CN110133675B - 发光测距的数据处理方法、装置、电子设备与光处理电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发光测距的数据处理方法、装置、电子设备与光处理电路，其中将第一个接收时段的起点时刻与发光时段的起点时刻设置为同一时刻，进而，本发明可基于具体的能量分布，判断背景光及信号光的时序分布，有针对性地判断出光是在哪个时段返回到传感单元的，进而基于能量差有针对性地计算飞行时间。可见，在发光时段的时长不变的情况下，本发明可适用的距离范围不再是唯一的，有利于应对更多样、多变的测距场景；同时，本发明中，可无需因距离范围的提高而增加发光时段的时长，进而可避免热量的增加，相较于提高发光时长的方案，本发明产生的热量较低，从而可提高器件的使用寿命，降低产品成本。

Description

发光测距的数据处理方法、装置、电子设备与光处理电路

技术领域

本发明涉及TOF测距领域，尤其涉及一种发光测距的数据处理方法、装置、电子设备与光处理电路。

背景技术

TOF，具体为Time of flight，可理解为飞行时间法，其可用于在3D成像中计算与目标物体各点间的距离，具体可以是通过给目标连续发送光，然后用传感器接收从物体返回的光，再通过探测光的飞行(往返)时间来得到目标物距离。

现有相关技术中，通常是根据射出光和反射光相位差来计算与对象物之间的距离。其中，需根据正弦波的相位差进行计算，计算的复杂程度较高，且正弦波需是连续的，能量密度、能耗均较高，产生的热量也较高。进而，在有限的功率下，其所能测的距离也相对较短。故而，在部分现有技术中，还可发出与接收光脉冲，再通过对应的往返时间来计算距离，因其采用了非连续的光脉冲，相较而言，能量密度、能耗均较小，对应的，产生的热量也较小，在有限的功率下，其所能测的距离也相对较长。

然而，在发出与接收光脉冲时，根据所测对象所处的距离范围不同，所需的光脉冲的发光时长也会是变化的，例如，若距离范围是0至5米时，对应发光时长为34纳秒，此时可在接收周期的第K个接收时段与第K+1个接收时段接收完返回光，当距离范围变长时，因光所需走的路径变长，就需配置更长的接收周期、接收时段与发光时长，才能保障依旧在第K个与第K+1个接收时段接收完返回光，从而满足距离计算的需求。例如：当距离范围变为5至10米时，就需使用68纳秒的发光时长才能计算出所需的往返时间。

可见，现有技术中利用光脉冲测距的方式，在不改变发光时长的情况下，仅能唯一应用于单一的距离范围，所兼容的距离范围比较单一，同时，时长的增加会导致光脉冲发送单元因更长时间的发光而增加热量，从而可能对器件造成不良影响甚至损坏，降低其使用寿命。

发明内容

本发明提供一种发光测距的数据处理方法、装置、电子设备与光处理电路，以解决在不改变发光时长的情况下，仅能唯一应用于单一的距离范围，以及时长的增加会导致热量增加的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种发光测距的数据处理方法，包括：

在光脉冲发送单元根据发光周期多次发出光，且传感单元根据接收周期多次接收返回光后，确定接收周期的至少三个接收时段中每个接收时段对应的测距参考能量，所述测距参考能量是根据所述传感单元在对应接收时段中所获取到的光能确定的；

其中，每个所述发光周期中，光脉冲发送单元均先在发光时段发出脉冲光，再在其后的停止发光时段停止发光；每个接收时段的时长均与所述发光时段的时长相同，所述接收周期中的第一个接收时段的起点时刻均与对应的发光时段的起点时刻相同；

根据各接收时段的测距参考能量，确定光的往返时间，并根据所述往返时间计算所需的距离信息；

在所述至少三个接收时段中，根据不同接收时段对应的测距参考能量，确定接收到返回光的第一返回光接收时段与所述第二返回光接收时段，以及未接收到返回光的背景光接收时段；

根据第一能量差值与第二能量差值，确定所述往返时间，并根据所述往返时间计算所需的距离信息；所述第一能量差值是所述第一返回光接收时段的测距参考能量与所述背景光接收时段的测距参考能量的差值，所述第二能量差值是所述第二返回光接收时段的测距参考能量与所述背景光接收时段的测距参考能量的差值。

可选的，根据第一能量差值与第二能量差值，确定所述往返时间，包括：

计算所述第一能量差值或所述第二能量差值与能量差值之和的比值，所述能量差值之和为所述第一能量差值与所述第二能量差值之和；

根据所述比值，以及所述接收周期中单个接收时段的时长，确定所述往返时间。

可选的，若所述至少三个接收时段中的第一个接收时段为所述背景光接收时段，所述至少三个接收时段中的第三个接收时段为所述第一返回光接收时段，所述至少三个接收时段中的第二个接收时段为所述第二返回光接收时段，则：

