CN112255638A - 一种距离测量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请适用于测距技术领域，提供了一种距离测量系统，距离测量系统中的发射器用于向预设视场内的目标发射脉冲光束；采集器用于采集经目标反射的脉冲光束中的光子并生成光子信号；TDC电路用于根据光子信号确定光子从被发射到被接收的飞行时间，并生成表征所述飞行时间的时间码；控制和处理单元用于控制TDC电路在预设的若干个不连续的时间间隔内生成的时间码作为地址寻址直方图存储器中的对应位置，被寻址的存储位置用于作为时间直方被直方化得到不连续的直方图，直方图用于确定目标飞行时间，目标飞行时间用于计算目标的距离。本申请提供的距离测量系统能减少直方图存储器的容量，缩短距离测量所需的时间，提高距离测量的效率。
Description
技术领域
本申请属于测距技术领域，尤其涉及一种距离测量系统及方法。
背景技术
利用飞行时间(time of flight，TOF)原理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，进而可以根据该深度图像实现三维建模或无人机的自主避障等功能，因此，基于TOF原理的距离测量系统已被广泛应用于虚拟现实(virtual reality，VR)或无人驾驶等领域。
现有的基于TOF原理的距离测量系统通常包括发射器、采集器、时间数字转换器(time to digital converter，TDC)电路及直方图存储器。其中，发射器用于向目标发射脉冲光束，采集器用于采集经目标反射的脉冲光束中的光子并生成光子信号，TDC电路用于根据光子信号确定光子从被发射到被接收的飞行时间，利用该飞行时间可以计算出目标与发射器或采集器之间的距离。而为了提高距离测量的准确性，现有的距离测量系统通常会控制采集器持续不断地采集光子并生成光子信号，而TDC电路会根据采集器输出的每个光子信号均计算出一个飞行时间，并生成表征飞行时间的时间码，将每个时间码均作为地址寻址直方图存储器中的对应存储位置，以及将被寻址的存储位置进行直方图化得到连续的直方图。根据连续的直方图可以确定出目标飞行时间，根据目标飞行时间计算出的目标的距离通常较为准确。
然而，现有的距离测量系统采用上述方法对目标进行距离测量时通常要求直方图存储器具有较大的存储容量，这样会占用较大的芯片面积，不利于系统的小型化设计，且由于数据计算量较大通常需要耗费大量的时间。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种距离测量系统及方法，以解决现有的距离测量系统要求直方图存储器具有较大的存储容量，导致直方图存储器占用较大的芯片面积，不利于系统的小型化设计，且在进行距离测量时由于数据计算量大而耗时较长的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种距离测量系统，包括：时间测量单元以及与所述时间测量单元连接的发射器和采集器，所述时间测量单元包括时间数字转换器TDC电路、控制和处理单元及直方图存储器；
所述发射器用于向预设视场内的目标发射脉冲光束；
所述采集器用于采集经所述目标反射的所述脉冲光束中的光子并生成光子信号；
所述TDC电路用于根据所述光子信号确定所述光子从被发射到被接收的飞行时间，并生成表征所述飞行时间的时间码；其中，所述时间码作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置，所述存储位置用于记录寻址所述存储位置的时间码所表征的飞行时间对应的光子计数值，所述存储位置每被寻址一次其所记录的光子计数值加1；
