Imagerie de plage à temps de vol optique robuste basée sur des structures de pixels intelligents

La détection fiable de la position tridimensionnelle d'objets arbitraires dans une scène est une capacité clé de la plupart des animaux et l'une des tâches les plus importantes dans la vision par machine. La solution technique privilégiée aujourd'hui est l'imagerie de portée à temps de vol (TOF) optique, en raison de sa simplicité, de sa résolution de distance, de sa grande plage de mesures adaptable, ainsi que de l'absence de problèmes d'ombre. Afin d'étendre de manière significative les domaines d'application des caméras 3-D TOF, en particulier pour une utilisation en extérieur, nous montrons comment leurs performances peuvent être améliorées à tous égards pertinents : la suppression de la lumière de fond est améliorée d'un ordre de grandeur par la méthode de transfert de charge minimum. Le fonctionnement multicaméra est réalisé par une technique de modulation/démodulation de bruit pseudo-binaire. Cette méthode évite également tous les problèmes d'ambiguïté pratique typiquement rencontrés avec la modulation harmonique. Une plus grande résolution de démultiplexage temporel devient possible avec une structure de pixel utilisant des champs électriques latéraux. Nous avons réalisé de tels pixels avec un processus CCD/CMOS disponible dans le commerce, et nos résultats de mesure confirment que l'imagerie de démultiplexage en gigahertz est possible. La praticité de tous les concepts théoriques est démontrée avec une plateforme de caméra TOF 3-D miniaturisée dont la source de lumière LED est modulée à un taux typique de 20 MHz. Notre travail contribue, par conséquent, à l'ouverture de nouveaux domaines d'application des techniques d'imagerie optique TOF en pleine expansion.