WO2021189794A1 - 飞行时间测距系统及其测距方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种飞行时间测距系统及其测距方法，所述测距方法包括：进行散射探测，获取所述传感阵列内各个像素单元的散射系数，具体包括：向检测视场内发射散射探测光，所述检测视场包括不同距离的被测物体，分为近距区域和远距区域；获取反射光及反射光所产生的散射光在各像素单元产生的探测值，计算各像素单元产生的探测值与整个传感阵列所有像素单元产生的探测值总和的比值作为该像素单元对应的散射系数；进行距离检测，获取各像素单元输出的初始检测值；根据所述散射系数，对至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正，获取修正检测值；根据所述修正检测值，计算修正检测距离。上述测距方法能够消除近距物体对远距物体检测结果的影响。

Description

飞行时间测距系统及其测距方法 技术领域
本发明涉及传感技术领域，尤其涉及一种飞行时间测距系统及其测距方法。
背景技术
飞行时间法(Time Of Flight，TOF)通过测量仪器发出的脉冲信号从发射到接收的时间间隔或激光往返被测物体一次所产生的相位差来实现对被测物体的三维结构或三维轮廓的测量。TOF测量仪器可同时获得灰度图像和距离图像，广泛应用在体感控制、行为分析、监控、自动驾驶、人工智能、机器视觉和自动3D建模等诸多领域。
飞行时间(TOF)传感器一般包括：光源模块和感光模块；所述光源模块用于发射特定波段和频率的脉冲检测光，所述检测光在被测物体的表面发生反射，反射光被所述感光模块所接收；所述感光模块根据发射光波和接收光波之间的时间差或者相位差计算出被测物体的距离信息。
但是现有技术中，特别是检测环境比较复杂的情况下，TOF传感器的检测结果会产生较大的误差。例如，在检测视场内同时存在近处物体和远处物体时，远景物体的检测距离会偏近，并且，近景物体越近、占据画面像素越多，对远景物体的检测距离影响越大。
如何进一步提高测距准确性，避免近景物体对远景物体测量准确性的影响，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种飞行时间测距系统及其测距方法，以提高测距准确性。
为了解决上述问题，本发明提供了一种飞行时间测距系统的测距方法，所述飞行时间测距系统包括传感阵列，包括：进行散射探测，获取所述传感阵列内各个像素单元的散射系数，具体包括：向检测视场内发射散射探测光，所述检测视场包括不同距离的被测物体，分为近距区域和远距区域；获取反射光及 反射光所产生的散射光在各像素单元产生的探测值，计算各像素单元产生的探测值与整个传感阵列所有像素单元产生的探测值总和的比值作为该像素单元对应的散射系数；进行距离检测，获取各像素单元输出的初始检测值；根据所述散射系数，对至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正，获取修正检测值；根据所述修正检测值，计算修正检测距离。
可选的，获取反射光及反射光所产生的散射光在各像素单元产生的探测值的方法包括：在电荷累积窗口内，累积所述散射探测光脉冲被反射后由所述传感阵列的各个像素单元接收而产生的电荷，从而获取各像素单元产生的探测值；所述散射探测光为脉冲光，且所述散射探测光的单个脉冲中，部分与所述电荷累积窗口重叠，部分落后于所述电荷累积窗口；所述散射探测光的脉冲与所述电荷累积窗口的重叠宽度为t，所述近距区域的距离范围为0～ct/2，所述远距区域的距离大于ct/2。
可选的，进行距离检测时，发射脉冲宽度为T的距离检测光，所述散射探测光的脉冲与所述电荷累积窗口的重叠宽度t的范围为T/10～T/2。
可选的，对像素单元的输出的初始检测值进行修正的方法包括：获取所有像素单元输出的初始检测值的总和QSUM，待修正的像素单元输出的初始检测值为Q，对应的散射系数为k，该像素单元的修正检测值Q’＝Q-Q SUM·k。