根据所述比值，以及所述接收周期中单个接收时段的时长，确定所述往返时间，包括：

根据以下公式，计算所述往返时间T_d：

其中：

Q1为第一个接收时段的测距参考能量；

Q2为第二个接收时段的测距参考能量；

Q3为第三个接收时段的测距参考能量；

T为接收周期中单个接收时段的时长。

可选的，若所述至少三个接收时段中的第三个接收时段为所述背景光接收时段，所述至少三个接收时段中的第一个接收时段为所述第一返回光接收时段，所述至少三个接收时段中的第二个接收时段为所述第二返回光接收时段，则：

根据所述比值，以及所述接收周期中单个接收时段的时长，确定所述往返时间，包括：

根据以下公式，计算所述往返时间T_d：

其中：

Q1为第一个接收时段的测距参考能量；

Q2为第二个接收时段的测距参考能量；

Q3为第三个接收时段的测距参考能量；

T为接收周期中单个接收时段的时长。

可选的，根据不同接收时段对应的测距参考能量，确定接收到返回光的第一返回光接收时段与第二返回光接收时段，以及未接收到返回光的背景光接收时段，包括：

若所述至少三个接收时段中的两个接收时段的测距参考能量大于其余接收时段的测距参考能量，则确定所述两个接收时段为第一返回光接收时段与第二返回光接收时段，确定其与接收时段为背景光接收时段。

根据本发明的第二方面，提供了一种发光测距的数据处理装置，包括：

能量确定模块，用于在光脉冲发送单元根据发光周期多次发出光，且传感单元根据接收周期多次接收返回光后，确定接收周期的至少三个接收时段中每个接收时段对应的测距参考能量，所述测距参考能量是根据所述传感单元在对应接收时段中所获取到的光能确定的；

其中，每个所述发光周期中，光脉冲发送单元均先在发光时段发出脉冲光，再在其后的停止发光时段停止发光；每个接收时段的时长均与所述发光时段的时长相同，所述接收周期中的第一个接收时段的起点时刻均与对应的发光时段的起点时刻相同；

时段判断模块，用于在所述至少三个接收时段中，根据不同接收时段对应的测距参考能量，确定接收到返回光的第一返回光接收时段与第二返回光接收时段，以及未接收到返回光的背景光接收时段；

距离确定模块，用于根据第一能量差值与第二能量差值，确定所述往返时间，并根据所述往返时间计算所需的距离信息；所述第一能量差值是所述第一返回光接收时段的测距参考能量与所述背景光接收时段的测距参考能量的差值，所述第二能量差值是所述第二返回光接收时段的测距参考能量与所述背景光接收时段的测距参考能量的差值。

根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器与处理器，所述存储器，用于存储代码和相关数据；

所述处理器，用于执行所述存储器中的代码用以实现第一方面及其可选方案涉及的方法步骤。

根据本发明的第四方面，提供了一种具有光脉冲发送单元与传感单元的光处理电路，包括反馈单元，所述反馈单元用于向第三方面及其可选方案涉及的电子设备的处理器直接或间接反馈用于表征所述测距参考能量的电信号。

可选的，所述的电路，还包括时序控制单元、第一电容、第二电容、第三电容、第一开关、第二开关，以及第三开关；

所述第一开关连接于所述第一电容与所述传感单元之间，所述第二开关连接于所述第二电容与所述传感单元之间，所述第三开关连接于所述第三电容与所述传感单元之间；

所述时序控制单元分别连接所述光脉冲发送单元，以及所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关，用于控制所述光脉冲发送单元发光，以及控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的通断，以使得：

所述光脉冲发送单元根据发光周期发出光，且所述传感单元根据接收周期接收返回光；其中，每个所述发光周期中，光脉冲发送单元均先在发光时段发出脉冲光，再在其后的停止发光时段停止发光，然后进入下一个发光周期，所述接收周期具有至少三个接收时段，且每个接收时段的时长均与所述发光时段的时长相同；所述至少三个接收时段包括接收到所述返回光的第一返回光接收时段与第二返回光接收时段，以及未接收到所述返回光的背景光接收时段；以及：

所述第一开关在第一个接收时段导通，为所述第一电容充电；所述第二开关在第二个接收时段导通，为所述第二电容充电；所述第三开关在第三个接收时段导通，为所述第三电容充电；其中，各接收时段的测距参考能量具体为对应电容充电后的储能。

第五方面，本发明提供了一种可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现第一方面及其可选方案涉及的方法。

本发明提供的发光测距的数据处理方法、装置、电子设备与光处理电路中，不同于改变发光时段与接收时段时长的手段，提供了另一种完全不同的思路，其可将第一个接收时段的起点时刻与发光时段的起点时刻设置为同一时刻，进而，由于接收到返回光的接收时段的能量应是不同于未接收到返回光的接收时段的能量，本发明可基于具体的能量分布，判断背景光及信号光的时序分布，有针对性地判断出光是在哪个时段返回到传感单元的，进而利用能量差有针对性地计算出往返时间。