所述控制和处理单元用于控制所述TDC电路在预设的若干个不连续的时间间隔内生成的时间码作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置；其中，被寻址的所述存储位置用于作为时间直方被直方图化得到不连续的直方图，所述直方图的横坐标表示飞行时间，所述直方图的纵坐标表示光子计数值，所述直方图用于确定目标飞行时间，所述目标飞行时间用于计算所述目标的距离。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述控制和处理单元还用于控制所述采集器在所述若干个不连续的时间间隔内采集所述光子并生成光子信号。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述控制和处理单元包括门控电路；所述门控电路用于控制所述采集器在所述若干个不连续的时间间隔内采集所述光子。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述控制和处理单元还用于控制所述采集器持续地采集所述光子并生成光子信号，以及用于从所述TDC电路生成的所有时间码中筛选出所述TDC电路在所述若干个不连续的时间间隔内生成的时间码；其中，筛选出的所述时间码用于作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述距离测量系统还包括第二处理器；所述第二处理器用于对所述直方图进行重建处理，并从所述重建处理后的直方图中确定有效的直方图信号，以及基于所述有效的直方图信号确定所述目标飞行时间。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述时间测量单元还包括与所述控制和处理单元和所述直方图存储器连接的误差调整单元；
所述误差调整单元用于根据所述直方图的峰值位置左右两侧的光子计数值判断所述直方图是否准确，并在所述直方图准确时根据所述峰值位置对应的时间点确定所述目标飞行时间，以及在所述直方图不准确时调整各个所述时间间隔或者调整飞行时间与时间码之间的对应关系。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述若干个不连续的时间间隔为具有等时间间隔的至少三个时间间隔。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述若干个不连续的时间间隔为具有不等时间间隔的至少三个时间间隔。
第二方面，本申请实施例提供一种距离测量方法，包括：
控制发射器向预设视场内的目标发射脉冲光束；
控制采集器采集经所述目标反射的所述脉冲光束中的光子并生成光子信号；
控制TDC电路根据所述光子信号确定所述光子从被发射到被接收的飞行时间，并生成表征所述飞行时间的时间码；其中，所述时间码作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置，所述存储位置用于记录寻址所述存储位置的时间码所表征的飞行时间对应的光子计数值，所述存储位置每被寻址一次其所记录的光子计数值加1；
控制所述TDC电路在预设的若干个不连续的时间间隔内生成的时间码作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置；其中，被寻址的所述存储位置用于作为时间直方被直方图化得到不连续的直方图，所述直方图的横坐标表示飞行时间，所述直方图的纵坐标表示光子计数值，所述直方图用于确定目标飞行时间，所述目标飞行时间用于计算所述目标的距离。
在第二方面的一种可能的实现方式中，所述控制采集器采集经所述目标反射的所述脉冲光束中的光子并生成光子信号，包括：
控制所述采集器在所述若干个不连续的时间间隔内采集所述光子并生成光子信号。
在第二方面的一种可能的实现方式中，所述控制采集器采集经所述目标反射的所述脉冲光束中的光子并生成光子信号，包括：
控制所述采集器持续地采集所述光子并生成光子信号；
所述控制所述TDC电路在预设的若干个不连续的时间间隔内生成的时间码作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置，包括：
从所述TDC电路生成的所有时间码中筛选出所述TDC电路在所述若干个不连续的时间间隔内生成的时间码；其中，筛选出的所述时间码用于作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置。
