JP6261681B2 - タイムオブフライト信号の処理における又はこれに関する改良 - Google Patents
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a)2つの相関プロセスを使用し、第1の相関プロセスは、距離又は深さ値を判定するためのものであり、第2の相関プロセスは、第1の相関内にエイリアシングが存在するかどうかを判定するためのものである。これらの2つのプロセスは相互に独立に行われてもよい。
b)上記のa)のうちの第1の相関は、第2の相関より高い優先度を与えられてもよく、例えば第1の相関についての計算量は、第2についてよりも第1について多くてもよく、かつ/又は、第1の相関における信号についての積分時間は、第2についてよりも長くてもよい。
c)深さ又は距離情報を得るために1つの相関プロセスが使用されるのに対して、エイリアシングが存在するかどうかを判定するために2つの方法又はプロセスが使用されてもよい。これらのプロセスのうちの第1は、好ましくは、可能なエイリアシングされた値の数を低減させ、第2のプロセスは次に、例えば除去のプロセスによって、可能なエイリアシングされた値の数を1又は1付近まで集中又は低減させる。
d)判定プロセス、すなわちエイリアシングが存在するかどうかについては、好ましくは、例えば超過又は未満の判定などの、単純な算術に基づく。
この方法は、
a)シーン内の少なくとも1つの物体からの反射された光を検出し、
b)1つ以上の第1の相関測定値によって、第1の相関信号と、イメージングセンサにおいて受信される反射された光との間の第1の相関を判定し、第1の相関信号は第1の周波数の周期的波形を有し、第1の相関測定値はイメージングセンサから少なくとも1つの物体までの距離に関するパラメータの値を提供し、
c)1つ以上の第2の相関測定値によって、イメージングセンサにおいて受信される反射された光と、第2の相関信号との間の第2の相関を判定し、第2の相関信号は第1の周波数より低い第2の周波数の周期的波形を有し、
d)パラメータの値について、第2の相関測定値からエイリアシングの存在を判定することを含む。
この方法は、
a)第1の周波数及び第2の周波数で変調された光を用いてシーンを照射するために照射ユニットによって使用される、変調信号を提供するステップと、
b)第1の周波数における、シーン内の少なくとも1つの物体からの反射された光を検出するステップと、
c)変調信号と、イメージングセンサにおいて受信される反射された光との間の第1の相関を判定するステップと、
d)照射ユニットによって放出される照射光と、イメージングセンサにおいて受信される反射された光との間の第2の相関を判定するステップと、
e)第1及び/又は第2の相関から、検出される反射された光の同相及び/又は直角位相成分を判定し、同相及び/又は直角位相成分を使用してエイリアシングの存在を判定するステップとを含む。
センサは、
a)シーンを照射するために照射ユニットによって使用される第1の信号を提供する手段と、
b)第1の周波数における、シーン内の少なくとも1つの物体からの反射された光を検出する手段と、
c)変調信号と、イメージングにおいて受信される反射された光との間の第1の相関を判定する手段と、
d)イメージングセンサにおいて受信される反射された光と、第2の信号との間の第2の相関を判定する手段と、
e)第1の相関から、イメージングセンサからシーンまでの距離を判定し、第2の相関から、エイリアシングの存在を判定する手段とを含む。
a)第1の周波数及び第2の周波数で変調された光を用いてシーンを照射するために照射ユニットによって使用される、変調信号を提供する手段と、
b)シーン内の少なくとも1つの物体からの反射された光を検出する手段と、
c)第1の周波数について、変調信号と、イメージングセンサにおいて受信される反射された光との間の第1の相関を判定する第1の手段と、
d)第2の周波数について、照射ユニットによって送られる照射光と、イメージングセンサにおいて受信される反射された光との間の第2の相関を判定する第2の手段と、
e)第1及び/又は第2の相関から、検出される反射された光の同相及び/又は直角位相成分を判定し、同相及び/又は直角位相成分を使用してエイリアシングの存在を判定する第3の手段とを含む。
