[发明专利]概率飞行时间成像

权利要求书

1.一种确定距场景中的特征的距离的方法，所述方法包括：

a.用至少一个光脉冲来照明所述场景；

b.在相对于所述至少一个光脉冲中的每一者被发射的时间相同的已知开启时间处通过快门开启相机达曝光时段，以对被所述场景中的特征反射到所述相机的像素上的光进行成像；

c.确定所述相机中的像素在所述曝光时段期间为被成像在所述像素上的特征配准的反射光量；

d.为多个即N个不同的曝光时段中的每一者重复a-c，从而用不同的开启时间、不同的关断时间和不同的曝光时段敏感性分布中的至少一者或其中的两者或更多者的组合来将其彼此区分；

e.响应于提供预期所述像素将在所述N个曝光时段中的每一者内配准的光量的概率模型，针对由所述像素在所述N个曝光时段中的每一者内配准的光量确定概率密度函数；

f.针对确定的由所述像素在所述N各不同的曝光时段中的每一者内配准的光量确定使所述概率密度函数最大化的距所述特征的距离；

g.为响应于所述概率模型确定的距离确定提供置信度测量的置信度参数；

h.确定所述置信度参数的置信度区间；以及

i.使用所述置信度参数以及置信度区间来确定所确定的距离是否应当被丢弃。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述概率模型根据成像在所述像素上的特征的距离、所述特征的反射率以及照明所述场景中的特征的背景光的强度来提供预期要在所述N个曝光时段中的每一者内配准的反射光量。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，包括响应于通过实验确定由所述像素针对在距所述相机多个不同的已知距离处并具有已知反射率的特征配准的光量，确定所述概率模型。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，针对所述像素以及所述N个曝光时段中的一曝光时段的预期的经配准光量是响应于该曝光时段的分布和所述发射光脉冲的脉冲形状之间的相关性来确定的。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，确定针对所述特征的距离包括基于针对所述N个曝光时段中的每一者的预期的经配准光量确定作为所述距离的函数的概率密度函数并确定使所述密度函数最大化的距离。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，N大于3。

7.一种飞行时间(TOF)三维(3D)相机，所述相机提供距所述相机成像的场景中的特征的距离，所述相机包括：

光源，所述光源可控制来发射光脉冲以照明所述场景；光传感器，所述光传感器具有配准入射在所述像素上的光的像素；

光学系统，所述光学系统对由所述场景中的特征从所述发射光脉冲反射到所述像素上的光进行成像；

快门，所述快门可控制来通过快门开启以及通过快门关断所述相机以向所述相机提供曝光时段；以及

控制器，所述控制器：

a.控制所述光源用多个飞行脉冲来照明所述场景；

b.控制所述快门在相对于所述至少一个光脉冲中的每一者被发射的时间相同的已知开启时间处通过快门开启相机达曝光时段，以对被所述场景中的特征反射到所述相机的像素上的光进行成像；；

c.确定所述相机中的像素在所述曝光时段期间为被成像在所述像素上的特征配准的反射光量；

d.为多个即N个不同的曝光时段中的每一者执行a-c，从而用不同的开启时间、不同的关断时间和不同的曝光时段敏感性分布中的至少一者或其中的两者或更多者的组合来将其彼此区分；以及

e.响应于所确定的在所述N个不同的曝光时段中的每一者内配准的光量以及提供预期所述像素要在所述N个不同的曝光时段中的每一者内配准的光量的概率模型来确定距所述特征的距离。

8.根据权利要求7所述的TOF-3D相机，其特征在于，所述概率模型根据成像在所述像素上的特征的距离、所述特征的反射率以及照明所述场景中的特征的背景光的强度来提供预期要在所述N个曝光时段中的每一者内配准的反射光量。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的TOF-3D相机，其特征在于，所述控制器基于在所述N个曝光时段中的每一者内预期的配准光量来确定作为所述距离的函数的概率密度函数并确定距所述特征的距离为使所述密度函数最大化的距离。