在第二方面的一种可能的实现方式中，所述距离测量方法还包括：
对所述直方图进行重建处理，并从所述重建处理后的直方图中确定有效的直方图信号，以及基于所述有效的直方图信号确定所述目标飞行时间。
在第二方面的一种可能的实现方式中，所述距离测量方法还包括：
根据所述直方图的峰值位置左右两侧的光子计数值判断所述直方图是否准确，并在所述直方图准确时根据所述峰值位置对应的时间点确定所述目标飞行时间，以及在所述直方图不准确时调整各个所述时间间隔或者调整飞行时间与时间码之间的对应关系。
在第二方面的一种可能的实现方式中，所述若干个不连续的时间间隔为具有等时间间隔的至少三个时间间隔。
在第二方面的一种可能的实现方式中，所述若干个不连续的时间间隔为具有不等时间间隔的至少三个时间间隔。
实施本申请实施例提供的一种距离测量系统及方法具有以下有益效果：
本申请实施例提供的距离测量系统可以减少直方图存储器中的存储位置的数量，进而减少直方图存储器的容量，有利于系统的小型化设计；且相对于现有的距离测量系统而言，本申请实施例提供的距离测量系统在进行距离测量时的计算量较小，从而可以缩短距离测量所需的时间，提高距离测量的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种距离测量系统的结构示意图；
图2为本申请另一实施例提供的一种距离测量系统的结构示意图；
图3为本申请又一实施例提供的一种距离测量系统的结构示意图；
图4为本申请又一实施例提供的一种距离测量系统的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种直方图的示意图；
图6为本申请实施例提供的一种距离测量方法的示意性流程图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
还应当理解，在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种距离测量系统的结构示意图。本申请实施例提供的距离测量系统为基于飞行时间(time of flight，TOF)原理的距离测量系统。如图1所示，该距离测量系统10可以包括时间测量单元11以及与其连接的发射器12和采集器13。其中，时间测量单元11包括TDC电路111、控制和处理单元112及直方图存储器113。
发射器12用于向预设视场内的目标20发射脉冲光束30。
采集器13用于采集经目标20反射的脉冲光束30中的光子并生成光子信号。
TDC电路111用于根据上述光子信号确定光子从被发射到被接收的飞行时间，并生成表征该飞行时间的时间码。其中，时间码作为地址寻址直方图存储器113中的对应存储位置，每个存储位置用于记录寻址该存储位置的时间码所表征的飞行时间对应的光子计数值，每个存储位置每被寻址一次其所记录的光子计数值加1。
控制和处理单元112用于控制TDC电路111在预设的若干个不连续的时间间隔内生成的时间码作为地址寻址直方图存储器113中的对应存储位置。其中，被寻址的存储位置用于作为时间直方被直方图化得到不连续的直方图，直方图的横坐标表示飞行时间，直方图的纵坐标表示光子计数值，直方图用于确定目标飞行时间，目标飞行时间用于计算目标的距离。
本申请实施例中，控制和处理单元112可以与发射器12、采集器13及TDC电路111连接，且TDC电路111还可以与采集器13连接。控制和处理单元112可以通过向发射器12发送驱动信号来驱动发射器12开启并向外发射脉冲光束，控制和处理单元112在向发射器12发送驱动信号的同时还同步向采集器13发送驱动信号来驱动采集器13开启，以使采集器13进入能够采集光子的激活状态。
在本申请的一个实施例中，如图1所示，直方图存储器113可以与控制和处理单元112连接。在本申请的另一个实施例中，直方图存储器113还可以与TDC电路111连接(图中未示出)。本申请实施例后续皆以直方图存储器113与控制和处理单元112连接为例进行示例性说明。
本申请实施例中，脉冲光束的频率(或脉冲周期)可以根据距离测量系统的探测距离进行设定。预设视场指发射器12的视野范围。
