6、飞行时间测距相机的抖动与测量分析

飞行时间测距相机的抖动与测量分析

在当今的科技领域，飞行时间（ToF）全场测距相机在众多应用中发挥着重要作用，其精度和准确性至关重要。然而，相机在实际使用中会受到多种噪声源的影响，导致精度和准确性下降。同时，抖动作为另一种潜在的噪声源，也对测距系统产生着不可忽视的影响。

1. ToF相机的误差来源

ToF相机的误差主要源于两个方面：相机设计中的硬件不足以及场景中光线的多路径传播。这些误差直接影响了距离测量的结果，其中运动模糊、非线性和多路径干扰对测距的影响尤为严重。不过，部分误差可以通过校准技术来减轻。以下是一些常见的误差及其影响：
|误差类型|影响|
| ---- | ---- |
|运动模糊|使图像模糊，降低测距精度|
|非线性|导致测量结果偏离真实值|
|多路径干扰|使光线传播路径复杂，增加测量误差|

2. 抖动的定义与影响

抖动是指电子信号在相机传感器（如ADC）上的定时错误，表现为相对于理想信号定时的任何时间移动。在测距相机中，定时抖动作为一种噪声源，其影响在以往的研究中并未得到足够的重视。但随着ToF系统深度传感器的不断改进，如提高相机范围分辨率、调制频率和帧率，电子信号的定时错误问题愈发凸显，抖动对测距的影响也变得更加显著。

3. 抖动的测量方法

抖动的测量方法主要有以下几种：
- 周期抖动（Period Jitter） ：是指测量的时钟周期与理想时钟周期之间的时间差。由于难以精确量化理想时钟周期，通常使用平均周期来代替。对于第n个周期，周期抖动的数学表达式为：
[j_{PRD_n} = T_