本發(fā)明總體上涉及飛行時間(tof)測距系統(tǒng)，并且在特定實(shí)施例中，涉及能夠從直方圖中自適應(yīng)地移除串?dāng)_信號以進(jìn)行更好的目標(biāo)檢測和估計(jì)的tof測距系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、飛行時間(tof)成像器(也稱為tof傳感器)最近被廣泛用于各種應(yīng)用，諸如手勢/面部識別、光檢測和測距(lidar)、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和自主機(jī)器人。tof測距系統(tǒng)使用tof成像器來測量物體(例如，目標(biāo))的距離。為了測量物體，tof測距系統(tǒng)指示tof傳感器向物體發(fā)送光信號(例如，光脈沖)，并且測量信號往返于物體所花費(fèi)的時間。

2、單光子雪崩二極管(spad)可以用作反射光的檢測器。在一些應(yīng)用中，提供spad陣列作為傳感器(例如，spad陣列)，以便檢測反射光脈沖。反射光子可以通過光電效應(yīng)在spad中生成載流子。光子生成的載流子可以在spad陣列中的一個或多個spad中觸發(fā)雪崩電流。雪崩電流可以發(fā)信號通知事件，即光子已經(jīng)被檢測到。與反射強(qiáng)度相關(guān)的信息(也稱為“信號計(jì)數(shù)”)被輸出為spad陣列的直方圖。每個spad的直方圖包括多個直方圖箱(bin)，其中每個直方圖箱對應(yīng)于距spad陣列的距離(或窄范圍的距離)，并且每個直方圖箱的值(例如，信號計(jì)數(shù))對應(yīng)于檢測到的雪崩電流事件的數(shù)目(例如，檢測到的光子的數(shù)目)。

3、需要對spad的直方圖進(jìn)行處理，以提取有用信息，諸如檢測到的目標(biāo)的數(shù)目、目標(biāo)的距離等。直方圖的處理仍然存在挑戰(zhàn)。例如，從tof測距系統(tǒng)的蓋玻璃反射的光脈沖在直方圖中生成串?dāng)_信號。在能夠可靠地執(zhí)行目標(biāo)檢測和估計(jì)之前，需要從直方圖中移除串?dāng)_信號。此外，直方圖的處理通常是計(jì)算密集型的，并且通常由位于與具有spad陣列的半導(dǎo)體管芯不同的半導(dǎo)體管芯中的片外處理器執(zhí)行。需要對spad的直方圖進(jìn)行高效處理，以降低計(jì)算復(fù)雜性并且實(shí)現(xiàn)tof成像器和/或tof測距系統(tǒng)的更高級別的集成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在一個實(shí)施例中，一種操作飛行時間(tof)測距系統(tǒng)的方法包括：接收由tof測距系統(tǒng)的tof成像器生成的直方圖，其中直方圖包括與來自tof測距系統(tǒng)的蓋玻璃的反射光脈沖相對應(yīng)的串?dāng)_信號；在直方圖的第一區(qū)域中尋找具有第一梯度的第一上升沿，其中第一梯度大于第一閾值或者是第一區(qū)域中的最大梯度，其中第一上升沿在具有第一值的第一直方圖箱中；確定第一區(qū)域中的第二直方圖箱的第二值，其中第一直方圖箱在第二直方圖箱之前預(yù)定距離；基于第一值和第二值來估計(jì)直方圖的第一區(qū)域與預(yù)存儲的光脈沖形狀之間的比率；以所估計(jì)的比率縮放預(yù)存儲的光脈沖形狀；以及從直方圖中減去經(jīng)縮放的預(yù)存儲的光脈沖形狀。

2、在一個實(shí)施例中，一種操作飛行時間(tof)測距系統(tǒng)的方法包括：由tof測距系統(tǒng)的tof傳感器生成直方圖，其中直方圖包括由來自tof測距系統(tǒng)的蓋玻璃的反射光信號生成的串?dāng)_信號；以及從直方圖中移除串?dāng)_信號，包括：通過計(jì)算相鄰直方圖箱之間的差異來估計(jì)直方圖的第一區(qū)域中的直方圖箱的梯度；在直方圖的第一區(qū)域中的第一直方圖箱中尋找第一上升沿，其中第一直方圖箱具有第一值，并且第一直方圖箱的梯度大于閾值或者是第一區(qū)域中的最大梯度；確定第一區(qū)域中的第二直方圖箱的第二值，其中第二直方圖箱在第一直方圖箱之后預(yù)定數(shù)目；基于第一值和第二值來計(jì)算預(yù)存儲的脈沖形狀的縮放因子；以縮放因子縮放預(yù)存儲的脈沖形狀；以及從直方圖中減去經(jīng)縮放的預(yù)存儲的脈沖形狀。

