延时检测装置及方法
【专利摘要】本发明提供了一种延时检测装置及方法，延时检测装置包括主控制器、红外光发射单元、红外光接收单元以及信号比较单元。主控制器包括时钟计数器，主控制器与红外光发射单元连接，红外光接收单元与红外光发射单元、信号比较单元连接，信号比较单元还与主控制器连接。信号比较单元用于将所接收的驱动信号和输出信号进行处理以获得待测脉宽信号，并将待测脉宽信号发送至主控制器。时钟计数器获得待测脉宽信号的脉冲宽度对应的高频脉冲个数，根据所获得的高频脉冲个数以及高频脉冲的频率获得延时时间。本发明实施例提供的延时检测装置可以检测红外光驱动电路的延时时间从而使得利用TOF技术测量摄像机与目标物体的距离的结果准确度更高。
【专利说明】
延时检测装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及电路装置领域，具体而言，涉及一种延时检测装置及方法。
【背景技术】
[0002]TOF(Time of Flight)技术是通过测量光在摄像机和目标物体的往返时间，确定目标物体和摄像机的距离。TOF三维成像装置，具有算法简单，硬件设计灵活以及易于小型化等优点。在实际三维成像中被广泛使用。
[0003]目前TOF三维成像系统中，通常没有测量红外光驱动电路造成延时的检测电路，因此存在着将红外光驱动电路造成的时间延时，认为是目标物体到摄像机的时间延时的问题，这样使得三维成像系统测量得到的目标物体到摄像机的往返时间比实际目标物体到摄像机的往返时间要大，导致三维成像系统测量得到的目标物体到摄像机的距离要比目标物体到摄像机的实际距离要大。三维成像系统测量得到的结果准确度降低。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明实施例提供了一种延时检测装置及方法，以改善现有的由于红外光驱动电路造成的时间延时而导致目标物体与摄像机的测量距离大于目标物体到摄像机的实际距离的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案:
[0006]—种延时检测装置，包括主控制器、红外光发射单元、红外光接收单元以及信号比较单元。所述主控制器包括时钟计数器，所述主控制器与所述红外光发射单元相连接，所述红外光接收单元分别与所述红外光发射单元以及信号比较单元相连接，所述信号比较单元还与所述主控制器相连接。所述红外光发射单元用于将所述主控制器发出的驱动信号调制为光信号。所述红外光接收单元用于将所接收的所述光信号转换为电信号。所述信号比较单元用于将所接收的所述主控制器发出的驱动信号和所述红外光接收单元发出的输出信号进行处理以获得待测脉宽信号，并将所述待测脉宽信号发送至所述主控制器。所述时钟计数器用于获得所述待测脉宽信号的脉冲宽度对应的高频脉冲个数，根据所获得的高频脉冲个数以及所述高频脉冲的频率获得延时时间。
[0007]本发明实施例还提供了一种延时检测方法，所述红外光发射单元将所述主控制器发出的驱动信号调制为光信号；所述红外光接收单元将所接收的所述光信号转换为电信号;所述信号比较单元将所接收的所述主控制器发出的驱动信号和所述红外光接收单元发出的输出信号进行处理以获得待测脉宽信号，并将所述待测脉宽信号发送至所述主控制器;所述时钟计数器获得所述待测脉宽信号的脉冲宽度对应的高频脉冲个数，根据所获得的高频脉冲个数以及所述高频脉冲的频率获得延时时间。
[0008]本发明实施例提供的延时检测装置及方法，具有如下有益效果:
[0009]本发明实施例提供的延时检测装置及方法包括主控制器、红外光发射单元、红外光接收单元以及信号比较单元。所述主控制器包括时钟计数器，所述主控制器与所述红外光发射单元相连接，所述红外光接收单元分别与所述红外光发射单元以及信号比较单元相连接，所述信号比较单元还与所述主控制器相连接。所述红外光发射单元用于将所述主控制器发出的驱动信号调制为光信号。所述红外光接收单元用于将所接收的所述光信号转换为电信号。所述信号比较单元用于将所接收的所述主控制器发出的驱动信号和所述红外光接收单元发出的输出信号进行处理以获得待测脉宽信号，并将所述待测脉宽信号发送至所述主控制器。所述时钟计数器用于获得所述待测脉宽信号的脉冲宽度对应的高频脉冲个数，根据所获得的高频脉冲个数以及所述高频脉冲的频率获得延时时间。本发明实施例提供的延时检测装置可以检测红外光驱动电路的延时时间从而使得利用TOF技术测量摄像机与目标物体的距离的结果准确度更高。