需要说明的是，在实际应用中，采集器13采集到的光子可能是脉冲光束中的光子，也可能是环境光中的光子，此处不做限制。
本申请实施例中，直方图存储器113可以被分为多个存储位置，通常可以配置多个时间码寻址同一个存储位置，每个存储位置用于记录寻址该存储位置的时间码所表征的飞行时间对应的光子计数值。具体的，每个存储位置每被寻址一次其所记录的光子计数值加1。每个存储位置可以作为时间直方(bin)被用于直方图化。
本申请实施例中，预设的若干个不连续的时间间隔可以由控制和处理单元112根据先验特征确定得到。其中，先验特征可以是在完成一帧数据采集时使得到的直方图具有对称性的特征。
在实际应用中，预设的若干个不连续的时间间隔可以为具有等时间间隔的至少三个时间间隔，也可以为具有不等时间间隔的至少三个时间间隔。
示例性的，假设每个预设的时间间隔的时长均为0.5纳秒(ns)，当预设的若干个不连续的时间间隔为具有等时间间隔的至少三个时间间隔时，可以设置每相邻两个时间间隔之间的时间间隔均为1ns，那么，假如预设的第一个时间间隔为0ns～0.5ns，则预设的第二个时间间隔和第三个时间间隔分别为1.5ns～2ns和3ns～3.5ns。当预设的若干个不连续的时间间隔为具有不等时间间隔的至少三个时间间隔时，可以设置预设的第一个时间间隔与第二个时间间隔之间的时间间隔为0.5ns，第二个时间间隔与第三个时间间隔之间的时间间隔为1ns，那么，假如预设的第一个时间间隔为0ns～0.5ns，则预设的第二个时间间隔和第三个时间间隔分别为1ns～1.5ns和2.5ns～3ns。
上述方案中，由于控制和处理单元仅控制TDC电路在预设的若干个不连续的时间间隔内生成的时间码作为地址寻址直方图存储器中的对应存储位置，因此将被寻址的各个存储位置作为时间直方(bin)被直方图化后得到的是不连续的直方图，从而可以减少直方图存储器中的存储位置的数量，进而减少直方图存储器的容量，有利于系统的小型化设计；且本申请实施例提供的距离测量系统在进行距离测量时的计算量较小，从而可以缩短距离测量所需的时间，提高距离测量的效率。
请参阅图2，图2为本申请另一实施例提供的一种距离测量系统的结构示意图。如图2所示，本实施例中，发射器12具体可以包括与控制和处理单元112连接的驱动器121、与驱动器121连接的光源122以及设置在光源122前方的发射光学元件123。其中，驱动器121用于在控制和处理单元112的控制下驱动光源122以预设频率向外发射脉冲光束，该脉冲光束经过发射光学元件123投射到目标20的各个点上，目标20上的每个点会对投射到该点的脉冲光束进行反射，经目标20上的每个点反射的脉冲光束会被采集器13采集。
在一种可能的实现方式中，光源122可以是由至少一个激光器组成的光源阵列，每个激光器可以对应目标20上的一个点。驱动器121具体可以用于在控制和处理单元112的控制下驱动光源122中的各个激光器以预设频率向外发射脉冲光束，每个激光器发射的脉冲光束经过发射光学元件123的调制(例如衍射或折射等)后投射到目标20上该激光器对应的点上，目标20上的每个点会对该点对应的激光器发射的脉冲光束进行反射。
在实际应用中，上述光源阵列可以设置在半导体基底上。作为示例而非限定，光源阵列中的各个激光器具体可以为垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)。发射光学元件123具体可以为透镜、液晶元件、衍射光学元件、微透镜阵列、掩膜版或反射镜等中的一种或多种的组合。
请继续参阅图2，采集器13可以包括与TDC电路111和控制和处理单元112连接的像素阵列131、设置在像素阵列前方的过滤单元132以及设置在过滤单元132前方的接收光学元件133。其中，像素阵列131可以由多个用于采集光子的像素单元组成，每个像素单元对应目标20上的一个点。
需要说明的是，控制和处理单元112在控制发射器12开始向外发射脉冲光束时，同步控制像素阵列131中的各个像素单元进入激活状态，当像素单元进入激活状态后，像素单元可以采集到光束中的光子并生成光子信号。