可选的，对所述远距区域对应的像素单元所输出的初始检测值进行修正；或者，对散射系数小于某一阈值的像素单元所输出的初始检测值进行修正。
可选的，所述距离检测包括多个距离检测帧的检测，在每个距离检测帧均对应于至少一次所述散射探测。
可选的，在每个距离检测帧之前进行所述散射探测；或者，所述距离检测帧包括至少一个近距检测子帧以及至少一个远距检测子帧，在所述近距检测子帧以及所述远距检测子帧之间，进行所述散射探测，对所述远距检测子帧中至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正。
一种飞行时间测距系统，包括光源模块、传感阵列以及连接所述传感阵列的电荷累积电路，其特征在于，还包括：处理模块，所述处理模块被配置为执行如下步骤：进行散射探测，获取所述传感阵列内各个像素单元的散射系数， 具体包括：控制所述光源模块向检测视场内发射散射探测光，所述检测视场包括包括不同距离的被测物体，分为近距区域和远距区域；获取反射光及反射光所产生的散射光在各像素单元产生的探测值，计算各像素单元产生的探测值与整个传感阵列所有像素单元产生的探测值总和的比值作为该像素单元对应的散射系数；进行距离检测，获取各像素单元输出的初始检测值；根据所述散射系数，对至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正，获取修正检测值；根据所述修正检测值，计算修正检测距离。
可选的，获取反射光及反射光所产生的散射光在各像素单元产生的探测值的方法包括：控制所述电荷累积电路在电荷累积窗口内，累积所述散射探测光被反射后由所述传感阵列的各个像素单元接收而产生的电荷，从而获取各像素单元产生的探测值；所述散射探测光为脉冲光，且所述散射探测光的单个脉冲中，部分与所述电荷累积窗口重叠，部分落后于所述电荷累积窗口；所述散射探测光的脉冲与所述电荷累积窗口的重叠宽度为t，所述近距区域的距离范围为0～ct/2，所述远距区域的距离大于ct/2。
可选的，所述进行距离检测时，控制所述光源模块发射脉冲宽度为T的距离检测光，所述散射探测光的脉冲与所述电荷累积窗口的重叠宽度t的范围为T/10～T/2。
可选的，对像素单元的输出的初始检测值进行修正的方法包括：获取所有像素单元输出的初始检测值的总和Q SUM以及待修正的像素单元输出的初始检测值Q，对应的散射系数为k，则该像素的修正检测值Q’＝Q-Q SUM·k。
根据权利要求9所述的飞行时间测距系统，其特征在于，所述处理模块被配置为对所述远距区域对应的像素单元所输出的初始检测值进行修正；或者，对散射系数小于某一阈值的像素单元所输出的初始检测值进行修正。
可选的，所述距离检测包括多个距离检测帧的检测，每个距离检测帧均对应于至少一次所述散射探测。
可选的，在每个距离检测帧之前均进行散射探测；或者，所述距离检测帧包括至少一个近距检测子帧以及至少一个远距检测子帧，在所述近距检测子帧以及所述远距检测子帧之间，进行所述散射探测，对所述远距检测子帧中至少 部分像素单元输出的初始检测值进行修正。
本发明的飞行时间测距方法，通过散射探测获取各像素单元的散射系数，对收到近距物体影响的像素单元的检测距离进行修正，在一定程度上消除了近处物体对远处物体检测距离产生的影响，从而在一定程度上降低了镜头结构导致的系统误差。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式的测距方法的流程示意图；
图2为本发明一具体实施方式的进行散射探测过程中的散射探测光与电荷累积窗口的时序示意图；
图3为本发明一具体实施方式的传感阵列与近距区域、远距区域的对应示意图；
图4a为本发明一具体实施方式的散射探测过程获得的探测值分布图；
图4b为本发明一具体实施方式的散射探测过程获得的散射系数分布图；