【附图说明】
[0010]为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1是本发明第一实施例提供的延时检测装置的模块框图；
[0012]图2是本发明第二实施例提供的延时检测装置的模块框图；
[0013]图3是信号比较单元接收到的信号的示意图；
[0014]图4是本发明第三实施例提供的延时检测方法的流程图；
[0015]图5是本发明第四实施例提供的延时检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017]详情请参见图1，图1示出了本发明第一实施例提供的延时检测装置的模块示意图，包括主控制器110、红外光发射单元120、红外光接收单元130以及信号比较单元140。所述主控制器110包括时钟计数器111，所述主控制器110与所述红外光发射单元120相连接，所述红外光接收单元130分别与所述红外光发射单元120以及信号比较单元140相连接，所述信号比较单元140还与所述主控制器110相连接。
[0018]所述红外光发射单元120可以用于将所述主控制器110发出的驱动信号调制为光信号。所述红外光接收单元130可以用于将从红外光发射单元120所接收的所述光信号转换为电信号，并将电信号作为输出信号传递至信号比较单元140。
[0019]所述信号比较单元140可以用于将所接收的所述主控制器110发出的驱动信号和所述红外光接收单元130发出的输出信号进行处理以获得待测脉宽信号，并将所述待测脉宽信号发送至所述主控制器110。
[0020]驱动信号由主控制器110发出直接传递至所述信号比较单元140，输出信号经过主控制器110、红外光发射单元120、红外光接收单元130传递至信号比较单元140，故所述输出信号到达所述信号比较单元140的时间会晚于驱动信号到达信号比较单元140的时间，详情请参见图3。
[0021]具体地，所述信号比较单元140可以为异或门，异或门可以将驱动信号到达后，输出信号尚未到达的部分输出高电平，而将驱动信号与输出信号均未到达或均已到达的部分输出低电平，从而获得待测脉宽信号。
[0022]所述信号比较单元140也可以为单片机，单片机记录驱动信号到达后，输出信号尚未到达的部分并输出为高电平，并记录驱动信号与输出信号均未到达或均已到达的部分输出为低电平。
[0023]所述时钟计数器111用于获得所述待测脉宽信号的脉冲宽度对应的高频脉冲个数，根据所获得的高频脉冲个数以及所述高频脉冲的频率获得延时时间。
[0024]具体地，主控制器110可以根据待测脉宽信号的上升沿作为起始信号，并根据待测脉宽信号的下降沿作为停止信号。所述时钟计数器111可以记录起始信号与停止信号之间的时钟计数器111的高频脉冲个数N。
[0025]所述时钟计数器111可以从起始信号开始，以高频脉冲的上升沿作为计数标志，SP每收到一个高频脉冲的上升沿，进行一次计数，直到收到停止信号为止，在此过程中，记录到高频脉冲个数N。
[0026]所述主控制器110根据记录的高频脉冲个数N以及时钟计数器111自身的高频时钟脉冲频率f，可以获得延时时间Δ t，其中Δ t = N/f0
[0027]应当先获得起始信号与停止信号之间的时钟计数器111的高频脉冲个数N，然后再根据每个高频脉冲的周期与上述的高频脉冲个数相乘，即可以获得延时时间。其中，高频脉冲的周期为高频时钟脉冲频率f的倒数。
[0028]本发明第一实施例提供的延时检测装置可以检测红外光发射单元120的延时时间。由于TOF技术是通过测量光在摄像机和目标物体的往返时间确定摄像机和目标物体的距离，而当检测出红外光发射单元120的延时时间，并将该延时时间去除时，可以提高测量的摄像机和目标物体的距离的测量精度。
