[發明專利]光斑位置自適應搜索方法、時間飛行測距系統及測距方法

在審

• 申請號: 202110227556.4
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN113176579A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 馬宣;王兆民;周興;朱亮;蘇健;何燃;黃源浩;肖振中
• 申請（專利權）人: 奧比中光科技集團股份有限公司
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10;G01S7/481
• 代理公司: 深圳漢世知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44578
• 代理人: 田志立

1.一種時間飛行測距系統，其特征在于，包括：

發射器，用于投射脈沖光束至目標區域，形成光斑；

采集器，包括由多個像素組成的像素單元，用于接收經所述目標區域反射回的光斑；

處理電路，同步所述發射器與所述采集器的觸發信號，并對所述光斑中的光子信號進行處理，計算出待測目標的距離信息；

其中，所述采集器還包括有存儲器以及第一處理電路；所述存儲器用于存儲系統標定時光斑的編號以及不同編號光斑的空間發射角度因子；所述第一處理電路用于計算系統發生沖擊變形后偏移光斑的坐標，并獲取所述偏移光斑的編號；所述處理電路根據所述偏移光斑的坐標以及所述偏移光斑的編號，對發生沖擊變形后的系統進行標定，獲得新的空間發射角度因子。

2.如權利要求1所述的時間飛行測距系統，其特征在于：所述第一處理電路根據下式計算所述偏移光斑的坐標(u'_i,v'_i)，其中：

(u_i,v_i)為測距系統未發生沖擊變形時初始光斑的坐標，i為光斑的編號，R_mn為位置參數。

3.如權利要求1所述的時間飛行測距系統，其特征在于：通過所述處理電路控制所述發射器的部分光源開啟，確定所述像素單元上的偏移光斑的位置，由所述第一處理電路根據光斑的編號與光源的對應關系，以獲得所述偏移光斑的編號。

4.如權利要求3所述的時間飛行測距系統，其特征在于：所述處理電路包括有第二處理電路，以用于控制所述偏移光斑的位置對應像素的偏置電壓，激活像素采集光斑中的光子并輸出光子檢測信號。

5.如權利要求3所述的時間飛行測距系統，其特征在于：所述光源為VCSEL陣列光源。

6.一種光斑位置自適應搜索方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、標定初始測距系統物方空間上光斑的空間模板分布以及光斑的空間發射角度因子；

S2、求取測距系統發生沖擊變形后偏移光斑在采集器像素單元上的坐標，并獲取偏移光斑的編號；

S3、根據所述偏移光斑在采集器像素單元上的坐標以及所述編號，對發生沖擊變形后的測距系統進行標定，得到新的空間發射角度因子，以完成光斑位置的自適應搜索。

7.如權利要求6所述的光斑位置自適應搜索方法，其特征在于：步驟S1中，在所述初始測距系統的前方放置標定板，控制發射器投射脈沖光束到所述標定板上形成光斑，使用獨立的相機拍攝所述標定板，識別所述光斑并對所述光斑進行編號，計算不同編號光斑的空間發射角度因子以及物方空間上所述光斑的空間模板分布。

8.如權利要求6所述的光斑位置自適應搜索方法，其特征在于：步驟S2中，根據下式計算所述偏移光斑在采集器像素單元上的坐標(u'_i,v'_i)，其中：

u_i,v_i為未發生沖擊變形時初始光斑的坐標，i為光斑的編號，R_mn為位置參數。

9.如權利要求7所述的光斑位置自適應搜索方法，其特征在于，步驟S2中，控制發射器的部分光源開啟，通過確定所述像素單元上的偏移光斑的坐標，由所述第一處理電路根據光斑的編號與光源的對應關系，獲得所述偏移光斑的編號。

10.一種測距方法，其特征在于，包括如下步驟：

S60、控制發射器朝向目標區域發射脈沖光束，部分脈沖光束被反射后入射到采集器的感測區域形成光斑；其中，所述感測區域包括至少一個像素單元，所述像素單元包括有多個像素；

S61、控制采集器中的感測區域采集光斑中的光子并輸出光子檢測信號；其中，所述感測區域為預標定的初始感測區域；

S62、判斷所述光斑的中心位置與所述初始感測區域的位置是否相同；若不相同，則根據權利要求6-9任一項所述的光斑自適應搜索方法確定對應的測量感測區域位置，激活所述測量感測區域用于采集光斑中的光子，以輸出光子檢測信號；

S63、接收所述光子檢測信號并形成光子檢測事件信號，基于所述光子檢測事件信號形成直方圖，進一步根據直方圖計算距離信息。