用于飞行时间感测的方法和装置与流程

1.本公开涉及飞行时间(tof)感测。特别地，示例涉及用于tof感测的方法和装置。


背景技术：

2.tof相机通常由盖板玻璃覆盖，以保护成像器和照明单元免受外界影响。然而，照明单元发出的光会部分地被盖板玻璃反射。
3.由于盖板玻片反射的光与来自外界的想要的光反射混合，因此获得了错误的测量结果。
4.因此，可能需要改进tof感测。


技术实现要素：

5.一个示例涉及一种用于场景的tof感测的方法。对于至少一个像素位置，该方法包括执行使用第一调制频率的至少一个tof测量以便获得该像素位置的至少一个第一测量值。此外，对于至少一个像素位置，该方法包括执行使用第二调制频率的至少一个tof测量以获得该像素位置的至少一个第二测量值。该方法另外包括使用映射函数基于至少一个第一测量值和至少一个第二测量值来确定像素位置的距离值的估计值。
6.另一示例涉及一种用于场景的tof感测的装置。该装置包括包含多个像素的tof传感器。tof传感器对于至少一个像素位置被配置为：执行使用第一调制频率的至少一个tof测量以获得像素位置的至少一个第一测量值，并且执行使用第二个调制频率的至少一个tof测量以获得像素位置的至少一个第二测量值。此外，该装置包括处理电路，该处理电路被配置为使用映射函数基于至少一个第一测量值和至少一个第二测量值来确定像素位置的距离值的估计值。
附图说明
7.以下将仅通过示例并参考附图来描述装置和/或方法的一些示例，其中
8.图1示出了用于tof感测方法的示例的流程图；
9.图2示出了用于执行使用第一调制频率的一个tof测量和使用第二调制频率的一个tof测量的示例性相关函数。
10.图3示出了用于执行使用第一调制频率的两个tof测量和执行使用第二调制频率的两个tof测量的示例性相关函数。
11.图4图示了用于执行使用第一调制频率的一个tof测量、使用第二调制频率的一个tof测量以及使用第三调制频率的一个tof测量的示例性相关函数；
12.图5示出了用于执行使用第一调制频率的一个tof测量、使用第二调制频率的一个tof测量和一个编码调制(cm)tof测量的示例性相关函数；和
13.图6图示了用于tof感测的装置的示例。
具体实施方式
14.现在将参照示出了一些示例的附图更全面地描述各种示例。在附图中，为了清楚可以放大线、层和/或区域的厚度。
15.因此，虽然另外的示例能够具有各种修改和替换形式，但是其一些特定示例在图中示出并且随后进行详细描述。然而，这种详细描述并不将另外的示例限于所描述的特定形式。另外示例可以覆盖落在本公开范围内的所有修改、等价和备选。相似的附图标记在附图的描述中表示相似或类似的元件，当相互比较时可以以相同的或以修改的形式实施，同时提供相同或类似的功能。
16.应当理解，当一个元件被称作“连接”或“耦合”至另一个元件时，这些元件可以直接连接或耦合或者经由一个或多个中间元件连接或耦合。如果使用“或者”组合两个元素a和b，则理解为公开了所有可能的组合，即仅a、仅b以及a和b。相同组合的备选措辞是“a和b中的至少一个”。这同样适用于两个以上元素的组合。
17.本文用于描述特定示例的术语并不旨在限制另外的示例。无论何时使用诸如“一个”和“一”的单数形式，以及仅使用单个元素既不是明示或暗示定义为强制性的，另外的示例也可以使用多个元素来实施相同的功能。类似地，当随后将功能描述为使用多个元素实施时，另外的示例可以使用单个元素或处理实体来实施相同的功能。将进一步理解，术语“包括”和/或“包含”在使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、处理、动作、元素和/或它们的组的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、处理、动作、元素和/或它们的任何组的存在或添加。
18.除非另有定义，否则所有术语(包括技术和科学术语)在本文中以其在该示例所属领域的普通含义使用。
19.图1图示了用于场景的tof感测的方法100的示例的流程图。下面将针对用于捕捉场景的tof传感器的多个像素之一来描述方法100。用于该像素位置的以下描述的原理可以等效地用于tof传感器的其他像素位置。
20.方法100包括执行102使用第一调制频率的至少一个tof测量以获得像素位置的至少一个第一测量值。在tof测量中，场景由tof传感器的照明元件基于照明信号进行照明，该照明信号呈现一系列交替的高低脉冲，脉冲的持续时间(长度)相等或不同。参考信号用于驱动tof传感器的光捕获元件中的电子电路以测量像素位置处的反射光，该参考信号类似地在tof测量中呈现一系列交替的高低脉冲，脉冲的持续时间(长度)相等或不同。应当注意，用于tof测量的照明信号和参考信号可以相同、彼此时移(相移)和/或彼此不同。对于每个tof测量，获得像素位置的至少一个第一测量值。
21.方法100另外包括执行104使用不同的第二调制频率至少一个tof测量以获得像素位置的至少一个第二测量值。
22.换言之，用于获得至少一个第一测量值的至少一个tof测量中使用的照明和参考信号以第一调制频率被调制，而在用于获得至少一个第二测量值的至少一个tof测量中使用的照明和参考信号以第二调制频率被调制。调制频率表示调制相应信号的频率。第二调制频率可以低于第一调制频率。例如，第二调制频率可以是第一调制频率的一半。在用于获得至少一个第一测量值的至少一个tof测量中使用的照明和参考信号可以例如用呈现第一调制频率的正弦波或方波调制，而在可以用呈现第二调制频率的正弦波或方波调制用于获
得至少一个第二测量的至少一个tof测量。
23.通常，可以执行使用第一调制频率的任意数量的tof测量和使用第二调制频率的任意数量的tof测量。例如，可以执行使用第一调制频率的恰好一个(即单个)tof测量以获得像素位置的一个第一测量值，并且可以执行使用第二调制频率的恰好一个(即单个)tof测量以获得像素位置的一个第二测量值。或者，可以执行使用第一调制频率的恰好两个tof测量以获得像素位置的两个第一测量值，并且可以执行使用第二调制频率的恰好两个tof测量以获得像素位置的两个第二测量值.然而，在其他示例中也可以使用任何其他数量的使用第一调制频率的tof测量和使用第二调制频率的tof测量。
24.此外，方法100包括使用映射函数基于至少一个第一测量值和至少一个第二测量值来确定106(用于)像素位置的距离值的估计值。距离值的估计值表示由tof传感器的像素定义的图像平面到场景中对象的距离的近似值，该对象将光反射回tof传感器的像素位置处的像素。映射函数是将距离值的多个候选(潜在)估计值之一分配给映射函数的输入(自变量)的函数。映射函数的输入(自变量)基于至少一个第一测量值和至少一个第二测量值。例如，可以组合至少一个第一测量值和至少一个第二测量值以确定映射函数的输入(自变量)。
25.方法100可以允许使用针对不同调制频率的tof测量来获得距离值的估计值。与传统方法(例如，针对相同调制频率捕获8个tof图像)相比，针对不同调制频率的tof测量的组合可以减少tof测量的数量并解决距离模糊问题。
26.方法100还可以包括输出距离值的估计值。基于距离值的估计值，可以确定最终距离值。距离值表示场景中物体与tof传感器的光捕获元件定义的图像平面之间的距离。因此，方法100可以例如还包括通过将至少一个误差校正应用于距离值的估计值来确定距离值。例如，可以应用一种或多种误差校正，以补偿用于向像素提供参考信号的信号路径中的误差。因此，可以减少(补偿)tof传感器中的固定模式相位噪声。可替代地或附加地，可以应用一个或多个用于补偿温度相关误差的误差校正。例如，从与温度相关的误差校正函数导出的校正因子可以应用于距离值的估计值。进一步可替代地或附加地，可以应用一个或多个用于补偿所谓摆动误差的误差校正。摆动误差描述了tof传感器的实际行为与底层深度计算模型的偏差(例如，由映射函数表示)。更进一步可替代地或附加地，可以应用一个或多个用于补偿tof传感器的光学器件的光学误差的误差校正。例如，如果距离值用于三维(3d)点云表示，则可以校准镜头参数。