[0029]具体地，所述信号比较单元140可以为异或门。所述异或门接收所述驱动信号与输出信号，将所述驱动信号与输出信号的电平不同的部分输出高电平，将所述驱动信号与输出信号的电平相同的部分输出低电平，所述异或门输出的高电平具体为所述待测脉宽信号的脉冲宽度。
[0030]驱动信号由主控制器110发出直接传递至所述信号比较单元140，输出信号经过主控制器110、红外光发射单元120、红外光接收单元130传递至信号比较单元140，故所述输出信号到达所述信号比较单元140的时间会晚于驱动信号到达信号比较单元140的时间，详情请参见图3。
[0031]信号比较单元140具体可以为异或门，由于异或门的性质，可以将驱动信号与输出信号的电平不同的部分输出高电平，即可以将驱动信号已经到达异或门而输出信号尚未到达异或门的部分以高电平的方式输出，并可以将异或门输出的高电平记为待测脉宽信号的脉冲宽度，然后再运算上述的脉冲宽度所对应的时间，即可以获得延时时间。
[0032]具体地，所述红外光发射单元120可以包括红外光源驱动电路121以及红外发光二极管122，详情请参见图2。所述红外光源驱动电路121分别与所述主控制器110以及所述红外发光二极管122相连接。
[0033 ] 可以理解，红外光源驱动电路121具体可以为脉冲波调变驱动电路，也可以为电阻负载驱动电路，所述红外光源驱动电路121的具体类型不应该理解为是对本发明的限制。
[0034]所述红外光接收单元130可以包括红外光接收二极管131以及跨阻放大器132，详情请参见图2。所述红外光接收二极管131与所述跨阻放大器132连接。
[0035]所述红外光接收二极管131可以用于接收红外光发光二极管发出的光信号，并可以将光信号转换为电流信号。
[0036]所述跨阻放大器132用于将所述红外光接收二极管131发送的所述电流信号转换为电压信号。
[0037]跨阻放大器132是对输入电流信号进行放大，输出为电压信号的电路。这类放大器具有电阻的量纲，表示为V/A或Ω，称作放大器的跨阻。具体地，所述跨阻放大器132可以为采用AD8015构成的跨阻放大器电路，也可以是0PA847构成的跨阻放大器电路，具体的构成跨阻放大器的电路不应该理解为是对本发明的限制。
[0038]所述红外光接收单元130具体还可以包括后级放大器133，所述后级放大器133分别与所述跨阻放大器132以及所述异或门相连接，详情请参见图2。所述后级放大器133用于放大所述跨阻放大器132传递的电压信号并将放大后的所述电压信号发送至所述异或门。[0039 ] 可以理解，所述后级放大器133可以OCL放大电路、OTL放大电路、BTL放大电路中的一种或多种，也可以是运算放大器构成的放大电路。所述后级放大器133的具体类型不应该理解为是对本发明的限制。
[0040]详情请参见图4，图4示出了本发明第三实施例示出的一种延时检测方法，包括如下步骤SlOl至步骤S104:
[0041]步骤SlOl，红外光发射单元将主控制器发出的驱动信号调制为光信号。
[0042]红外光发射单元将主控制器发出的驱动信号调制为光信号后，并把光信号传递至红外光接收单元。
[0043]步骤S102，红外光接收单元将所接收的光信号转换为电信号。
[0044]红外光接收单元将接收到的光信号转换为电信号以后将上述的电信号传递至信号比较单元。
[0045]步骤S103，信号比较单元将所接收的主控制器发出的驱动信号和红外光接收单元发出的输出信号进行处理以获得待测脉宽信号，并将待测脉宽信号发送至主控制器。
[0046]信号比较单元具体可以为异或门，由于异或门的性质，可以将驱动信号与输出信号的电平不同的部分输出高电平，即可以将驱动信号已经到达异或门而输出信号尚未到达异或门的部分以高电平的方式输出，详情请参见图3。
[0047]步骤S104，时钟计数器获得待测脉宽信号的脉冲宽度对应的高频脉冲个数，根据所获得的高频脉冲个数以及高频脉冲的频率获得延时时间。
[0048]时钟计数器可以根据待测脉宽信号的上升沿作为起始信号，并根据待测脉宽信号的下降沿作为停止信号。时钟计数器可以记录起始信号与停止信号之间的时钟计数器的高频脉冲个数N。时钟计数器根据记录的高频脉冲个数N以及时钟计数器自身的高频时钟脉冲频率f，可以获得延时时间At，其中At = N/f。
