一种用于 SPAD 基 dToF 闪光激光雷达异步读出的 2.4$\mu$s 延迟片上像素处理方法
图像与视频处理
2025-12-29 v3
摘要
我们提出了一种用于 SPAD 基直接飞行时间 (dToF) 闪光激光雷达的全异步峰值检测方法，能够在没有全局同步的情况下实现逐像素事件驱动的深度获取。通过允许像素在达到足够的信噪比后独立报告深度，与基于帧的系统相比，该方法降低了延迟，减轻了运动模糊，并提高了有效帧率。该框架在两种硬件实现下得到了验证：一种是基于 PC 处理的离线 256128 SPAD 阵列，另一种是具有 2.4s 延迟用于片上集成的实时 FPGA 概念验证原型。实验证明了在静态和动态条件下均能实现稳健的深度估计、反射率重建和动态事件表示。结果证实，异步操作减少了冗余的背景数据和计算负载，同时仍可通过简单的超参数进行调节。这些发现为适用于机器人、自动驾驶和消费类应用的紧凑、低延迟、事件驱动的激光雷达架构奠定了基础。此外，我们推导出了基于原始峰值查找的激光雷达系统检测概率的半闭式解，这可以使传统的基于帧的激光雷达系统和所提出的异步激光雷达系统均受益。
关键词
引用
@article{arxiv.2509.19192,
title = {An on-chip Pixel Processing Approach with 2.4{\mu}s latency for Asynchronous Read-out of SPAD-based dToF Flash LiDARs},
author = {Yiyang Liu and Rongxuan Zhang and Istvan Gyongy and Alistair Gorman and Sarrah M. Patanwala and Filip Taneski and Robert K. Henderson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.19192},
year = {2025}
}