图5为本发明一具体实施方式的距离检测过程中的距离检测光与电荷累积窗口的时序示意图；
图6为本发明一具体实施方式的距离检测过程中的距离检测帧与散射探测帧的顺序示意图；
图7为本发明一具体实施方式的高动态测距下的检测子帧与散射探测帧的顺序示意图；
图8为本发明一具体实施方式的飞行时间测距系统的结构示意图。
具体实施方式
如背景技术中所述，在检测视场内同时存在近处物体和远处物体时，对于远处物体的检测距离往往会存在较大的误差。
发明人研究发现，由于近处的被测物体的反射光会先被传感阵列接收到，而由于测距系统采用的镜头物理结构原因，镜头内部会存在对光线的散射现象，这是由于镜头的物理结构所决定的系统误差，很难通过镜头结构的改变来消除这种影响。并且，在不同角度上，镜头内对光的散射效果也不同，很难针 对性的根据镜头物理结构，对测量结果进行修正。
发明人进一步研究发现，近处物体的反射光在通过镜头被对应区域的像素单元接收时，部分光线会由于镜头的散射作用，被其他区域的像素单元所接收，例如被对应于远处物体的像素单元接收，导致远处物体的检测距离偏小。由于光在传播过程中的能量耗散，远处物体的反射光强度小于近处物体的反射光强度，即便近处物体的反射光中仅有小部分光被散射，但是相对于远处物体反射光的强度，光强比例也是相对较大的，因此对于远处物体的检测距离的影响也是不可忽视的。
为了解决上述问题，发明人提出一种新的飞行时间测距系统及其测距方法，以修正散射光对远处物体检测距离的影响。
下面结合附图对本发明提供的飞行时间测距系统及其测距方法的具体实施方式做详细说明。
请参考图1，为本发明一具体实施方式的飞行时间测距方法的流程图。
所述测距方法包括如下步骤：
步骤S101：进行散射探测，获取所述传感阵列内各个像素单元的散射系数。
飞行时间测距系统包括传感阵列，所述传感阵列包括多个像素单元，即光学传感单元，能够将光信号转换为电信号，从而可以通过所述传感阵列将接受到的反射光转变为与反射光能量对应的一定数量的感应电荷，通过快门累积输出与反射光能量对应的检测值。
所述飞行时间测距系统还包括光源模块，用于向被测物体发射检测光。所述检测光为经过调制的脉冲光，所述脉冲光可以为LED光或激光等易于进行调制的光，通过所述检测光照射所述飞行时间测距系统的视场范围内的所有物体。脉冲光到达被测物体表面，会在被测物体表面被反射形成脉冲反射光信号；同时被测物体所处环境中还存在环境光。在实际的使用场景下，所述飞行时间传感系统通过传感阵列获取的光信号既包括脉冲反射光还包括环境光。后续具体实施的描述中，传感阵列所接收到的反射光均指包括脉冲反射光及环境光。在其他具体实施方式中，所述检测光也可以为经过调制的具有一定周期的正弦 波、方波等。
由于镜头本身的散射，在实际检测过程中，各像素单元接收到的光信号，除了对应位置的被测物体的反射光，还包括其他位置处的反射光被镜头散射后的散射光。通常，由于近处物体的反射光相对远处物体反射光强度较大，产生的散射光到达其他像素单元后会对其他像素单元的检测值造成影响，因此，由于散射光导致的距离检测的误差主要是由于近处物体的反射光被散射而造成的。
在本发明的一个具体实施方式中，获取各像素单元的散射系数的方法包括：向检测视场内发射散射探测光，所述检测视场内包括不同距离的被测物体，所述检测视场包括近距区域和远距区域，分别对应于不同距离范围内的被测物体；获取反射光及反射光所产生的散射光在各像素单元产生的探测值。
检测视场内可检测的距离范围为0到L，根据散射光的影响，将检测视场分为近距区域和远距区域，近距区域为物体与TOF镜头之间的距离在0～ct/2内的区域，远距区域指被测物体与TOF镜头之间距离大于ct/2的区域。由于光强随着光的传播会逐渐衰减，距离较远的被测物体的反射光由于到达传感阵列处光强较弱，即便被镜头散射，对于检测结果的影响也较小；因此，在本发明的具体实施方式中，仅修正近距物体对于远距物体检测结果的影响。