[0049]详情请参见图5，图5是本发明第四实施例提供的延时检测方法，具体包括如下步骤S201至S204:
[0050]步骤S201，红外光发射单元将主控制器发出的驱动信号调制为光信号。
[0051]步骤S202，红外光接收单元将所接收的光信号转换为电信号。
[0052]步骤S201至步骤S202与步骤SlOl至步骤S102对应相同，在此便不做赘述。
[0053]步骤S203，异或门接收驱动信号与输出信号，将驱动信号与输出信号的电平不同的部分输出高电平，将驱动信号与输出信号的电平相同的部分输出低电平，异或门输出的高电平为待测脉宽信号的脉冲宽度，异或门并将待测脉宽信号发送至主控制器。
[0054]驱动信号由主控制器发出直接传递至信号比较单元，输出信号经过主控制器、红外光发射单元、红外光接收单元传递至信号比较单元，故输出信号到达信号比较单元的时间会晚于驱动信号到达信号比较单元的时间，详情请参见图3。
[0055]由于异或门的性质，可以将驱动信号与输出信号的电平不同的部分输出高电平，即可以将驱动信号已经到达异或门而输出信号尚未到达异或门的部分以高电平的方式输出。
[0056]步骤S204，主控制器还包括脉宽测量电路，脉宽测量电路以待测脉宽信号的上升沿为时钟计数器的起始信号，以待测脉宽信号的下降沿为时钟计数器的停止信号，获得起始信号与停止信号之间的时钟计数器记录的高频脉冲个数N，脉宽测量电路根据时钟计数器的高频时钟脉冲频率f以及高频脉冲个数N，获得延时时间Δ to
[0057]所述脉宽测量电路应当先获得起始信号与停止信号之间的时钟计数器的高频脉冲个数N，然后再根据每个高频脉冲的周期与上述的高频脉冲个数相乘，即可以获得延时时间。其中，高频脉冲的周期为高频时钟脉冲频率f的倒数。
[0058]本发明实施例提供的延时检测装置及方法包括主控制器、红外光发射单元、红外光接收单元以及信号比较单元。所述主控制器包括时钟计数器，所述主控制器与所述红外光发射单元相连接，所述红外光接收单元分别与所述红外光发射单元以及信号比较单元相连接，所述信号比较单元还与所述主控制器相连接。所述红外光发射单元用于将所述主控制器发出的驱动信号调制为光信号。所述红外光接收单元用于将所接收的所述光信号转换为电信号。所述信号比较单元用于将所接收的所述主控制器发出的驱动信号和所述红外光接收单元发出的输出信号进行处理以获得待测脉宽信号，并将所述待测脉宽信号发送至所述主控制器。所述时钟计数器用于获得所述待测脉宽信号的脉冲宽度对应的高频脉冲个数，根据所获得的高频脉冲个数以及所述高频脉冲的频率获得延时时间。本发明实施例提供的延时检测装置可以检测红外光驱动电路的延时时间从而使得利用TOF技术测量摄像机与目标物体的距离的结果准确度更高。
[0059]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0060]因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0061 ]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0062]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0063]在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
【主权项】
1.一种延时检测装置，其特征在于，包括主控制器、红外光发射单元、红外光接收单元以及信号比较单元，所述主控制器包括时钟计数器，所述主控制器与所述红外光发射单元相连接，所述红外光接收单元分别与所述红外光发射单元以及信号比较单元相连接，所述信号比较单元还与所述主控制器相连接， 所述红外光发射单元用于将所述主控制器发出的驱动信号调制为光信号； 所述红外光接收单元用于将所接收的所述光信号转换为电信号； 所述信号比较单元用于将所接收的所述主控制器发出的驱动信号和所述红外光接收单元发出的输出信号进行处理以获得待测脉宽信号，并将所述待测脉宽信号发送至所述主控制器； 所述时钟计数器用于获得所述待测脉宽信号的脉冲宽度对应的高频脉冲个数，根据所获得的高频脉冲个数以及所述高频脉冲的频率获得延时时间。