[发明专利]处理LIDAR准确度的时间序列测量

说明书

光学测量系统可包括光源和对应光传感器，所述对应光传感器被配置为发射和检测从周围环境中的对象反射的光子以用于光学测量。初始峰值可识别为由从所述光学测量系统的外壳出来的反射引起。这一峰值可被去除或用于校准所述系统的测量计算。由从周围对象出来的反射引起的峰值可使用芯片上滤波器来处理以识别潜在峰值，且未滤波数据可传送到芯片外处理器以用于距离计算和其它测量。空间滤波技术可用于组合来自像素阵列中的空间上邻近像素的直方图的值。这一组合可用于提高距离测量的置信度。

相关申请案的交叉引用

本申请案主张2019年10月10日申请的标题为“处理LIDAR准确度的时间序列测量(PROCESSING TIME-SERIES MEASUREMENTS FOR LIDAR ACCURACY)”的美国临时专利申请案第62/913,604号的权益，所述美国临时专利申请案以引用的方式并入本文中。

背景技术

光检测和测距(LIDAR)系统用于对象检测和测距，例如，用于如汽车、卡车、船等交通工具。LIDAR系统还用于移动应用(例如，用于面部辨识)、家庭娱乐(例如，捕获用于视频游戏输入的手势捕获)和增强现实。LIDAR系统通过利用来自激光器的脉冲照射一个地景，且接着测量光子行进到对象且在反射之后返回的时间来测量与对象的距离，所述时间如LIDAR系统的接收器所测量。分析检测到的信号以检测背景光当中的反射信号脉冲的存在。可基于从脉冲的传输到对应反射脉冲的接收的飞行时间而确定与对象的距离。

确切地说，在LIDAR系统的经济成本下，可能难以在所有条件下提供低到几厘米的鲁棒距离准确度。如单光子雪崩二极管(SPAD)的有前景的新检测器技术是有吸引力的，但当用以测量飞行时间和其它信号特性时由于其受限制的动态范围而具有显著缺陷，特别是在广泛的环境条件和目标距离方面。另外，因为其对即使少量光子的敏感性，SPAD可极易受背景噪声光的环境水平影响。

发明内容

在一些实施例中，光学测量系统可包括光学测量系统的外壳和光源，所述光源被配置为作为光学测量的部分在一个或多个时间间隔中传输一个或多个脉冲串，其中一个或多个第一时间间隔中的每一个可包括一个或多个脉冲串中的一个。系统还可包含光传感器，被配置为：检测来自从光学测量系统的外壳反射出来的一个或多个脉冲串的光子，且检测来自从光学测量系统周围的环境中的对象反射出来的一个或多个脉冲串的光子。系统可另外包含被配置为累积在一个或多个时间间隔期间接收到的来自光传感器的光子计数的多个寄存器。一个或多个时间间隔中的每一个可细分成多个时间区间。多个寄存器中的每一个可被配置为累积在一个或多个时间间隔中的每一个中的多个时间区间中的对应一个期间接收到的光子计数以表示在一个或多个时间间隔期间接收到的光子计数的直方图。系统可以还包含被配置为识别光子计数的直方图中的初始峰值的电路。初始峰值可表示从光学测量系统的外壳反射的光子。

在任何实施例中，可以任何组合但不受限制地包含以下特征中的任何和全部。电路可被配置为通过识别在多个寄存器中首先出现的多个寄存器中的寄存器的预定数目来识别初始峰值。电路可被配置为通过识别存储最高数目的光子计数的多个寄存器中的一个或多个寄存器来识别初始峰值。电路可被配置为通过识别具有对应于光学测量系统的光源与外壳之间的距离的时间区间的多个寄存器中的寄存器来识别初始峰值。电路可以还被配置为识别表示初始峰值的多个寄存器的子集。多个寄存器的子集可通过选择存储初始峰值的最大值的寄存器附近的寄存器的预定数目来识别。多个寄存器的子集可通过选择存储初始峰值的最大值的寄存器附近的存储在最大值的预定百分比内的值的寄存器来识别。电路可以还被配置为基于多个寄存器中的初始峰值的位置而估计光学测量系统的光源与外壳之间的距离。电路可以还被配置为使用在光源与外壳之间估计的距离来校准距离测量值。系统还可包含处理器，所述处理器被配置为接收存储于多个寄存器中的直方图中的额外峰值以计算与对应于额外峰值的周围环境中的对象的距离，其中可从由处理器接收到的额外峰值中排除初始峰值。处理器可实施于集成电路中，所述集成电路与多个寄存器实施于其中的集成电路分离且不同。