[發(fā)明專利]用于接收光束的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)程序

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280018879.1
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN103502839A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·羅佑羅佑;J·里烏格拉斯
• 申請（專利權(quán)）人: 加泰羅尼亞科技大學(xué)
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S7/486;G01S17/89
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 舒雄文;蹇煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于接收光束的方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于接收光束的且例如可以為用于對表面進(jìn)行掃描的方法的部分的方法，接收的光束為在待掃描的表面中反射的光束。

本發(fā)明還涉及用于接收光束的且適合于執(zhí)行該方法的系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序。

背景技術(shù)

現(xiàn)今，存在其中應(yīng)用3D構(gòu)圖和信息來增強(qiáng)不同技術(shù)的寬廣范圍的領(lǐng)域，不同技術(shù)為：包括深度信息的視頻生成技術(shù)、通過對交通工具所在的表面、目標(biāo)位置的構(gòu)圖來導(dǎo)引交通工具、制造過程中的質(zhì)量控制等。

所述領(lǐng)域中使用的該3D構(gòu)圖之一是借助于基于飛行時(shí)間測量技術(shù)（稱為TOF）的系統(tǒng)來對表面進(jìn)行掃描，該系統(tǒng)在過去已經(jīng)被廣泛用于獲得具有深度信息的圖像。

基于TOF技術(shù)的所述系統(tǒng)通常涉及用于發(fā)射和接收光束以測量距表面的距離的系統(tǒng)的實(shí)施。基于TOF的第一成像系統(tǒng)使用機(jī)械掃描技術(shù)并包括負(fù)責(zé)管理確定的方向上的光束的發(fā)射和接收的機(jī)械系統(tǒng)。在任何情況下，測量基于具有單個(gè)傳感器的單個(gè)點(diǎn)，并且根據(jù)光束的機(jī)械掃描以及“測量”和“觸發(fā)點(diǎn)”的相關(guān)性來形成圖像。此外，機(jī)械掃描涉及與系統(tǒng)的部件的振動(dòng)、它們的低的耐用性和大的大小相關(guān)的問題。

與用于描述的機(jī)械系統(tǒng)中的用于接收光束的系統(tǒng)相反，也存在基于光傳感器陣列的用于接收光束的系統(tǒng)。

基本上，存在包括特定大小（n列乘m行）的光傳感器陣列的掃描系統(tǒng)，其可以同時(shí)接收并探測光束在表面上的反射。這些系統(tǒng)，已知為閃光雷達(dá)（Flash?Ladar），使用調(diào)制和/或脈沖TOF測量技術(shù)，該技術(shù)是廣泛已知的。此外，通過使用這些系統(tǒng)來獲得數(shù)字圖像，不存在在二維上對表面執(zhí)行機(jī)械掃描的需要，因?yàn)殛嚵斜旧硐薅ǘS表面，其最終限定圖像大小。

更具體地，如從圖1中能夠看到的，現(xiàn)今通常使用的用于對表面進(jìn)行掃描的系統(tǒng)（在此范例中，使用脈沖TOF技術(shù)的系統(tǒng)，然而也使用調(diào)制TOF技術(shù)）包括向待掃描的表面3發(fā)射光束2的激光器或LED束發(fā)射器1，此光束在表面上反射并由光傳感器陣列4接收，光傳感器陣列4用作接收系統(tǒng)和用作探測器以確定接收光束2的每一部分的時(shí)刻。此外，該系統(tǒng)包括：分束器5，分束器5將光束的部分引導(dǎo)至探測器9以確定開始發(fā)射光束的時(shí)刻；所需的光學(xué)元件6、7；以及裝置8，用于對由光傳感器陣列4接收的光束的每一部分的TOF值進(jìn)行計(jì)數(shù)（考慮探測器9探測分束器5分裂的光束的部分的時(shí)刻）并用于考慮對應(yīng)的TOF值來確定發(fā)射器1與表面3之間的距離。這樣，該系統(tǒng)使得能夠獲得掃描表面的3D數(shù)字圖像。

以下文獻(xiàn)中描述了使用MIT研發(fā)的脈沖TOF技術(shù)裝置的系統(tǒng)的范例：“Real-Time?3D?Ladar?Imaging”(Cho,Anderson等，LINCOLN?LABORATORY?JOURNAL,第16卷，第1期，2006)。該TOF裝置包括光傳感器陣列，并且其使用脈沖信號。更具體地，使用32×32像素傳感器，其使得能夠使用具有532nm的波長和250ps的脈沖寬度的信號以高達(dá)16KHz的頻率執(zhí)行測量。

在過去利用此技術(shù)工作和/或仍然在研發(fā)該技術(shù)，但是是在調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域，的制造商或研發(fā)團(tuán)隊(duì)的其它一些范例是Mesa?Imaging（瑞士電子與微技術(shù)中心(Centre?Suisse?d′Electronique?et?de?Microtechnique(CSEM)分拆上市），其已經(jīng)設(shè)計(jì)并商業(yè)化了TOF成像相機(jī)；德國Siegen大學(xué)（Siegen?University）的PMD?Technologies（Zentrum?für?Sensorsysteme(ZESS)分拆上市），其類似于CSEM，已經(jīng)研發(fā)了基于陣列的TOF成像相機(jī)；Optrima（ETRO(電子與信息系(Department?of?Electronics?and?Informatics))和VUB(布魯塞爾自由大學(xué)(Vrije?Universiteit?Brussel))分拆上市），其也已經(jīng)研發(fā)了另外的基于TOF陣列的成像相機(jī)；以及Canesta?Inc.，其是自2004年起已經(jīng)研發(fā)了用于諸如前述的TOF成像相機(jī)中的感測裝置的公司。