可见，本实施例中返回光的起点和终点可无需落在特定的两个接收时段，而是根据实际接收到返回光的情况来确定哪些是返回光接收时段，从而进行计算，在发光时段的时长不变的情况下，本发明可适用的距离范围不再受限，不再是唯一的，有利于应对更多样、多变的测距场景；例如，若发光时段与接收时段的时长均为34纳秒，那么：针对于0至5米的距离范围，其可在第一个接收时段与第二个接收时段接收到返回光，第三个接收时段则仅接收背景光，对应可利用匹配的方式进行计算；针对于5至10米的距离范围，以上方案也可计算出距离信息，其可在第二个接收时段与第三个接收时段接收到返回光，第一个接收时段则仅接收背景光，对应可利用匹配的方式进行计算。

同时，本发明中，可无需因距离范围的提高而增加发光时段的时长，进而可避免热量的增加，相较于提高时长的方案，本发明产生的热量较低，从而可提高器件的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中发光测距的数据处理方法的流程示意图；

图2是图1中步骤S13的一种流程示意图；

图3是本发明一实施例中脉冲示意图一；

图4是本发明一实施例中脉冲示意图二；

图5是发光时段的起点时刻与第二个接收时段的起点时刻相同时的脉冲示意图三；

图6是本发明一实施例中开关、电容与传感单元的电路示意图；

图7是本发明一实施例中光处理电路的电路示意图；

图8是本发明一实施例中电子设备的电路示意图；

图9是本发明一实施例中光处理电路、处理器与存储器的电路示意图；

图10是本发明一实施例中发光测距的数据处理装置的功能模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本发明一实施例中发光测距的数据处理方法的流程示意图；图2是图1中步骤S12的一种流程示意图；图3是图2中步骤S122的一种流程示意图。

请参考图1，一种发光测距的数据处理方法，包括：

S11：在光脉冲发送单元根据发光周期多次发出光，且传感单元根据接收周期多次接收返回光后，确定接收周期的三个接收时段中每个接收时段对应的测距参考能量。

测距参考能量，可理解为能够直接或间接表征能量，且用于测距的物理量。具体可以是根据所述传感单元在对应接收时段中所获取到的光能确定的；测距参考能量可以是电能数据，其中，通过传感单元将光能转换为电能并进行存储后，可利用所存储的电能表征所获取到的光能。在其他可选方案中，该测距参考能量也可以为光能，或者由光能转化而来的热能、机械能等其他类型的能量。

在步骤S11之后，可包括：

S12：在所述至少三个接收时段中，根据不同接收时段对应的测距参考能量，确定所述第一返回光接收时段、所述第二返回光接收时段，以及所述背景光接收时段。

光的往返时间，可理解为光脉冲发送单元发出光脉冲，再经物体返回后，返回到传感单元的这段时间，其也可理解为等待时间。

图3是本发明一实施例中脉冲示意图一；图4是本发明一实施例中脉冲示意图二；图5是发光时段的起点时刻与第二个接收时段的起点时刻相同时的；图6是本发明一实施例中开关、电容与传感单元的电路示意图。

以图3至图5为示例，其中可对接收周期中各接收时段、发光周期中的发光时段T_OUT与停止发光时段T_SUSPEND等进行描述。同时，其中的标号可表征时段、时间本身，若将其应用于算数表达式中，也可表征时段对应的时长这一物理量，例如T_OUT单独使用时可表征发光时段，T_OUT应用于算数表达式中时，也可表达发光时段的时长。

其中，每个所述发光周期中，光脉冲发送单元均先在发光时段T_OUT发出脉冲光，再在其后的停止发光时段T_SUSPEND停止发光；每个接收时段的时长均与所述发光时段T_OUT的时长相同。即有：T₁＝T₂＝T₃＝T_OUT。

请参考图6，其中一种实施方式中，可以利用电容来存储电能，进而，电容所存储的电能即为测距参考能量。其中，可提供三个电容，分别为第一电容C1、第二电容C2与第三电容C3，进而，第一电容C1与传感单元之间可设有第一开关G1，第二电容C2与传感单元之间可设有第二开关G2，第三电容C3与传感单元之间可设有第三开关G3，进而，可控制第一开关G1在第一各接收时段。

由于开关导通的时间，即为对应电容被通入电路后储能的时间，亦即为对应的接收时段。故而，可通过在图3至图5中对开关的控制脉冲的表征，准确反映出各接收时段中储能工作的情况。

参考图3至图5可知，由于光速是统一的，接受到返回光至接收完当前返回光的整个返回光接收时间T_BACK可看作与光脉冲的发光时段T_OUT的时长相同，即图3至图5中所表征的T_OUT＝T_BACK。同时，脉冲光的发光时段T_OUT又是与返回光的各接收时段相同的，即：T₁＝T₂＝T₃＝T_OUT。

那么，两个返回光接收时段中，一个返回光接收时段中未接收到返回光的时长即与另一个返回光接收时段中接收到返回光的时长是相同的。

以图3为例，两个返回光接收时段为第一个接收时段T₁与第二个接收时段T₂，此时，其中的T_BACK1为第一个接收时段T₁中接收到返回光的时段，T_X1为第一个接收时段中未接收到返回光的时段，其中的T_BACK2为第二个接收时段T₂中接收到返回光的时段，T_X2为第二个接收时段中未接收到返回光的时段，则有：

