本發(fā)明實施例涉及三維成像，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)是一種深度感測技術(shù)，在原有的二維圖像上增加了被測物體的深度信息，獲取物體的信息更全面，在人臉支付、服務(wù)機器人、體感游戲、工業(yè)測量等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前的三維成像技術(shù)主要有直接飛行時間(direct?time?of?flight，dtof)測距技術(shù)、結(jié)構(gòu)光測距技術(shù)等。

2、dtof測距技術(shù)即直接測量飛行時間，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。通過多次打光測量，紅外接收模塊進行時間相關(guān)單光子計數(shù)的統(tǒng)計，生成并存儲直方圖信息，其中，直方圖的橫坐標(biāo)為bin，縱坐標(biāo)為peak值，不同的bin代表不同的飛行時間，對應(yīng)的peak值代表飛行時間內(nèi)統(tǒng)計得到的光子數(shù)。通過對直方圖進行處理，可以確定像素所接收的單光子的飛行時間的峰值，進而獲得目標(biāo)物體的深度信息。

3、盡管dtof測距技術(shù)因其工作功耗低，較結(jié)構(gòu)光測量系統(tǒng)可測量距離遠(yuǎn)、抗環(huán)境光干擾能力強等優(yōu)勢已被廣泛應(yīng)用于消費電子、掃地機器人、工業(yè)機器人等領(lǐng)域，但是，dtof系統(tǒng)在近距離測量時，由于spad接收芯片接收到的物體反射的光脈沖能量過高，統(tǒng)計光子計數(shù)時會出現(xiàn)pileup、后脈沖等問題，會導(dǎo)致很多錯誤計數(shù)，使得實際測到的直方圖計數(shù)中的信號峰會前傾，且光子直方圖計數(shù)圖沒有明顯的峰值，無法準(zhǔn)確的測量近距離物體的深度信息。

技術(shù)實現(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)近距離測量精度較差的問題。

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

3、所述時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、第一深度計算通道、第二深度計算通道和選通模塊，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輸出端分別與所述第一深度計算通道和所述第二深度計算通道電連接；

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

6、所述第一深度計算通道用于根據(jù)各所述像素點產(chǎn)生的所述電信號，采用三角測量原理進行深度計算，獲得第一深度信息；

7、所述第二深度計算通道用于根據(jù)各所述像素點產(chǎn)生的所述電信號，采用直接飛行時間測量原理進行深度計算，獲得第二深度信息；

8、所述選通模塊用于在第一時間段控制所述像素陣列和所述第一深度計算通道連通，在第二時間段控制所述像素陣列和所述第二深度計算通道連通；其中，所述第一時間段和所述第二時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時間段。

9、本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，通過在dtof成像系統(tǒng)中設(shè)置投射子系統(tǒng)、接收子系統(tǒng)和時序控制模塊，利用時序控制模塊，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，進而在接收子系統(tǒng)中設(shè)置像素陣列、第一深度計算通道、第二深度計算通道和選通模塊，其中，像素陣列負(fù)責(zé)利用陣列排布的多個像素點采集經(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算通道在第一時間段內(nèi)利用三角測量原理進行深度計算獲得第一深度信息，控制第二深度計算通道在第二時間段內(nèi)利用直接飛行時間測量原理進行深度計算獲得第二深度信息，解決了現(xiàn)有dtof成像系統(tǒng)僅通過直接飛行時間測量技術(shù)進行測距時無法準(zhǔn)確測量近距離物體深度信息或近距離測量精度較差的問題，可以兼具兩種測距技術(shù)的優(yōu)點，避開了dtof成像系統(tǒng)只采用直接飛行時間測量技術(shù)進行測距時的劣勢，在保證dtof成像系統(tǒng)測距范圍大的情況下，近距離和遠(yuǎn)距離均能得到精確的深度輸出數(shù)據(jù)，從而可以不僅對不同距離的物體均能實現(xiàn)有效的深度測量，還能提供較高精度的測量結(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)包括多個第一測量周期；所述第一深度計算通道用于在每個所述第一測量周期進行深度計算，獲得所述第一深度信息；所述第二深度計算通道用于在每個所述第一測量周期進行深度計算，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)包括多個第二測量周期和第三測量周期；所述第一深度計算通道用于在所述第二測量周期時進行深度計算，獲得所述第一深度信息；所述第二深度計算通道用于在所述第三測量周期時進行深度計算，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算通道和所述第二深度計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時器和解復(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)明實施例公開了一種DTOF成像系統(tǒng)，其包括投射子系統(tǒng)、接收子系統(tǒng)和時序控制模塊，接收子系統(tǒng)包括像素陣列、第一深度計算通道、第二深度計算通道和選通模塊；時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算通道在第一時間段內(nèi)利用三角測量原理進行深度計算獲得第一深度信息，控制第二深度計算通道在第二時間段內(nèi)利用直接飛行時間測量原理進行深度計算獲得第二深度信息。本發(fā)明實施例解決了現(xiàn)有DTOF成像系統(tǒng)近距離測量精度較差的問題，可以在保證較大測距范圍的情況下，近距離和遠(yuǎn)距離均能得到精確的深度輸出數(shù)據(jù)，提供較高精度的測量結(jié)果。

技術(shù)研發(fā)人員：李安,鄒有陽,張莉萍,陳馳,魯亞東
受保護的技術(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