延時檢測裝置及方法
【專利摘要】本發明提供了一種延時檢測裝置及方法，延時檢測裝置包括主控制器、紅外光發射單元、紅外光接收單元以及信號比較單元。主控制器包括時鐘計數器，主控制器與紅外光發射單元連接，紅外光接收單元與紅外光發射單元、信號比較單元連接，信號比較單元還與主控制器連接。信號比較單元用于將所接收的驅動信號和輸出信號進行處理以獲得待測脈寬信號，并將待測脈寬信號發送至主控制器。時鐘計數器獲得待測脈寬信號的脈沖寬度對應的高頻脈沖個數，根據所獲得的高頻脈沖個數以及高頻脈沖的頻率獲得延時時間。本發明實施例提供的延時檢測裝置可以檢測紅外光驅動電路的延時時間從而使得利用TOF技術測量攝像機與目標物體的距離的結果準確度更高。
【專利說明】
延時檢測裝置及方法
技術領域
[0001]本發明涉及電路裝置領域，具體而言，涉及一種延時檢測裝置及方法。
【背景技術】
[0002]TOF(Time of Flight)技術是通過測量光在攝像機和目標物體的往返時間，確定目標物體和攝像機的距離。TOF三維成像裝置，具有算法簡單，硬件設計靈活以及易于小型化等優點。在實際三維成像中被廣泛使用。
[0003]目前TOF三維成像系統中，通常沒有測量紅外光驅動電路造成延時的檢測電路，因此存在著將紅外光驅動電路造成的時間延時，認為是目標物體到攝像機的時間延時的問題，這樣使得三維成像系統測量得到的目標物體到攝像機的往返時間比實際目標物體到攝像機的往返時間要大，導致三維成像系統測量得到的目標物體到攝像機的距離要比目標物體到攝像機的實際距離要大。三維成像系統測量得到的結果準確度降低。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明實施例提供了一種延時檢測裝置及方法，以改善現有的由于紅外光驅動電路造成的時間延時而導致目標物體與攝像機的測量距離大于目標物體到攝像機的實際距離的問題。
[0005]為實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案:
[0006]—種延時檢測裝置，包括主控制器、紅外光發射單元、紅外光接收單元以及信號比較單元。所述主控制器包括時鐘計數器，所述主控制器與所述紅外光發射單元相連接，所述紅外光接收單元分別與所述紅外光發射單元以及信號比較單元相連接，所述信號比較單元還與所述主控制器相連接。所述紅外光發射單元用于將所述主控制器發出的驅動信號調制為光信號。所述紅外光接收單元用于將所接收的所述光信號轉換為電信號。所述信號比較單元用于將所接收的所述主控制器發出的驅動信號和所述紅外光接收單元發出的輸出信號進行處理以獲得待測脈寬信號，并將所述待測脈寬信號發送至所述主控制器。所述時鐘計數器用于獲得所述待測脈寬信號的脈沖寬度對應的高頻脈沖個數，根據所獲得的高頻脈沖個數以及所述高頻脈沖的頻率獲得延時時間。
[0007]本發明實施例還提供了一種延時檢測方法，所述紅外光發射單元將所述主控制器發出的驅動信號調制為光信號；所述紅外光接收單元將所接收的所述光信號轉換為電信號;所述信號比較單元將所接收的所述主控制器發出的驅動信號和所述紅外光接收單元發出的輸出信號進行處理以獲得待測脈寬信號，并將所述待測脈寬信號發送至所述主控制器;所述時鐘計數器獲得所述待測脈寬信號的脈沖寬度對應的高頻脈沖個數，根據所獲得的高頻脈沖個數以及所述高頻脈沖的頻率獲得延時時間。
[0008]本發明實施例提供的延時檢測裝置及方法，具有如下有益效果:
[0009]本發明實施例提供的延時檢測裝置及方法包括主控制器、紅外光發射單元、紅外光接收單元以及信號比較單元。所述主控制器包括時鐘計數器，所述主控制器與所述紅外光發射單元相連接，所述紅外光接收單元分別與所述紅外光發射單元以及信號比較單元相連接，所述信號比較單元還與所述主控制器相連接。所述紅外光發射單元用于將所述主控制器發出的驅動信號調制為光信號。所述紅外光接收單元用于將所接收的所述光信號轉換為電信號。所述信號比較單元用于將所接收的所述主控制器發出的驅動信號和所述紅外光接收單元發出的輸出信號進行處理以獲得待測脈寬信號，并將所述待測脈寬信號發送至所述主控制器。所述時鐘計數器用于獲得所述待測脈寬信號的脈沖寬度對應的高頻脈沖個數，根據所獲得的高頻脈沖個數以及所述高頻脈沖的頻率獲得延時時間。本發明實施例提供的延時檢測裝置可以檢測紅外光驅動電路的延時時間從而使得利用TOF技術測量攝像機與目標物體的距離的結果準確度更高。