27.图1与上述解释一起突出了所提出的tof传感技术的基础知识。在下文中，将参考图2至6描述方法100的进一步细节。
28.图2图示了对于执行使用第一调制频率的一个tof测量和使用第二调制频率的一个tof测量的情况的示例性相关函数210和220。相关函数210根据tof传感器与场景中反射tof传感器的光的物体之间的距离，示出了使用第一调制频率进行tof测量的tof传感器的预期输出。类似地，相关函数220图示了使用第二调制频率进行tof测量的tof传感器的预期输出。因此，对于使用第一调制频率的一个tof测量和使用第二调制频率的一个tof测量中的每一测量，均获得相关函数210和相关函数220中的一个相应相关函的样本作为相应测量的测量值。
29.需要注意的是，图2所示的相关函数210和220没有考虑信号强度随着距离增加而
降低。此外，应当注意，用于使用第一调制频率的一个tof测量和使用第二调制频率的一个tof测量的曝光时间可以被设置为任意值。不需要用于使用第一调制频率的一个tof测量和使用第二调制频率的一个tof测量的曝光时间之间的特定比率。通常，用于使用第二调制频率的一个tof测量的曝光时间可以等于、短于或长于用于使用第一调制频率的一个tof测量的曝光时间。可以选择曝光时间以最小化tof测量的噪声。例如，可以基于具有噪声模型或参考(校准)测量的模拟来选择曝光时间。
30.tof传感器对像素位置的输出与照明元件用于照明场景的照明信号和用于驱动采光元件的参考信号之间的相关性有关。使用第一调制频率的一个tof测量的相关函数c
f1
(τ)和使用第二调制频率的一个tof测量的相关函数c
f2
(τ)都表示如下值：基于用于照明场景的照明信号由照明元件发射的光(例如光脉冲)和由光捕获元件接收的反射光(例如光脉冲)之间在不同时移τ处的相应相关性值。
31.例如，光捕获元件可以包括用于测量像素位置处的反射光的光子混合器设备(pmd)。pmd的输出是pmd的两个电容器a和b之间的电压差，表示各自相关函数c
f1
(τ)或c
f2
(τ)的样本。相关函数c
f1
(τ)和c
f2
(τ)可以，例如，定义在归一化的值[-1；1]的范围内。然而，要注意，也可以使用其他值范围。在其他示例中，可以省略归一化。
[0032]
假设没有误差的理想测量，如果所有电荷都集成到电容器b中，相应相关函数的值可以例如是c
f1/f2
(τ)＝-1c
f1/f2
(τ)＝0。如果所有电荷均等分布在电容器a和b之间，相应相关函数的值可以例如是c
f1/f2
(τ)＝0。此外，c
f1/f2
(τ)＝1如果所有电荷都被集成到电容器a中，相应相关函数的值可以例如是c
f1/f2
(τ)＝1。
[0033]
在其他参数中，时移τ受照明信号和参考信号之间的时滞(偏移时间)影响。此外，时移τ受光从照明元件到场景中物体并返回到光捕获元件的像素的距离d的影响。距离d还影响由光捕获元件接收的光的光强i(例如，光强i随着距离d的增加而减小)。
[0034]
通过调节照明信号和参考信号之间的时滞，相关函数c
f1
(τ)和c
f2
(τ)可以被调节(移位)。例如，通过延迟照明信号和参考信号之一或两者，可以调节照明信号和参考信号之间的时滞。例如，可以在照明信号和参考信号中的至少一个的相应信号路径中使用相应的(例如可调节的)延迟元件，以将照明信号和参考信号之间的时滞调节为目标(期望)值。
[0035]
由于各种原因，通过调节照明信号和参考信号之间的时滞来移动相关函数c
f1
(τ)和c
f2
(τ)可能是有利的。例如，它可以允许在一个或多个目标距离处降低tof传感器的灵敏度(例如降低到零)。这在图2中示出。在图2中，相关函数210和220的相应绝对值对于基本上为零的距离(由相应的时移指示)而言基本上为零，因为相关函数210和220在这个距离处都表现出过零。由于相关函数210和220的绝对值对于这个距离基本上都为零，因此tof感测对来自位于该距离处的物体的反射不敏感。类似地，如果相关函数210和220的相应绝对值在该距离处很小，则tof感测的灵敏度可以有效地降低到零。通过将相关函数210和220的过零点移动到期望距离或接近期望距离，可以在任何其他期望距离处有效地将tof感测的灵敏度降低到零。换言之，相关函数210和220可以被调节使得相关函数210和220的相应绝对值小于预定(期望的，目标)距离的阈值(接近零，并且例如由tof传感器的噪声水平定义)。
[0036]
tof传感器通常被诸如盖板玻璃或半透明显示器(例如有机发光二极管、oled、显示器)之类的元件覆盖。tof传感器发出的光部分被覆盖tof传感器的元件反射，因此可能导致错误测量。通过调节相关函数210和220，使得相关函数210和220的相应绝对值小于该距
离的阈值(接近零，例如由tof传感器的噪声水平定义)，在该距离处布置有覆盖tof传感器的元件，由覆盖tof传感器的元件引起的错误测量可以被减轻甚至完全补偿，这是因为tof感测实际上对来自该距离的反射不敏感。
[0037]
在图2的示例中，使用具有曝光时间e
f1
的第一调制频率来生成相关函数c
f1
(τ+tl1)。使用具有曝光时间e
f2
的第二调制频率生成相关函数c
f2
(τ+tl2)。在针对相应测量捕获的tof图像中，每个像素包括时移τ处的这些相关函数的相应样本c
f1
或c
f2
。相关函数之间的相对时滞tl
1-tl2被选择为使得相关函数的比率曲线在距离范围201到204的每一个中严格单调递减或严格单调递增。四个距离范围201到204定义了tof传感器的测量范围。特别地，tof传感器的测量范围由c
f2
(τ)一个时移τ确定，该时移对应于使用第二调制频率的一个tof测量的相关函数c
f2
(τ)的一个周期的持续时间。在图2的示例中，示出了四个距离范围，因为第二调制频率是第一频率的一半。然而，需要注意的是，距离范围的数量取决于第一和第二调制频率之间的频率比。如果希望(或需要)去除诸如盖板玻璃之类的近物的影响，则选择时移使得两个相关函数的过零点位于近物的距离(位置)处。
[0038]
在一些示例中，可以进行使用第一调制频率的一个附加tof测量和使用第二调制频率的一个附加tof测量。换言之，可以执行使用第一调制频率的两个tof测量以获得像素位置的两个第一测量值，并且可以执行使用第二调制频率的两个tof测量以获得像素位置的两个第二测量值。图3示出了针对执行使用第一调制频率的两个tof测量和使用第二调制频率的两个tof测量的情况的示例性相关函数310、320、330和340。
[0039]
从图3可以看出，使用第一调制频率的两个tof测量的相关函数310和320相对于彼此相移180
°
。类似地，使用第二调制频率的两个tof测量的相关函数330和340相对于彼此相移180
°
。使用第一调制频率的两个tof测量的相关函数310和320是轴对称的，并且使用第二调制频率的两个tof测量的相关函数330和340也是轴对称的。换句话说，附加测量的相关函数被反转为其对应函数。使用第一调制频率的两个tof测量和第二调制频率的两个tof测量可以允许减轻(补偿或消除)某些误差。例如，取决于光接收元件的像素中电路的实现，来自场景的背景光可能会导致测量中的偏移，如果采用使用第一个调制频率的两个tof测量和使用第二调制频率的两个tof测量可以补偿该偏移。
[0040]
同样，在距离范围301到304中的每一个中，使用第一调制频率的两个tof测量的每个相关函数310和320与使用第二调制频率的两个tof测量的每个相关函数330和340的比率曲线是严格单调递减或严格单调递增的。
[0041]
