[发明专利]在3D成像系统中测定距离

权利要求书

1.一种对三维目标成像的方法，包括：

在成像平面中安装检测器阵列；

将所述检测器阵列中的每一个检测器连接到具有一个或多个内插器的计时电路，其中，每个内插器包括一个或多个内插器电路，其中每个内插器电路以与其放电不同的速率对电容器充电；

朝目标传输光脉冲，以便所述光脉冲的一部分作为反射脉冲从所述目标反射，其中，传输所述光脉冲包括记录第一数值，其中所述第一数值表示所述光脉冲何时被朝所述目标传输；

检测所述反射脉冲到达所述检测器阵列中的一个或多个检测器，其中，检测所述反射脉冲的到达包括：

测定表示所述反射脉冲的振幅的反射脉冲特征；以及

记录第二数值，其中，所述第二数值表示所述反射脉冲何时到达所述检测器；

以所述第一数值和第二数值以及所述反射脉冲特征的函数的方式计算到所述目标的距离；

接收所述三维目标的一组空间测量；

测定所述目标的表面法线的近似值；

基于所述表面法线估计距离修正；以及

将所述距离修正应用于所述一组测量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中测定所述目标的表面法线的近似值包括以未修正的距离数据的函数的方式估计所述表面法线，并且其中估计距离修正包括确定将距离测量改变多少以使所计算的距离测量更接近对于所估计的表面法线预期的距离测量。

3.根据权利要求1所述的方法，其中测定反射脉冲特征包括在预定时间间隔内对所述反射脉冲进行积分。

4.根据权利要求1所述的方法，其中测定反射脉冲特征包括检测峰值振幅。

5.根据权利要求1所述的方法，其中记录第二数值包括监控所述检测器以检测所述反射脉冲何时超过阈值，记录对应于所述反射脉冲超过所述阈值的检测时间，并且以所述反射脉冲特征的函数的方式修正所述检测时间。

6.根据权利要求1所述的方法，其中两个或更多个内插器电路串联，并且其中记录第二数值包括在所述反射脉冲到达所述检测器时启动第一内插器电路以及在所述第一内插器电路达到预定电压后启动第二内插器电路。

7.根据权利要求1所述的方法，其中传输光脉冲包括将所述光脉冲的一部分指向检测器，并且其中记录第一数值包括检测所述光脉冲的所述部分到达所述检测器。

8.根据权利要求1所述的方法，其中记录第二数值包括在所述反射脉冲到达所述检测器时启动所述内插器电路中的一个，并且捕获电路电压，该电路电压表示在随后的时钟沿上所述第一电容器上的电荷。

9.根据权利要求8所述的方法，其中启动所述内插器电路中的一个包括以第一速率将该内插器电路的电容器放电直到随后的主时钟的跳变。

10.根据权利要求8所述的方法，其中启动所述内插器电路中的一个包括：

以第一速率将该内插器电路的电容器放电直到随后的主时钟的跳变；以及

捕获该内插器电路的电容器两端的电压。

11.一种用于制成目标的三维图像的系统，包括：

激光器，其中所述激光器产生光脉冲并将所述光脉冲投射到目标上，以便所述光脉冲作为反射脉冲被反射；

检测器阵列，其中所述检测器阵列包括多个检测器，其中所述检测器被定向以接收所述反射脉冲；

连接到所述检测器阵列的计时电路，其中所述计时电路测定所述反射脉冲何时到达所述检测器阵列上的检测器，其中所述计时电路包括一个或多个内插器，其中每个内插器包括一个或多个内插器电路，其中每个内插器电路以与其对电容器放电不同的速率对所述电容器充电；以及

连接到所述计时电路的处理器，其中所述处理器将所述光脉冲传输时间计算为在所述光脉冲被投射到所述目标上以及从所述目标反射的脉冲到达所述检测器阵列上的检测器之间的时间，以测定到所述目标的距离；

其中所述处理器以所计算的传输时间的函数的方式计算到所述目标的距离；并且

其中所述处理器通过以下所述修正所计算的距离测量：

接收所述三维目标的一组空间测量；

测定所述目标的表面法线的近似值；

基于所述表面法线估计距离修正；以及

将所述距离修正应用于所述一组测量。