CN113966475A - 测距装置和测距方法 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的距离测量装置(1)包括时间测量单元、直方图生成单元(7)、光源控制单元(5)、选择单元(8)和距离计算单元(9)。时间测量单元测量指示从光源(2)发光的发光定时到光接收元件(3)接收光的光接收定时的时间量的时间信息。直方图生成单元(7)基于时间信息生成直方图。光源控制单元(5)动态改变光源(2)的驱动状态。如果已经在一帧的直方图中检测到多个峰值，则选择单元(8)基于光源(2)的驱动状态选择一个峰值。距离计算单元(9)基于所选择的峰值计算到对象的距离(D)。

Description

测距装置和测距方法
技术领域
本公开涉及距离测量装置和距离测量方法。
背景技术
作为通过使用光测量到待测量对象的距离的距离测量方法，被称为直接飞行时间(ToF)方法的距离测量方法是已知的。根据直接ToF方法，从光源发射并且然后被待测量对象反射的光被光接收元件接收，并且基于从光的发射到反射光的接收的时间来测量到对象的距离。
此外，通过随机改变从光源发射的光的发光定时，可以抑制由从另一车辆的距离测量装置发射的光引起的干扰(例如，参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利公开第2017-125682号。
发明内容
技术问题
然而，常规地，在大量车辆彼此靠近的情况下，仅通过随机改变发光定时难以充分防止干扰。此外，根据上述常规技术，距离测量数据可能被在发光定时之后执行不同发光的恶意的第三方篡改。
因此，本公开提出了能够抑制由另一距离测量装置等引起的干扰的距离测量装置和距离测量方法。
问题的解决方案
根据本公开，提供了一种距离测量装置。该距离测量装置包括时间测量单元、直方图生成单元、光源控制单元、选择单元和距离计算单元。时间测量单元测量指示从光源发光的发光定时到光接收元件接收光的光接收定时的时间的时间信息。直方图生成单元基于时间信息生成直方图。光源控制单元动态改变光源的驱动状态。在一帧的直方图中检测到多个峰值的情况下，选择单元基于光源的驱动状态选择一个峰值。距离计算单元基于所选择的峰值计算到对象的距离。
发明的有利效果
根据本公开，可以抑制由另一距离测量装置等引起的干扰。注意，本文描述的效果不必受到限制，并且可以产生本公开中描述的任何效果。
附图说明
图1是示意性地示出了使用适用于本公开的实施例的直接ToF方法的距离测量的示图。
图2是示出可应用于本公开的实施例的基于光接收单元的光接收时间的直方图的示例的示图。
图3是示出根据本公开的实施例的距离测量装置的配置示例的框图。
图4是示出根据本公开的实施例的光源驱动单元和光源的配置示例的电路图。
图5是示出根据本公开的实施例的用于驱动光源的驱动电流的示例的示图。
图6是示出根据本公开的实施例的从光源发射的光的脉冲形状的示例的示图。
图7是示出根据本公开的实施例的由直方图生成单元生成的直方图的示例的示图。
图8是用于解释由根据本公开的实施例的本装置引起的直方图的峰值形状的变化的示图。
图9是用于解释由根据本公开的实施例的另一装置引起的直方图的峰值形状的变化的示图。
图10是用于解释由根据本公开的实施例的直方图生成单元生成的直方图的变化的示图。
图11是示出根据实施例的距离测量处理的处理过程的流程图。
图12是示出车辆控制系统的示意性配置的示例的框图。
图13是示出车外信息检测单元和成像部的安装位置的示例的说明图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。在下面的实施例中，相同的部分被赋予相同的参考标记，并且省略其重复描述。