请参考图2，为本发明一具体实施方式中，进行散射探测过程中的散射探测光与电荷累积窗口的时序示意图。
在采用飞行时间测距系统进行测距过程中，通常在连续的三个电荷累积窗口时间内累积传感阵列内各像素单元产生的电荷，分别为电荷累积窗口G1～G3。其中电荷累积窗口G1用于累积环境光产生的感应电荷，电荷累积窗口G2和G3根据先后顺序累积反射光(包括环境光)产生的感应电荷。
在进行散射探测过程中，可以继续采用距离测量过程中的电荷累积窗口，无需进行改变。散射探测过程中，G1～G3的电荷累积窗口宽度为T’。发射散射探测光SLO，并在电荷累积窗口G3内，累积所述散射探测光脉冲被反射后由所述传感阵列的各个像素单元接收而产生的电荷，从而获取各像素单元输出的探测值Qs。为了使得累积的电荷均为近距区域内被测物体的反射光及其散 射光产生的感应电荷，该具体实施方式中，所述散射探测光STO为脉冲光，且所述散射探测光STO的单个脉冲中，部分与所述电荷累积窗口G3重叠，部分落后于所述电荷累积窗口G3，重叠部分宽度为t。由于所述重叠部分宽度较小，因此，所述电荷累积窗口G3只能累积到较近物体反射回的光被像素单元接收后而产生的感应电荷。具体的，距离在0～ct/2内的物体对散射探测光反射后产生的电荷能够在电荷累积窗口G3内被累积到。该具体实施方式中，近距区域的距离范围为0～ct/2，远距区域的距离范围ct/2～L，L为距离检测的量程。所述重叠部分宽度t可以根据近距区域和远距区域的划分进行调整。由于距离较远的物体的反射光在传输过程中衰减较多，到达传感阵列处被散射的光强度更弱，对检测结果造成的影响可以忽略。若量程L对应的距离检测光的脉宽为T，则在一些具体实施方式中，
Figure PCTCN2020118133-appb-000001
较佳的t＝T/7。
该具体实施方式中，所述电荷累积窗口G1～G3可以保持与距离检测过程的时序一致，从而后续在进行距离检测时，仅需要调整发出的检测光的参数。在其他具体实施方式中，也可以在散射探测过程中，关闭所述电荷累积窗口G1或G2。
在其他具体实施方式中，也可以以电荷累积窗口G1、或者电荷累积窗口G2进行电荷累积作为散射探测帧，并需要相应的调整散射探测光的时序。
请参考图3，作为一个示例，传感阵列内传感区域301对应于近距区域，该近距区域内被测物体距TOF镜头距离在0～ct/2之间，传感区域302对应于远距区域，所述远距区域内被测物体距TOF镜头距离大于ct/2。在不存在镜头散射以及不考虑环境光的情况下，在电荷累积窗口G3内，仅有传感区域301内的像素单元能够产生探测值Qs，而传感区域302内的像素单元则不会有对散射探测光的感应电荷产生。但是在实际检测过程中，由于镜头对反射光的散射作用，使得部分对应于传感区域301的反射光被散射，而被传感区域302内的像素单元接收。因此，传感区域302内的像素单元产生的探测值均由散射光 产生，由此可以计算出远距区域对应的传感区域302内像素单元的散射系数k。
传感阵列的像素单元排列为m行，n列；第i行，第j列的像素单元的散射系数为k(i,j)，
Figure PCTCN2020118133-appb-000002
由于在进行实际的距离检测之前，并无法确定传感阵列内对应于近距区域和远距区域的像素单元的具体位置，因此，可以对传感阵列内所有像素单元输出的探测值Qs均进行上述计算，获得所有像素单元的散射系数，而其中仅远距区域对应的传感区域内的像素单元的散射系数为有效散射系数。
在考虑环境光的情况下，实际探测值Qs＝Q3-Q1，Q3为电荷累积窗口G3在散射探测阶段获得的探测值，Q1为电荷累积窗口G1在散射探测阶段获得的探测值。
请参考图4a和图4b，为一个具体实施方式中，进行散射探测过程中，获得的某一行像素单元中各个像素单元输出的探测值Q S与对应的散射系数k的数据分布图。
请参考图4a，Qs值较高的区域即对应于近距区域，而QS值较低的区域则为远距区域的像素单元收到近距区域的影响。对应的，图4b中，远距区域对应的较小的散射系数k为有效散射系数。
