具有位置傳感器系統(tǒng)的飛行時間相機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開在=維相機的領(lǐng)域中，具體地，在飛行時間相機和與其相關(guān)聯(lián)的位置傳感 器系統(tǒng)的領(lǐng)域中。
【背景技術(shù)】
[0002] 飛行時間（T0F)相機是W相對高的帖率提供深度和反射比測量的緊湊傳感器。通 過處理針對目標(biāo)對象的充足像素的所測量的深度和反射比信息，獲取目標(biāo)對象的=維（3D) 圖像。
[0003] 相機與目標(biāo)對象之間的相對移動影響所獲取的目標(biāo)對象的3D圖像的質(zhì)量。像素 由于相對移動而混合。另外，相對移動影響所測量的目標(biāo)對象的單個像素的深度和反射比 信息并且有時使其無效。運是因為對于T0F相機，單個像素的深度和反射比信息通常通過 處理在不同時間處相繼取得的幾個原始樣本來獲取。
【附圖說明】
[0004] 圖1是圖示了具有飛行時間（T0F)相機和目標(biāo)對象的3D成像系統(tǒng)的框圖。
[0005] 圖2是圖示了具有像素陣列的T0F相機的福射檢測器的圖。
[0006] 圖3A是圖示了根據(jù)一些實施例的在測量目標(biāo)對象時T0F相機的移動的圖。
[0007] 圖3B是圖示了根據(jù)一些實施例的一些原始樣本和通過單個像素獲取的移動信號 的框圖。 陽00引圖4是圖示了根據(jù)一些實施例的操作T0F相機的方法的流程圖。
[0009] 圖5是圖示了根據(jù)一些其它實施例的操作T0F相機的方法的流程圖。
[0010] 圖6A和她示出根據(jù)一些實施例的用于T0F相機的信號處理機制。
【具體實施方式】
[0011] 現(xiàn)在將參考繪制的附圖描述本公開，其中相同的參考標(biāo)號自始至終用于指相同的 元件，并且其中所圖示的結(jié)構(gòu)和設(shè)備不一定按比例繪制。
[0012] 公開了將位置傳感器系統(tǒng)合并到飛行時間（T0F)相機中的系統(tǒng)和方法。T0F相機 檢測來自福射源的經(jīng)發(fā)射的福射(所述福射源在一個實施例中為T0F相機的一部分)撞擊目 標(biāo)對象并且從目標(biāo)對象反射回到福射源所需要的時間。然后通過所檢測到的時間和已知的 福射速度來計算源與目標(biāo)對象之間的距離。在一些實施例中，經(jīng)發(fā)射的福射可W是經(jīng)調(diào)制 的連續(xù)周期性電磁波。時間通過比較可能的經(jīng)調(diào)制的經(jīng)發(fā)射的福射和在不同時間處相繼檢 測到的經(jīng)反射的福射的多于一個樣本之間的相移來獲取。如果T0F相機在經(jīng)反射的福射的 檢測期間移動，所檢測到的相移并未針對相同的對應(yīng)距離并且不能被正確地處理。對于經(jīng) 反射的福射的每一個所檢測到的樣本，位置傳感器系統(tǒng)檢測具有對應(yīng)于T0F相機的相對移 動的部分的移動信號。如果移動信號的部分超過預(yù)確定的闊值，可W舍棄對應(yīng)相移數(shù)據(jù)。
[0013] 在一些實施例中，對應(yīng)相移數(shù)據(jù)是包括對應(yīng)于目標(biāo)對象的不同部分的像素陣列的 原始帖。在運種情況中，可w應(yīng)用另外的處理布置w將原始帖與在不同時間處取得的一個 或多個原始帖比較W保留一些重疊的原始樣本而同時舍棄一些其它的原始樣本。
[0014] 圖1是圖示了具有飛行時間（T0F細機系統(tǒng)10和目標(biāo)對象12的立維（3D)成像系 統(tǒng)的框圖。T0F相機包括福射源102、福射檢測器104、位置傳感器系統(tǒng)106和處理器108。 福射源102被配置成生成和發(fā)射撞擊目標(biāo)對象12的福射103。福射103到達目標(biāo)對象12 并且然后被反射回福射檢測器104。福射檢測器104被配置成檢測經(jīng)反射的福射105并且 基于經(jīng)反射的福射105生成具有在不同時間處相繼生成的一些原始樣本的樣本集。位置傳 感器系統(tǒng)106被配置成檢測T0F相機10的移動并且生成對應(yīng)于所檢測到的移動的移動信 號?？蒞在檢測樣本集的對應(yīng)原始樣本的同時檢測移動信號的每一個部分。處理器108被 配置成接收樣本集和對應(yīng)移動信號。處理器108還被配置成基于移動信號的對應(yīng)部分從樣 本集選擇至少兩個原始樣本。然后基于所選原始樣本生成對象信息。