作为通过使用光测量到待测量对象的距离的距离测量方法，被称为直接飞行时间(ToF)方法的距离测量方法是已知的。根据直接ToF方法，从光源发射并且然后被待测量对象反射的光被光接收元件接收，并且基于从光的发射到反射光的接收的时间来测量到对象的距离。
此外，通过随机改变从光源发射的光的发光定时，可以抑制由从另一车辆的距离测量装置发射的光引起的干扰。
然而，常规地，在大量车辆彼此靠近的情况下，仅通过随机改变发光定时难以充分防止干扰。此外，根据上述常规技术，距离测量数据可能被在发光定时之后执行不同发光的恶意的第三方篡改。
因此，期望实现能够克服上述问题并抑制由另一距离测量装置等引起的干扰的距离测量装置和距离测量方法。
[距离测量方法]
本公开涉及一种通过使用光来测量距离的技术。因此，为了促进对本公开的实施例的理解，将参考图1和图2描述适用于该实施例的距离测量方法。
图1是示意性地示出了使用适用于本公开的实施例的直接ToF方法的距离测量的示图。在该实施例中，直接ToF方法被用作距离测量方法。
直接ToF法是这样一种方法，其中，发射光L1从光源2发射，并且然后被待测量对象100反射为反射光L2，并且反射光L2被光接收元件3接收，并且基于发光定时与光接收定时之间的时间差来测量距离。
距离测量装置1包括光源2和光接收元件3。光源2例如是激光二极管，并且被驱动以发射脉冲激光。
从光源2发射的发射光L1被待测量对象100反射，并且然后作为反射光L2被光接收元件3接收。光接收元件3通过光电转换将光转换为电信号，并且输出与所接收的光相对应的信号。
光源2发光的时间(发光定时)被定义为时间t0，并且光接收元件3接收反射光L2的时间(光接收定时)被定义为时间t1，该反射光L2是从光源2发射并被待测量对象100反射的发射光L1。
距离测量装置1与待测量对象100之间的距离D可以通过以下等式(1)计算，其中，常数c是光速(2.9979×108[m/sec])。
D＝(c/2)×(t1-t0)…(1)
更具体地，距离测量装置1基于类别(箱(bins))对从发光定时的时间t0到光接收元件3接收光的光接收定时的时间tm(在下文中，也被称为“光接收时间tm”)进行分类以生成直方图。
图2是示出适用于本公开的实施例的基于光接收元件3接收光的时间的直方图的示例的示图。在图2中，横轴表示箱，并且纵轴表示每个箱的频率。箱是每预定单位时间d的光接收时间tm的分类。
具体地，箱#0为0≤tm＜d，箱#1为d≤tm＜2×d，箱#2为2×d≤tm＜3×d，…，箱#(N-2)为(N-2)×d≤tm＜(N-1)×d。在光接收元件3的曝光时间是时间tep的情况下，tep＝N×d。
距离测量装置1基于箱对光接收时间tm的获取次数进行计数，获得每个箱的频率200，并生成直方图。在此处，光接收元件3还接收除了反射光L2之外的光，该反射光L2是从光源2发射并且然后被反射的光L1。
除了目标反射光L2之外的光例如是距离测量装置1周围的环境光。这样的环境光是随机进入光接收元件3的光，并且由直方图中的环境光产生的环境光分量201是目标反射光L2的噪声。
另一方面，目标反射光L2是根据特定距离接收的光，并且在直方图中作为有源光分量202出现。与有源光分量202中的峰值频率相对应的箱是与到待测量对象100的距离D相对应的箱。
距离测量装置1可以通过获取箱的代表时间(例如，箱的中心时间)作为时间t1，根据上述等式(1)计算到待测量对象100的距离D。以这种方式，通过使用多个光接收结果，可以执行适当的距离测量，而不管随机噪声。
[距离测量装置的细节]
接下来，将参考图3至图10描述根据实施例的距离测量装置1的细节。图3是示出根据本公开的实施例的距离测量装置1的配置示例的框图。
如图3所示，距离测量装置1包括光源2、光接收元件3、光源驱动单元4、光源控制单元5、时间数字转换器(TDC)6、直方图生成单元7、选择单元8和距离计算单元9。TDC 6是时间测量单元的示例。
