[发明专利]一种多线扫描距离测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种多线扫描距离测量方法及系统，系统包括发射器、采集器和处理电路，方法包括：采集器朝向目标发射包括n个脉冲光束的脉冲子集，脉冲子集中相邻脉冲光束具有一定的时间间隔，时间间隔根据脉冲光束的发散角和扫描速度设定；采集器采集被目标反射的脉冲子集内每个脉冲光束中的光子并产生光子信号子集；处理电路接收光子信号子集并进行处理形成直方图，直方图中包含表征反射的脉冲子集的n个检测信号形成的检测信号子集；对检测信号子集进行延时累加处理获得脉冲光束从发射到接收的飞行时间，并利用飞行时间求解目标的距离信息。

技术领域

本发明涉及测距技术领域，具体涉及一种多线扫描距离测量方法及系统。

背景技术

利用飞行时间原理(TOF，Time of Flight)可以对目标进行距离测量以获取包含目标的深度值的深度图像，而基于飞行时间原理的距离测量系统已被广泛应用于消费电子、无人架驶、AR/VR等领域。基于飞行时间原理的距离测量系统通常包括发射器和采集器，利用发射器发射脉冲光束照射目标视场并利用采集器采集反射光束，计算光束由发射到反射接收所需要的时间来计算物体的距离。

目前基于飞行时间法的激光雷达主要分为机械式与非机械式，机械式通过旋转基座来实现360度大视场的距离测量，其优点是光束强度集中、测量范围大、精度高。机械式激光雷达可以是单线激光雷达和多线激光雷达，其中，单线激光雷达是只有一个发射器和采集器，扫描范围受限，由此提出了多线激光雷达。

激光雷达中通常使用单光子响应元件进行多脉冲的累计进一步恢复发射脉冲波形或者有效进行测距，即单次测量是无法进行测距的。其中，累计次数影响着探测帧频，而使用高重复频率的激光光源，会限制了系统的最远探测距离。而且在多线激光雷达中，需要利用旋转组件带动发射器和采集器沿着水平方向匀速旋转，为了获得有效的信号需要发射具有一定的时间间隔的多个脉冲，到最后一个脉冲光束发射时发射器已经旋转了一定的角度，投射到目标的位置发生了偏移，则最终累计的结果产生模糊，导致测距不准确。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种多线扫描距离测量方法及系统，以解决现有的多线扫描距离测量技术所存在的系统测距精度不高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明其中一种实施例采用以下技术方案：

一种多线扫描距离测量方法，包括：朝向目标发射包括n个脉冲光束的脉冲子集，所述脉冲子集中相邻脉冲光束具有一定的时间间隔，所述时间间隔根据所述脉冲光束的发散角和扫描速度设定；n≥2；采集被所述目标反射的所述脉冲子集内每个所述脉冲光束中的光子并产生光子信号子集；接收所述光子信号子集并进行处理形成直方图，所述直方图中包含表征所述反射的所述脉冲子集的n个检测信号形成的检测信号子集；对所述检测信号子集进行延时累加处理获得所述脉冲光束从发射到接收的飞行时间，并利用所述飞行时间求解所述目标的距离信息。

优选地，所述相邻脉冲光束之间的时间间隔是相同的，且时间间隔t₁满足：

且t₁T；其中，θ是所述脉冲光束的发散角，v是所述脉冲光束的扫描速度，T是像素的死区时间，所述像素是单光子感测元件。

优选地，所述相邻脉冲光束之间的时间间隔是不相同的，第1至第n个脉冲光束中每相邻两个脉冲光束之间的时间间隔依次为t₁,t₂,t₃,…,t_n-1，则所述时间间隔需满足：

且任意一个时间间隔t_iT，i＝1,2,3,…,n-1；其中，θ是所述脉冲光束的发散角，v是所述脉冲光束的扫描速度，T是像素的死区时间，所述像素是单光子感测元件。