不昂贵的版本W及使用被给出作为示例的参数时， 初始旋转需要9次乘法，对于环绕列表中的每一列（有5列），需要2维的向量平方的长度 计算（2次乘法），W及用于最终结果的标量乘法，产生：9巧巧+1 = 20次乘法并且没有平方 根运算。
[01化]在上面所公开的距离估算方法中，测量结果的相位噪声的实际值优选地是已知 的或者在测量期间对其进行了估算。事实上，如果相位噪声太大，则可能发生在n相空 间中的有噪声的未知距离n元组从实际的未知距离相位n元组所属于的线段附近跳跃 到相位空间中完全不同的线段附近。最终，运导致了错误的距离估算。因此，具有太大 相位噪声的测量结果优选地被宣告无效。可W通过测量幅度，或者通过测量幅度和接收 到的调制光的强度并组合该幅度和强度来估算或测量相位噪声。例如在R.Lange的"3D Time-of-FlightDistanceMeasurementwithCustomSolid-StateImageSensorsin CMOS/CCD-Technology"中描述了可W如何进行运种估算或测量。 阳106] 图6示出了 3DTOF相机的优选实施例，通常由附图标记10来标识。3DTOF相机 10包括将光线发射到场景上的照明单元12W及对场景进行成像的成像传感器14。成像传 感器14W本身已知的方式包括诸如聚焦透镜（未示出）之类的所需要的光学附件W及W 任何适当的技术（例如CCD、CMOS、TFA等等）执行的电子相机忍片16。成像传感器14包 括个体的锁定像素传感器单元18的二维阵列，其中每一个锁定像素传感器单元从要成像 的场景中的一小部分场景接收光线用于创建其逐像素的图像。 阳107] 照明单元12包括诸如发光二极管（LED)之类的若干个体的发光设备20,它们共同 借助发光驱动器22来驱动。信号源24为发光驱动器22和相片栅极驱动器26提供输入信 号。相片栅极驱动器26的输出连接到成像传感器14。包括适当的电子计算设备（例如，数 字信号处理器值SP))的评估单元28连接到成像传感器14的输出。
[0108] 当工作时，信号源24在其输出上产生调制信号El并将该调制信号El馈送到照明 驱动器22。后者使用驱动信号E2来驱动照明单元12,W将经强度调制的光信号Ll发射到 包括物体30的目标场景中（为了例示的目的）。调制光信号Ll部分地被物体30反射，W 便形成回光信号L2,该回光信号L2被成像传感器14接收作为入射光。调制信号El还被馈 送到相片栅极驱动器26,该相片栅极驱动器26提供解调信号E3。成像传感器14接收该解 调信号E3并生成相位信息信号E4,该相位信息信号E4被馈送到评估单元28。信号源24 通过多个不同的调制频率fi，…，f。来循环。
[0109] 3DTOF相机10还包括安装在照明单元12中的W收集来自发光设备18的光线的 方式而与发光设备20相邻近的参考像素32。参考像素32生成输出信号E5,该输出信号E5 本质上与调制相位参考值相对应（与"零"距离的测量结果可比较）。评估单元28中的参 考减法级34针对每个像素输出与调制频率fi相对应的W弧度为单位的相位信息靴。根据 本发明的方法，随后在距离计算级26中计算针对每个相机像素18的距离信息。评估单元 28包括非易失性的存储器38,其中储存了校准数据，尤其是可W线下计算的参数。距离计 算级36利用运些参数用于执行该方法。
[0110] 值得注意的是，在评估单元28的实际实现方式中，相位减法级34和距离计算级36 并不必须是物理上分离的部件。特别地，可W由单个（多用途）处理器来执行不同的运算。 阳111] 尽管已经详细描述了具体实施例，但本领域技术人员将意识到，可W根据本公开 内容的总体教导来形成对运些细节的各种修改和变更。因此，所公开的具体布置意味着仅 仅是例示性的而并不限制本发明的范围，本发明的范围应当覆盖所附权利要求及其任何和 全部等同形式。
【主权项】