【附圖說明】
[0010]為了更清楚的說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1是本發明第一實施例提供的延時檢測裝置的模塊框圖；
[0012]圖2是本發明第二實施例提供的延時檢測裝置的模塊框圖；
[0013]圖3是信號比較單元接收到的信號的示意圖；
[0014]圖4是本發明第三實施例提供的延時檢測方法的流程圖；
[0015]圖5是本發明第四實施例提供的延時檢測方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0016]下面將結合本發明實施例中附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0017]詳情請參見圖1，圖1示出了本發明第一實施例提供的延時檢測裝置的模塊示意圖，包括主控制器110、紅外光發射單元120、紅外光接收單元130以及信號比較單元140。所述主控制器110包括時鐘計數器111，所述主控制器110與所述紅外光發射單元120相連接，所述紅外光接收單元130分別與所述紅外光發射單元120以及信號比較單元140相連接，所述信號比較單元140還與所述主控制器110相連接。
[0018]所述紅外光發射單元120可以用于將所述主控制器110發出的驅動信號調制為光信號。所述紅外光接收單元130可以用于將從紅外光發射單元120所接收的所述光信號轉換為電信號，并將電信號作為輸出信號傳遞至信號比較單元140。
[0019]所述信號比較單元140可以用于將所接收的所述主控制器110發出的驅動信號和所述紅外光接收單元130發出的輸出信號進行處理以獲得待測脈寬信號，并將所述待測脈寬信號發送至所述主控制器110。
[0020]驅動信號由主控制器110發出直接傳遞至所述信號比較單元140，輸出信號經過主控制器110、紅外光發射單元120、紅外光接收單元130傳遞至信號比較單元140，故所述輸出信號到達所述信號比較單元140的時間會晚于驅動信號到達信號比較單元140的時間，詳情請參見圖3。
[0021]具體地，所述信號比較單元140可以為異或門，異或門可以將驅動信號到達后，輸出信號尚未到達的部分輸出高電平，而將驅動信號與輸出信號均未到達或均已到達的部分輸出低電平，從而獲得待測脈寬信號。
[0022]所述信號比較單元140也可以為單片機，單片機記錄驅動信號到達后，輸出信號尚未到達的部分并輸出為高電平，并記錄驅動信號與輸出信號均未到達或均已到達的部分輸出為低電平。
[0023]所述時鐘計數器111用于獲得所述待測脈寬信號的脈沖寬度對應的高頻脈沖個數，根據所獲得的高頻脈沖個數以及所述高頻脈沖的頻率獲得延時時間。
[0024]具體地，主控制器110可以根據待測脈寬信號的上升沿作為起始信號，并根據待測脈寬信號的下降沿作為停止信號。所述時鐘計數器111可以記錄起始信號與停止信號之間的時鐘計數器111的高頻脈沖個數N。
[0025]所述時鐘計數器111可以從起始信號開始，以高頻脈沖的上升沿作為計數標志，SP每收到一個高頻脈沖的上升沿，進行一次計數，直到收到停止信號為止，在此過程中，記錄到高頻脈沖個數N。
[0026]所述主控制器110根據記錄的高頻脈沖個數N以及時鐘計數器111自身的高頻時鐘脈沖頻率f，可以獲得延時時間Δ t，其中Δ t = N/f0
[0027]應當先獲得起始信號與停止信號之間的時鐘計數器111的高頻脈沖個數N，然后再根據每個高頻脈沖的周期與上述的高頻脈沖個數相乘，即可以獲得延時時間。其中，高頻脈沖的周期為高頻時鐘脈沖頻率f的倒數。
[0028]本發明第一實施例提供的延時檢測裝置可以檢測紅外光發射單元120的延時時間。由于TOF技術是通過測量光在攝像機和目標物體的往返時間確定攝像機和目標物體的距離，而當檢測出紅外光發射單元120的延時時間，并將該延時時間去除時，可以提高測量的攝像機和目標物體的距離的測量精度。
[0029]具體地，所述信號比較單元140可以為異或門。所述異或門接收所述驅動信號與輸出信號，將所述驅動信號與輸出信號的電平不同的部分輸出高電平，將所述驅動信號與輸出信號的電平相同的部分輸出低電平，所述異或門輸出的高電平具體為所述待測脈寬信號的脈沖寬度。