T_X1+T_BACK1＝T_X2+T_BACK2＝T₁＝T₂＝T₃＝T_OUT＝T_BACK＝T_BACK1+T_BACK2；

据此可推断出T_X1＝T_BACK2，T_X2＝T_BACK1。

进而，可知往返时间为该T_X1。

另以图4为例，两个返回光接收时段为第二个接收时段T₂与第三个接收时段T₃，此时，其中的T_BACK3为第二个接收时段T₂中接收到返回光的时段，T_X3为第二个接收时段中未接收到返回光的时段，其中的T_BACK4为第三个接收时段T₃中接收到返回光的时段，T_X4为第三个接收时段中未接收到返回光的时段，则有：

T_X3+T_BACK3＝T_X4+T_BACK4＝T₁＝T₂＝T₃＝T_OUT＝T_BACK＝T_BACK3+T_BACK4；

据此可推断出T_X3＝T_BACK4，T_X4＝T_BACK3。

进而，可知往返时间为该T_X3+T₁。

再以图5为例，两个返回光接收时段为第二个接收时段T₂与第三个接收时段T₃，此时，其中的T_BACK5为第二个接收时段T₂中接收到返回光的时段，T_X5为第二个接收时段中未接收到返回光的时段，其中的T_BACK6为第三个接收时段T₃中接收到返回光的时段，T_X6为第三个接收时段中未接收到返回光的时段，则有：

T_X5+T_BACK5＝T_X6+T_BACK6＝T₁＝T₂＝T₃＝T_OUT＝T_BACK＝T_BACK5+T_BACK6；

据此可推断出T_X5＝T_BACK6，T_X6＝T_BACK5。

进而，可知往返时间为该T_X5。

故而，基于各返回光接收时段中接收到返回光的时长可准确判断出光来回所花的往返时间。

图3和图4所示实施方式中，所述接收周期中的第一个接收时段T₁的起点时刻均与对应的发光时段T_OUT的起点时刻相同；与之不同的，图5所示技术方案中,所述接收周期中的第二个接收时段T₂的起点时刻均与对应的发光时段T_OUT的起点时刻相同。

其中，图3至图5所示实施方式中，一个接收周期可具有连续的第一个接收时段T1、第二个接收时段T2与第三个接收时段T3，第三个接收时段T3结束后可进入下一个接收周期，基于图3和图4所示实施方式进一步扩展，若接收时段超出三个，也可在第三个接收时段T3之后进入到第四个接收时段，从而依次类推，直至所有接收时段都结束后进入下一个接收周期，一个发光周期可理解为一个发光时段T_OUT后可进入长度相当于多个接收时段的停止发光时段T_SUSPEND，结束后进入下一个发光周期，其中，发光周期的时长与接收周期的时长是相同的。

在图5所示方案中，其接收周期可具有三个接收时段，第一个接收时段T₁可作为背景光接收时段，从而基于能量的数据计算对应的往返时间。然而，图5所示方案中，为了保障返回光能够落在第二个接收时段T₂与第三个接收时段T₃，随着所测的距离范围的变化，需对应变化发光时段T_OUT的时长与接收时段的时长，例如，若距离范围是0至5米，对应发光时段T_OUT与接收时段的时长为34纳秒，即T_OUT＝T₁＝T₂＝T₃＝34ns，那么，距离范围变为5至10米时，因光所需走的路径变长，返回光无法在第二个接收时段T₂与第三个接收时段T₃接收完，此时，就难以实现往返时间的计算与距离信息的计算。

通常，在该类情况下，惯用的思路是提高发光时段与接收时段的时长，例如，为了满足5至10米的距离范围，可将时长提高为68纳秒，即T_OUT＝T₁＝T₂＝T₃＝68ns。

该时长的增加，会导致光脉冲发送单元因更长时间的发光而增加热量，从而可能对器件造成不良影响甚至损坏，降低其使用寿命。

同时，在以上方案中，由于返回光只能落在第二个接收时段T₂与第三个接收时段T₃这两个特定的接收时段，在发光时段T_OUT的时长与接收时段的时长被确定的情况下，其所适用的距离范围是唯一的、受限的，难以满足多样、多变的测距场景。反之，如前文所提到的，要改变距离范围，则需改变发光时段T_OUT的时长与接收时段的时长。

图1至图4所示实施例则可有效解决以上问题。

本实施例中，由于所述接收周期中的第一个接收时段T₁的起点时刻均与对应的发光时段T_OUT的起点时刻相同的情况具有图3和图4两种可能，故而，可通过步骤S12判断当前测距的对象的距离信息处于较远的距离范围内，还是较近的距离范围内，即：若两个返回光接收时段分别为第一个接收时段与第二个接收时段，则表示处于较近的距离范围，故而可较快返回，其可对应于图3所示，若两个返回光接收时段分别为第二个接收时段与第三个接收时段，则表示处于较远的距离范围，故而相对会较慢返回，其可对应于图4所示。

可见，在本实施例中，不同于基于图5所示的需改变发光时段T_OUT与接收时段时长的实施方式，提供了另一种完全不同的思路，其可将第一个接收时段的起点时刻与发光时段的起点时刻设置为同一时刻，进而，先判断哪些接收时段作为背景光接收时段，哪些接收时段作为返回光接收时段，再有针对性地计算出往返时间，具体可分别利用不同的计算方式计算出往返时间。