本申请实施例中，接收光学元件133用于接收经目标20上的各个点反射的脉冲光束，并将每个点反射的脉冲光束投射到该点对应的像素单元上，过滤单元132用于滤除反射光束中的杂散光或环境光。当经目标20上的点反射回的脉冲光束投射到对应的像素单元上时，脉冲光束中的光子会使像素单元产生雪崩现象进而生成光子信号，即像素阵列131中的每个像素单元用于采集经目标20上与该像素单元对应的点反射的脉冲光束中的光子并生成光子信号。
需要说明的是，当像素单元产生雪崩现象后，像素单元便会进入截止状态，此时像素单元无法再接收光子，像素单元通常可以通过主动或被动的方式恢复到激活状态，像素单元恢复到激活状态后才可以继续采集光束中的光子。
在实际应用中，像素单元可以是用于采集光子的单光子器件。示例性的，像素单元可以为雪崩光电二极管(avalanche photon diode，APD)、单光子雪崩二极管(singlephoton avalanche diode，SPAD)或硅基光电倍增管(silicon photomultiplie，SiPM)等。接收光学元件133具体可以为透镜、液晶元件、衍射光学元件、微透镜阵列、掩膜版或反射镜等中的一种或多种的组合。
在一种可能的实现方式中，距离测量系统10还可以包括与像素阵列连接的信号放大器、TDC或数模转换器(analog to digital converter，DAC)等器件中的一种或多种组成的电路(图中未示出)。这些电路既可以与像素阵列整合在一起作为采集器的一部分，也可以作为控制和处理单元112的一部分。
在本申请的一个具体实施例中，控制和处理单元112还用于控制采集器13在若干个不连续的时间间隔内采集光子并生成光子信号。该实施例中，TDC电路111就只能接收到采集器13在预设的若干个不连续的时间间隔内发送的光子信号，进而只能在预设的若干个不连续的时间间隔内确定出光子的飞行时间并生成对应的时间码。该实施例中，TDC电路111生成的每个时间码均作为地址寻直方图存储器113中的对应存储位置，被寻址的存储位置作为时间直方被直方图化后可以得到不连续的直方图。
在本实施例一种可能的实现方式中，如图3所示，控制和处理单元12具体可以包括与采集器13连接的门控电路1121，门控电路1121用于控制采集器13在若干个不连续的时间间隔内处于激活状态以采集光子。
上述方案，通过控制采集器仅在若干个不连续的时间间隔内采集光子，不仅可以降低采集器的功耗，而且还可以减少TDC电路和控制和处理单元的数据计算量，从而提高整个距离测量系统的距离测量效率。
在本申请的另一个具体实施例中，控制和处理单元112还用于控制采集器13持续地采集光子并生成光子信号。其中，持续地采集光子指采集器13持续地处于激活状态并采集光子，这样，采集器13可能会在多个连续的时间间隔内均采集到光子并生成光子信号，那么，TDC电路111可能会接收到采集器13在多个连续的时间间隔内发送的光子信号，进而在多个连续的时间间隔内均确定出光子的飞行时间并生成对应的时间码。因此，本实施例中，控制和处理单元112还用于从TDC电路111生成的所有时间码中筛选出TDC电路111在预设的若干个不连续的时间间隔内生成的时间码。其中，筛选出的时间码用于作为地址寻址直方图存储器113中的对应存储位置。
在本申请的又一个具体实施例中，距离测量系统10还可以包括第二处理器(图中未示出)，第二处理器可以与直方图存储器113连接。在一种的实现方式中，第二处理器可以设置在时间测量单元11中；在另一种可能的实现方式中，第二处理器还可以设置在时间测量单元11外部。
第二处理器用于对不连续的直方图进行重建处理，并从重建处理后的直方图中确定有效的直方图信号，以及基于有效的直方图信号确定直方图的峰值位置，且将峰值位置对应的时间点确定为光子从被发射到被采集的目标飞行时间。
在一种可能的实现方式中，第二处理器对不连续的直方图进行重建处理，并从重建处理后的直方图中确定有效的直方图信号，以及基于有效的直方图信号确定直方图的峰值位置具体可以包括：从不连续的直方图中滤除无效的时间直方，并对不连续的直方图中剩余的时间直方进行峰值检测或边沿检测以确定直方图的峰值位置。