3、在一個實(shí)施例中，一種飛行時間(tof)測距系統(tǒng)包括：被配置為發(fā)射光脈沖并且基于反射光脈沖生成直方圖的tof傳感器；以及耦合到tof傳感器的處理器，其中處理器被配置為：在直方圖的第一區(qū)域中尋找具有梯度的上升沿，其中梯度大于閾值或者是第一區(qū)域中的最大梯度，其中上升沿在具有第一值的第一直方圖箱中；確定第一區(qū)域中的第二直方圖箱的第二值，其中第一直方圖箱在第二直方圖箱之前預(yù)定數(shù)目；基于第一值和第二值來估計(jì)直方圖的第一區(qū)域與預(yù)存儲的光脈沖形狀之間的比率；以所估計(jì)的比率縮放預(yù)存儲的光脈沖形狀；以及從直方圖中減去經(jīng)縮放的預(yù)存儲的光脈沖形狀。

技術(shù)特征：

1.一種操作飛行時間tof測距系統(tǒng)的方法，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述減去之后通過以下方式在所述直方圖中檢測目標(biāo)：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在尋找所述第一上升沿之前：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一區(qū)域包括在參考零點(diǎn)直方圖箱周圍的多個直方圖箱，其中所述參考零點(diǎn)直方圖箱的距離對應(yīng)于所述tof測距系統(tǒng)的發(fā)射器與所述tof測距系統(tǒng)的所述蓋玻璃之間的距離。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中估計(jì)所述比率包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括響應(yīng)于確定所述第二值高于所述上界或所述第二值低于所述下界，將預(yù)定默認(rèn)值分配為所述比率的所述估計(jì)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中估計(jì)所述比率還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括響應(yīng)于確定所述第一值高于所述上界或低于所述下界，將所述預(yù)定默認(rèn)值分配為所述比率的所述估計(jì)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在尋找所述第一上升沿之后并且在確定所述第二值之前：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述調(diào)節(jié)項(xiàng)是分?jǐn)?shù)，其中確定所述第二直方圖箱的所述第二值包括：

11.一種操作飛行時間tof測距系統(tǒng)的方法，所述方法包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一區(qū)域包括在參考零點(diǎn)直方圖箱周圍的多個直方圖箱，其中所述參考零點(diǎn)直方圖箱的距離對應(yīng)于所述tof測距系統(tǒng)的tof發(fā)射器與所述蓋玻璃之間的距離。

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述tof傳感器被配置為發(fā)射包括光脈沖的光信號，其中所述預(yù)存儲的脈沖形狀對應(yīng)于由所述tof傳感器發(fā)射的所述光脈沖的歸一化直方圖。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述縮放因子是所述直方圖的所述第一區(qū)域中的第三直方圖箱中的第三值與所述歸一化直方圖的對應(yīng)的第四值之間的比率。

15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中計(jì)算所述縮放因子包括：

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括：響應(yīng)于確定所述第二值在所述上界與所述下界之間的范圍之外，將默認(rèn)值分配為所述縮放因子。

17.一種飛行時間tof測距系統(tǒng)，包括：

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的tof測距系統(tǒng)，其中所述第一區(qū)域包括在參考零點(diǎn)直方圖箱周圍的多個直方圖箱，其中所述參考零點(diǎn)直方圖箱的距離對應(yīng)于所述tof測距系統(tǒng)的tof發(fā)射器與所述tof測距系統(tǒng)的蓋玻璃之間的距離。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的tof測距系統(tǒng)，其中所述預(yù)存儲的光脈沖形狀是由所述tof傳感器發(fā)射的光脈沖的歸一化直方圖。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的tof測距系統(tǒng)，其中所述處理器還被配置為：

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及飛行時間上升沿自適應(yīng)串?dāng)_校正。一種操作飛行時間(ToF)測距系統(tǒng)的方法包括：接收直方圖，該直方圖包括由來自ToF測距系統(tǒng)的蓋玻璃的反射光脈沖生成的串?dāng)_信號；在直方圖的第一區(qū)域中尋找第一上升沿，第一上升沿具有大于閾值的梯度或者是第一區(qū)域中的最大梯度，其中第一上升沿在具有第一值的第一直方圖箱中；確定第一區(qū)域中的第二直方圖箱的第二值，其中第一直方圖箱在第二直方圖箱之前預(yù)定距離；基于第一值和第二值來估計(jì)直方圖的第一區(qū)域與預(yù)存儲的光脈沖形狀之間的比率；以所估計(jì)的比率縮放預(yù)存儲的光脈沖形狀；以及從直方圖中減去經(jīng)縮放的預(yù)存儲的光脈沖形狀。

技術(shù)研發(fā)人員：A·阿斯曼
受保護(hù)的技術(shù)使用者：意法半導(dǎo)體國際公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9