相关函数310、320、330和340的过零点的位置可以类似于上面针对图2所描述的那样进行调节。
[0042]
在下文中，将描述关于如何确定距离的估计值的更多细节。
[0043]
使用第一调制频率的至少一个tof测量的至少一个第一测量值c
f1
与像素位置处接收的光量成正比，该光量取决于使用第一调制频率的至少一个tof测量的光强度ii和曝光时间e
f1
：假设光线从场景中单个物体反射，则至少一个第一测量值c
f1
可以表示如下：
[0044]cf1
＝c
f1
(τ)
·ef1
·iꢀꢀꢀꢀ
(1)。
[0045]
类似地，使用第二调制频率的至少一个tof测量的至少一个第二测量值c
f2
与在像素位置处接收的光量成比例，该光量取决于使用第二调制频率的至少一个tof测量的光强度ii和曝光时间e
f2
：假设光线从场景中单个物体反射，至少一个第二测量值c
f2
可以表示如
下：c
f2
＝c
f2
(τ)
·ef2
·
i c
f2
＝c
f2
(τ)
·ef2
·iꢀꢀꢀꢀ
(2)。
[0046]
为了确定像素位置的距离值的估计值，至少一个第一测量值c
f1
和至少一个第二测量值c
f2
被相关地设置。具体地，方法100还可以包括基于与至少一个第一测量值c
f1
相关的第一值c1和与至少一个第二测量值c
f2
相关的第二值c2的比率来确定比率值(tof比率)q：
[0047]
第一值c1基于至少一个第一测量值c
f1
，而第二值c2基于至少一个第二测量值c
f2
。例如，如果执行使用第一调制频率的一个tof测量和使用第二调制频率的一个tof测量，则第一值c1可以是针对使用第一调制频率的一个tof测量所获得的一个第一测量值c
f1
，并且第二值c2可以是针对使用第二调制频率的一个tof测量所获得的一个第二测量值c
f2
。换句话说，如果正好执行使用第一调制频率的一个tof测量和使用第二调制频率的一个tof测量，则c1＝c
f1
并且c2＝c
f2
。如果执行使用第一调制频率的两个tof测量和使用第二调制频率的两c1＝c
f1
c2＝c
f2
个tof测量，则第一值c1可以对应于在针对使用第一调制频率的两个tof测量所获得的两个第一测量值c
f1_1
和c
f1_2cf1_2
之间的差值，并且第二值c2可以对应于在针对使用第二调制频率的两个tof测量所获得的两个第二测量值c
f2_1
和c
f2_2
之间的差值。换言之，c1＝c
f1_1-c
f1_2
c2＝c
f2_1-c
f2_2
如果执行使用第一调制频率的两个tof测量和使用第二调制频率的两个tof测量，则c1＝c
f1_1-c
f1_2
且c2＝c
f2_1-c
f2_2
。
[0048]
例如，可以考虑对于使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量的曝光时间来确定比值q，以便补偿不同的曝光时间。例如，比率值q可以表示如下：
[0049][0050]
换言之，在数学表达式(4)中进一步基于对于使用第二调制频率的至少一个tof测量的曝光时间e
f2
与对于使用第二调制频率的至少一个tof测量的曝光时间e
f1
的比值来确定比值q。根据数学表达式(4)的比率值q与接收到的光强度和使用的曝光时间无关。一般而言，描述不同时移τ(对应于不同距离)的比率值q的比率函数(tof ratio function)
[0051][0052]
与接收光强度ii和使用的曝光时间无关。在对于使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量使用相同曝光时间的情况下，数学表达式(3)中的曝光时间相互抵消，使得曝光时间不需要考虑比率值q和比率函数q(τ)。需要注意的是，数学表达式(5)指的是正好执行使用第一调制频率的一个tof测量和使用第二调制频率的一个tof测量的情况。对于执行使用第一调制频率的两个tof测量和使用第二调制频率的两个tof测量的情况，可以导出等效表达式。
[0053]
像素位置的距离值的估计值是使用映射函数m(q)基于比率值q确定的。这可以表示如下：
[0054]
[0055]
映射函数m(q)将距离值的多个候选估计值之一分配给映射函数的自变量，即所确定的比率值q。换句话说，映射函数m(q)将tof比率q转换(转变)为与实际距离d线性相关(例如与偏移成比例)的值如上所述，可以通过将一个或多个误差校正应用于距离值的估计值来基于该估计值来确定距离值
[0056]
基于距离值d可能所在的距离范围r选择映射函数m(q)。在图2的示例中，距离值可以处于四个距离范围201到204之一中。类似地，在图3的示例中距离值d可以处于四个距离范围301到304之一中。从图2中可以看出，距离范围201至204中的每一个都可以通过针对使用第一调制频率的一个tof测量所获得的一个第一测量值c
f1
和针对使用第二调制频率的一个tof测量所获得的一个第二测量值c
f2
明确地识别出。因此，距离值d可能所在的距离范围r可以基于针对使用第一调制频率的一个tof测量所获得的一个第一测量值c
f1
和针对使用第二调制频率的一个tof测量所获得的一个第二测量值c
f2
来确定。这可以表示如下：
[0057][0058][0059]
对于执行使用第一调制频率的两个tof测量和使用第二调制频率的两个tof测量的情况，可以导出等效表达式。
[0060]
将测量范围分成某些区域保证了比率函数q(τ)在距离范围201到204中的每一个中(并且等效地在图3示例中的距离范围301到304中的每一个中)均严格单调递减或严格单调递增。
[0061]
为多个距离区域中的每一个提供相应的映射函数mr(q)。由于比率函数q(τ)在多个距离范围中的每一个中严格单调递减或严格单调递增，因此比率值q可以由与实际距离d线性相关(例如与偏移成比例)的相应映射函数值明确地映射d。例如，如果在图2的示例中c
f1
＞0并且c
f2
＞0，距离值d很可能在距离范围201(即r＝1)内。因此，数学表达式(6)中的映射函数m(q)是距离范围201的映射函数m1(q)。
[0062]
可以以不同的方式确定相应的映射函数mr(q)。例如，映射函数mr(q)可以通过假设tof传感器的各种特性(属性)而被确定(例如计算)，特性例如是光脉冲的形状、像素特性、光学特性等。随后通过对距离值的估计值应用一个或多个相应的误差校正，可以减轻(补偿)该方法引入的系统误差。
[0063]
可替代地，可以基于tof校准测量来确定相应的映射函数mr(q)。例如，在tof校准测量期间，参考对象可以被布置在场景中的参考距离处。用于照明场景的照明信号与用于捕获来自场景的反射光的参考信号之间的不同时滞(偏移时间)用于tof校准测量。因此，可以收集用于比率函数q(τ)的离散数量的样本。样本可以被归一化并与它们各自的地面真实
距离相关联。可以基于调节后的时滞和参考距离来确定(计算)相应的地面真实距离。这些样本作为建立相应映射函数mr(q)的基础。例如，样本可以布置在x轴上，其中相关的地面真实距离可以放置在y轴上。通过内插这些值，可以获得相应的映射函数mr(q)。样本可以例如在tof感测期间或之前被内插并且被存储在查找表中。可选地，可以针对每个时滞执行多个测量并求平均值以去除噪声。如果针对tof传感器专门(单独)导出相应的映射函数mr(q)，则可以校正tof传感器的像素共有的所有或至少大部分系统误差。因此，可以省略对摆动误差的误差校正。
[0064]
在图2和图3的示例中，存在多个盲点。下端的第一个盲点(τ＝0))是为了抑制诸如覆盖元件的近物的反射，而在第二距离范围和第三距离范围之间的边界处存在另一个不需要的盲点。由于相关函数210和220、以及相关函数310和320之间、以及相关函数330和340之间的差分别在第二距离范围和第三距离范围之间的边界处基本为零，因此不可能进行深度测量。将参考图4和图5描述如何在该盲点处启用深度测量。