[0015] 在一些實施例中，如圖2中所示，T0F相機的福射檢測器104包括具有檢測目標(biāo)對 象12的不同部分的多個像素的像素陣列。例如，在圖2中，像素陣列包括數(shù)個iXj像素。 出于說明目的，在原始帖A中，來自第一像素li的第一原始樣本"il-A"對應(yīng)于目標(biāo)對象12 的部分4并且來自第二像素i(j-l)的第二原始樣本對應(yīng)于目標(biāo)對象12的另 一部分6。每次福射檢測器104針對每一個像素檢測具有原始樣本(例如11-A到ij-A或 11-B到ij-B)的原始帖(例如原始帖A或原始帖B)。帖集包括對應(yīng)于目標(biāo)對象12的不同 部分的多個樣本集并且每一個樣本集包括在不同時間處取得的多個原始樣本。
[0016] 位置傳感器系統(tǒng)106在福射檢測器104檢測相繼的原始樣本的樣本集的同時檢測 移動信號部分。每一個移動信號部分表示當(dāng)檢測原始樣本時T0F相機的相對移動。圖3a 和圖3b示出檢測一些原始樣本和對應(yīng)移動信號部分的示例過程?；旧贤瑫r檢測到第一 原始樣本i(j-l)-A和第一移動信號部分A-A。在具有時間間隔的情況下，然后在另一基本 上相同的時間處檢測到第二原始樣本11-B和第二移動信號部分A-B。如果在檢測原始樣 本時T0F相機10被移動得過于遠離參考位置，對應(yīng)移動信號部分將超過預(yù)確定的闊值。然 后可W舍棄原始樣本。
[0017] 值得注意的是，在一些實施例中，由于T0F相機與目標(biāo)對象之間的相對移動，來自 像素陣列的不同像素的原始樣本可能對應(yīng)于針對不同原始帖的目標(biāo)對象的相同部分。例 如，在圖2中，來自原始帖A的像素i(j-l)的原始樣本和來自原始帖B的像 素11的另一原始樣本"11-B"對應(yīng)于目標(biāo)對象12的相同部分6。在一些實施例中，即使 一些原始帖的對應(yīng)移動信號部分超過預(yù)確定的闊值，處理器108也可W進一步評估不同原 始帖的一些原始樣本對應(yīng)于目標(biāo)對象的相同部分。例如，在圖2中，原始帖A的原始樣本 "i(j-1)-A"和原始帖B的原始樣本"11-B"對應(yīng)于目標(biāo)對象12的相同部分6。盡管T0F相機 10被移除使得原始帖B的對應(yīng)移動信號部分可W超過預(yù)確定的闊值，但是原始樣本"11-B" 基本上與原始樣本"i(j-1)-A"在相同位置處被捕獲并且可W被保留W處理目標(biāo)對象12的 部分6。處理器108可W保留重疊的來自不同原始帖的諸如和"11-B"之類的 一些原始樣本，而同時舍棄不重疊的其余原始樣本。該方案保存更多原始樣本，但同時作為 折衷，使T0F相機系統(tǒng)處理復(fù)雜化。
[0018] 在一些其它實施例中，福射檢測器104可W包括僅一個單個像素。例如，T0F相機 10可W被用于測量到目標(biāo)對象與單個像素的距離?；诮?jīng)反射的福射生成包括在不同時間 處相繼的多個原始樣本的樣本集。基于移動信號的對應(yīng)部分選擇原始樣本。僅保留具有預(yù) 確定的闊值內(nèi)的對應(yīng)移動信號部分的原始樣本。需要兩個或更多原始樣本來處理所測量的 距離信息。如果不能夠獲取所要求數(shù)目的有效原始樣本，則不能夠生成有效的距離測量。
[0019] 對象信息可W包括但不限于距離和反射強度信息。在一些實施例中，對象信息可 W通過處理相對于來自福射源的經(jīng)發(fā)射的福射的經(jīng)反射的福射的相移來生成。經(jīng)發(fā)射的福 射由參考信號表示。參考信號具有關(guān)于經(jīng)發(fā)射的福射的各種可控延遲的集合。圖6a和化 示出為何需要具有至少兩個不同延遲的參考信號W用于有效處理的信號處理機制。
[0020] 圖6a示出與經(jīng)發(fā)射的福射同步蛾有延遲）的參考信號鎮(zhèn)線）。左邊和右邊示出 兩個經(jīng)反射的福射，其中到經(jīng)發(fā)射的福射的不同相移表示要測量的不同距離。出于說明目 的，經(jīng)反射的福射還通過虛線示出被轉(zhuǎn)換到對應(yīng)參考信號上。經(jīng)反射的福射與經(jīng)發(fā)射的福 射之間的相移可W通過結(jié)果得到的電壓差來測量。電壓差由陰影區(qū)域表示并且與相移成比 例。如圖6a中所示，所測量的左邊和右邊情況的電壓差相同而同時兩個經(jīng)反射的福射具有 不同的