在另一种可能的实现方式中，第二处理器对不连续的直方图进行重建处理，并从重建处理后的直方图中确定有效的直方图信号，以及基于有效的直方图信号确定直方图的峰值位置具体可以包括：从不连续的直方图中滤除无效的时间直方，并对不连续的直方图中剩余的时间直方进行插值操作得到新的直方图，以及对新的直方图进行峰值检测或边沿检测以确定新的直方图的峰值位置。其中，插值操作所采用的具体插值方式可以根据实际需求设置。
需要说明的是，无效的时间直方具体可以是对应的光子计数值小于预设计数值阈值的时间直方。在本实施例一种可能的实现方式中，第二处理器可以直接采用滤波器从直方图中滤除对应的光子计数值小于预设计数值阈值的时间直方。其中，滤波器可以包括但不限于有限长单位冲激响应(Finite Impulse Response，FIR)滤波器或无限长脉冲响应(Infinite Impulse Response，IIR)滤波器等。在本实施例另一种可能的实现方式中，第二处理器还可以对直方图进行傅里叶变换运算，得到用于表征所有光子计数值的频域信号，并滤除该频域信号中的无效信号分量，且基于预设的采样频率对频域信号中的有效信号分量进行傅里叶逆变换运算，从而使得直方图中仅剩余有效的时间直方。
本实施例通过滤除直方图中的无效的直方图信号，使得第二处理器最终确定出的目标飞行时间更加准确，从而可以提高距离测量的准确性。
请参阅图4，图4是本申请又一实施例提供的一种距离测量系统的结构图。如图4所示，相对于图1或图2对应的实施例，本实施例中的时间测量单元11还可以包括与控制和处理单元112和直方图存储器113连接的误差调整单元114。
误差调整单元114用于根据不连续的直方图的峰值位置左右两侧的光子计数值来判断构造出的直方图是否准确。其中，峰值位置左侧的光子计数值可以是：位于峰值位置对应的时间直方左侧的所有时间直方所表示的光子计数值的和、均值或方差等；峰值位置右侧的光子计数值可以是：位于峰值位置对应的时间直方右侧的所有时间直方所表示的光子计数值的和、均值或方差等。
示例性的，如图5所示，假如峰值位置对应的时间直方为51，则峰值位置左侧的光子计数值可以是52、54、56及58各自所表示的光子计数值的和、均值或方差等；峰值位置右侧的光子计数值可以是53、55、57及59各自所表示的光子计数值的和、均值或方差等。
在一种可能的实现方式中，误差调整单元114具体可以根据不连续的直方图的峰值位置左右两侧的光子计数值的差值来判断构造出的直方图是否准确。例如，误差调整单元114可以在峰值位置左右两侧的光子计数值的差值大于预设差值阈值时判断构造出的直方图不准确，在峰值位置左右两侧的光子计数值的差值小于或等于预设差值阈值时判断构造出的直方图准确。其中，预设差值阈值可以根据实际需求设置，此处不做限制。例如，预设差值阈值可以0。
本申请实施例中，误差调整单元114在判断出直方图不准确时，可以对预设的各个不连续的时间间隔进行调整，或者还可以对飞行时间与时间码之间的对应关系进行调整。
具体的，误差调整单元114若判断出峰值位置左侧的光子计数值小于峰值位置右侧的光子计数值，则可以将每个预设的时间间隔的起始时间和终止时间均延后第一预设时长；误差调整单元114若判断出峰值位置左侧的光子计数值大于峰值位置右侧的光子计数值，则可以将每个预设的时间间隔的起始时间和终止时间提前第一预设时长。其中，第一预设时长可以根据实际需求设置，示例性的，假如第一预设时长为0.1ns，预设的三个时间间隔分别为0ns～0.5ns、1.5ns～2ns及3ns～3.5ns，则将该三个时间间隔的起始时间分别延后0.1ns之后，该三个时间间隔分别变为0.1ns～0.6ns、1.6ns～2.1ns及3.1ns～3.6ns；将该三个时间间隔分别提前0.1ns之后，该三个时间间隔分别变为0.1ns～0.4ns、1.4ns～1.9ns及2.9ns～3.4ns。
示例性的，假如飞行时间与时间码的对应关系中，飞行时间为1ns对应的时间码为0001，则当峰值位置左侧的光子计数值小于峰值位置右侧的光子计数值时，误差调整单元114可以将飞行时间为1.5ns对应的时间码确定为0001。