[0030]驅動信號由主控制器110發出直接傳遞至所述信號比較單元140，輸出信號經過主控制器110、紅外光發射單元120、紅外光接收單元130傳遞至信號比較單元140，故所述輸出信號到達所述信號比較單元140的時間會晚于驅動信號到達信號比較單元140的時間，詳情請參見圖3。
[0031]信號比較單元140具體可以為異或門，由于異或門的性質，可以將驅動信號與輸出信號的電平不同的部分輸出高電平，即可以將驅動信號已經到達異或門而輸出信號尚未到達異或門的部分以高電平的方式輸出，并可以將異或門輸出的高電平記為待測脈寬信號的脈沖寬度，然后再運算上述的脈沖寬度所對應的時間，即可以獲得延時時間。
[0032]具體地，所述紅外光發射單元120可以包括紅外光源驅動電路121以及紅外發光二極管122，詳情請參見圖2。所述紅外光源驅動電路121分別與所述主控制器110以及所述紅外發光二極管122相連接。
[0033 ] 可以理解，紅外光源驅動電路121具體可以為脈沖波調變驅動電路，也可以為電阻負載驅動電路，所述紅外光源驅動電路121的具體類型不應該理解為是對本發明的限制。
[0034]所述紅外光接收單元130可以包括紅外光接收二極管131以及跨阻放大器132，詳情請參見圖2。所述紅外光接收二極管131與所述跨阻放大器132連接。
[0035]所述紅外光接收二極管131可以用于接收紅外光發光二極管發出的光信號，并可以將光信號轉換為電流信號。
[0036]所述跨阻放大器132用于將所述紅外光接收二極管131發送的所述電流信號轉換為電壓信號。
[0037]跨阻放大器132是對輸入電流信號進行放大，輸出為電壓信號的電路。這類放大器具有電阻的量綱，表示為V/A或Ω，稱作放大器的跨阻。具體地，所述跨阻放大器132可以為采用AD8015構成的跨阻放大器電路，也可以是0PA847構成的跨阻放大器電路，具體的構成跨阻放大器的電路不應該理解為是對本發明的限制。
[0038]所述紅外光接收單元130具體還可以包括后級放大器133，所述后級放大器133分別與所述跨阻放大器132以及所述異或門相連接，詳情請參見圖2。所述后級放大器133用于放大所述跨阻放大器132傳遞的電壓信號并將放大后的所述電壓信號發送至所述異或門。[0039 ] 可以理解，所述后級放大器133可以OCL放大電路、OTL放大電路、BTL放大電路中的一種或多種，也可以是運算放大器構成的放大電路。所述后級放大器133的具體類型不應該理解為是對本發明的限制。
[0040]詳情請參見圖4，圖4示出了本發明第三實施例示出的一種延時檢測方法，包括如下步驟SlOl至步驟S104:
[0041]步驟SlOl，紅外光發射單元將主控制器發出的驅動信號調制為光信號。
[0042]紅外光發射單元將主控制器發出的驅動信號調制為光信號后，并把光信號傳遞至紅外光接收單元。
[0043]步驟S102，紅外光接收單元將所接收的光信號轉換為電信號。
[0044]紅外光接收單元將接收到的光信號轉換為電信號以后將上述的電信號傳遞至信號比較單元。
[0045]步驟S103，信號比較單元將所接收的主控制器發出的驅動信號和紅外光接收單元發出的輸出信號進行處理以獲得待測脈寬信號，并將待測脈寬信號發送至主控制器。
[0046]信號比較單元具體可以為異或門，由于異或門的性質，可以將驅動信號與輸出信號的電平不同的部分輸出高電平，即可以將驅動信號已經到達異或門而輸出信號尚未到達異或門的部分以高電平的方式輸出，詳情請參見圖3。
[0047]步驟S104，時鐘計數器獲得待測脈寬信號的脈沖寬度對應的高頻脈沖個數，根據所獲得的高頻脈沖個數以及高頻脈沖的頻率獲得延時時間。
[0048]時鐘計數器可以根據待測脈寬信號的上升沿作為起始信號，并根據待測脈寬信號的下降沿作為停止信號。時鐘計數器可以記錄起始信號與停止信號之間的時鐘計數器的高頻脈沖個數N。時鐘計數器根據記錄的高頻脈沖個數N以及時鐘計數器自身的高頻時鐘脈沖頻率f，可以獲得延時時間At，其中At = N/f。
[0049]詳情請參見圖5，圖5是本發明第四實施例提供的延時檢測方法，具體包括如下步驟S201至S204:
[0050]步驟S201，紅外光發射單元將主控制器發出的驅動信號調制為光信號。