可见，本实施例中返回光的起点和终点可无需落在特定的两个接收时段，而是根据实际接收到返回光的情况来确定哪些是返回光接收时段，从而进行计算，其可适用的距离范围不再受限，可以不再是唯一的，有利于应对更多样、多变的测距场景；例如，若发光时段与接收时段的时长均为34纳秒，那么：针对于0至5米的距离范围，其可在第一个接收时段与第二个接收时段接收到返回光，第三个接收时段则仅接收背景光，对应可利用匹配的方式进行计算；针对于5至10米的距离范围，以上方案也可计算出距离信息，其可在第二个接收时段与第三个接收时段接收到返回光，第一个接收时段则仅接收背景光，对应可利用匹配的方式进行计算。

同时，以上方案中，可无需因距离范围的提高而增加发光时段的时长，进而可避免热量的增加，相较于提高时长的方案，本方案产生的热量较低，从而可提高器件的使用寿命。

其中一种实施方式中，由于返回光接收时段中需在背景光的基础上进一步接收到返回光，其能量则会大于仅接收背景光时的能量，故而，可以利用能量作为判断依据，确定到底哪个接收时段是返回光接收时段，哪个是背景光接收时段。

故而，步骤S12可以包括：

若所述至少三个接收时段中的两个接收时段的测距参考能量大于其他接收时段的测距参考能量，则确定所述两个接收时段为第一返回光接收时段与第二返回光接收时段，确定其他接收时段为背景光接收时段。

具体可以例如：

若所述至少三个接收时段中的第一个接收时段对应的测距参考能量与第二个接收时段对应的测距参考能量均大于第三个接收时段对应的测距参考能量，则确定所述第一个接收时段为所述第二返回光接收时段，确定所述第二个接收时段为所述第一返回光接收时段，以及：确定所述第三个接收时段为所述背景光接收时段；

若所述至少三个接收时段中的第二个接收时段对应的测距参考能量与第三个接收时段对应的测距参考能量大于第一个接收时段对应的测距参考能量，则确定所述第三个接收时段为所述第一返回光接收时段，确定所述第二个接收时段为所述第二返回光接收时段，以及：确定所述第一个接收时段为所述背景光接收时段。

在其他可选实施方式中，本实施例也不排除利用其他辅助器件或算法实现步骤S12的可能。例如也可通过热量的变化、3D成像中所采集到的图像本身来判断哪个是返回光接收时段，哪个是背景光接收时段。

步骤S13具体可以包括：根据第一能量差值与第二能量差值，确定所述往返时间。

所述第一能量差值是所述第一返回光接收时段的测距参考能量与所述背景光接收时段的测距参考能量的差值，所述第二能量差值是所述第二返回光接收时段的测距参考能量与所述背景光接收时段的测距参考能量的差值。

由于电容所存储的电能，即测距参考能量中，均包含了背景光产生的电能，所以，若需清楚表征出返回光所产生的电能，返回光接收时段的测距参考能量需减去背景光所产生的能量，本实施方式采用了减去背景光接收时段的测距参考能量的方式来实现。

故而，通过步骤S13，电能的能量差值的情况可有针对性地反映出返回光的能量情况。

其中一种实施方式中，由于电能的能量差值之间的比例关系可反映出两个返回光接收时段如何分配返回光的能量，进而，由于光速可看做恒定的，光能的增加也可看做是随着时间的增加而线性变化的，故而，两个返回光接收时段如何分配能量，即可反映出两个返回光接收时段如何分配返回光接收时间T_BACK，而光能的分配情况恰能通过电能的分配情况来反映。

故而，请参考图2，步骤S13可以包括：

S131：计算所述第一能量差值或所述第二能量差值与能量差值之和的比值。

其中的能量差值之和为所述第一能量差值与所述第二能量差值之和。

在步骤S131中，具体选择哪个能量差值，可根据情况具体变化，具体来说，可采用靠后的一个返回光接收时段作为第一返回光接收时段，从而以该第一返回光接收时段对应的能量差值除以能量差值之和。

S132：根据所述比值，以及所述接收周期中单个接收时段的时长，确定所述往返时间。

具体实施过程中，以图4所示为例，若所述至少三个接收时段中的第一个接收时段T1为所述背景光接收时段，所述至少三个接收时段中的第三个接收时段T3为所述第一返回光接收时段，所述至少三个接收时段中的第二个接收时段T2为所述第二返回光接收时段，则：

步骤S132，可包括：

根据以下公式，计算所述往返时间T_d：

其中：

Q1为第一个接收时段的测距参考能量；

Q2为第二个接收时段的测距参考能量；

Q3为第三个接收时段的测距参考能量；

T为接收周期中单个接收时段的时长。

具体实施过程中，以图3所示为例，若所述至少三个接收时段中的第三个接收时段T3为所述背景光接收时段，所述至少三个接收时段中的第一个接收时段T1为所述第一返回光接收时段，所述至少三个接收时段中的第二个接收时段T2为所述第二返回光接收时段，则：

