具有位置传感器系统的飞行时间相机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开在=维相机的领域中，具体地，在飞行时间相机和与其相关联的位置传感 器系统的领域中。
【背景技术】
[0002] 飞行时间（T0F)相机是W相对高的帖率提供深度和反射比测量的紧凑传感器。通 过处理针对目标对象的充足像素的所测量的深度和反射比信息，获取目标对象的=维（3D) 图像。
[0003] 相机与目标对象之间的相对移动影响所获取的目标对象的3D图像的质量。像素 由于相对移动而混合。另外，相对移动影响所测量的目标对象的单个像素的深度和反射比 信息并且有时使其无效。运是因为对于T0F相机，单个像素的深度和反射比信息通常通过 处理在不同时间处相继取得的几个原始样本来获取。
【附图说明】
[0004] 图1是图示了具有飞行时间（T0F)相机和目标对象的3D成像系统的框图。
[0005] 图2是图示了具有像素阵列的T0F相机的福射检测器的图。
[0006] 图3A是图示了根据一些实施例的在测量目标对象时T0F相机的移动的图。
[0007] 图3B是图示了根据一些实施例的一些原始样本和通过单个像素获取的移动信号 的框图。 阳00引图4是图示了根据一些实施例的操作T0F相机的方法的流程图。
[0009] 图5是图示了根据一些其它实施例的操作T0F相机的方法的流程图。
[0010] 图6A和她示出根据一些实施例的用于T0F相机的信号处理机制。
【具体实施方式】
[0011] 现在将参考绘制的附图描述本公开，其中相同的参考标号自始至终用于指相同的 元件，并且其中所图示的结构和设备不一定按比例绘制。
[0012] 公开了将位置传感器系统合并到飞行时间（T0F)相机中的系统和方法。T0F相机 检测来自福射源的经发射的福射(所述福射源在一个实施例中为T0F相机的一部分)撞击目 标对象并且从目标对象反射回到福射源所需要的时间。然后通过所检测到的时间和已知的 福射速度来计算源与目标对象之间的距离。在一些实施例中，经发射的福射可W是经调制 的连续周期性电磁波。时间通过比较可能的经调制的经发射的福射和在不同时间处相继检 测到的经反射的福射的多于一个样本之间的相移来获取。如果T0F相机在经反射的福射的 检测期间移动，所检测到的相移并未针对相同的对应距离并且不能被正确地处理。对于经 反射的福射的每一个所检测到的样本，位置传感器系统检测具有对应于T0F相机的相对移 动的部分的移动信号。如果移动信号的部分超过预确定的阔值，可W舍弃对应相移数据。
[0013] 在一些实施例中，对应相移数据是包括对应于目标对象的不同部分的像素阵列的 原始帖。在运种情况中，可w应用另外的处理布置w将原始帖与在不同时间处取得的一个 或多个原始帖比较W保留一些重叠的原始样本而同时舍弃一些其它的原始样本。
[0014] 图1是图示了具有飞行时间（T0F細机系统10和目标对象12的立维（3D)成像系 统的框图。T0F相机包括福射源102、福射检测器104、位置传感器系统106和处理器108。 福射源102被配置成生成和发射撞击目标对象12的福射103。福射103到达目标对象12 并且然后被反射回福射检测器104。福射检测器104被配置成检测经反射的福射105并且 基于经反射的福射105生成具有在不同时间处相继生成的一些原始样本的样本集。位置传 感器系统106被配置成检测T0F相机10的移动并且生成对应于所检测到的移动的移动信 号。可W在检测样本集的对应原始样本的同时检测移动信号的每一个部分。处理器108被 配置成接收样本集和对应移动信号。处理器108还被配置成基于移动信号的对应部分从样 本集选择至少两个原始样本。然后基于所选原始样本生成对象信息。
