[發明專利]利用飛行時間相機的反射率感測

在審

• 申請號: 202010414786.7
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN112034485A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: H·波蘭克
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: G01S17/894
• 分類號: G01S17/894;G01S17/10;G01S7/48;G01S7/4861;G01S7/497
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 黃倩

本公開的實施例涉及利用飛行時間相機的反射率感測。用于使用飛行時間(ToF)測量設備獲得反射率測量值的技術。一種示例方法包括：使用ToF傳感器中的一個或多個像素來獲得距離測量值；使用一個或多個像素來獲得與距離測量值相對應的強度測量值；以及基于距離測量值、強度測量值和反射率校準因子來計算反射率值。在一些實施例中，校準距離如下來獲得：通過使用ToF傳感器中的參考像素來測量到校準表面的參考距離，并從所測量的參考距離獲得校準距離。在一些實施例中，反射率校準因子如下來獲得：通過使用參考像素獲得與參考距離相對應的參考強度，并作為參考強度和一個或多個像素的視角的函數來計算反射率校準因子。

技術領域

本公開總體上涉及飛行時間(ToF)測量，并且更具體地涉及用于使用ToF傳感器來獲得反射率測量的技術。

背景技術

在光學感測應用中，深度測量，即，對到圖像傳感器的視野中的一個或多個對象的各個特征的距離測量，可以作為所謂的飛行時間(ToF)測量來執行，該測量是使用光速和圖像/像素傳感器來確定的距離測量。到感興趣對象的距離通常每像素來進行計算，并且一旦經過計算，該距離可以用于深度檢測、姿勢識別、對象檢測等。每像素的距離被組合來創建深度圖，該深度圖提供三維圖像。ToF測量技術越來越多地出現在便攜式電子設備(例如，蜂窩電話和“智能”設備)中。

許多常規的TOF測量方案需要多次順序的曝光，其也被稱為復本。每次曝光需要利用相對于參考信號處于相應相位處的調制信號，來對從光源生成的光進行振幅調制，該參考信號被應用到對從一個或多個感興趣對象反射的光進行解調制的像素，對于不同的曝光，相位是不同的。例如，一個方案需要四次單獨的曝光，其中調制信號的相對于參考信號的相位分別處于0°、90°、180°和270°。來自四個曝光的測量信息被收集并且進行比較，以確定深度圖。對于具有擴展的明確范圍的高精度測量，甚至可以執行更多的曝光，例如，多達九次單獨的原始測量。該常規方案以及若干變型和支持硬件在于2018年10月31日提交的題為“Image Sensor with Interleaved Hold for Single-Readout Depth Measurement”的共同待決的美國專利申請序列號16/176,817中詳細描述，出于提供本公開的上下文的目的,其全部內容通過引用并入本文。

發明內容

本文描述的是用于測量針對飛行時間(ToF)傳感器的每個像素的一個或多個所成像的對象的反射率的技術。在該上下文中，反射率是對象或材料表面在反射輻射能量中的效率，并且可以被理解為照射在對象或材料表面的光被反射回ToF傳感器的百分比。使用下面描述的校準和測量技術，ToF傳感器可以被用來產生反射率圖以及深度圖。例如，這可以用于對所成像的材料進行分類，和/或提供用于對象和面部識別的附加數據。反射率數據還可以用于例如檢測皮膚顏色或檢測人皮膚上的汗水。

下面詳細描述的實施例包括如在飛行時間(ToF)測量設備中實現的用于反射率測量的示例方法。該示例方法包括以下步驟：使用ToF傳感器中的一個或多個像素來獲得距離測量值；以及使用相同的一個或多個像素，獲得與距離測量值相對應的強度測量值。該方法還包括基于距離測量值、強度測量值和反射率校準因子來計算針對一個或多個像素的反射率值。這些步驟可以使用對相應的像素或相應的像素組特定的反射率校準因子，而針對若干(或許多)像素或像素組中的每個像素或像素組來執行。

在一些實施例中，計算反射率值包括：將強度測量值乘以反射率校準因子，并且乘以與距離測量值的平方成比例的因子。在一些實施例中，例如，針對每個像素i,j的反射率值根據R_i，j＝c_i，jI_i，j(d_i，j/d_calib)²計算，其中R_i，j是針對像素i,j的所計算的反射率值；c_i，j是針對像素i,j的反射率校準因子；I_i，j是針對像素i,j的所測量的強度；d_i，j是針對像素i,j的距離測量值；并且d_calib是反射率校準距離。