步骤S132，可以包括：

根据以下公式，计算所述往返时间T_d：

其中：

Q1为第一个接收时段的测距参考能量；

Q2为第二个接收时段的测距参考能量；

Q3为第三个接收时段的测距参考能量；

T为接收周期中单个接收时段的时长。

最后，可将T_d代入以下公式，计算出所需的距离信息：

其中的C，为光速常数。

其中，计算T_d的公式与计算L的公式可互相代入计算后形成完整的一个公式，故而，只要计算T_d的过程与计算L的过程中，其内在逻辑是具有因果关系的，即需先算出T_d才能算出L，就不脱离步骤S13的描述，而非一定要在处理流程中明确用不同的计算过程来表征。

同样的，只要计算以上所涉及比值的过程与计算T_d的内在逻辑是具有因果关系的，即需先算出比值才能算出T_d，就不脱离步骤S131与S132的描述，而非一定要在处理流程中明确用不同的计算过程来表征。

除此以外，以上虽然主要描述了三个接收时段的情况，但是，由于本发明打破了改变发光时长这一手段的惯性思维，倘若接收周期中具有四个接收时段或四个以上接收时段，因其也包含有以上所涉及的三个接收时段，即两个返回光接收时段与一个背景光接收时段，也不脱离以上描述的范围。

进一步的，四个接收时段或四个以上接收时段的情况，均可参照于以上手段计算出对应的往返时间。

其中，若前三个接收时段均未收到返回光，则可将前文公式中的

变化为：

其中的N可以为大于或等于2的整数，而该整数可理解为在先的一个返回光接收时段之前的接收时段(可理解为背景光接收时段)的数量，对应的，两个返回光接收时段即为第N+1个接收时段与第N+2个接收时段，在N+2个接收时段之后，可以有其他接收时段，也可无其他接收时段。

对应的，在步骤S12中，可具体包括：若第N+1个接收时段与第N+2个接收时段的测距参考能量大于其他接收时段，则可确定第N+1个接收时段与第N+2个接收时段为返回光接收时段，例如第N+2个接收时段为第一返回光接收时段，第N+1个接收时段为第二返回光接收时段，并确定其他接收时段为背景光接收时段。

图7是本发明一实施例中光处理电路的电路示意图；图8是本发明一实施例中电子设备的电路示意图；图9是本发明一实施例中光处理电路、处理器与存储器的电路示意图。

请参考图8和图9，本实施例还提供了一种电子设备30，包括存储器32与处理器31，

所述存储器32，用于存储代码和相关数据；

所述处理器31，用于执行所述存储器32中的代码用以实现以上可选实施方式所涉及的方法。

请参考图7和图9，本实施例还提供了一种光处理电路，具体为具有光脉冲发送单元22与传感单元23的的电子设备，包括反馈单元24，所述反馈单元24用于向以上所涉及的电子设备的处理器直接或间接反馈用于表征所述测距参考能量的电信号。

其中，光处理电路可以是整合于电子设备中的，也可以是电子设备之外的独立的电路，还可以是该电子设备之外另一独立设备中的电路。

光脉冲发送单元22与传感单元23，可以为互相匹配的能发光与收光的器件或器件的组合，其可集成在一个芯片上，也不排除采用不同芯片的可能。本领域中任意可发出光脉冲的实现方式均可应用于本实施例，故而，任意已有的或者改进的光脉冲发送单元22与传感单元23的使用，只要应用于实现本实施例的实施方式，均不脱离本实施例的范围。

反馈单元24，针对于不同类型的测距参考能量，可采用不同的反馈单元，在图7所示实施方式中，反馈单元24可直接采集电容的电压，进而将其反馈至电子设备的处理器，使其能够算出电能，即算出前文所涉及的Q1、Q2与Q3，反馈单元24也可配置有相应的乘法器直接根据电压与电容值算出Q1、Q2与Q3，进而反馈至处理器，即无需处理器进行该计算过程。不论何种方式，只要处理器能根据反馈的内容确定Q1、Q2与Q3，就可理解为实现了测距参考能量的反馈，不脱离本实施例的描述。

其中一种实施方式中，所述的电路，还包括时序控制单元21、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一开关G1、第二开关G2，以及第三开关G3；其也可结合图6及前文相关描述进一步理解。

所述第一开关G1连接于所述第一电容C1与所述传感单元23之间，所述第二开关G2连接于所述第二电容C2与所述传感单元23之间，所述第三开关G3连接于所述第三电容C3与所述传感单元23之间。

所述时序控制单元21分别连接所述光脉冲发送单元22，以及所述第一开关G1、所述第二开关G2和所述第三开关G3，用于控制所述光脉冲发送单元22发光，以及控制所述第一开关G1、所述第二开关G2和所述第三开关G3的通断，以使得：