として判定されてもよく、上式で、cは光速であり、fは変調光の周波数であり、phase_degは度単位での位相シフトであり、kは「エイリアシング」された周期の数に関する。この式内の第1の因数は、ディエイリアシングのための備えを有さないシステムについてのエイリアシング距離であり、これは次の明白距離に一致する。
この距離は、1周期内に含まれてもよい最大距離を表す。より大きな距離は、k回の繰り返しであり、従って画像内に含まれる場合はエイリアシングされ、そして明白に測定されるためにはkに関する知識が必要とされる。
a)シーン内の少なくとも1つの物体からの反射された光を検出し、
b)1つ以上の第1の相関測定値によって、第1の相関信号と、イメージングセンサにおいて受信される反射された光との間の第1の相関を判定し、第1の相関信号は第1の周波数の周期的波形を有し、第1の相関測定値はイメージングセンサから少なくとも1つの物体までの距離に関するパラメータの値を提供し、
c)1つ以上の第2の相関測定値によって、イメージングセンサにおいて受信される反射された光と、第2の相関信号との間の第2の相関を判定し、第2の相関信号は第1の周波数より低い第2の周波数の周期的波形を有し、
d)パラメータの値について、第2の相関測定値からエイリアシングの存在を判定することを含んでもよい。
第2の周波数についての様々な位相オフセットを使用して第2の相関測定値を判定するステップと、
1つ以上の第2の相関測定値から、検出される反射された光の同相及び/又は直角位相成分を判定し、同相及び/又は直角位相成分を使用してエイリアシングの存在を判定するステップとを更に含んでもよい。
センサユニットは、
a)シーン内の少なくとも1つの物体からの反射された光を検出する、第1の手段と、
b)第1の相関測定値によって、第1の信号と、イメージングセンサにおいて受信される反射された光との間の第1の相関を判定する、第2の手段と(第1の相関測定値はイメージングセンサからシーンまでの距離に関するパラメータの値を提供し)、
d)第2の相関測定値によって、イメージングセンサにおいて受信される反射された光と、第2の信号との間の第2の相関を判定する、第3の手段と(第2の信号は第1の周波数より低い第2の周波数の周期的波形を有し)、
e)その値について、第2の相関測定値からエイリアシングの存在を判定する、第4の手段とを含む。
センサユニットは、第2の相関測定値から、検出される反射された光の同相及び/又は直角位相成分を判定するように適合されてもよく、第4の手段は、同相及び/又は直角位相成分を使用してエイリアシングの存在を判定する。
I=M_0−M_180
Q=M_90−M_270
であり、上式で、M_0、M_90、M_180、及びM_270はそれぞれ0°、90°、180°、及び270°における測定値である。
φ=atan2(Q,I)
を使用して位相φを計算するために使用されてもよい。
QHALF>0の場合→kが偶数でのTOF測定
QHALF<0の場合→kが奇数でのTOF測定
1)Iの符号を調べる
2)Qの符号を調べる
3)I>Qかどうかを調べる
QUARTER_1又はQUARTER_2:kは[0;4;8;...]に属する
QUARTER_3又はQUARTER_4:kは[1;5;9;...]に属する
QUARTER_5又はQUARTER_6:kは[2;6;10;...]に属する
QUARTER_7又はQUARTER_8:kは[3;7;11;...]に属する
I=M_0°−基準
Q=M_90°−基準
上式で、M_0°及びM_90°は、それぞれ0°及び90°において取られる測定値である。
1)図4に示すMIX信号についての、第1の測定値(M1)
2)図4に示す反転されたMIX信号についての、第2の測定値(M2)
図4のRETURN_LIGHT_Aによって示されているように、M1>M2はk=偶数を示す。図4のRETURN_LIGHT_Bによって示されているように、M2>M1はk=奇数を示す。
1)図5に示すMIX信号についての、M1を測定
2)図5に示す反転されたMIX信号についての、M2を測定
M1>M2は、kが[0;3;4;7;8;11...]に属することを示す
M2>M1は、kが[1;2;5;6;9;10...]に属することを示す
イメージングセンサを有し、照射ユニットと共に使用するためのタイムオブフライトシステム内の相関測定において、特定の制限内でエイリアシングの存在を判定する又はエイリアシングを回避する方法であって、前記照射ユニットは、変調光を用いてシーンを照射するように適合され、前記システムは、前記シーンから反射された変調光に相関信号を適用することによって相関測定値を取得するように適合され、
