目前,主流的測(cè)距原理有三種,包括:三角測(cè)距法、PTOF測(cè)距法以及AMCW(調(diào)幅連續(xù)波)測(cè)距法。
三角法
三角法即根據(jù)三角幾何原理,將一束光源打在被測(cè)物體上,通過(guò)測(cè)量反射光在面陣或線陣探測(cè)器中的成像位置來(lái)計(jì)算被測(cè)物距離,原理圖如下所示:
三角法的優(yōu)點(diǎn)非常突出,原理簡(jiǎn)單、成本低廉,只需要普通的激光發(fā)射器和線陣 CCD 探測(cè)器即可實(shí)現(xiàn)測(cè)距,且在近距離下,探測(cè)精度較高。因此此類傳感器通常在掃地機(jī)器人上有大量的應(yīng)用。 此外,像雙目視覺、結(jié)構(gòu)光測(cè)距等,都可以歸納為三角法測(cè)距原理。
由于三角法在遠(yuǎn)距離探測(cè)時(shí),探測(cè)誤差會(huì)呈幾何量級(jí)增長(zhǎng),并且在陽(yáng)光直射的情況下,反射光斑通常會(huì)淹沒在太陽(yáng)光中,導(dǎo)致探測(cè)器無(wú)法提取反射光斑,導(dǎo)致儀器失效。這是三角法的在遠(yuǎn)距離探測(cè)過(guò)程中的致命缺陷。
PTOF測(cè)距法
PTOF的核心原理是對(duì)探測(cè)物體打一束時(shí)間極短的激光,通過(guò)直接測(cè)量激光發(fā)射、打到探測(cè)物體再返回到探測(cè)器的飛行時(shí)間,來(lái)反推探測(cè)器到被測(cè)物的距離。
由于光的飛行速度極快,因此該方案需要一個(gè)非常精細(xì)的時(shí)鐘電路(通常是 ps 級(jí),1 ps=10^-3 ns)和脈寬極窄的激光發(fā)射電路(通常是 ns 級(jí)),因此開發(fā)難度和門檻較高,但一般采用 PTOF 原理的激光雷達(dá)通常都能達(dá)到百米級(jí)別的探測(cè)距離。
AMCW(調(diào)幅連續(xù)波)測(cè)距法
光的飛行時(shí)間極快,直接測(cè)量光子飛行時(shí)間難度較大,可否通過(guò)一些間接的方式獲取光的飛行時(shí)間?比較典型的方法就是AMCW。
AMCW通過(guò)將光波的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制(如正弦波或三角波等),使光波在投射到物體后返回探測(cè)器的過(guò)程中在光強(qiáng)波形上形成一個(gè)相位差,那么通過(guò)測(cè)量相位差,就可以間接獲取光的飛行時(shí)間,從而反推飛行距離。
標(biāo)簽:激光測(cè)距攝像機(jī)