[0065]
例如，方法100可以另外包括执行使用不同的第三调制频率的至少一个tof测量以获得像素位置的至少一个第三测量值。与上面描述的类似，可以执行使用第三调制频率的任意数量的tof测量。第三调制频率低于第一调制频率和第二调制频率中的每一个。例如，第三调制频率可以是第一调制频率的四分之一(并且第二调制频率可以是第一调制频率的一半)。然而，也可以使用其他频率比。
[0066]
图4示出了对于执行使用第一调制频率的一个tof测量、使用第二调制频率的一个tof测量和使用第三调制频率的一个tof测量的情况的示例性相关函数410、420和430。使用第一调制频率的一个tof测量和使用第二调制频率的一个tof测量的相关函数410和420与上面关于图2描述的相关函数210和220相同。
[0067]
如图4所示，相关函数410和420各自的绝对值在第二距离范围402和第三距离范围403之间的边界处基本上为零，因为相关函数410和420在该距离处呈现过零。由于相关函数410和420的绝对值对于该距离都基本为零，因此仅基于使用第二调制频率的一个tof测量和使用第二调制频率的一个tof测量的tof感测对于来自位于该距离的物体的反射不灵敏。使用第三调制频率的一个tof测量的相关函数430的绝对值在第二距离范围402和第三距离范围403之间的边界处不为零。在图4的示例中，相关函数430在第二距离范围402和第三距离范围403之间的边界处达到峰值。换句话说，调节相关函数410和420使得相关函数410和420的相应绝对值小于预定(期望的、目标)距离的阈值(接近于零并且例如由tof传感器的噪声水平确定)，而相关函数430被调节使得相关函数430的绝对值高于阈值预定距离(即非零且高于tof传感器的噪声水平)。由于相关函数430在第二距离范围402和第三距离范围403之间的边界处不为零，所以至少一个第三测量值可以用于确定第二距离范围402和第三距离范围403之间的边界处的深度，使得第二距离范围402和第三距离范围403之间的边界处不再存在盲点。这将在下面解释。
[0068]
类似于使用第一调制频率的一个tof测哥的第一值c1和使用第二调制频率的一个tof测量的第二值c2，可以确定使用第三调制频率的一个tof测量的第三值c3。由于在图4的示例中正好执行使用第三调制频率的一个tof测量，因此第三值c3是针对使用第三调制频率的一个tof测量所获得的一个第三测量值c
f3
。与上述类似，至少一个第三测量值c
f3
可以表示如下：
[0069]cf3
＝c
f3
(τ)
·ef3
·
ic
f3
＝c
f3
(τ)
·ef3
·
i(8)。
[0070]
在数学表达式(8)中，c
f3
(τ)表示使用第三调制频率的tof测量的相关函数，i表示光强度，e
f3
表示使用第三调制频率进行tof测量的曝光时间。
[0071]
类似于以上针对图3所描述的，如果针对第一调制频率、第二调制频率和第三调制频率中的每一个执行两个tof测量，则第一值c1可以对应于使用第一调制频率的两个tof测量所获得的两个第一测量c
f1_1
和c
f1_2
之间的差，第二值c2可以对应于针对使用第二调制频率的两个tof测量所获得的两个第二测量值c
f2_1
和c
f2_2
之间的差，第三值c3可以对应于针对使用第三调制频率的两个tof测量所获得的两个第三测量值c
f3_1
和c
f3_2
之间的差值。换言之，c1＝c
f1_1-c
f1_2
c2＝c
f2_1-c
f2
_2c3＝c
f3_1-c
f3_2
如果进行使用第一调制频率的两个tof测量、使用第二调制频率的两个tof测量和使用第一调制频率的两个tof测量，则c1＝c
f1_1-c
f1_2
、c2＝c
f2_1-c
f2_2
、c3＝c
f3_1-c
f3_2
。
[0072]
类似于上面针对比率值q所描述的，可以基于第三值c3来确定第二比率值q2和第三比率值q3。例如，第二比率值q2可以基于第一值c1与第三值c3的比率，并且第三比率值q3可以基于第二值c2与第三值c3的比率。例如，第二和第三比率值q2和q3可以表示如下：
[0073][0074][0075]
同样，在确定第二和第三比率值q2和q3时，可以考虑不同tof测量的曝光时间。类似于数学表达式(4)，第二和第三比率值q2和q3可以表示如下：
[0076][0077][0078]
在对于使用不同调制频率的tof测量使用相同曝光时间的情况下，数学表达式(9)和(10)中的曝光时间相互抵消，因此对于第二和第三比率值q2和q3无需考虑曝光时间。
[0079]
数学表达式(4)、(11)和(12)中的分子和分母可以颠倒，因为它们显示完全相同的噪声。
[0080]
需要注意的是，数学表达式(11)和(12)指的是正好执行使用第一调制频率的一个tof测量、使用第二调制频率的一个tof测量和使用第三调制频率的一个tof测量的情况。对于执行使用第一调制频率的两个tof测量、使用第二调制频率的两个tof测量以及使用第三调制频率的两个tof测量的情况，可以导出等效表达式。
[0081]
确定像素位置的距离值的估计值与上述内容类似。距离值的第一辅助估计值是基于比率值q使用映射函数m(q)确定的。距离值的第二辅助估计值是基于第二比率值q2使用映射函数m(q)确定的。距离值的第三辅助估计值是基于第三比率值q3使用映射函数m(q)确定的。由于tof传感器的噪声，具有第一和第二调制频率的tof测量的相关函数410和420在第二距离范围402和第三距离范围403之间的边界处不完全为零。因此，针对这些tof测量所获得的测量值c
f1
和c
f2
也将接近于零但非零。因此，映射函数m(q)将被确定为第二距离范围402的映射函数m2(q)或第三距离范围403的映射函数m3(q)。
[0082]
结果，获得了距离值的三个辅助估计值知这三个辅助估计值知可以以各种方式组合成距离值的单一估计值换言之，距离值的估计值是基于距离值的第一辅助估计值距离值的第二辅助估计值和距离值的第三辅助估计值来确定的。
[0083]
例如，距离值的这三个辅助估计值知可以通过加权平均来组合。例如，距离值的辅助估计值知中的每一个，可以基于噪声模型来确定加权因子。噪声模型可以接收所有进行的tof测量的测量值作为输入并确定相应的加权因子。此外，加权因子可以取决于到对象的估计距离。
[0084]
在其他示例中，可以使用非加权平均(即，距离值的这三个辅助估计值知在没有加权的情况下组合)。例如，可以先将三个辅助估计值知相互比较，以查看其中一个tof测量值是否存在盲点，然后仅对其他两个tof测量值求平均值。如果为tof测量之一确定的距离值的辅助估计值与其他两个辅助估计值显著不同，则该测量可归类为盲点。
[0085]
从图4中可以看出，使用第三调制频率的tof测量进一步允许扩展tof传感器的测量范围。特别是，使用第三调制频率的tof测量允许扩展明确的范围。考虑使用第三调制频率的一个tof测量所获得的第三测量值c
f3
，允许扩展其中可能存在距离值d的可能距离范围的数量r。在图4的示例中，由于第三调制频率是第二调制频率的一半，因此与图2的示例相比，可能的距离范围的数量和因此明确的范围的数量加倍。例如，数学表达式(7)可以通过添加条件(c
f3
＞0)和(c
f3
＜0)来相应地扩展。换言之，其中可能存在距离值的多个距离范围中的距离范围还可基于至少一个第三测量值c
f3
来确定。与上文针对第二距离范围402和第三距离范围403之间的边界处的盲点的描述类似，第六距离范围406和第七距离范围407之间的边界处的盲点可以通过使用第三调制频率的tof测量被填充。
[0086]