[0051]步驟S202，紅外光接收單元將所接收的光信號轉換為電信號。
[0052]步驟S201至步驟S202與步驟SlOl至步驟S102對應相同，在此便不做贅述。
[0053]步驟S203，異或門接收驅動信號與輸出信號，將驅動信號與輸出信號的電平不同的部分輸出高電平，將驅動信號與輸出信號的電平相同的部分輸出低電平，異或門輸出的高電平為待測脈寬信號的脈沖寬度，異或門并將待測脈寬信號發送至主控制器。
[0054]驅動信號由主控制器發出直接傳遞至信號比較單元，輸出信號經過主控制器、紅外光發射單元、紅外光接收單元傳遞至信號比較單元，故輸出信號到達信號比較單元的時間會晚于驅動信號到達信號比較單元的時間，詳情請參見圖3。
[0055]由于異或門的性質，可以將驅動信號與輸出信號的電平不同的部分輸出高電平，即可以將驅動信號已經到達異或門而輸出信號尚未到達異或門的部分以高電平的方式輸出。
[0056]步驟S204，主控制器還包括脈寬測量電路，脈寬測量電路以待測脈寬信號的上升沿為時鐘計數器的起始信號，以待測脈寬信號的下降沿為時鐘計數器的停止信號，獲得起始信號與停止信號之間的時鐘計數器記錄的高頻脈沖個數N，脈寬測量電路根據時鐘計數器的高頻時鐘脈沖頻率f以及高頻脈沖個數N，獲得延時時間Δ to
[0057]所述脈寬測量電路應當先獲得起始信號與停止信號之間的時鐘計數器的高頻脈沖個數N，然后再根據每個高頻脈沖的周期與上述的高頻脈沖個數相乘，即可以獲得延時時間。其中，高頻脈沖的周期為高頻時鐘脈沖頻率f的倒數。
[0058]本發明實施例提供的延時檢測裝置及方法包括主控制器、紅外光發射單元、紅外光接收單元以及信號比較單元。所述主控制器包括時鐘計數器，所述主控制器與所述紅外光發射單元相連接，所述紅外光接收單元分別與所述紅外光發射單元以及信號比較單元相連接，所述信號比較單元還與所述主控制器相連接。所述紅外光發射單元用于將所述主控制器發出的驅動信號調制為光信號。所述紅外光接收單元用于將所接收的所述光信號轉換為電信號。所述信號比較單元用于將所接收的所述主控制器發出的驅動信號和所述紅外光接收單元發出的輸出信號進行處理以獲得待測脈寬信號，并將所述待測脈寬信號發送至所述主控制器。所述時鐘計數器用于獲得所述待測脈寬信號的脈沖寬度對應的高頻脈沖個數，根據所獲得的高頻脈沖個數以及所述高頻脈沖的頻率獲得延時時間。本發明實施例提供的延時檢測裝置可以檢測紅外光驅動電路的延時時間從而使得利用TOF技術測量攝像機與目標物體的距離的結果準確度更高。
[0059]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，上面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行了清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。
[0060]因此，以上對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0061 ]應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。
[0062]在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發明產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0063]在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
【主權項】