[0015] 在一些实施例中，如图2中所示，T0F相机的福射检测器104包括具有检测目标对 象12的不同部分的多个像素的像素阵列。例如，在图2中，像素阵列包括数个iXj像素。 出于说明目的，在原始帖A中，来自第一像素li的第一原始样本"il-A"对应于目标对象12 的部分4并且来自第二像素i(j-l)的第二原始样本对应于目标对象12的另 一部分6。每次福射检测器104针对每一个像素检测具有原始样本(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)。帖集包括对应于目标对象12的不同 部分的多个样本集并且每一个样本集包括在不同时间处取得的多个原始样本。
[0016] 位置传感器系统106在福射检测器104检测相继的原始样本的样本集的同时检测 移动信号部分。每一个移动信号部分表示当检测原始样本时T0F相机的相对移动。图3a 和图3b示出检测一些原始样本和对应移动信号部分的示例过程。基本上同时检测到第一 原始样本i(j-l)-A和第一移动信号部分A-A。在具有时间间隔的情况下，然后在另一基本 上相同的时间处检测到第二原始样本11-B和第二移动信号部分A-B。如果在检测原始样 本时T0F相机10被移动得过于远离参考位置，对应移动信号部分将超过预确定的阔值。然 后可W舍弃原始样本。
[0017] 值得注意的是，在一些实施例中，由于T0F相机与目标对象之间的相对移动，来自 像素阵列的不同像素的原始样本可能对应于针对不同原始帖的目标对象的相同部分。例 如，在图2中，来自原始帖A的像素i(j-l)的原始样本和来自原始帖B的像 素11的另一原始样本"11-B"对应于目标对象12的相同部分6。在一些实施例中，即使 一些原始帖的对应移动信号部分超过预确定的阔值，处理器108也可W进一步评估不同原 始帖的一些原始样本对应于目标对象的相同部分。例如，在图2中，原始帖A的原始样本 "i(j-1)-A"和原始帖B的原始样本"11-B"对应于目标对象12的相同部分6。尽管T0F相机 10被移除使得原始帖B的对应移动信号部分可W超过预确定的阔值，但是原始样本"11-B" 基本上与原始样本"i(j-1)-A"在相同位置处被捕获并且可W被保留W处理目标对象12的 部分6。处理器108可W保留重叠的来自不同原始帖的诸如和"11-B"之类的 一些原始样本，而同时舍弃不重叠的其余原始样本。该方案保存更多原始样本，但同时作为 折衷，使T0F相机系统处理复杂化。
[0018] 在一些其它实施例中，福射检测器104可W包括仅一个单个像素。例如，T0F相机 10可W被用于测量到目标对象与单个像素的距离。基于经反射的福射生成包括在不同时间 处相继的多个原始样本的样本集。基于移动信号的对应部分选择原始样本。仅保留具有预 确定的阔值内的对应移动信号部分的原始样本。需要两个或更多原始样本来处理所测量的 距离信息。如果不能够获取所要求数目的有效原始样本，则不能够生成有效的距离测量。
[0019] 对象信息可W包括但不限于距离和反射强度信息。在一些实施例中，对象信息可 W通过处理相对于来自福射源的经发射的福射的经反射的福射的相移来生成。经发射的福 射由参考信号表示。参考信号具有关于经发射的福射的各种可控延迟的集合。图6a和化 示出为何需要具有至少两个不同延迟的参考信号W用于有效处理的信号处理机制。
[0020] 图6a示出与经发射的福射同步蛾有延迟）的参考信号镇线）。左边和右边示出 两个经反射的福射，其中到经发射的福射的不同相移表示要测量的不同距离。出于说明目 的，经反射的福射还通过虚线示出被转换到对应参考信号上。经反射的福射与经发射的福 射之间的相移可W通过结果得到的电压差来测量。电压差由阴影区域表示并且与相移成比 例。如图6a中所示，所测量的左边和右边情况的电压差相同而同时两个经反射的福射具有 不同的