2.根据权利要求1所述的延时检测装置，其特征在于，所述信号比较单元为异或门，所述异或门接收所述驱动信号与输出信号，将所述驱动信号与输出信号的电平不同的部分输出高电平，将所述驱动信号与输出信号的电平相同的部分输出低电平，所述异或门输出的高电平为所述待测脉宽信号的脉冲宽度。3.根据权利要求2所述的延时检测装置，其特征在于，所述主控制器还包括脉宽测量电路，所述脉宽测量电路以所述待测脉宽信号的上升沿为所述时钟计数器的起始信号，以所述待测脉宽信号的下降沿为所述时钟计数器的停止信号，获得所述起始信号与停止信号之间的所述时钟计数器记录的高频脉冲个数N，所述脉宽测量电路根据所述时钟计数器的高频时钟脉冲频率f以及所述高频脉冲个数N，获得延时时间△ t，其中△ t = N/f。4.根据权利要求2所述的延时检测装置，其特征在于，所述红外光发射单元包括红外光源驱动电路以及红外发光二极管，所述红外光源驱动电路分别与所述主控制器以及所述红外发光二极管相连接。5.根据权利要求4所述的延时检测装置，其特征在于，所述红外光接收单元包括红外光接收二极管以及跨阻放大器，所述红外光接收二极管与所述跨阻放大器连接， 所述红外光接收二极管用于接收红外光发光二极管发出的光信号，并将光信号转换为电流ig号； 所述跨阻放大器用于将所述红外光接收二极管发送的所述电流信号转换为电压信号。6.根据权利要求5所述的延时检测装置，其特征在于，所述红外光接收单元还包括后级放大器，所述后级放大器分别与所述跨阻放大器以及所述异或门相连接， 所述后级放大器用于放大所述跨阻放大器传递的电压信号并将放大后的所述电压信号发送至所述异或门。7.一种延时检测方法，其特征在于，所述方法包括: 所述红外光发射单元将所述主控制器发出的驱动信号调制为光信号； 所述红外光接收单元将所接收的所述光信号转换为电信号； 所述信号比较单元将所接收的所述主控制器发出的驱动信号和所述红外光接收单元发出的输出信号进行处理以获得待测脉宽信号，并将所述待测脉宽信号发送至所述主控制器； 所述时钟计数器获得所述待测脉宽信号的脉冲宽度对应的高频脉冲个数，根据所获得的高频脉冲个数以及所述高频脉冲的频率获得延时时间。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述信号比较单元将所接收的所述主控制器发出的驱动信号和所述红外光接收单元发出的输出信号进行处理以获得待测脉宽信号，包括: 异或门接收所述驱动信号与输出信号，将所述驱动信号与输出信号的电平不同的部分输出高电平，将所述驱动信号与输出信号的电平相同的部分输出低电平，所述异或门输出的高电平为所述待测脉宽信号的脉冲宽度。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述主控制器还包括脉宽测量电路，所述时钟计数器获得所述待测脉宽信号的脉冲宽度对应的高频脉冲个数，根据所获得的高频脉冲个数以及所述高频脉冲的频率获得延时时间，包括: 所述脉宽测量电路以所述待测脉宽信号的上升沿为所述时钟计数器的起始信号，以所述待测脉宽信号的下降沿为所述时钟计数器的停止信号，获得所述起始信号与停止信号之间的所述时钟计数器记录的高频脉冲个数N，所述脉宽测量电路根据所述时钟计数器的高频时钟脉冲频率f以及所述高频脉冲个数N，获得延时时间△ t，其中△ t = N/f。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述红外光接收单元包括红外光接收二极管以及跨阻放大器，所述红外光接收二极管与所述跨阻放大器连接， 所述红外光接收二极管接收红外光发光二极管发出的光信号，并将光信号转换为电流信号； 所述跨阻放大器将所述红外光接收二极管发送的所述电流信号转换为电压信号。
【文档编号】G01S11/12GK105866763SQ201610177734
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】李晨辉, 李楠, 肖敏, 李洪
【申请人】湖南拓视觉信息技术有限公司