步骤S102：进行距离检测，获取各像素单元的初始检测值。
在获得有效散射系数之后，进行距离检测。
请参考图5，为距离检测过程中，采用的电荷累积窗口G1’～G3’与距离检测光LO的时序示意图。
采用电荷累积窗口G1’～G3’分别累积各像素单元输出的初始检测值Q1(i,j)、Q2(i,j)和Q3(i,j)。所述距离检测时的电荷累积窗口G1’～G3’对应的窗口宽度均为T’，其中电荷累积窗口G1’用于累积环境光产生的感应电荷，电荷累积窗口G2’和G3’根据先后顺序累积被测物体对距离检测光LO的反射光(包括环境光)产生的感应电荷。电荷累积窗口G1’～G3’的窗口宽度与 距离检测光LO的脉宽一致，均为T，T可以与散射探测过程中G1～G3的窗口宽度T’相同或不同。
步骤S103：根据所述散射系数，对至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正，获取修正检测值。
对于各像素单元输出的对应于电荷累积窗口的初始检测值的修正方法包括：获取所有像素单元输出的初始检测值的总和Q SUM，待修正的像素单元输出的初始检测值为Q，对应的散射系数为k，该像素单元的修正检测值Q’＝Q-Q SUM·k。
具体的，对于输出的初始检测值Q1、Q2和Q3的修正的计算方法为：
Figure PCTCN2020118133-appb-000003
Figure PCTCN2020118133-appb-000004
Figure PCTCN2020118133-appb-000005
在实际修正过程中，仅需要对受到近距区域反射光的散射影响较大的像素单元输出的初始检测值进行修正。
在一个具体实施方式中，可以仅对所述远距区域对应的像素单元所输出的初始检测值进行修正。可以通过各个像素单元输出的初始检测值，计算得到初始检测距离，虽然所述初始检测距离可能存在一定误差，但是基本能够反映出检测视场内物体的距离分布，从而确定近距区域和远距区域分别对应的传感区域位置，从而确定远距区域对应的像素单元位置。在修正过程中，仅对远距区域(初始检测距离在ct/2～L范围内)对应的像素单元输出的初始检测值进行修正，而将近距区域对应的像素单元输出的初始检测值直接作为修正检测值。
由于散射光的比例较小，因此有效的散射系数值通常较小。对于近距区域对应的像素单元，在散射探测过程中，近距区域能接收到反射光，故计算出的散射系数值较大，却并不反映散射光的影响程度，为无效散射系数。因此，可以设置一阈值，将小于该阈值的散射系数作为有效散射系数，大于或等于该阈 值的散射系数作为无效散射系数。在另一具体实施方式中，可以仅对散射系数小于阈值的像素单元所输出的初始检测值进行修正。所述阈值范围可以为1E-7～1E-3，例如所述阈值为1E-5。对于散射系数大于等于阈值的像素单元所输出的初始检测值即可直接作为修正检测值。
步骤S104：根据所述修正检测值，计算修正检测距离。
各像素单元的修正检测值得到修正检测距离S'(i,j) ，
Figure PCTCN2020118133-appb-000006
以上，仅以单个电荷累积周期作为示例，在其他具体实施方式中，每个散射探测帧和距离检测帧均可能包括多个电荷累积周期，所述探测值对应于多个电荷累积周期获得的探测值之和，所述初始检测值对应于多个电荷累积周期获得的初始检测值之和。
对于实时的距离检测，需要实时对检测视场内的物体距离进行检测，特别是在检测视场内存在运动物体的情况下，近距区域和远距区域在实时发生变化，每个像素单元对应的散射系数也会随之发生变化。因此，距离检测过程，通常会包括多个距离检测帧的检测，在每个距离检测帧均对应于一次所述散射探测。
请参考图6，为本发明一具体实施方式的测距方法的流程示意图。