本申请实施例中，误差调整单元114在判断出直方图准确时，可以不对预设的各个不连续的时间间隔或飞行时间与时间码之间的对应关系进行调整。
以上可以看出，本申请实施例通过对构造出的不连续的直方图的准确度进行校验及调整，可以提高距离测量系统测量出的距离的准确度。
本申请实施例还提供了一种距离测量方法，该距离测量方法可以应用于如图1至图4任一个图所示的距离测量系统中。请参阅图6，图6为本申请实施例提供的一种距离测量方法的示意性流程图，如图6所示，该距离测量方法可以包括S61～S64，详述如下：
S61：控制发射器向预设视场内的目标发射脉冲光束。
S62：控制采集器采集经所述目标反射的所述脉冲光束中的光子并生成光子信号。
S63：控制TDC电路根据所述光子信号确定所述光子从被发射到被接收的飞行时间，并生成表征所述飞行时间的时间码；其中，所述时间码作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置，所述存储位置用于记录寻址所述存储位置的时间码所表征的飞行时间对应的光子计数值，所述存储位置每被寻址一次其所记录的光子计数值加1。
S64：控制所述TDC电路在预设的若干个不连续的时间间隔内生成的时间码作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置；其中，被寻址的所述存储位置用于作为时间直方被直方图化得到不连续的直方图，所述直方图的横坐标表示飞行时间，所述直方图的纵坐标表示光子计数值，所述直方图用于确定目标飞行时间，所述目标飞行时间用于计算所述目标的距离。
在本实施例一种可能的实现方式中，S62具体可以包括：控制所述采集器在所述若干个不连续的时间间隔内采集所述光子并生成光子信号。
在本实施例另一种可能的实现方式中，S62具体可以包括：控制所述采集器持续地采集所述光子并生成光子信号；S64具体可以包括：从所述TDC电路生成的所有时间码中筛选出所述TDC电路在所述若干个不连续的时间间隔内生成的时间码；其中，筛选出的所述时间码用于作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置。
在本实施例又一种可能的实现方式中，所述距离测量方法还包括：
对所述直方图进行重建处理，并从所述重建处理后的直方图中确定有效的直方图信号，以及基于所述有效的直方图信号确定所述目标飞行时间。
在本实施例又一种可能的实现方式中，所述距离测量方法还包括：
根据所述直方图的峰值位置左右两侧的光子计数值判断所述直方图是否准确，并在所述直方图准确时根据所述峰值位置对应的时间点确定所述目标飞行时间，以及在所述直方图不准确时调整各个所述时间间隔或者调整飞行时间与时间码之间的对应关系。
在本实施例又一种可能的实现方式中，所述若干个不连续的时间间隔为具有等时间间隔的至少三个时间间隔。
在本实施例又一种可能的实现方式中，所述若干个不连续的时间间隔为具有不等时间间隔的至少三个时间间隔。
需要说明的是，上述方法实施例中的各步骤与系统实施例中的各单元的功能相对应，具体可以参考系统实施例中的相关描述，此处不再进行赘述。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种距离测量系统，其特征在于，包括：时间测量单元以及与所述时间测量单元连接的发射器和采集器，所述时间测量单元包括时间数字转换器TDC电路、控制和处理单元及直方图存储器；
所述发射器用于向预设视场内的目标发射脉冲光束；
所述采集器用于采集经所述目标反射的所述脉冲光束中的光子并生成光子信号；
所述TDC电路用于根据所述光子信号确定所述光子从被发射到被接收的飞行时间，并生成表征所述飞行时间的时间码；其中，所述时间码作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置，所述存储位置用于记录寻址所述存储位置的时间码所表征的飞行时间对应的光子计数值，所述存储位置每被寻址一次其所记录的光子计数值加1；
