本發(fā)明實(shí)施例涉及三維成像，尤其涉及一種dtof成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、三維成像技術(shù)是一種深度感測(cè)技術(shù)，在原有的二維圖像上增加了被測(cè)物體的深度信息，獲取物體的信息更全面，在人臉支付、服務(wù)機(jī)器人、體感游戲、工業(yè)測(cè)量等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前的三維成像技術(shù)主要有直接飛行時(shí)間(direct?time?of?flight，dtof)測(cè)距技術(shù)、結(jié)構(gòu)光測(cè)距技術(shù)等。

2、dtof測(cè)距技術(shù)即直接測(cè)量飛行時(shí)間，通常包含激光投射模塊和紅外接收模塊，激光投射模塊在一次打光中，向目標(biāo)物體發(fā)射一特定波段的光脈沖，光脈沖被目標(biāo)物體反射，被目標(biāo)物體反射的光子由紅外接收模塊采集。通過(guò)多次打光測(cè)量，紅外接收模塊進(jìn)行時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)，生成并存儲(chǔ)直方圖信息，其中，直方圖的橫坐標(biāo)為bin，縱坐標(biāo)為peak值，不同的bin代表不同的飛行時(shí)間，對(duì)應(yīng)的peak值代表飛行時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)得到的光子數(shù)。通過(guò)對(duì)直方圖進(jìn)行處理，可以確定像素所接收的單光子的飛行時(shí)間的峰值，進(jìn)而獲得目標(biāo)物體的深度信息。

3、盡管dtof測(cè)距技術(shù)因其工作功耗低，較結(jié)構(gòu)光測(cè)量系統(tǒng)可測(cè)量距離遠(yuǎn)、抗環(huán)境光干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)已被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、掃地機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域，但是，dtof系統(tǒng)在近距離測(cè)量時(shí)，由于spad接收芯片接收到的物體反射的光脈沖能量過(guò)高，統(tǒng)計(jì)光子計(jì)數(shù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)pileup、后脈沖等問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致很多錯(cuò)誤計(jì)數(shù)，使得實(shí)際測(cè)到的直方圖計(jì)數(shù)中的信號(hào)峰會(huì)前傾，且光子直方圖計(jì)數(shù)圖沒(méi)有明顯的峰值，無(wú)法準(zhǔn)確的測(cè)量近距離物體的深度信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種dtof成像系統(tǒng)，以解決目前dtof成像系統(tǒng)近距離測(cè)量精度較差的問(wèn)題。

2、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種dtof成像系統(tǒng)，包括投射子系統(tǒng)、接收子系統(tǒng)和時(shí)序控制模塊；

3、所述時(shí)序控制模塊用于控制所述投射子系統(tǒng)投射光脈沖，所述時(shí)序控制模塊還用于同步控制所述接收子系統(tǒng)接收經(jīng)目標(biāo)物體反射后的所述光脈沖，并根據(jù)接收的所述光脈沖計(jì)算獲得目標(biāo)物體的深度信息；

4、所述接收子系統(tǒng)包括像素陣列、第一深度計(jì)算通道、第二深度計(jì)算通道和選通模塊，所述像素陣列的輸出端與所述選通模塊的輸入端電連接，所述選通模塊的兩個(gè)輸出端分別與所述第一深度計(jì)算通道和所述第二深度計(jì)算通道電連接；

5、所述像素陣列用于利用陣列排布的多個(gè)像素點(diǎn)采集經(jīng)目標(biāo)物體反射后的光脈沖，并產(chǎn)生電信號(hào)；

6、所述第一深度計(jì)算通道用于根據(jù)各所述像素點(diǎn)產(chǎn)生的所述電信號(hào)，采用三角測(cè)量原理進(jìn)行深度計(jì)算，獲得第一深度信息；

7、所述第二深度計(jì)算通道用于根據(jù)各所述像素點(diǎn)產(chǎn)生的所述電信號(hào)，采用直接飛行時(shí)間測(cè)量原理進(jìn)行深度計(jì)算，獲得第二深度信息；

8、所述選通模塊用于在第一時(shí)間段控制所述像素陣列和所述第一深度計(jì)算通道連通，在第二時(shí)間段控制所述像素陣列和所述第二深度計(jì)算通道連通；其中，所述第一時(shí)間段和所述第二時(shí)間段為所述接收子系統(tǒng)接收經(jīng)目標(biāo)物體反射后的所述光脈沖期間互不交疊的兩個(gè)時(shí)間段。