整个距离检测过程包括n帧距离检测帧，以及n帧散射探测帧；在进行距离检测帧的检测之前，先通过散射探测帧对各像素单元的散射系数进行探测，从而对距离检测帧获得的初始检测值进行修正，以获取每一个距离检测帧对应的修整检测距离。具体的，距离检测帧11之前进行散射探测帧1的检测，距离检测帧21之前进行散射探测帧2的检测，距离检测帧n1之前进行散射探测帧n的检测。
在其他具体实施方式中，对于高动态(HDR)检测场景，所述距离检测帧还可以包括至少一个近距检测子帧以及至少一个远距检测子帧。通过调整检测参数，使得近距检测子帧对于近距区域的检测精度较高，而远距检测子帧对于远距区域的检测精度较高，例如近距检测子帧内的电荷累积周期较小，而远距 检测子帧内的电荷累积周期较大；或者近距检测子帧的检测光强度小于远距检测子帧的检测光强度等，在此不作限定。
将近距检测子帧和远距区域子帧数据合并得到最终的检测距离。由于近距检测子帧主要用于提供近距区域的检测距离数据，而近距区域对应的像素单元受到散射影响较小，无需对数据进行修正；而远距检测子帧，主要用于提供远距区域的检测距离数据，受到散射影响较大，需要进行修正。
请参考图7，为一具体实施方式的高动态测距下的检测子帧与散射探测帧的顺序示意图。
每一个距离检测帧均包括一个近距检测子帧和一个远距检测子帧，在所述近距检测子帧和所述远距检测子帧之间，进行所述散射探测帧的检测，得到个像素单元的散射系数之后，对后续进行的远距检测子帧得到的初始检测距离进行修正，得到远距检测的修正检测距离；再与近距检测子帧得到的检测距离进行数据合并，得到高动态(HDR)检测下的修正检测距离。
具体的，第一个距离检测帧包括近距检测子帧111和远距检测子帧112，在所述近距检测子帧111和所述远距检测子帧112之间，进行散射探测帧1的检测；第n个距离检测帧包括近距检测子帧n11和远距检测子帧n12，在所述近距检测子帧n11和所述远距检测子帧n12之间，进行散射探测帧n的检测。
上述飞行时间测距方法，通过散射探测获取各像素单元的散射系数，对受到近距物体影响的像素单元的检测距离进行修正，在一定程度上消除了近处物体对远处物体检测距离产生的影响，从而在一定程度上降低了镜头结构导致的系统误差。
本发明的具体实施方式还提供一种飞行时间测距系统。
请参考图8，所述飞行时间测距系统包括：光源模块601、传感阵列602以及连接所述传感阵列的电荷累积电路603、处理模块604。
所述光源模块601用于向被测物体发射检测光。所述检测光为经过调制的脉冲光，所述脉冲光可以为LED光或激光等易于进行调制的光，通过所述检测光照射所述飞行时间测距系统的视场范围内的所有物体。脉冲光到达被测物体表面，会在被测物体表面被反射形成脉冲反射光信号；同时被测物体所处环 境中还存在环境光。在实际的使用场景下，所述飞行时间传感器通过光学传感像素阵列获取的光信号既包括脉冲反射光还包括环境光。后续具体实施的描述中，光学传感像素阵列所接收到的反射光均指包括脉冲反射光及环境光。在其他具体实施方式中，所述检测光也可以为经过调制的具有一定周期的正弦波、方波等。
所述传感阵列602，包括多个阵列排布的像素单元，每个像素单元用于接收被反射光，并产生感应电荷。电荷累积电路603与所述传感阵列602连接，用于对各像素单元产生的感应电荷进行累积，形成与光能量对应的检测信号，通过处理，转换成检测值。
所述处理模块604连接至所述光源模块601以及所述电荷累积电路603，用于控制所述光源模块601的发光参数，以及获取所述电荷累积电路603获取的检测信号并进行处理得到检测值。
具体的，所述处理模块604被配置为执行如下步骤：进行散射探测，获取所述传感阵列内各个像素单元的散射系数，具体包括：控制所述光源模块向检测视场内发射散射探测光，所述检测视场包括不同距离的被测物体，分为近距区域和远距区域；获取各像素单元接收到近距区域的反射光所产生的探测值；获取反射光及反射光所产生的散射光在各像素单元产生的探测值，计算各像素单元产生的探测值与整个传感阵列所有像素单元产生的探测值总和的比值作为该像素单元对应的散射系数；进行距离检测，获取各像素单元输出的初始检测值；根据所述散射系数，对至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正，获取修正检测值；根据所述修正检测值，计算修正检测距离。
