[發(fā)明專利]一種TOF傳感器的距離計算方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810120443.2
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108445500A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余曉智
• 申請（專利權(quán)）人: 余曉智
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S7/495
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發(fā)明公開了一種TOF傳感器的距離計算方法及系統(tǒng)，方法包括：根據(jù)TOF傳感器采樣信號的振幅、振幅均方差以及信噪比判斷是否開始進行測量距離計算，若是，則執(zhí)行下一步驟；根據(jù)TOF傳感器采樣信號在笛卡爾坐標體系中采用基于采樣信號差分的方法來進行測量距離計算；其中，測量距離為TOF傳感器與目標間的距離，TOF傳感器采樣信號的每個像素對應(yīng)有一對用于進行光電轉(zhuǎn)換的電荷存儲池，且該像素在距離測量結(jié)束后讀取該對電荷存儲池的差分信號作為輸出。本發(fā)明通過信號差分有效抑制了環(huán)境光的干擾，從而能在室外使用TOF傳感器；通過采樣信號的振幅、振幅均方差以及信噪比進一步提升了測量計算的精度，可廣泛應(yīng)用于距離測量領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及距離測量領(lǐng)域，尤其是一種TOF傳感器的距離計算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

TOF是飛行時間(Time of Flight)技術(shù)的縮寫，即傳感器發(fā)出經(jīng)調(diào)制的近紅外光，遇物體后反射，傳感器通過計算光線發(fā)射和反射時間差或相位差來換算被拍攝景物的距離，以產(chǎn)生深度信息，此外再結(jié)合傳統(tǒng)的相機拍攝，就能將物體的三維輪廓以不同顏色代表不同距離的地形圖方式呈現(xiàn)出來。TOF技術(shù)在三維視覺、無人機、三維人臉識別、機器人等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，成為將會成為實現(xiàn)我們未來智能社會生活環(huán)境的最基礎(chǔ)技術(shù)之一。

現(xiàn)有的TOF傳感器是光譜型傳感器，即對從可見光到紅外波段都很敏感，因此其難以實現(xiàn)戶外和環(huán)境光較強場景下的應(yīng)用。故像無人坦克、無人裝甲等對室外環(huán)境要求較高的設(shè)備將不得不使用基于雙目視覺技術(shù)的雙目攝像頭來取代TOF傳感器，然而雙目攝像頭成本高且在昏暗環(huán)境下以及特征不明顯的情況下并不適用。

為此，有必要設(shè)計一種能在室外使用且精度高的TOF傳感器測距方案。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于：提供一種能在室外使用且精度高的TOF傳感器的距離計算方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明所采取的第一技術(shù)方案是：

一種TOF傳感器的距離計算方法，包括以下步驟：

根據(jù)TOF傳感器采樣信號的振幅、振幅均方差以及信噪比判斷是否開始進行測量距離計算，若是，則執(zhí)行下一步驟；反之，則進行光電轉(zhuǎn)換時間調(diào)整；

根據(jù)TOF傳感器采樣信號在笛卡爾坐標體系中采用基于采樣信號差分的方法來進行測量距離計算；

其中，測量距離為TOF傳感器與目標間的距離，TOF傳感器采樣信號的每個像素對應(yīng)有一對用于進行光電轉(zhuǎn)換的電荷存儲池，且該像素在距離測量結(jié)束后讀取該對電荷存儲池的差分信號作為輸出。

進一步，所述根據(jù)TOF傳感器采樣信號的振幅、振幅均方差以及信噪比判斷是否開始進行測量距離計算，若是，則執(zhí)行下一步驟；反之，則進行光電轉(zhuǎn)換時間調(diào)整這一步驟，具體包括：

TOF傳感器進行飛行時間測量；

判斷TOF傳感器采樣信號是否滿足預(yù)設(shè)的振幅要求，若是，則執(zhí)行下一步驟，反之，則增加或減少TOF傳感器采樣的光電轉(zhuǎn)換時間后返回TOF傳感器進行飛行時間測量的步驟；

計算TOF傳感器采樣信號的振幅均方差；

根據(jù)計算的振幅均方差判斷TOF傳感器采樣信號是否滿足振幅均方差要求，若是，則執(zhí)行下一步驟，反之，則增加或減少TOF傳感器采樣的光電轉(zhuǎn)換時間后返回TOF傳感器進行飛行時間測量的步驟；

計算TOF傳感器采樣信號的信噪比；

根據(jù)計算的信噪比判斷TOF傳感器采樣信號是否滿足信噪比要求，若是，則執(zhí)行根據(jù)TOF傳感器采樣信號在笛卡爾坐標體系中采用基于采樣信號差分的方法來進行測量距離計算這一步驟，反之，則增加TOF傳感器采樣的光電轉(zhuǎn)換時間后返回TOF傳感器進行飛行時間測量的步驟。