9、本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，通過(guò)在dtof成像系統(tǒng)中設(shè)置投射子系統(tǒng)、接收子系統(tǒng)和時(shí)序控制模塊，利用時(shí)序控制模塊，同步控制投射子系統(tǒng)投射光脈沖和接收子系統(tǒng)接收目標(biāo)物體反射回的光脈沖，進(jìn)而在接收子系統(tǒng)中設(shè)置像素陣列、第一深度計(jì)算通道、第二深度計(jì)算通道和選通模塊，其中，像素陣列負(fù)責(zé)利用陣列排布的多個(gè)像素點(diǎn)采集經(jīng)目標(biāo)物體反射回的光脈沖，選通模塊則控制第一深度計(jì)算通道在第一時(shí)間段內(nèi)利用三角測(cè)量原理進(jìn)行深度計(jì)算獲得第一深度信息，控制第二深度計(jì)算通道在第二時(shí)間段內(nèi)利用直接飛行時(shí)間測(cè)量原理進(jìn)行深度計(jì)算獲得第二深度信息，解決了現(xiàn)有dtof成像系統(tǒng)僅通過(guò)直接飛行時(shí)間測(cè)量技術(shù)進(jìn)行測(cè)距時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量近距離物體深度信息或近距離測(cè)量精度較差的問(wèn)題，可以兼具兩種測(cè)距技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，避開(kāi)了dtof成像系統(tǒng)只采用直接飛行時(shí)間測(cè)量技術(shù)進(jìn)行測(cè)距時(shí)的劣勢(shì)，在保證dtof成像系統(tǒng)測(cè)距范圍大的情況下，近距離和遠(yuǎn)距離均能得到精確的深度輸出數(shù)據(jù)，從而可以不僅對(duì)不同距離的物體均能實(shí)現(xiàn)有效的深度測(cè)量，還能提供較高精度的測(cè)量結(jié)果。

技術(shù)特征：

1.一種dtof成像系統(tǒng)，其特征在于，包括投射子系統(tǒng)、接收子系統(tǒng)和時(shí)序控制模塊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dtof成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第一深度計(jì)算通道包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dtof成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第二深度計(jì)算通道包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dtof成像系統(tǒng)，其特征在于，所述dtof成像系統(tǒng)包括多個(gè)第一測(cè)量周期；所述第一深度計(jì)算通道用于在每個(gè)所述第一測(cè)量周期進(jìn)行深度計(jì)算，獲得所述第一深度信息；所述第二深度計(jì)算通道用于在每個(gè)所述第一測(cè)量周期進(jìn)行深度計(jì)算，獲得所述第二深度信息；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dtof成像系統(tǒng)，其特征在于，所述dtof成像系統(tǒng)包括多個(gè)第二測(cè)量周期和第三測(cè)量周期；所述第一深度計(jì)算通道用于在所述第二測(cè)量周期時(shí)進(jìn)行深度計(jì)算，獲得所述第一深度信息；所述第二深度計(jì)算通道用于在所述第三測(cè)量周期時(shí)進(jìn)行深度計(jì)算，獲得所述第二深度信息；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的dtof成像系統(tǒng)，其特征在于，所述接收子系統(tǒng)還包括像素控制模塊，所述像素控制模塊分別與所述時(shí)序控制模塊和所述像素陣列電連接；

7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的dtof成像系統(tǒng)，其特征在于，所述接收子系統(tǒng)還包括深度數(shù)據(jù)整合模塊，所述深度數(shù)據(jù)整合模塊分別與所述第一深度計(jì)算通道和所述第二深度計(jì)算通道的輸出端電連接；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dtof成像系統(tǒng)，其特征在于，所述選通模塊包括計(jì)時(shí)器和解復(fù)用器；

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dtof成像系統(tǒng)，其特征在于，所述投射子系統(tǒng)包括激光驅(qū)動(dòng)芯片和激光投射器；

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的dtof成像系統(tǒng)，其特征在于，所述激光投射器包括光源和準(zhǔn)直衍射一體化光學(xué)元件；

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的dtof成像系統(tǒng)，其特征在于，所述激光投射器包括第一光源、第二光源和準(zhǔn)直衍射一體化光學(xué)元件；

12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的dtof成像系統(tǒng)，其特征在于，所述激光投射器包括光源和光學(xué)元件；所述光學(xué)元件為準(zhǔn)直衍射一體化光學(xué)元件或超表面光學(xué)元件；所述光學(xué)元件位于所述光源的出光側(cè)；

13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的dtof成像系統(tǒng)，其特征在于，所述接收子系統(tǒng)還包括像素控制模塊，所述像素控制模塊分別與所述時(shí)序控制模塊和所述像素陣列電連接；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種DTOF成像系統(tǒng)，其包括投射子系統(tǒng)、接收子系統(tǒng)和時(shí)序控制模塊，接收子系統(tǒng)包括像素陣列、第一深度計(jì)算通道、第二深度計(jì)算通道和選通模塊；時(shí)序控制模塊同步控制投射子系統(tǒng)投射光脈沖和接收子系統(tǒng)接收目標(biāo)物體反射回的光脈沖，像素陣列負(fù)責(zé)采集經(jīng)目標(biāo)物體反射回的光脈沖，選通模塊控制第一深度計(jì)算通道在第一時(shí)間段內(nèi)利用三角測(cè)量原理進(jìn)行深度計(jì)算獲得第一深度信息，控制第二深度計(jì)算通道在第二時(shí)間段內(nèi)利用直接飛行時(shí)間測(cè)量原理進(jìn)行深度計(jì)算獲得第二深度信息。本發(fā)明實(shí)施例解決了現(xiàn)有DTOF成像系統(tǒng)近距離測(cè)量精度較差的問(wèn)題，可以在保證較大測(cè)距范圍的情況下，近距離和遠(yuǎn)距離均能得到精確的深度輸出數(shù)據(jù)，提供較高精度的測(cè)量結(jié)果。

技術(shù)研發(fā)人員：李安,鄒有陽(yáng),張莉萍,陳馳,魯亞?wèn)|
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市安思疆科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21