较佳的，获取反射光及反射光所产生的散射光在各像素单元产生的探测值的方法包括：控制所述电荷累积电路在电荷累积窗口内，累积所述散射探测光被反射后由所述传感阵列的各个像素单元接收而产生的电荷，从而获取各像素单元产生的探测值；所述散射探测光为脉冲光，且所述散射探测光的单个脉冲中，部分与所述电荷累积窗口重叠，部分落后于所述电荷累积窗口；所述散射探测光的脉冲与所述电荷累积窗口的重叠宽度为t，所述近距区域的距离范围为0～ct/2，所述远距区域的距离大于ct/2。
较佳的，所述进行距离检测时，控制所述光源模块发射脉冲宽度为T的距离检测光，所述散射探测光的脉冲与所述电荷累积窗口的重叠宽度t的范围为T/10～T/2。
较佳的，对像素单元的输出的初始检测值进行修正的方法包括：获取所有像素单元输出的初始检测值的总和Q SUM以及待修正的像素单元输出的初始检测值Q，该像素对应的散射系数为k，则修正检测值Q’＝Q-Q SUM·k。
在一些具体实施方式中，所述处理模块被配置为对所述远距区域对应的像素单元所输出的初始检测值进行修正；在另一些具体实施方式中，所述处理模块被配置为对散射系数小于某一阈值的像素单元所输出的初始检测值进行修正。
在一些具体实施方式中，所述距离检测帧包括多个距离检测帧的检测；每个距离检测帧均对应于一次所述散射探测。在每个距离检测帧之前均进行散射探测。较佳的，可以在每个距离检测帧之前进行所述散射探测。
在一些具体实施方式中，所述距离检测帧包括至少一个近距检测子帧以及至少一个远距检测子帧，在所述近距检测子帧以及所述远距检测子帧之间，进行所述散射探测，对所述远距检测子帧中至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

  1. 一种飞行时间测距系统的测距方法，所述飞行时间测距系统包括传感阵列，其特征在于，包括：
    进行散射探测，获取所述传感阵列内各个像素单元的散射系数，具体包括：向检测视场内发射散射探测光，所述检测视场包括不同距离的被测物体，分为近距区域和远距区域；获取反射光及反射光所产生的散射光在各像素单元产生的探测值，计算各像素单元产生的探测值与整个传感阵列所有像素单元产生的探测值总和的比值作为该像素单元对应的散射系数；
    进行距离检测，获取各像素单元输出的初始检测值；
    根据所述散射系数，对至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正，获取修正检测值；
    根据所述修正检测值，计算修正检测距离。
  2. 根据权利要求1所述的飞行时间测距系统的测距方法，其特征在于，获取反射光及反射光所产生的散射光在各像素单元产生的探测值的方法包括：在电荷累积窗口内，累积所述散射探测光脉冲被反射后由所述传感阵列的各个像素单元接收而产生的电荷，从而获取各像素单元产生的探测值；所述散射探测光为脉冲光，且所述散射探测光的单个脉冲中，部分与所述电荷累积窗口重叠，部分落后于所述电荷累积窗口；所述散射探测光的脉冲与所述电荷累积窗口的重叠宽度为t，所述近距区域的距离范围为0～ct/2，所述远距区域的距离大于ct/2。
  3. 根据权利要求2所述的飞行时间测距系统的测距方法，其特征在于，进行距离检测时，发射脉冲宽度为T的距离检测光，所述散射探测光的脉冲与所述电荷累积窗口的重叠宽度t的范围为T/10～T/2。
  4. 根据权利要求1所述的飞行时间测距系统的测距方法，其特征在于，对像素单元的输出的初始检测值进行修正的方法包括：获取所有像素单元输出的初始检测值的总和Q SUM，待修正的像素单元输出的初始检测值为Q，对应的散射系数为k，该像素单元的修正检测值Q’＝Q-Q SUM·k。