1.一種延時檢測裝置，其特征在于，包括主控制器、紅外光發射單元、紅外光接收單元以及信號比較單元，所述主控制器包括時鐘計數器，所述主控制器與所述紅外光發射單元相連接，所述紅外光接收單元分別與所述紅外光發射單元以及信號比較單元相連接，所述信號比較單元還與所述主控制器相連接， 所述紅外光發射單元用于將所述主控制器發出的驅動信號調制為光信號； 所述紅外光接收單元用于將所接收的所述光信號轉換為電信號； 所述信號比較單元用于將所接收的所述主控制器發出的驅動信號和所述紅外光接收單元發出的輸出信號進行處理以獲得待測脈寬信號，并將所述待測脈寬信號發送至所述主控制器； 所述時鐘計數器用于獲得所述待測脈寬信號的脈沖寬度對應的高頻脈沖個數，根據所獲得的高頻脈沖個數以及所述高頻脈沖的頻率獲得延時時間。2.根據權利要求1所述的延時檢測裝置，其特征在于，所述信號比較單元為異或門，所述異或門接收所述驅動信號與輸出信號，將所述驅動信號與輸出信號的電平不同的部分輸出高電平，將所述驅動信號與輸出信號的電平相同的部分輸出低電平，所述異或門輸出的高電平為所述待測脈寬信號的脈沖寬度。3.根據權利要求2所述的延時檢測裝置，其特征在于，所述主控制器還包括脈寬測量電路，所述脈寬測量電路以所述待測脈寬信號的上升沿為所述時鐘計數器的起始信號，以所述待測脈寬信號的下降沿為所述時鐘計數器的停止信號，獲得所述起始信號與停止信號之間的所述時鐘計數器記錄的高頻脈沖個數N，所述脈寬測量電路根據所述時鐘計數器的高頻時鐘脈沖頻率f以及所述高頻脈沖個數N，獲得延時時間△ t，其中△ t = N/f。4.根據權利要求2所述的延時檢測裝置，其特征在于，所述紅外光發射單元包括紅外光源驅動電路以及紅外發光二極管，所述紅外光源驅動電路分別與所述主控制器以及所述紅外發光二極管相連接。5.根據權利要求4所述的延時檢測裝置，其特征在于，所述紅外光接收單元包括紅外光接收二極管以及跨阻放大器，所述紅外光接收二極管與所述跨阻放大器連接， 所述紅外光接收二極管用于接收紅外光發光二極管發出的光信號，并將光信號轉換為電流ig號； 所述跨阻放大器用于將所述紅外光接收二極管發送的所述電流信號轉換為電壓信號。6.根據權利要求5所述的延時檢測裝置，其特征在于，所述紅外光接收單元還包括后級放大器，所述后級放大器分別與所述跨阻放大器以及所述異或門相連接， 所述后級放大器用于放大所述跨阻放大器傳遞的電壓信號并將放大后的所述電壓信號發送至所述異或門。7.一種延時檢測方法，其特征在于，所述方法包括: 所述紅外光發射單元將所述主控制器發出的驅動信號調制為光信號； 所述紅外光接收單元將所接收的所述光信號轉換為電信號； 所述信號比較單元將所接收的所述主控制器發出的驅動信號和所述紅外光接收單元發出的輸出信號進行處理以獲得待測脈寬信號，并將所述待測脈寬信號發送至所述主控制器； 所述時鐘計數器獲得所述待測脈寬信號的脈沖寬度對應的高頻脈沖個數，根據所獲得的高頻脈沖個數以及所述高頻脈沖的頻率獲得延時時間。8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述信號比較單元將所接收的所述主控制器發出的驅動信號和所述紅外光接收單元發出的輸出信號進行處理以獲得待測脈寬信號，包括: 異或門接收所述驅動信號與輸出信號，將所述驅動信號與輸出信號的電平不同的部分輸出高電平，將所述驅動信號與輸出信號的電平相同的部分輸出低電平，所述異或門輸出的高電平為所述待測脈寬信號的脈沖寬度。9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述主控制器還包括脈寬測量電路，所述時鐘計數器獲得所述待測脈寬信號的脈沖寬度對應的高頻脈沖個數，根據所獲得的高頻脈沖個數以及所述高頻脈沖的頻率獲得延時時間，包括: 所述脈寬測量電路以所述待測脈寬信號的上升沿為所述時鐘計數器的起始信號，以所述待測脈寬信號的下降沿為所述時鐘計數器的停止信號，獲得所述起始信號與停止信號之間的所述時鐘計數器記錄的高頻脈沖個數N，所述脈寬測量電路根據所述時鐘計數器的高頻時鐘脈沖頻率f以及所述高頻脈沖個數N，獲得延時時間△ t，其中△ t = N/f。10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述紅外光接收單元包括紅外光接收二極管以及跨阻放大器，所述紅外光接收二極管與所述跨阻放大器連接， 所述紅外光接收二極管接收紅外光發光二極管發出的光信號，并將光信號轉換為電流信號； 所述跨阻放大器將所述紅外光接收二極管發送的所述電流信號轉換為電壓信號。
【文檔編號】G01S11/12GK105866763SQ201610177734
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月25日
【發明人】李晨輝, 李楠, 肖敏, 李洪
【申請人】湖南拓視覺信息技術有限公司