本發(fā)明總體上涉及飛行時間(tof)測距系統(tǒng)，并且在特定實施例中，涉及能夠從直方圖中自適應地移除串擾信號以進行更好的目標檢測和估計的tof測距系統(tǒng)。

背景技術：

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用，諸如手勢/面部識別、光檢測和測距(lidar)、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實和自主機器人。tof測距系統(tǒng)使用tof成像器來測量物體(例如，目標)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。與反射強度相關的信息(也稱為“信號計數(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，信號計數(shù))對應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的直方圖進行處理，以提取有用信息，諸如檢測到的目標的數(shù)目、目標的距離等。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擾信號。在能夠可靠地執(zhí)行目標檢測和估計之前，需要從直方圖中移除串擾信號。此外，直方圖的處理通常是計算密集型的，并且通常由位于與具有spad陣列的半導體管芯不同的半導體管芯中的片外處理器執(zhí)行。需要對spad的直方圖進行高效處理，以降低計算復雜性并且實現(xiàn)tof成像器和/或tof測距系統(tǒng)的更高級別的集成。

技術實現(xiàn)思路

1、在一個實施例中，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的串擾信號；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定距離；基于第一值和第二值來估計直方圖的第一區(qū)域與預存儲的光脈沖形狀之間的比率；以所估計的比率縮放預存儲的光脈沖形狀；以及從直方圖中減去經(jīng)縮放的預存儲的光脈沖形狀。

2、在一個實施例中，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擾信號；以及從直方圖中移除串擾信號，包括：通過計算相鄰直方圖箱之間的差異來估計直方圖的第一區(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定數(shù)目；基于第一值和第二值來計算預存儲的脈沖形狀的縮放因子；以縮放因子縮放預存儲的脈沖形狀；以及從直方圖中減去經(jīng)縮放的預存儲的脈沖形狀。

3、在一個實施例中，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定數(shù)目；基于第一值和第二值來估計直方圖的第一區(qū)域與預存儲的光脈沖形狀之間的比率；以所估計的比率縮放預存儲的光脈沖形狀；以及從直方圖中減去經(jīng)縮放的預存儲的光脈沖形狀。

技術特征：

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：

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)域包括在參考零點直方圖箱周圍的多個直方圖箱，其中所述參考零點直方圖箱的距離對應于所述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，將預定默認值分配為所述比率的所述估計。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中估計所述比率還包括：

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，將所述預定默認值分配為所述比率的所述估計。

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)項是分數(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)域包括在參考零點直方圖箱周圍的多個直方圖箱，其中所述參考零點直方圖箱的距離對應于所述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，其中所述預存儲的脈沖形狀對應于由所述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)域包括在參考零點直方圖箱周圍的多個直方圖箱，其中所述參考零點直方圖箱的距離對應于所述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：

技術總結(jié)
本公開涉及飛行時間上升沿自適應串擾校正。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擾信號；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定距離；基于第一值和第二值來估計直方圖的第一區(qū)域與預存儲的光脈沖形狀之間的比率；以所估計的比率縮放預存儲的光脈沖形狀；以及從直方圖中減去經(jīng)縮放的預存儲的光脈沖形狀。

技術研發(fā)人員：A·阿斯曼
受保護的技術使用者：意法半導體國際公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9