需要注意的是，所提出的技术不限于执行使用三种不同的调制频率的tof测量。通常，可以使用任意数量的、使用n≥2调制频率的n≥2tof测量。使用更多的、具有降低调制频率的tof测量可以允许覆盖更多盲点，因此，如上所述扩展tof测量的明确范围。例如，在第四距离范围404和第五距离范围405之间的边界处的盲点可以通过使用低于第一到第三调制频率中的每一个的第四调制频率的至少一个附加tof测量来填充(例如第四调制频率可以是第一调制频率的八分之一)。tof传感器的明确范围以及测量范围由用于tof测量的最低调制频率决定。
[0087]
作为以较低调制频率执行更多tof测量的替代，可以执行一个或多个cm tof测量。即，方法100可替代地还包括执行至少一个cm tof测量以获得像素位置的至少一个第三测量值。在cm tof测量中，场景由tof传感器的照明元件基于照明信号进行照明，该照明信号表现出一系列交替的、持续时间(长度)变化或相等的高低脉冲。用于驱动tof传感器中的电子电路以测量像素位置处的反射光的参考信号表现出一系列交替的、持续时间(长度)变化的高低脉冲。应当注意，用于cm tof测量的照明信号和参考信号可以是相同的、彼此时移(相移)和/或彼此不同。对于每个cm tof测量，获得像素位置的至少第三个测量值。类似于以上针对tof测量所描述的，可以使用任意数量的cmtof测量。
[0088]
图5图示了用于使用第一调制频率执行一个tof测量、使用第二调制频率执行一个tof测量和一个cmtof测量的情况的示例性相关函数510、520和530。使用第一调制频率的一个tof测量和使用第二调制频率的一个tof测量的相关函数510和520与上面关于图2描述的相关函数210和220相同。
[0089]
一个cm tof测量的相关函数530定义了tof传感器的测量范围。与上面描述的类似，相关函数510和520对于距离505都表现出过零(在图5中由相应的时移指示τ)。因此，相关函数510和520的相应绝对值对于距离505基本上为零。对于一个cm tof测量，相关函数530的绝对值对于距离505不同于零。换言之，相关函数510和520被调节使得相关函数510和520的相应绝对值小于预定(期望的、目标)距离505的阈值(接近零，并且例如由tof传感器的噪声水平确定)，而相关函数530被调节使得相关函数530的绝对值高于预定距离的阈值(即非零且高于tof传感器的噪声水平)。由于对于距离505，相关函数530是非零的，所以至少一个第三测量值可以用于确定距离505的深度，使得在测量范围内没有不期望的盲点。这将在下面解释。
[0090]
类似于使用第一调制频率的一个tof测量的第一值c1和使用第二调制频率的一个tof测量的第二值c2，可以确定一个cm tof测量的第三值c3。由于在图5的示例中仅执行一个cm tof测量，因此第三值c3是针对一个cm tof测量所获得的一个第三测量值。与上述类似，至少一个第三测量值c
cm
可以表示如下：
[0091]ccm
＝c
cm
(τ)
·ecm
·
ic
cm
＝c
cm
(τ)
·ecm
·iꢀꢀ
(13)。
[0092]
在数学表达式(13)中，c
cm
(τ)表示cm tof测量的相关函数，i表示光强度，e
cm
表示cm tof测量的曝光时间。
[0093]
类似于以上针对各种示例所描述的内容，如果对两个调制频率中的每一个执行两个tof测量并且执行两个cm tof测量，则第三个值c3可以对应于针对cm的tof测量所获得的两个测量值c
cm_1
和c
cm_2
之间的差。换言之，c1＝c
f1_1-c
f1_2
如果执行使用第一调制频率的两个tof测量、使用第二调制频率的两个tof测量和两个cm tof测量，则c1＝c
f1_1-c
f1_2
、c2＝c
f2_1-c
f2_2
和c3＝c
cm_1-c
cm_2
。
[0094]
类似于以上针对图4的示例所描述的，可以基于cm tof测量的第三值c3来确定第二比率值q2和第三比率值q3。例如，第二比率值q2可以基于第一值c1与第三值c3，的比率，并且第三比率值q3可以基于第二值c2与第三值c3的比率。例如，第二和第三比率值q2和q3可以类似于数学表达式(9)和(10)来表达。
[0095]
同样，当确定第二和第三比率值q2和q3时，可以考虑用于不同测量的曝光时间。类似于数学表达式(11)和(12)，第二和第三比值q2和q3可以表示如下：
[0096][0097][0098]
在对于所有测量都使用相同曝光时间的情况下，数学表达式(9)和(10)中的曝光时间相互抵消，因此对于第二和第三比率值q2和q3无需考虑曝光时间。
[0099]
需要注意的是，数学表达式(14)和(15)指的是正好执行使用第一调制频率的一个tof测量、使用第二调制频率的一个tof测量和一个cm tof测量的情况。对于执行使用第一调制频率的两个tof测量、使用第二调制频率的两个tof测量以及两个cm tof测量的情况，
可以导出等效表达式。
[0100]
给定比率值q、q2和q3，距离值的第一到第三辅助估计值知可以类似于上面关于图4的示例所描述的来确定。如上所述地基于距离值的第一到第三辅助估计值知可以确定像素位置的距离值的估计值
[0101]
至少一个cm tof测量不仅有助于填补tof传感器测量范围内不需要的盲点。至少一个cm tof测量还可以允许避免距离模糊。特别地，至少一个cm tof测量可以允许过滤包裹距离。
[0102]
如图5所示，相关函数530在tof传感器的测量范围(目标距离范围)内基本上仅是非零的。例如，相关函数530的绝对值可以在tof传感器的(整个)测量范围内高于阈值(例如，由tof传感器的噪声水平定义)。因此，第三值c3可以用作将光反射回tof传感器的物体是否在tof传感器的测量范围(即，目标距离范围)内的指示标。例如，可以将第三值c3与为目标距离范围定义的阈值t进行比较。从图5可以看出，通过调节阈值电平t，可以调节目标测量范围。
[0103]
如果相关函数530高于阈值t，则距离值d很可能在目标距离范围内。换言之，如果第三值c3满足关于阈值t的预定条件，则可以确定像素位置的距离值d可能在目标距离范围内。在图5的示例中，关于阈值t的预定条件是第三值c3高于阈值t。
[0104]
因此，仅当确定距离值d可能在tof传感器的测量范围内(即目标距离范围)时，才可以确定距离值的估计值如果第三值c3不满足关于阈值t的预定条件，即如果第三值c3低于图5示例中的阈值t，则可以确定像素位置的距离值d可能不在目标距离范围内。换言之，将光反射回tof传感器的物体可能在tof传感器的明确范围之外。因此，通过至少一个cm tof测量获得的第三值c3可以用作二进制掩码以过滤无效测量。
[0105]
cm tof测量(即相关函数530的值)取决于接收到的光量。因此，tof传感器的测量范围(即目标距离范围)可能会根据场景中物体的反射率和到物体的距离而变化。这可以通过t基于缩放值缩放阈值t和第三值c3中的(至少)一个值来补偿，在该缩放之后将该值与阈值t和第三值c3中的另一个值进行比较。基于在使用第一调制频率的至少一个tof测量或使用第二调制频率的至少一个tof测量期间所接收的光强度的估计值来确定缩放值。例如，除了使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量之外，光强度的估计值可以是捕获的灰度图像中的灰度值。在其他示例中，光强度的估计值可以是在使用第一调制频率的至少一个tof测量或使用第二调制频率的至少一个tof测量期间由像素位置处的光捕获元件获得的电荷总量(例如，对于使用第一调制频率的tof测量，在像素位置处的pmd的桶a和b中的总电荷)。因此，阈值与所接收的光量无关。
[0106]
tof测量期间所接收的光强度i是tof感测中一个令人关注的量，其并不仅仅用于标准化cm tof测量。光强度i表示有多少光返回到一个像素。例如，光强度i可以用于生成在诸如面部识别之类的各种应用中使用的灰度图像。例如，光强度i可以表示为一个没有单位的标量值，其被映射到某个范围。
