射脈沖特征的函數的方式修正所述檢測時間。

6.根據權利要求1所述的方法，其中兩個或更多個內插器電路串聯，并且其中記錄第二數值包括在所述反射脈沖到達所述檢測器時啟動第一內插器電路以及在所述第一內插器電路達到預定電壓后啟動第二內插器電路。

7.根據權利要求1所述的方法，其中傳輸光脈沖包括將所述光脈沖的一部分指向檢測器，并且其中記錄第一數值包括檢測所述光脈沖的所述部分到達所述檢測器。

8.根據權利要求1所述的方法，其中記錄第二數值包括在所述反射脈沖到達所述檢測器時啟動所述內插器電路中的一個，并且捕獲電路電壓，該電路電壓表示在隨后的時鐘沿上所述第一電容器上的電荷。

9.根據權利要求8所述的方法，其中啟動所述內插器電路中的一個包括以第一速率將該內插器電路的電容器放電直到隨后的主時鐘的跳變。

10.根據權利要求8所述的方法，其中啟動所述內插器電路中的一個包括：

以第一速率將該內插器電路的電容器放電直到隨后的主時鐘的跳變；以及

捕獲該內插器電路的電容器兩端的電壓。

11.一種用于制成目標的三維圖像的系統，包括：

激光器，其中所述激光器產生光脈沖并將所述光脈沖投射到目標上，以便所述光脈沖作為反射脈沖被反射；

檢測器陣列，其中所述檢測器陣列包括多個檢測器，其中所述檢測器被定向以接收所述反射脈沖；

連接到所述檢測器陣列的計時電路，其中所述計時電路測定所述反射脈沖何時到達所述檢測器陣列上的檢測器，其中所述計時電路包括一個或多個內插器，其中每個內插器包括一個或多個內插器電路，其中每個內插器電路以與其對電容器放電不同的速率對所述電容器充電；以及

連接到所述計時電路的處理器，其中所述處理器將所述光脈沖傳輸時間計算為在所述光脈沖被投射到所述目標上以及從所述目標反射的脈沖到達所述檢測器陣列上的檢測器之間的時間，以測定到所述目標的距離；

其中所述處理器以所計算的傳輸時間的函數的方式計算到所述目標的距離；并且

其中所述處理器通過以下所述修正所計算的距離測量：

接收所述三維目標的一組空間測量；

測定所述目標的表面法線的近似值；

基于所述表面法線估計距離修正；以及

將所述距離修正應用于所述一組測量。