前記方法は、
a)前記シーン内の少なくとも1つの物体からの反射された光を検出し、
b)1つ以上の第1の相関測定値によって、第1の相関信号と、前記イメージングセンサにおいて受信される前記反射された光との間の第1の相関を判定し、前記第1の相関信号は第1の周波数の周期的波形を有し、前記第1の相関測定値は前記イメージングセンサから前記少なくとも1つの物体までの距離に関するパラメータの値を提供し、
c)1つ以上の第2の相関測定値によって、前記イメージングセンサにおいて受信される前記反射された光と、第2の相関信号との間の第2の相関を判定し、前記第2の相関信号は前記第1の周波数より低い第2の周波数の周期的波形を有し、
d)前記パラメータの値について、前記第2の相関測定値からエイリアシングの存在を判定すること
を含む、方法。
付記2
第1の位相測定値が、前記第1の周波数についての様々な位相オフセットにおける前記第1の相関測定値から判定され、必要に応じて、第2の位相測定値が、前記第2の周波数についての様々な位相オフセットにおける前記第2の相関測定値から判定される、付記1に記載の方法。
付記3
前記第1の相関測定値における、検出される反射された信号の信号積分時間は、前記第2の相関測定値の信号積分時間より長い、付記1又は2に記載の方法。
付記4
前記第2の相関信号は、これが相関される検出される反射された変調光のデューティサイクルとは異なるデューティサイクルを有し、前記第2の相関信号のデューティサイクルは必要に応じて50%である、付記1〜3のいずれか一項に記載の方法。
付記5
前記第2の周波数についての様々な位相オフセットを使用して前記第2の相関測定値を判定するステップと、
1つ以上の第2の相関測定値から、検出される反射された光の同相及び/又は直角位相成分を判定し、前記同相及び/又は直角位相成分を使用してエイリアシングの存在を判定するステップと
を更に含む、付記1〜3のいずれか一項に記載の方法。
付記6
エイリアシングの存在は、距離関連因子を測定することから判定されるコンフィデンスレベルを使用することによって判定され、前記距離関連因子は、必要に応じて、反射された光の量、スペックルパターンのサイズ、インポーズされるパターンのサイズである、付記1〜5のいずれか一項に記載の方法。
付記7
前記第1の相関測定値及び/又は第2の相関測定値はエイリアシングインジケータとして結合され、エイリアシングの存在は、検出される反射された光の同相及び/又は直角位相成分の符号であるインジケータから判定される、付記1〜6のいずれか一項に記載の方法。
付記8
同相及び/又は直角位相成分を判定するステップは、前記第1の周波数及び/又は前記第2の周波数におけるI値及びQ値、及び/又は、I及びQの絶対値の差を判定することを含む、付記5〜7のいずれか一項に記載の方法。
付記9
タイムオブフライト又はレンジ検出センサユニットであって、
特定の制限内でエイリアシングの存在を判定する又はエイリアシングを回避する手段を有し、センサは、照射ユニットと共に使用するためのものであり、前記照射ユニットは、変調光を用いてシーンを照射するように適合され、システムは、前記シーンから反射された変調光に相関信号を適用することによって相関測定値を取得するように適合され、
前記センサユニットは、
a)前記シーン内の少なくとも1つの物体からの反射された光を検出する、第1の手段と、
b)第1の相関測定値によって、第1の信号と、イメージングセンサにおいて受信される前記反射された光との間の第1の相関を判定する、第2の手段と、
ここで、前記第1の相関測定値は前記イメージングセンサから前記シーンまでの距離に関するパラメータの値を提供し、
d)第2の相関測定値によって、前記イメージングセンサにおいて受信される前記反射された光と、第2の信号との間の第2の相関を判定する、第3の手段と、
ここで、前記第2の信号は第1の周波数より低い第2の周波数の周期的波形を有し、
e)その値について、前記第2の相関測定値からエイリアシングの存在を判定する、第4の手段と
を備える、センサユニット。
付記10
前記第2の手段は、前記第1の周波数についての様々な位相オフセットにおける前記第1の相関測定値から第1の位相測定値を判定するように適合され、又は、判定する前記第3の手段は、前記第2の周波数についての様々な位相オフセットにおける前記第2の相関から位相測定を行うように適合され、又は、前記第2及び第3の手段は、前記第1の相関測定値の信号積分時間が前記第2の相関測定値の積分時間より長いように適合される、付記9に記載のセンサユニット。