[0107]
根据所提出的技术，基于至少一个第一测量值c
f1
确定在使用第一调制频率的至少一个tof测量期间所接收的光强度i
f1
。类似地，基于至少一个第二测量值c
f2
确定在使用第二调制频率的至少一个tof测量期间所接收的光强度i
f2
。基于所确定的、在使用第一调制频
率的至少一个tof测量期间所接收的光强度i
f1
和所确定的、在使用第二调制的至少一个tof测量期间所接收的光强度i
f2
，可以确定灰度图像的灰度值。
[0108]
例如，如果正好执行使用第一调制频率的一个tof测量和使用第二调制的一个tof测量，则光强度i
f1
和i
f2
可以如下确定：
[0109][0110][0111]
相关函数c
f1
(τ)和c
f2
(τ)是已知的(例如通过校准)。可以基于光速c和距离值的估计值来计算自变量τ。例如，
[0112]
最终光强度i可以例如是光强度i
f1
和i
f2
的平均值。例如，加权平均可用于基于光强度i
f1
和i
f2
确定最终光强度i。如果使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量是以不同曝光时间获得的，则可以对光强度i
f1
和i
f2
进行归一化以补偿不同的曝光时间。归一化可以例如通过乘以归一化值来完成。最终光强度i可以用作灰度图像的灰度值，或者灰度图像的灰度值可以从光强度i导出。
[0113]
如果执行使用第一调制频率的两个tof测量和使用第二调制频率的两个tof测量，则可以类似地考虑用于相应类型的测量的两个测量值来确定光强度i
f1
和i
f2
：
[0114][0115][0116]
与距离(深度)计算类似，将相应的测量值彼此相减，以分别计算使用第一调制频率的tof测量和使用第二调制频率的tof测量的光强度。相关函数c
f1_1/2
(τ)和c
f2_1/2
(τ)是已知的(例如通过校准)。可以基于光速c和距离值的估计值来计算自变量τ。例如，最终光强度i也可以是光强度i
f1
和i
f2
的平均值。此外，可以通过归一化来补偿不同的曝光时间。
[0117]
从数学表达式(16)到(19)可以看出，在使用第一调制频率的至少一个tof测量期间所接收的光的强度i
f1
和在使用第二调制频率的至少一个tof测量期间所接收的光的强度i
f2
可以基于距离值的估计值被进一步确定。
[0118]
在tof传感器和场景中反射tof传感器的光的物体之间的距离上，使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量的相关函数是周期性的。此外，使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量的相关函数在一个距离范围内在相应相关函数的各两个连续过零点之间呈现其相应的极值(例如最大值或最小值)，该距离范围在相应两个连续过零点(与此对应的距离)之间距离的例如20％到80％、25％到75％、30％到70％、35％到65％、40％到60％、45％到55％之间。例如，使用第一调制频率的至少一个tof测量和至少一个tof测量的相关函数可以呈现大致三角形，如图2至5所示。在其他示例中，使用第一调制频率的至少一个tof测量和至少一个tof测量的相关函数可以表现出类似正弦的形状。这同样适用于具有降低调制频率的可选附加的tof测量。
[0119]
在一些应用中，照明信号和参考信号之间可能会出现温度相关的时移。主要由于tof传感器的照明元件的温度相关上升时间而产生时移。为了对此进行补偿，可以对使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量使用类似的照明信号。例如，在使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量期间，用于驱动tof传感器的照明元件的照明信号中的高低脉冲的持续时间可以变化小于照明信号之间的20％、15％、10％、5％等。因此，对于使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量发射的连续光脉冲之间的脉冲时间间隔可以是相似的。此外，对于使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量发射的光脉冲的脉冲持续时间可以相似。因此，对于在两个调制频率下的tof测量，tof传感器的照明元件以几乎相同的方式加热，使得照明元件的温度相关上升时间的影响对于两个调制频率下的tof测量也基本相同。
[0120]
可替代地或附加地，以上内容可以应用于参考信号。换言之，在使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量期间，用于驱动tof传感器的光捕获元件的参考信号中的高低脉冲的持续时间可以变化小于参考信号之间的20％、15％、10％、5％等。
[0121]
这同样适用于具有降低调制频率的可选附加的tof测量。
[0122]
所提出的技术可以实现不同调制频率下的协同tof感测。
[0123]
图6中进一步示出了根据所提出的技术的用于场景的tof感测的装置600的示例。装置600包括tof传感器610。tof传感器610包括照明元件611和光捕获元件612，用于根据上述tof感测技术执行tof测量。特别地，tof传感器610被配置为执行使用第一调制频率的至少一个tof测量以获得至少一个像素位置的至少一个第一测量值，并且执行使用第二调制频率的至少一个tof测量以获得获取像素位置的至少一第二测量值。例如，照明元件611可以包括用于照明场景的一个或多个发光二极管、led或一个或多个激光二极管。光捕获元件612可以例如包括光学器件、具有多个像素的图像传感器和用于测量来自场景的反射光的驱动电子器件。例如，每个像素可以包括用于测量反射光的pmd。
[0124]
此外，装置600包括处理电路620。例如，处理电路620可以是单个专用处理器、单个共享处理器或多个单独处理器(其中一些或全部可以共享)、数字处理器、信号处理器(dsp)硬件、专用集成电路(asic)或现场可编程门阵列(fpga)。处理电路620可以可选地耦合到例如用于存储软件的只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和/或非易失性存储器。处理电路620被配置为根据上述用于tof感测的技术来执行处理。特别地，处理电路620被配置为使用映射函数基于至少一个第一测量值和至少一个第二测量值来确定像素位置的距离值的估计值。
[0125]
装置600还可以包括-传统的和/或定制的-硬件。
[0126]
如本文所述的示例可概括如下：
[0127]
示例涉及用于场景的tof感测的方法。对于至少一个像素位置，该方法包括执行使用第一调制频率的至少一个tof测量以便获得该像素位置的至少一个第一测量值。此外，对于至少一个像素位置，该方法包括执行使用第二调制频率的至少一个tof测量以获得该像素位置的至少一个第二测量值。该方法另外包括使用映射函数基于至少一个第一测量值和至少一个第二测量值来确定像素位置的距离值的估计值。
[0128]
在一些示例中，第二调制频率低于第一调制频率。
[0129]
根据一些示例，确定距离值的估计值包括：基于至少一个第一测量值和至少一个第二测量值，确定距离值可能位于多个距离范围中的哪个距离范围内；基于与所述至少一个第一测量值相关的第一值和与所述至少一个第二测量值相关的第二值的比率，确定比率值；基于所确定的距离范围，在多个映射函数中选择映射函数；以及使用映射函数基于比率值，确定距离值的估计值。
[0130]
在一些示例中，在多个距离范围的每个距离范围中，使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量的相关函数的比率曲线是严格单调递减或严格单调递增的。