所述控制和处理单元用于控制所述TDC电路在预设的若干个不连续的时间间隔内生成的时间码作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置；其中，被寻址的所述存储位置用于作为时间直方被直方图化得到不连续的直方图，所述直方图的横坐标表示飞行时间，所述直方图的纵坐标表示光子计数值，所述直方图用于确定目标飞行时间，所述目标飞行时间用于计算所述目标的距离。
2.根据权利要求1所述的距离测量系统，其特征在于，所述控制和处理单元还用于控制所述采集器在所述若干个不连续的时间间隔内采集所述光子并生成光子信号。
3.根据权利要求2所述的距离测量系统，其特征在于，所述控制和处理单元包括门控电路；所述门控电路用于控制所述采集器在所述若干个不连续的时间间隔内采集所述光子。
4.根据权利要求1所述的距离测量系统，其特征在于，所述控制和处理单元还用于控制所述采集器持续地采集所述光子并生成光子信号，以及用于从所述TDC电路生成的所有时间码中筛选出所述TDC电路在所述若干个不连续的时间间隔内生成的时间码；其中，筛选出的所述时间码用于作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置。
5.根据权利要求1所述的距离测量系统，其特征在于，所述距离测量系统还包括第二处理器；所述第二处理器用于对所述直方图进行重建处理，并从所述重建处理后的直方图中确定有效的直方图信号，以及基于所述有效的直方图信号确定所述目标飞行时间。
6.根据权利要求1所述的距离测量系统，其特征在于，所述时间测量单元还包括与所述控制和处理单元和所述直方图存储器连接的误差调整单元；
所述误差调整单元用于根据所述直方图的峰值位置左右两侧的所述光子计数值判断所述直方图是否准确，并在所述直方图准确时根据所述峰值位置对应的时间点确定所述目标飞行时间，以及在所述直方图不准确时调整各个所述时间间隔或者调整所述飞行时间与所述时间码之间的对应关系。
7.根据权利要求1至6任一项所述的距离测量系统，其特征在于，所述若干个不连续的时间间隔为具有等时间间隔的至少三个时间间隔。
8.根据权利要求1至6任一项所述的距离测量系统，其特征在于，所述若干个不连续的时间间隔为具有不等时间间隔的至少三个时间间隔。
9.一种距离测量方法，其特征在于，包括：
控制发射器向预设视场内的目标发射脉冲光束；
控制采集器采集经所述目标反射的所述脉冲光束中的光子并生成光子信号；
控制TDC电路根据所述光子信号确定所述光子从被发射到被接收的飞行时间，并生成表征所述飞行时间的时间码；其中，所述时间码作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置，所述存储位置用于记录寻址所述存储位置的时间码所表征的飞行时间对应的光子计数值，所述存储位置每被寻址一次其所记录的光子计数值加1；
控制所述TDC电路在预设的若干个不连续的时间间隔内生成的时间码作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置；其中，被寻址的所述存储位置用于作为时间直方被直方图化得到不连续的直方图，所述直方图的横坐标表示飞行时间，所述直方图的纵坐标表示光子计数值，所述直方图用于确定目标飞行时间，所述目标飞行时间用于计算所述目标的距离。
10.根据权利要求9所述的距离测量方法，其特征在于，所述控制采集器采集经所述目标反射的所述脉冲光束中的光子并生成光子信号，包括：
控制所述采集器持续地采集所述光子并生成光子信号；
所述控制所述TDC电路在预设的若干个不连续的时间间隔内生成的时间码作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置，包括：
从所述TDC电路生成的所有时间码中筛选出所述TDC电路在所述若干个不连续的时间间隔内生成的时间码；其中，筛选出的所述时间码用于作为地址寻址所述直方图存储器中的对应存储位置。
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