所述光脉冲发送单元22根据发光周期发出光，且所述传感单元23根据接收周期接收返回光；其中，每个所述发光周期中，光脉冲发送单元22均先在发光时段发出脉冲光，再在其后的停止发光时段停止发光，所述接收周期具有三个接收时段，且每个接收时段的时长均与所述发光时段的时长相同，所述接收周期中的第一个接收时段的起点时刻均与对应的发光时段的起点时刻相同，所述至少三个接收时段分别为接收到所述返回光的第一返回光接收时段与第二返回光接收时段，以及未接收到所述返回光的背景光接收时段；以及：

所述第一开关G1在第一个接收时段导通，为所述第一电容C1充电；所述第二开关G2在第二个接收时段导通，为所述第二电容C2充电；所述第三开关G3在第三个接收时段导通，为所述第三电容C3充电；其中，各接收时段的测距参考能量具体为对应电容充电后的储能。

以上描述中所涉及的技术名词、技术手段与技术效果，均与图1至图7所示的方法实施例中的相关描述相同，故而再次不再累述。

此外，其中的反馈单元24、时序控制单元21、光脉冲发送单元22与传感单元23等的数量可以是任意配置的，其对应关系也不限于图中所示的一对一，只要具有以上所涉及的这些电路单元，不论其数量如何配置，也不论其对应关系如何变化，均不脱离本实施例的描述。

图10是本发明一实施例中发光测距的数据处理装置的功能模块示意图。

请参考图10，根据专利审查指南的指示，其中所示各模块，可理解为用于执行前述方法实施例的软件程序中的各功能模块，其与方法流程的各步骤一一对应。

其中，请参考图10，发光测距的数据处理装置40，包括：

能量确定模块41，在光脉冲发送单元根据发光周期多次发出光，且传感单元根据接收周期多次接收返回光后，确定接收周期的三个接收时段中每个接收时段对应的测距参考能量，所述测距参考能量是根据所述传感单元在对应接收时段中所获取到的光能确定的；

其中，每个所述发光周期中，光脉冲发送单元均先在发光时段发出脉冲光，再在其后的停止发光时段停止发光；每个接收时段的时长均与所述发光时段的时长相同；所述接收周期中的第一个接收时段的起点时刻均与对应的发光时段的起点时刻相同；

时段判断模块42，用于在所述至少三个接收时段中，根据不同接收时段对应的测距参考能量，确定接收到返回光的第一返回光接收时段与第二返回光接收时段，以及未接收到返回光的背景光接收时段；

距离确定模块43，用于根据第一能量差值与第二能量差值，确定所述往返时间，并根据所述往返时间计算所需的距离信息；所述第一能量差值是所述第一返回光接收时段的测距参考能量与所述背景光接收时段的测距参考能量的差值，所述第二能量差值是所述第二返回光接收时段的测距参考能量与所述背景光接收时段的测距参考能量的差值。

可选的，所述距离确定模块43，具体用于：

计算所述第一能量差值或所述第二能量差值与能量差值之和的比值，所述能量差值之和为所述第一能量差值与所述第二能量差值之和；

根据所述比值，以及所述接收周期中单个接收时段的时长，确定所述往返时间。

可选的，若所述至少三个接收时段中的第一个接收时段为所述背景光接收时段，所述至少三个接收时段中的第三个接收时段为所述第一返回光接收时段，所述至少三个接收时段中的第二个接收时段为所述第二返回光接收时段，则：

所述距离确定模块43，具体用于：

根据以下公式，计算所述往返时间T_d：

其中：

Q1为第一个接收时段的测距参考能量；

Q2为第二个接收时段的测距参考能量；

Q3为第三个接收时段的测距参考能量；

T为接收周期中单个接收时段的时长。

可选的，若所述至少三个接收时段中的第三个接收时段为所述背景光接收时段，所述至少三个接收时段中的第一个接收时段为所述第一返回光接收时段，所述至少三个接收时段中的第二个接收时段为所述第二返回光接收时段，则：

所述距离确定模块43，具体用于：

根据以下公式，计算所述往返时间T_d：

其中：

Q1为第一个接收时段的测距参考能量；

Q2为第二个接收时段的测距参考能量；

Q3为第三个接收时段的测距参考能量；

T为接收周期中单个接收时段的时长。

可选的，所述时段判断模块42，具体用于：

若所述至少三个接收时段中的两个接收时段的测距参考能量大于其余接收时段的测距参考能量，则确定所述两个接收时段为第一返回光接收时段与第二返回光接收时段，确定其与接收时段为背景光接收时段。

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上所涉及的方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种发光测距的数据处理方法，其特征在于，包括：

在光脉冲发送单元根据发光周期多次发出光，且传感单元根据接收周期多次接收返回光后，确定接收周期的三个接收时段中每个接收时段对应的测距参考能量，所述测距参考能量是根据所述传感单元在对应接收时段中所获取到的光能确定的；

其中，每个所述发光周期中，光脉冲发送单元均先在发光时段发出脉冲光，再在其后的停止发光时段停止发光；每个接收时段的时长均与所述发光时段的时长相同，所述接收周期中的第一个接收时段的起点时刻均与对应的发光时段的起点时刻相同；