[0131]
根据一些示例，该方法还包括对于所述至少一个像素位置：执行使用第三调制频率的至少一个tof测量以获得像素位置的至少一个第三测量值，其中确定距离值的估计值还包括：基于所述第一值和与至少一个第三测量值相关的第三值的比率，确定第二比率值；和基于第二值和第三值的比率，确定第三比率值，以及其中使用映射函数基于比率值确定距离值的估计值包括：使用映射函数基于比率值确定距离值的第一辅助估计值；使用映射函数基于第二比率值确定距离值的第二辅助估计值；使用映射函数基于第三比率值确定距离值的第三辅助估计值；以及基于距离值的第一辅助估计值、距离值的第二辅助估计值和距离值的第三辅助估计值，确定距离值的估计值。
[0132]
在一些示例中，第三调制频率低于第一调制频率和第二调制频率中的每个调制频率。
[0133]
根据一些示例，使用所述第一调制频率的所述至少一个tof测量的相关函数和使用第二调制频率的所述至少一个tof测量的相关函数的相应绝对值小于预定距离的阈值，并且其中使用第三调制频率的至少一个tof测量的相关函数的绝对值高于预定距离的阈值。
[0134]
在备选示例中，该方法还包括对于至少一个像素位置：执行至少一个cm tof测量以获得至少一个像素位置的第三测量值；将与至少一个第二测量值相关的第三值和为目标距离范围定义的阈值进行比较；以及如果第三值满足关于阈值的预定条件，则确定像素位置的距离值可能在目标距离范围内，其中仅在确定了距离值可能在所述目标距离范围内时，距离值的估计值才被确定，其中确定距离值的估计值还包括：基于第一值和第三值的比率确定第二比率值；以及基于第二值和第三值的比率确定第三比率值，并且其中使用映射函数基于比率值确定距离值的估计值包括：使用映射函数基于比率值确定距离值的第一辅助估计值；使用映射函数基于第二比率值确定距离值的第二辅助估计值；使用映射函数基于第三比率值确定距离值的第三辅助估计值；以及基于距离值的第一辅助估计值、距离值的第二辅助估计值和距离值的第三辅助估计值，确定距离值的估计值。
[0135]
根据一些示例，该方法还包括基于在使用第一调制频率的至少一个tof测量或使用第二调制频率的至少一个tof测量期间所接收的光强度的估计值，确定缩放值；以及基于所述缩放值对阈值和第三值中的至少一个值进行缩放，随后将所述至少一个值与所述阈值和所述第三值中的另一个值比较。
[0136]
在一些示例中，执行使用第一调制频率的一个tof测量以获得像素位置的一个第一测量值，其中执行使用第二调制频率的一个tof测量以获得像素位置的第二测量值。
[0137]
根据一些示例，第一值是一个所获得的第一测量值，并且其中第二值是一个所获得的第二测量值。
[0138]
在替代示例中，执行使用第一调制频率的两个tof测量以获得像素位置的两个第一测量值，其中执行使用第二调制频率的两个tof测量以获得像素位置的两个第二测量值。
[0139]
根据一些示例，第一值对应于两个第一测量值之间的差，并且其中第二值对应于两个第二测量值之间的差。
[0140]
在一些示例中，使用第一调制频率的两个tof测量的相关函数相对于彼此相移180
°
，其中使用第二调制频率的两个tof测量的相关函数相对于彼此相移180
°
。
[0141]
根据一些示例，使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量的相关函数的相应绝对值小于预定距离的阈值。
[0142]
在一些示例中，覆盖用于使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量的tof传感器的元件被布置在相对于tof传感器的预定距离处。
[0143]
根据一些示例，该方法还包括：基于像素位置的至少一个第一测量值，确定在使用第一调制频率的至少一个tof测量期间所接收的光的强度；基于像素位置的至少一个第二测量值，确定在使用第二调制频率的至少一个tof测量期间所接收的光强度；基于所确定的、在使用第一调制频率的至少一个tof测量期间所接收的光的强度和所确定的、在使用第二调制频率的至少一个tof测量期间所接收的光的强度，确定灰度图像的灰度值。
[0144]
在一些示例中，其中基于所述距离值的估计值，还确定在使用所述第一调制频率的所述至少一个tof测量期间所接收的光的强度和在使用第二调制频率的所述至少一个tof测量期间所接收的光的强度中的至少一个强度。
[0145]
根据一些示例，该方法还包括通过对距离值的估计值应用至少一个误差校正来确定距离值。
[0146]
在一些示例中，使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量的相关函数是周期性的。
[0147]
根据一些示例，使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量的相关函数在一个距离范围内在相应相关函数的各两个连续过零点之间呈现其相应的极值，该距离范围在相应两个连续过零点之间的距离的20％至80％之间。
[0148]
在一些示例中，在使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量期间，用于驱动tof传感器的照明元件的照明信号中的高低脉冲的持续时间变化小于照明信号之间的10％。
[0149]
根据一些示例，在使用第一调制频率的至少一个tof测量和使用第二调制频率的至少一个tof测量期间，用于驱动tof传感器的光捕获元件的参考信号中的高低脉冲的持续时间变化小于参考信号之间10％。
[0150]
其他示例涉及一种用于场景的tof感测的装置。该装置包括包含多个像素的tof传感器。tof传感器对于至少一个像素位置被配置为：执行使用第一调制频率的至少一个tof测量以获得像素位置的至少一个第一测量值，并且执行使用第二个调制频率的至少一个tof测量以获得像素位置的至少一个第二测量值。此外，该装置包括处理电路，该处理电路被配置为使用映射函数基于至少一个第一测量值和至少一个第二测量值来确定像素位置的距离值的估计值。
[0151]
本公开的示例可以使用用于tof相机的多频tof测量来实现盖板玻璃抑制。
[0152]
与一个或多个之前详细描述的示例和附图一起提到和描述的方面和特征可以与一个或多个其他示例组合，以便代替其他示例的类似特征或者向其他示例附加地引入特征。
[0153]
说明书和附图仅示出了本公开的原理。此外，此处列出的所有示例仅旨在明确地用于说明目的，以帮助读者理解本公开的原理以及发明人对进一步发展技术做出贡献的构思。这里关于本公开的原理，方面和示例的所有陈述以及其具体示例包括其等同形式。
[0154]
例如，框图可以图示实现本公开原理的高级电路图。类似地，流程图、状态转换图、伪代码等可以表示各种过程、操作或步骤，这例如可以在由计算机或处理器执行的计算机可读介质中基本表示，无论这种计算机或处理器是否被明确示出。在说明书或权利要求中公开的方法可以通过具有用于执行这些方法的每个相应动作的装置的设备来实施。
[0155]
应当理解，说明书或权利要求中公开的多个动作、过程、操作、步骤或功能的公开可以不以特定顺序构建，除非另有明示或暗示，例如出于技术原因。因此，多个动作或功能的公开将不将它们限于特定顺序，除非这些动作或功能由于技术原因而不可互换。另外，在一些示例中，单个动作、功能、过程、操作或步骤可分别包括或可分解为多个子动作、功能、过程、操作或步骤。这些子步骤可以被包括在该单个步骤的公开中或是其一部分，除非明确排除。
[0156]
