[发明专利]测距系统及测距方法

说明书

技术领域

本发明关于一种测距系统，特别关于一种具有可调整的图像传感器的可设定取样范围的光学测距系统及测距方法。

背景技术

近年来，三维信息技术正被快速地发展并且被应用于不同的领域。此外，三维测距(3-D range finding)更提供了距离测量以外其它的应用，例如坠落试验(drop tests)、高速移动目标的观测以及机器人视觉的自动控制等。由于现有使用飞行时间法(time-of-flight)的三维测距图像传感器(3-D rangefinding image sensor)并无法达到快速的三维测距，因此业界提出了数种结合光区段法(light-section method)的三维测距图像传感器，以求提高侦测速度以及侦测正确性。

然而，现有的使用光区段法的三维测距法中，图像传感器始终会输出整个感测阵列(sensing array)的感测图像数据，并无法根据实际的侦测条件改变图像传感器的可设定取样范围(window of interest，WOI)，因而难以进一步增加其操作效率。

有鉴于此，一种具有低消耗功率及高帧率(frame rate)的测距系统即为侦测系统业界所需。

发明内容

本发明的目的是提供一种测距系统及测距方法，其可根据光源的投射角度调整图像传感器的可设定取样范围(WOI)，由此降低系统消耗功率并增加帧率。

本发明另一目的是提供一种测距系统及测距方法，其预先储存有光源投射角度与图像传感器的可设定取样范围的相对关系，以自动根据侦测条件确定所需处理的图像数据，由此降低数据处理量。

为达到上述目的，本发明提出一种测距方法，用于侦测预设深度范围内的待测物。该测距方法包括下列步骤：提供一光源以一投射角度投射一光区域至该待测物；提供多个感光单元感测该待测物上该光区域的反射光；以及根据该投射角度以及该预设深度范围确定该感光单元的可设定取样范围。

本发明还提出一种测距系统，用于侦测预设深度范围内的待测物。该测距系统包括光源、图像传感器以及控制处理单元。该光源以一投射角度投射一光区域至该待测物。该图像传感器感测该待测物上该光区域的反射光。该控制处理单元，控制该光源以该投射角度投射该光区域并根据该投射角度以及预设系统参数确定该图像传感器的可设定取样范围。

本发明还提出一种测距系统，用于产生待测面的立体图像。该测距系统包括光源、多个感光单元以及控制处理单元。该光源投射一光区域至该待测面。该感光单元感测该待测面的反射光。该控制处理单元，控制该光源以该光区域扫描该待测面并根据该光区域的不同投射位置以及预设系统参数控制该感光单元的不同部分输出所感测的图像数据。

根据本发明另一实施例，该测距系统还包括导光组件，用于引导该待测物上该光区域的反射光至该图像传感器。

在本发明的测距系统及测距方法中，该预设系统参数包含该光源、图像传感器和导光组件的空间关系以及预设可侦测深度范围；其中该空间关系以及该预设可侦测深度范围可于侦测系统出厂前预先设定并储存于该控制处理单元。

附图说明

图1A为本发明实施例的测距系统的立体图；

图1B为图1A中图像传感器感测的图像帧；

图2为本发明实施例的测距系统的操作示意图；

图3为本发明实施例的测距系统的另一个操作示意图，其中光源的投射角度为θ₁；

图4为本发明实施例的测距系统的另一个操作示意图，其中光源的投射角度为θ₂；

图5为本发明实施例的测距方法的流程图。

主要组件符号说明

1测距系统              11光源

12图像传感器           13控制处理单元

14导光单元             9待测物

A待测物的突出部        B待测物的平面区

D₁突出部与光源距离     D₂平面区与光源距离

f导光单元的焦距        θ、θ₁、θ₂投射角度

111～114光线           S₁₀～S₃₀步骤

L光源中心与导光单元中心的距离