[发明专利]光斑位置自适应搜索方法、时间飞行测距系统及测距方法

说明书

本发明公开了一种光斑位置自适应搜索方法、时间飞行测距系统及测距方法，包括步骤：S1、标定初始测距系统物方空间上光斑的空间模板分布以及光斑的空间发射角度因子；S2、求取测距系统发生冲击变形后偏移光斑在采集器像素单元上的坐标，并获取偏移光斑的编号；S3、根据所述偏移光斑在采集器像素单元上的坐标以及所述编号，对发生冲击变形后的测距系统进行标定，得到新的空间发射角度因子，以完成光斑位置的自适应搜索。本发明通过光斑位置搜索，获取准确的光斑发射角度因子与成像位置，使得系统不受热冲击、力冲击等冲击变形的影响，从而以提高测距的精确度。

技术领域

本发明涉及时间飞行测距技术领域，尤其涉及一种光斑位置自适应搜索方法、时间飞行测距系统及测距方法。

背景技术

利用时间飞行原理(TOF，Time of Flight)可以对目标进行距离测量以获取包含有目标深度值的深度图像，而基于时间飞行原理的测距系统已被广泛应用于消费电子、无人架驶、AR/VR等各个领域。

基于时间飞行原理的测距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回被接收的飞行时间来计算物体的距离。其中，发射器包括光源、发射光学元件等，光源发出的脉冲光束经过发射光学元件(包括透镜、衍射光学元件等)发射投射到物方空间上形成具有固定空间模板的光斑。物方空间上光斑的固定空间模板将决定被测物表面上具体的测量点，而决定光斑位置的具体参数包括有光源的空间位置、透镜的畸变、透镜的空间位置、衍射光学元件的衍射参数、衍射光学元件空间位置等等。

投射到物方空间上被测物表面的具有固定空间模板的光斑将反射到测距系统的采集器中，在采集器的像素单元上形成具有另一种空间模板的反射光斑，采集器中的像素单元采集反射光斑中的光子形成光子检测信号。物方空间和传感器上光斑的固定空间模板分布需要在出厂前进行标定，以获取光斑在物方空间上的发射角度和反射光斑在像素单元上的成像位置；而发射角度和成像位置将关系到测距系统能否准确的还原三维点云图和能否准确的选通像素采集反射光斑中的光子。

虽然在系统出厂时已经对物方空间上光斑的固定模板分布和像素单元上光斑的固定模板分布进行了标定。但实际应用中，热冲击或者力冲击等情况的出现将导致决定光斑固定模板分布的器件参数发生改变，进而改变物方空间上和像素单元上光斑的固定模板分布；最终导致测距系统测量不到光飞行时间信息，或由光飞行时间还原的三维点云不准确。

上述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

本发明的目的在于提供一种光斑位置自适应搜索方法、时间飞行测距系统及测距方法，以解决上述背景技术问题中的至少一种问题。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种时间飞行测距系统，包括：

发射器，用于投射脉冲光束至目标区域，形成光斑；

采集器，包括由多个像素组成的像素单元，用于接收经所述目标区域反射回的光斑；

处理电路，同步所述发射器与所述采集器的触发信号，并对所述光斑中的光子信号进行处理，计算出待测目标的距离信息；

其中，所述采集器还包括有存储器以及第一处理电路；所述存储器用于存储系统标定时光斑的编号以及不同编号光斑的空间发射角度因子；所述第一处理电路用于计算系统发生冲击变形后偏移光斑的坐标，并获取所述偏移光斑的编号；所述处理电路根据所述偏移光斑的坐标以及所述偏移光斑的编号，对发生冲击变形后的系统进行标定，获得新的空间发射角度因子。