[发明专利]实现动态大范围和高精度定位的d-ToF测距优化存储方法

说明书

一种实现动态大范围和高精度定位的d‑ToF测距优化存储方法，包括如下步骤：S1、直方图控制器基于系统动态设置的最大测距范围、测距精度，确定构造粗‑细逐层细化的直方图的基本参数，并完成系统的初始化：层索引n＝0；峰值索引PeakIdx＝0；S2、直方图控制器基于PeakIdx计算当前层的有效起始基础时间单元IdxStart；S3、直方图构造单元进行当前层的配置信息，完成对应信道直方图单元的直方图构造；S4、直方图查找单元基于构造的直方图完成峰值查找；S5、当完成所有层构造的直方图的峰值查找后，输出最终的定位索引，否则返回步骤S2。本发明在d‑ToF系统的直方图物理存储已固化情况下，可通过多次动态构建粗‑细的直方图，实现大范围和高精度的定位性能。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种动态构造直方图实现ToF图像感应器的定位测距方法。

背景技术

Time-of-Flight(ToF)是一种利用光飞行时间的技术。ToF系统主要包括发射端和接收端，其传感器给出光源驱动芯片调制信号，调制信号控制激光器发出高频调制的近红外光，遇到物体漫反射后，接收端通过发射光与接收光的相位差或时间差来计算深度信息。ToF和结构光、双目立体视觉是近年来三种主流的3D成像方式。ToF向场景中发射近红外光，利用光的飞行时间信息，测量场景中物体的距离。ToF相比较另外两种3D成像方式，深度信息计算量小，抗干扰性强，测量范围远。种种优势推动了ToF在机器人、交互以及其他工业领域的应用。

d-ToF(direct ToF)直接测量光脉冲的发射和接收的时间差。d-ToF技术采用SPAD(Single Photon Avalanche Diode,单光子雪崩二极管)来实现高灵敏度的光探测，单个光子入射SPAD像素将引起雪崩，SPAD将输出雪崩信号至TDC电路，再由TDC电路检测出光子从发射器发出到引起雪崩的时间间隔。通过多次测量之后将时间间隔通过时间相关单光子计数(Time-Correlated Single-Photon Counting,TCSPC)电路进行直方图统计以恢复出整个脉冲信号的波形，进一步可以确定该波形对应的时间，根据这一个时间可以确定出飞行时间，从而实现精确的飞行时间检测，最后根据飞行时间计算出物体的距离信息。假定脉冲光束发射的脉冲周期为Δt，距离测量系统的最大测量范围D_max，对应的最大飞行时间是t1＝2D_max/c＝N*Δt，其中c为光速，N为系统必须支持的最小时间信道个数。由以上可知，若需要扩大系统的定位范围，可通过两种方式实现，一，固定信道个数N，增加基础时间单元Δt，其会降低定位精度；二、保持基础时间单元Δt，保证系统的极限定位精度，增加信道个数N。信道N的增加，必然增加系统的直方图的存储内存。在产品的应用中，难免需要兼顾远、近距离的定位需求，若在保证系统定位精度的前提，为了兼顾远距离的定位，其直方图的物理存储需要依据远距离的存储需求进行硬化，将增加芯片成本，且针对定位范围的进一步的扩展将不能实现。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的是提供一种支持动态大范围和高精度的d-ToF测距优化存储方法，使系统已固定物理存储大小在保持系统定位精度即TDC输出的基础时间单元不变设置下，实现大范围和高精度的定位性能。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案如下：

一种实现动态大范围和高精度定位的d-ToF测距优化存储方法，包括如下步骤：

S1、直方图控制器基于系统动态设置的最大测距范围、测距精度，确定构造粗-细逐层细化的直方图的基本参数，并完成系统的初始化：层索引n＝0；峰值索引PeakIdx＝0；

S2、直方图控制器基于PeakIdx计算当前层的有效起始基础时间单元IdxStart；