[发明专利]一种飞行时间测距方法、系统和设备

说明书

本发明公开了一种飞行时间测距方法、系统和设备，包括：根据初始直方图计算噪声光子数；初始直方图包括连续的时间间隔，所述时间间隔内包含采集器采集的脉冲光束中光子的计数值；根据噪声光子数确定脉冲提取条件，根据脉冲提取条件对初始直方图进行搜索，以提取出符合脉冲提取条件的搜索区间以及对应的直方图索引；所述搜索区间包括多个时间间隔，搜索区间内时间间隔的数量根据发射器发射的脉冲光束的脉宽确定，直方图索引对应所述搜索区间内第一个时间间隔；将提取出的搜索区间作为第二直方图计算第二飞行时间，并根据第二飞行时间以及直方图索引在初始直方图中对应的第一飞行时间计算脉冲光束由发射到接收的飞行时间；利用所述飞行时间计算物体的距离。

技术领域

本发明涉及测距技术领域，尤其涉及一种基于光子计数多回波飞行时间的测距方法、系统和设备。

背景技术

利用飞行时间原理(ToF，Time of Flight)可以对目标进行距离测量以获取包含目标的深度值的深度图像，而基于飞行时间原理的距离测量系统已被广泛应用于消费电子、无人架驶、AR/VR等领域。基于飞行时间原理的距离测量系统通常包括发射器和采集器，利用发射器发射脉冲光束照射目标视场并利用采集器采集反射光束，计算光束由发射到反射接收的飞行时间进而来计算物体的距离。其中，时间数字转换器(TDC)用于记录光子从发射到被采集的飞行时间并生成光子信号，利用该光子信号寻找直方图电路中相应的时间bin(时间间隔)，使得该时间间隔内的光子计数值加1，当进行大量重复脉冲探测后，可以统计得到时间信号对应的光子计数的直方图，确定直方图中的脉冲峰值位置，根据脉冲峰值位置处对应的飞行时间计算物体的距离。

目前基于直方图的寻峰方法，一般采用单回波确定飞行时间并解算距离，即直方图中只出现一个脉冲峰值位置，但单回波算法容易受到多路径散射、多机干扰、发射光斑截断等影响因素导致产生多个有效回波信号；再或者当测距系统处于特殊使用场景，如出现雨雾天气、系统表面被雨水、玻璃等物体覆盖时也会产生一些干扰回波信号，最终在直方图中出现多个峰值位置，系统无法判断出每个峰值位置是有效信号还是干扰信号，导致无法完成距离测量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种飞行时间测距方法、系统和设备，以解决上述现有技术中至少一种技术问题。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种飞行时间测距方法，包括：根据初始直方图计算噪声光子数；所述初始直方图包括连续的时间间隔，所述时间间隔内包含采集器采集的脉冲光束中光子的计数值；根据所述噪声光子数确定脉冲提取条件，根据所述脉冲提取条件对所述初始直方图进行搜索，以提取出符合所述脉冲提取条件的至少一个搜索区间以及对应的直方图索引；所述搜索区间包括多个时间间隔，所述搜索区间内时间间隔的数量根据发射器发射的脉冲光束的脉宽确定，所述直方图索引对应所述搜索区间内第一个时间间隔；将提取出的所述搜索区间作为第二直方图计算第二飞行时间，并根据所述第二飞行时间以及所述直方图索引在所述初始直方图中对应的第一飞行时间计算脉冲光束由发射到接收的飞行时间。

在一些实施例中，所述根据初始直方图计算噪声光子数包括：从所述初始直方图中选取远离脉冲峰值位置的一局部区域；将所述局部区域内的光子计数总值按照该局部区域内时间间隔的数量求均值，记为所述噪声光子数。

在一些实施例中，所述根据初始直方图计算噪声光子数包括：选取所述初始直方图中除脉冲位置处以外的区域，并将该区域内的光子计数总值按照该区域内时间间隔的数量求均值，记为所述噪声光子数。

在一些实施例中，所述脉冲提取条件为根据所述噪声光子数设定的一脉冲提取阈值Th；对所述初始直方图进行搜索时，选择任一时间间隔作为起点，选择满足预设数量的时间间隔构成所述搜索区间，并计算该搜索区间内的光子总数，当该搜索区间内的光子总数大于设定的脉冲提取阈值Th时，则该搜索区间符合所述脉冲提取条件，将该搜索区间存入缓冲寄存器。