另外，权利要求在此被并入到详细描述中，其中每个权利要求自身可以作为独立示例。虽然每个权利要求自身可以作为独立示例，但应当注意，尽管从属权利要求可以在权利要求中引用与一个或多个其他权利要求的特定组合，但其他示例还可以包括该从属权利要求与每个其他从属权利要求或独立权利要求的主题的组合。本文明确提出这种组合，除非该特定组合是不想要的。另外，还将权利要求的特征包括到任何其他独立权利要求，即使该权利要求不直接从属于该独立权利要求。

技术特征：
1.一种用于场景的飞行时间感测的方法(100)，所述方法包括对于至少一个像素位置：执行(102)使用第一调制频率的至少一个飞行时间测量以获得所述像素位置的至少一个第一测量值；执行(104)使用第二调制频率的至少一个飞行时间测量以获得所述像素位置的至少一个第二测量值；以及使用映射函数基于所述至少一个第一测量值和所述至少一个第二测量值确定(106)所述像素位置的距离值的估计值。2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中所述第二调制频率低于所述第一调制频率。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法(100)，其中确定(106)所述距离值的估计值包括：基于所述至少一个第一测量值和所述至少一个第二测量值，确定所述距离值可能位于多个距离范围中的哪个距离范围内；基于与所述至少一个第一测量值相关的第一值和与所述至少一个第二测量值相关的第二值的比率，确定比率值；基于所确定的所述距离范围，在多个映射函数中选择所述映射函数；以及使用所述映射函数基于所述比率值，确定所述距离值的估计值。4.根据权利要求3所述的方法(100)，其中在所述多个距离范围的每个距离范围中，使用所述第一调制频率的至少一个飞行时间测量和所述使用所述第二调制频率的至少一个飞行时间测量的相关函数的比率曲线是严格单调递减或严格单调递增的。5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法(100)，其中所述方法还包括对于至少一个所述像素位置：执行使用第三调制频率的至少一个飞行时间测量以获得所述像素位置的至少一个第三测量值，其中确定所述距离值的估计值还包括：基于所述第一值和与所述至少一个第三测量值相关的第三值的比率，确定第二比率值；和基于所述第二值与所述第三值的比率，确定第三比率值，以及其中使用所述映射函数基于所述比率值确定所述距离值的估计值包括：使用所述映射函数基于所述比率值确定所述距离值的第一辅助估计值；使用所述映射函数基于所述第二比率值确定所述距离值的第二辅助估计值；使用所述映射函数基于所述第三比率值确定所述距离值的第三辅助估计值；以及基于所述距离值的所述第一辅助估计值、所述距离值的所述第二辅助估计值和所述距离值的所述第三辅助估计值，确定所述距离值的估计值。6.根据权利要求5所述的方法(100)，其中所述第三调制频率低于所述第一调制频率和所述第二调制频率中的每个调制频率。7.根据权利要求5或权利要求6所述的方法(100)，其中所述使用所述第一调制频率的至少一个飞行时间测量的相关函数和所述使用所述第二调制频率的至少一个飞行时间测量的相关函数的相应绝对值小于预定距离的阈值，并且其中所述使用所述第三调制频率的至少一个飞行时间测量的相关函数的绝对值高于预定距离的阈值。
8.根据权利要求3或权利要求4所述的方法(100)，其中所述方法还包括对于至少一个所述像素位置：执行至少一个编码调制飞行时间测量以获得至少一个所述像素位置的第三测量值；将与所述至少一个第二测量值相关的第三值和为目标距离范围定义的阈值进行比较；以及如果所述第三值满足关于所述阈值的预定条件，则确定所述像素位置的距离值可能在所述目标距离范围内，其中仅在确定了所述距离值可能在所述目标距离范围内时，所述距离值的估计值才被确定，其中确定所述距离值的估计值还包括：基于所述第一值和所述第三值的比率确定第二比率值；以及基于所述第二值和所述第三值的比率确定第三比率值，并且其中使用所述映射函数基于所述比率值确定距离值的估计值包括：使用所述映射函数基于所述比率值确定所述距离值的第一辅助估计值；使用所述映射函数基于所述第二比率值确定所述距离值的第二辅助估计值；使用所述映射函数基于所述第三比率值确定所述距离值的第三辅助估计值；以及基于所述距离值的所述第一辅助估计值、所述距离值的所述第二辅助估计值和所述距离值的所述第三辅助估计值，确定所述距离值的估计值。9.根据权利要求8所述的方法(100)，还包括：基于在所述使用所述第一调制频率的至少一个飞行时间测量或所述使用所述第二调制频率的至少一个飞行时间测量期间所接收的光的强度的估计值，确定缩放值；以及基于所述缩放值对阈值和第三值中的至少一个值进行缩放，随后将所述至少一个值与所述阈值和所述第三值中的另一个值比较。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法(100)，其中执行使用所述第一调制频率的一个飞行时间测量以获得所述像素位置的一个第一测量值，并且其中执行使用第二调制频率的一个飞行时间测量以获得所述像素位置的第二测量值。11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法(100)，其中执行使用所述第一调制频率的两个飞行时间测量以获得所述像素位置的两个第一测量值，并且其中执行使用所述第二调制频率的两个飞行时间测量以获得所述像素位置的两个第二测量值。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法(100)，其中所述使用所述第一调制频率的至少一个飞行时间测量和所述使用所述第二调制频率的至少一个飞行时间测量的相关函数的相应绝对值小于预定距离的阈值。13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法(100)，还包括：基于所述像素位置的所述至少一个第一测量值，确定在所述使用所述第一调制频率的至少一个飞行时间测量期间所接收的光的强度；基于所述像素位置的所述至少一个第二测量值，确定在所述使用所述第二调制频率的至少一个飞行时间测量期间所接收的光的强度；以及基于在所述使用所述第一调制频率的至少一个飞行时间测量期间所接收的光的所确定的所述强度和在所述使用所述第二调制频率的至少一个飞行时间测量期间所接收的光
的所确定的所述强度，确定灰度图像的灰度值。14.根据权利要求13所述的方法(100)，其中基于所述距离值的估计值，还确定在所述使用所述第一调制频率的至少一个飞行时间测量期间所接收的光的所述强度和在所述使用所述第二调制频率的至少一个飞行时间测量期间所接收的光的所述强度中的至少一个强度。15.一种用于场景的飞行时间感测的装置(600)，包括：飞行时间传感器(610)，包括多个像素，其中所述飞行时间传感器(610)对于至少一个像素位置被配置为：执行使用第一调制频率的至少一个飞行时间测量以获得所述像素位置的至少一个第一测量值；以及执行使用第二调制频率的至少一个飞行时间测量以获得所述像素位置的至少一个第二测量值；和处理电路(620)，被配置为使用映射函数基于所述至少一个第一测量值和所述至少一个第二测量值来确定所述像素位置的距离值的估计值。

技术总结
本公开的实施例涉及用于飞行时间感测的方法和装置提供了一种用于场景的飞行时间感测的方法。对于至少一个像素位置，该方法包括执行使用第一调制频率的至少一个飞行时间测量以获得该像素位置的至少一个第一测量值。此外，对于至少一个像素位置，该方法包括执行使用第二调制频率的至少一个飞行时间测量以获得该像素位置的至少一个第二测量值。该方法另外包括使用映射函数基于至少一个第一测量值和至少一个第二测量值来确定像素位置的距离值的估计值。值的估计值。值的估计值。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：英飞凌科技股份有限公司
技术研发日：2021.09.06
技术公布日：2022/3/8