付記11
第2の相関信号は、これが相関される検出される反射された変調光のデューティサイクルとは異なるデューティサイクルを有し、必要に応じて、前記第2の信号のデューティサイクルは50%である、付記9又は10に記載のセンサユニット。
付記12
前記第2の相関を判定する前記第3の手段は、前記第2の周波数についての様々な位相オフセットにおいて第2の相関測定を実行するように適合され、
前記センサユニットは、前記第2の相関測定値から、検出される反射された光の同相及び/又は直角位相成分を判定するように適合され、前記第4の手段は、前記同相及び/又は直角位相成分を使用してエイリアシングの存在を判定し、ここで、エイリアシングの存在は、必要に応じて、距離関連因子から判定されるコンフィデンスレベルを使用することによって判定され、前記距離関連因子は、必要に応じて、前記第1の周波数及び/又は第2の周波数において変調された反射された光の量、スペックルパターンのサイズ、インポーズされるパターンのサイズであり、
同相及び/又は直角位相成分を判定する手段は、必要に応じて、前記検出される反射された光の前記同相及び/又は直角位相成分の符号からエイリアシングの存在を判定するように適合される、
付記9〜11のいずれか一項に記載のセンサユニット。
付記13
同相及び/又は直角位相成分を判定する前記第4の手段は、前記第2の周波数におけるI値及びQ値を判定するように適合され、又は、同相及び/又は直角位相成分を判定する前記第4の手段は、前記I値及び/又はQ値の符号を判定することによってエイリアシングの存在を判定するように適合される、付記9〜12のいずれか一項に記載のセンサユニット。
付記14
前記第1の信号及び/又は第2の信号は、位相オフセットについて較正される、付記9〜13のいずれか一項に記載のセンサユニット。
付記15
付記9〜14のいずれか一項に記載のセンサユニットを有するTOFカメラ。
Claims (13)
- イメージングセンサを有し、照射ユニットと共に使用するためのタイムオブフライトシステム内の相関測定において、エイリアシングの存在を判定する方法であって、前記照射ユニットは、第1の周波数及び第2の周波数で変調された変調光を用いてシーンを照射するように適合され、前記システムは、相関信号と前記シーンから反射された変調光との間の相関測定値を取得するように適合され、
前記方法は、
a)前記シーン内の少なくとも1つの物体からの反射された光を検出し、
b)1つ以上の第1の相関測定値によって、第1の相関信号と、前記イメージングセンサにおいて受信される前記反射された光との間の第1の相関を判定し、前記第1の相関信号は前記第1の周波数の周期的波形を有する前記変調光と等しく、前記第1の相関測定値は前記イメージングセンサから前記少なくとも1つの物体までの距離に関するパラメータの値を提供し、
c)1つ以上の第2の相関測定値によって、前記イメージングセンサにおいて受信される前記反射された光と、第2の相関信号との間の第2の相関を判定し、前記第2の相関信号は前記第1の周波数より低い前記第2の周波数の周期的波形を有する前記変調光と等しく、
d)前記第2の周波数についての複数の異なる位相オフセットにおける複数の前記第2の相関測定値から、検出される前記反射された光の同相及び/又は直角位相成分を判定することと、
e)前記光の同相及び/又は直角位相成分の符号を使用して、エイリアシングの存在に関連するパラメータがとり得る値を判定することと、
を含む、方法。 - 第1の位相測定値が、前記第1の周波数についての様々な位相オフセットにおける前記第1の相関測定値から判定され、第2の位相測定値が、前記第2の周波数についての様々な位相オフセットにおける前記第2の相関測定値から判定される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の相関測定値における、検出される反射された信号の信号積分時間は、前記第2の相関測定値の信号積分時間より長い、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記第2の相関信号は、これが相関される検出される反射された変調光のデューティサイクルとは異なるデューティサイクルを有し、前記第2の相関信号のデューティサイクルは50%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記エイリアシングの存在に関連するパラメータは、エイリアシングされた周期の数に関連する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- エイリアシングの存在は更に、前記少なくとも1つの物体までの距離関連因子を測定することから決定される距離測定の信頼度を使用することによって判定され、前記距離関連因子は、反射された光の量、スペックルパターンのサイズ、インポーズされるパターンのサイズである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 同相及び/又は直角位相成分を判定するステップは、前記第2の周波数におけるI値及びQ値、及び/又は、I及びQの絶対値の差を判定することを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の相関信号は、一周期の始まり及び終わりにおいてhighであるパルス形状の信号であり、デューティサイクルが50%である、請求項1に記載の方法。
- タイムオブフライト又はレンジ検出センサユニットであって、
エイリアシングの存在を判定する手段を有し、センサは、照射ユニットと共に使用するためのものであり、前記照射ユニットは、第1の周波数及び第2の周波数で変調された変調光を用いてシーンを照射するように適合され、システムは、相関信号と前記シーンから反射された変調光との間の相関測定値を取得するように適合され、
前記センサユニットは、
a)前記シーン内の少なくとも1つの物体からの反射された光を検出する、第1の手段と、
b)第1の相関測定値によって、第1の相関信号と、イメージングセンサにおいて受信される前記反射された光との間の第1の相関を判定する、第2の手段と、
ここで、前記第1の相関信号は、前記第1の周波数の周期的波形を有する前記変調光と等しく、前記第1の相関測定値は前記イメージングセンサから前記シーンまでの距離に関するパラメータの値を提供し、
c)第2の相関測定値によって、前記イメージングセンサにおいて受信される前記反射された光と、第2の相関信号との間の第2の相関を判定する、第3の手段と、
ここで、前記第2の相関信号は前記第1の周波数より低い前記第2の周波数の周期的波形を有する前記変調光と等しく、前記第3の手段は、前記第2の周波数についての様々な位相オフセットにおいて第2の相関測定を実行するように適合され、
d)前記第2の周波数についての複数の異なる位相オフセットにおける複数の前記第2の相関測定値から、検出される反射された光の同相及び/又は直角位相成分を判定し、エイリアシングされた周期の数に関連するパラメータがとり得る値を、前記光の同相及び/又は直角位相成分の符号を使用して判定することにより、前記エイリアシングの存在を判定する、第4の手段と
を備え、
エイリアシングの存在は更に、前記少なくとも1つの物体までの距離関連因子から決定される距離測定の信頼度を使用することによって判定され、前記距離関連因子は、前記第1の周波数及び/又は前記第2の周波数において変調された反射された光の量、スペックルパターンのサイズ、インポーズされるパターンのサイズである、
センサユニット。 - 前記第2の手段は、前記第1の周波数についての様々な位相オフセットにおける前記第1の相関測定値から第1の位相測定値を判定するように適合され、又は、判定する前記第3の手段は、前記第2の周波数についての様々な位相オフセットにおける前記第2の相関から位相測定を行うように適合され、又は、前記第2及び第3の手段は、前記第1の相関測定値の信号積分時間が前記第2の相関測定値の積分時間より長いように適合される、請求項9に記載のセンサユニット。
- 第2の相関信号は、これが相関される検出される反射された変調光のデューティサイクルとは異なるデューティサイクルを有し、前記第2の相関信号のデューティサイクルは50%である、請求項9又は10に記載のセンサユニット。
- 前記第1の相関信号及び/又は第2の相関信号は、位相オフセットについて較正される、請求項9〜11のいずれか一項に記載のセンサユニット。
- 請求項9〜12のいずれか一項に記載のセンサユニットを有するTOFカメラ。
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