  5. 根据权利要求1所述的飞行时间测距系统的测距方法，其特征在于，对所述远距区域对应的像素单元所输出的初始检测值进行修正；或者，对散射 系数小于某一阈值的像素单元所输出的初始检测值进行修正。
  6. 根据权利要求1所述的飞行时间测距系统的测距方法，其特征在于，所述距离检测包括多个距离检测帧的检测，在每个距离检测帧均对应于至少一次所述散射探测。
  7. 根据权利要求6所述的飞行时间测距系统的测距方法，其特征在于，在每个距离检测帧之前进行所述散射探测；或者，所述距离检测帧包括至少一个近距检测子帧以及至少一个远距检测子帧，在所述近距检测子帧以及所述远距检测子帧之间，进行所述散射探测；对所述远距检测子帧中至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正。
  8. 一种飞行时间测距系统，包括光源模块、传感阵列以及连接所述传感阵列的电荷累积电路，其特征在于，还包括：处理模块，所述处理模块被配置为执行如下步骤：
    进行散射探测，获取所述传感阵列内各个像素单元的散射系数，具体包括：控制所述光源模块向检测视场内发射散射探测光，所述检测视场包括不同距离的被测物体，分为近距区域和远距区域；获取反射光及反射光所产生的散射光在各像素单元产生的探测值，计算各像素单元产生的探测值与整个传感阵列所有像素单元产生的探测值总和的比值作为该像素单元对应的散射系数k；
    进行距离检测，获取各像素单元输出的初始检测值；
    根据所述散射系数，对至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正，获取修正检测值；
    根据所述修正检测值，计算修正检测距离。
  9. 根据权利要求8所述的飞行时间测距系统，其特征在于，获取反射光及反射光所产生的散射光在各像素单元产生的探测值的方法包括：控制所述电荷累积电路在电荷累积窗口内，累积所述散射探测光被反射后由所述传感阵列的各个像素单元接收而产生的电荷，从而获取各像素单元产生的探测值；所述散射探测光为脉冲光，且所述散射探测光的单个脉冲中，部分与 所述电荷累积窗口重叠，部分落后于所述电荷累积窗口；所述散射探测光的脉冲与所述电荷累积窗口的重叠宽度为t，所述近距区域的距离范围为0～ct/2，所述远距区域的距离大于ct/2。
  10. 根据权利要求9所述的飞行时间测距系统，其特征在于，所述进行距离检测时，控制所述光源模块发射脉冲宽度为T的距离检测光，所述散射探测光的脉冲与所述电荷累积窗口的重叠宽度t的范围为T/10～T/2。
  11. 根据权利要求8所述的飞行时间测距系统，其特征在于，对像素单元的输出的初始检测值进行修正的方法包括：获取所有像素单元输出的初始检测值的总和Q SUM以及待修正的像素单元输出的初始检测值Q，对应的散射系数为k，则该像素的修正检测值Q’＝Q-Q SUM·k。
  12. 根据权利要求8所述的飞行时间测距系统，其特征在于，所述处理模块被配置为对所述远距区域对应的像素单元所输出的初始检测值进行修正；或者，对散射系数小于某一阈值的像素单元所输出的初始检测值进行修正。
  13. 根据权利要求8所述的飞行时间测距系统，其特征在于，所述距离检测帧包括多个距离检测帧的检测；每个距离检测帧均对应于至少一次所述散射探测；在每个距离检测帧之前均进行散射探测。
  14. 根据权利要求13所述的飞行时间测距系统，其特征在于，在每个距离检测帧之前进行所述散射探测；或者，所述距离检测帧包括至少一个近距检测子帧以及至少一个远距检测子帧，在所述近距检测子帧以及所述远距检测子帧之间，进行所述散射探测，对所述远距检测子帧中至少部分像素单元输出的初始检测值进行修正。
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