在所述三个接收时段中，根据不同接收时段对应的测距参考能量，确定接收到返回光的第一返回光接收时段与第二返回光接收时段，以及未接收到返回光的背景光接收时段；

根据第一能量差值与第二能量差值，确定往返时间，并根据所述往返时间计算所需的距离信息；所述第一能量差值是所述第一返回光接收时段的测距参考能量与所述背景光接收时段的测距参考能量的差值，所述第二能量差值是所述第二返回光接收时段的测距参考能量与所述背景光接收时段的测距参考能量的差值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据第一能量差值与第二能量差值，确定所述往返时间，包括：

计算所述第一能量差值或所述第二能量差值与能量差值之和的比值，所述能量差值之和为所述第一能量差值与所述第二能量差值之和；

根据所述比值，以及所述接收周期中单个接收时段的时长，确定所述往返时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述三个接收时段中的第一个接收时段为所述背景光接收时段，所述三个接收时段中的第二个接收时段为所述第一返回光接收时段，所述三个接收时段中的第三个接收时段为所述第二返回光接收时段，则：

根据所述比值，以及所述接收周期中单个接收时段的时长，确定所述往返时间，包括：

根据以下公式，计算所述往返时间T_d：

其中：

Q1为第一个接收时段的测距参考能量；

Q2为第二个接收时段的测距参考能量；

Q3为第三个接收时段的测距参考能量；

T为接收周期中单个接收时段的时长。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述三个接收时段中的第三个接收时段为所述背景光接收时段，所述三个接收时段中的第一个接收时段为所述第一返回光接收时段，所述三个接收时段中的第二个接收时段为所述第二返回光接收时段，则：

根据所述比值，以及所述接收周期中单个接收时段的时长，确定所述往返时间，包括：

根据以下公式，计算所述往返时间T_d：

其中：

Q1为第一个接收时段的测距参考能量；

Q2为第二个接收时段的测距参考能量；

Q3为第三个接收时段的测距参考能量；

T为接收周期中单个接收时段的时长。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，根据不同接收时段对应的测距参考能量，确定接收到返回光的第一返回光接收时段与第二返回光接收时段，以及未接收到返回光的背景光接收时段，包括：

若所述三个接收时段中的两个接收时段的测距参考能量大于其他接收时段的测距参考能量，则确定所述两个接收时段为第一返回光接收时段与第二返回光接收时段，确定其他接收时段为背景光接收时段。

6.一种发光测距的数据处理装置，包括：

能量确定模块，用于在光脉冲发送单元根据发光周期多次发出光，且传感单元根据接收周期多次接收返回光后，确定接收周期的三个接收时段中每个接收时段对应的测距参考能量，所述测距参考能量是根据所述传感单元在对应接收时段中所获取到的光能确定的；

其中，每个所述发光周期中，光脉冲发送单元均先在发光时段发出脉冲光，再在其后的停止发光时段停止发光；每个接收时段的时长均与所述发光时段的时长相同，所述接收周期中的第一个接收时段的起点时刻均与对应的发光时段的起点时刻相同；

时段判断模块，用于在所述三个接收时段中，根据不同接收时段对应的测距参考能量，确定接收到返回光的第一返回光接收时段与第二返回光接收时段，以及未接收到返回光的背景光接收时段；

距离确定模块，用于根据第一能量差值与第二能量差值，确定往返时间，并根据所述往返时间计算所需的距离信息；所述第一能量差值是所述第一返回光接收时段的测距参考能量与所述背景光接收时段的测距参考能量的差值，所述第二能量差值是所述第二返回光接收时段的测距参考能量与所述背景光接收时段的测距参考能量的差值。

7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器与处理器，

所述存储器，用于存储代码和相关数据；

所述处理器，用于执行所述存储器中的代码用以实现权利要求1至5任一所述的方法。

8.一种具有光脉冲发送单元与传感单元的光处理电路，其特征在于，包括反馈单元，所述反馈单元用于向权利要求7所述的电子设备的处理器直接或间接反馈用于表征所述测距参考能量的电信号。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，还包括时序控制单元、第一电容、第二电容、第三电容、第一开关、第二开关，以及第三开关；

所述第一开关连接于所述第一电容与所述传感单元之间，所述第二开关连接于所述第二电容与所述传感单元之间，所述第三开关连接于所述第三电容与所述传感单元之间；

所述时序控制单元分别连接所述光脉冲发送单元，以及所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关，用于控制所述光脉冲发送单元发光，以及控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的通断，以使得：

所述光脉冲发送单元根据发光周期发出光，且所述传感单元根据接收周期接收返回光；其中，每个所述发光周期中，光脉冲发送单元均先在发光时段发出脉冲光，再在其后的停止发光时段停止发光，所述接收周期具有三个接收时段，且每个接收时段的时长均与所述发光时段的时长相同，所述三个接收时段包括接收到所述返回光的第一返回光接收时段与第二返回光接收时段，以及未接收到所述返回光的背景光接收时段；以及：

所述第一开关在第一个接收时段导通，为所述第一电容充电；所述第二开关在第二个接收时段导通，为所述第二电容充电；所述第三开关在第三个接收时段导通，为所述第三电容充电；其中，各接收时段的测距参考能量具体为对应电容充电后的储能。

10.一种可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至5任意之一所述的方法。

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