1. 一种用于确定距离的方法，包括： 提供使用不同的调制波长的调制光而获得的至少两个相位测量结果，每个相位测量结 果表示高达相应的调制波长的整数倍的所述距离； 提供一组可能的环绕次数组合； 对于所述可能的环绕次数组合中的每一个环绕次数组合，计算对应于所述至少两个相 位测量结果的展开的相位假设的组合；以及 在展开的相位假设的所述组合中选择展开的相位假设的最合理组合，并且基于所选择 的展开的相位假设的所述最合理组合来计算所述距离， 所述方法的特征在于，在展开的相位假设的所述组合中进行的展开的相位假设的所述 最合理组合的所述选择包括： 对于展开的相位假设的每个组合，对具有相应的展开的相位假设作为坐标的点与穿过 原点的直线之间的间距进行计算，所述穿过原点的直线具有采用坐标表示的方向向量[c/ X1，…，c/A n]，其中，入i，…，入n指代不同的调制波长，并且c指代光速，以及 选择所述间距为最小的展开的相位假设的组合作为展开的相位假设的所述最合理组 合。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述距离被计算为与展开的相位假设的所述最 合理组合的所述展开的相位假设相关联的距离值的平均数。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，在展开的相位假设的所述组合中进行的展开 的相位假设的所述最合理组合的所述选择包括： 对于展开的相位假设的每个组合，计算与展开的相位假设的相应组合的所述展开的相 位假设相关联的距离值的组合， 对于展开的相位假设的每个组合，计算距离值的相应组合的方差或标准偏差，并且 选择所述方差或所述标准偏差为最小的展开的相位假设的组合作为展开的相位假设 的所述最合理组合。4. 根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，所述距离被计算为：其中，承^是具有展开的相位假设的所述最合理组合作为坐标的点在所述穿过原点的 直线上的正交投影，并且是所述方向向量[c/ A i，…，c/ A J。5. 根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，在经旋转的坐标系中执行对所述 间距的所述计算，其中，所述穿过原点的直线是坐标轴。6. 根据权利要求5所述的方法，其中，所述距离被计算为：其中，印"是在所述经旋转的坐标系中具有展开的相位假设的所述最合理组合 作为坐标的所述点的坐标，并且茲是所述方向向量[c/ A i，…，c/ AJ。7. -种计算机程序，包括计算机能够实现的指令，其中，当所述计算机能够实现的指令 被计算机执行时，使得所述计算机执行如权利要求1至6中任意一项所述的方法。8. -种飞行时间距离测量设备，包括具有存储器的电子控制单元，所述存储器具有储 存在其中的如权利要求7所述的计算机程序，所述电子控制单元被配置为当对距离进行确 定时执行所述计算机程序。9. 一种飞行时间距离测量设备，包括具有FPGA和/或ASIC的电子控制单元，所述FPGA 和/或ASIC被配置为并被布置为执行如权利要求1至6中任意一项所述的方法。
【专利摘要】一种用于确定距离的方法包括：提供使用不同调制波长的调制光来获得至少两个相位测量结果，至少两个相位测量结果中的每个相位测量结果都表示直到相应的调制波长的整数倍的距离；提供一组可能的环绕次数组合；对于可能的环绕次数组合中的每一个环绕次数组合，计算对应于所述至少两个相位测量结果的展开的相位假设的组合；并且在展开的相位假设的组合中选择展开的相位假设的最合理组合，并基于所选择的展开的相位假设的最合理组合来计算距离。
【IPC分类】G01S7/491, G01S17/89, G01S17/36
【公开号】CN105143916
【申请号】CN201480016730
【发明人】L·拉梅施, B·米尔巴赫
【申请人】Iee国际电子工程股份公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2014年3月14日
【公告号】DE112014001541T5, WO2014146978A1