具有脉冲失真抗扰度的飞行时间最近目标测距的制作方法

本发明整体上涉及飞行时间(tof)测距系统，并且在具体实施例中，涉及用于确定最近目标的距离的tof测距系统。

背景技术：

1、飞行时间(tof)成像器(也被称为tof传感器)已被广泛地用于各种应用，诸如手势/面部识别、光检测和测距(lidar)、虚拟现实、增强现实和自主机器人。tof测距系统使用tof成像器来测量物体(例如，目标)的距离。为了测量物体，tof测距系统指示tof传感器朝向物体发送光信号(例如，光脉冲)，并且测量信号行进到物体并返回所花费的时间。

2、单光子雪崩二极管(spad)可以被用作所反射的光的检测器。在一些应用中，spad的阵列被提供作为传感器(例如，spad阵列)，以检测所反射的光脉冲。所反射的光子可以借助光电效应在spad中生成载流子。光子生成的载流子可能在spad阵列中的一个或多个spad中触发雪崩电流。雪崩电流可能预示着事件，即，光子已被检测。与所反射的强度有关的信息(也被称为“信号计数”)作为spad阵列的直方图被输出。针对每个spad的直方图包括多个直方图柱，其中每个直方图柱对应于距spad阵列的距离(或距离的窄范围)，并且每个直方图柱的值(例如，信号计数)对应于所检测的雪崩电流事件的数目(例如，所检测的光子的数目)。

3、需要对来自spad的直方图进行处理，以提取有用的信息，诸如所检测的目标的数目、目标的距离等。直方图的处理仍然存在挑战。例如，当所接收的光脉冲形状失真并且不再类似于所传输的光脉冲形状(例如，由tof传感器传输)时，和/或当从多个目标反射的光脉冲合并在一起时，检测(多个)目标的距离可能很困难。此外，直方图的处理通常是计算密集型的并且通常由片外处理器执行，片外处理器位于与具有spad阵列的半导体管芯不同的半导体管芯中。需要对spad的直方图进行高效处理，以降低计算复杂性并且为tof成像器和/或tof测距系统实现更高级别的集成。

技术实现思路

1、在一个实施例中，一种使用飞行时间(tof)测距系统确定最近(closest)目标的距离的方法包括：由处理器接收由tof测距系统的tof成像器生成的直方图，其中tof成像器被配置为传输用于测距目的的光脉冲；找到所述直方图中的第一上升沿，第一上升沿对应于从最近目标反射的光脉冲的上升沿；以及通过向第一上升沿的距离添加预定偏移量来计算最近目标的距离的第一估计。

2、在一个实施例中，一种操作飞行时间(tof)测距系统的方法包括：由tof测距系统的光源朝向一个或多个目标传输光脉冲；由tof测距系统的tof传感器接收由一个或多个目标反射的光脉冲；基于所接收的光脉冲，生成直方图；通过计算直方图的相邻的直方图柱之间的差来生成差分直方图，并且分配(assign)所计算出的差作为差分直方图的相应的直方图柱的值；找到差分直方图的第一直方图柱，其中差分直方图的第一直方图柱的第一值大于预定阈值，或者差分直方图的第一直方图柱的第一值是差分直方图的直方图柱的值中的最大值；以及通过向第一直方图柱的第一距离添加预定偏移量来计算最近目标的距离的估计。

3、在一个实施例中，一种飞行时间(tof)测距系统包括：光源，被配置为传输用于照射一个或多个目标的光脉冲；tof传感器，被配置为接收从一个或多个目标反射的光脉冲，并且基于所反射的光脉冲，生成直方图；处理器，被配置为通过以下来确定一个或多个目标的最近目标的距离：找到直方图中的第一上升沿，第一上升沿对应于由最近目标反射的反射光脉冲的上升沿；以及通过向第一上升沿的距离添加预定偏移量来计算最近目标的距离的估计。

技术特征：

1.一种使用飞行时间tof测距系统确定最近目标的距离的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中找到所述第一上升沿包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一直方图柱是所述差分直方图的具有所述第一值的最左侧的直方图柱。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述预定阈值通过所述直方图中的环境噪声水平以及用户指定的置信水平被确定。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述预定偏移量通过由所述tof成像器传输的所述光脉冲的形状而确定，并且对应于所传输的光脉冲宽度的一半。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：对所述tof成像器执行校准过程，对所述tof成像器执行所述校准过程包括：

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中确定针对所述预定偏移量的所述当前值包括：通过使用所述当前温度的所述测量值以及所存储的在所述不同的温度下的针对所述预定偏移量的所述多个值执行插值来确定针对所述预定偏移量的所述当前值。

9.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一直方图柱具有第一柱索引，其中所述方法还包括：通过向所述第一估计添加调整项来微调所述最近目标的所述距离的所述第一估计，其中所述调整项基于所述差分直方图的所述第一直方图柱的所述第一值、所述直方图的具有所述第一柱索引的第二直方图柱的第二值、以及所述直方图的与所述第二直方图柱相邻的第三直方图柱的第三值被计算。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：计算所述调整项，计算所述调整项包括：

11.一种操作飞行时间tof测距系统的方法，所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一直方图柱是所述差分直方图的具有所述第一值的最左侧的直方图柱。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述预定偏移量与由所述光源传输的光脉冲的宽度的一半成比例。

14.根据权利要求13所述的方法，其中由所述光源传输的所述光脉冲的所述宽度随温度而变化，其中所述方法还包括：

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一直方图柱具有第一柱索引，其中所述方法还包括：通过向所述估计添加调整项来微调所述最近目标的所述距离的所述估计，其中所述调整项基于所述第一值以及所述直方图的在所述第一柱索引周围的所述直方图柱的值被计算。

16.根据权利要求12所述的方法，其中所述预定阈值通过所述直方图中的环境噪声水平以及用户指定的比例因子被确定。

17.一种飞行时间tof测距系统，包括：

18.根据权利要求17所述的tof测距系统，其中找到所述第一上升沿包括：

19.根据权利要求18所述的tof测距系统，其中所述第一直方图柱是所述直方图的具有所述第一值的最左侧的直方图柱。

20.根据权利要求19所述的tof测距系统，其中所述预定偏移量与所传输的光脉冲的宽度的一半成比例。

技术总结本公开的实施例涉及具有脉冲失真抗扰度的飞行时间最近目标测距。一种使用飞行时间(ToF)测距系统确定最近目标的距离的方法包括：由处理器接收由ToF测距系统的ToF成像器生成的直方图，其中ToF成像器被配置为传输用于测距目的的光脉冲；找到所述直方图中的第一上升沿，第一上升沿对应于从最近目标反射的光脉冲的上升沿；以及通过向第一上升沿的距离添加预定偏移量来计算最近目标的距离的第一估计。技术研发人员：S·麦克劳德,A·阿斯曼受保护的技术使用者：意法半导体国际公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2