光源2例如由诸如垂直腔面发射激光器(VCSEL)的激光二极管构成。注意，光源2不限于VCSEL，并且可以使用激光二极管布置在线上的激光二极管阵列等。
光接收元件3通过光电转换将光转换为电信号，并输出与所接收的光相对应的信号。光接收元件3例如包括以二维晶格图案布置的多个单光子雪崩二极管(SPAD)元件。
在这样的SPAD元件中，当发生雪崩倍增的大反向偏置电压被施加到阴极时，由于响应于一个光子的入射而生成的电子，在内部发生雪崩倍增。
即，SPAD元件具有大电流响应于一个光子的入射而流动的特性。通过使用这样的特性，SPAD元件可以高灵敏度地检测包括在反射光L2中的一个光子的入射。由光接收元件3的SPAD元件生成的信号被提供给TDC 6。
光源驱动单元4驱动光源2。例如，光源驱动单元4驱动光源2，使得基于来自光源控制单元5的发光控制信号，从光源2发射具有预定定时和脉冲宽度的发射光L1。
光源驱动单元4例如可以驱动光源2，使得沿垂直于线的方向扫描来自具有布置在线上的激光二极管的光源2的激光。稍后将描述光源驱动单元4的细节。
光源控制单元5根据例如预先包含的程序来控制距离测量装置1的整体操作。例如，光源控制单元5通过控制光源驱动单元4的脉冲发生电路28(参见图4)来控制光源2的发光定时和脉冲宽度。
此外，光源控制单元5控制光接收元件3中的多个SPAD元件的操作。例如，光源控制单元5可以针对包括(n×m)个SPAD元件的行方向上的n个像素和列方向上的m个像素的每个块来控制从SPAD元件读取信号。
此外，光源控制单元5可以每个块通过在行方向上扫描SPAD元件并且针对每行在列方向上进一步扫描SPAD元件来从每个SPAD元件读取信号。在该实施例中，光源控制单元5可以独立地从SPAD元件读取信号。
在此处，根据实施例的光源控制单元5通过控制光源驱动单元4的操作来动态改变光源2的驱动状态。因此，在下文中，将参考图4描述由光源控制单元5控制的光源驱动单元4和光源2的电路配置。图4是示出根据本公开的实施例的光源驱动单元4和光源2的配置示例的电路图。
如图4所示，根据实施例的光源驱动单元4包括参考电流源20和21、n型晶体管22、23、27、29、30、31和32、p型晶体管24、25和26以及脉冲发生电路28。
参考电流源20和21生成预定的参考电流。参考电流源20连接到n型晶体管22的漏极。由参考电流源20生成的参考电流被电流镜电路CM1从n型晶体管22复制到n型晶体管23。
n型晶体管23的漏极连接到p型晶体管24的漏极。p型晶体管24的源极连接到电源电压Vdd，并且p型晶体管的栅极连接到p型晶体管25的栅极和p型晶体管24的漏极。即，p型晶体管24和25构成电流镜电路CM2。
注意，p型晶体管24包括并联连接的预定数量的p型晶体管。光源控制单元5可以通过控制p型晶体管24中处于导通状态的p型晶体管的数量来控制由p型晶体管24和25构成的电流镜电路CM2的电流镜比。
p型晶体管25的源极连接到电源电压Vdd，并且p型晶体管25的漏极连接到p型晶体管26的源极。此外，p型晶体管26和n型晶体管27构成互补金属氧化物半导体(CMOS)电路。
CMOS电路的输入端连接到脉冲发生电路28。脉冲发生电路28生成脉冲信号。光源控制单元5可以控制由脉冲发生电路28生成的脉冲信号的脉冲宽度和脉冲周期。
由p型晶体管26和n型晶体管27构成的CMOS电路的输出端连接到n型晶体管29的栅极。
其脉冲宽度和脉冲周期由脉冲发生电路28控制并且其脉冲上升时间由电流镜电路CM2的电流镜比控制的脉冲信号被输入到n型晶体管29的栅极。输入到n型晶体管29的栅极的脉冲信号的形状由光源控制单元5控制。
参考电流源21连接到n型晶体管30的漏极。由参考电流源21生成的参考电流由电流镜电路CM3从n型晶体管30复制到n型晶体管31。注意，与n型晶体管30串联的n型晶体管32通常保持在导通状态。
注意，n型晶体管30包括并联连接的预定数量的n型晶体管。光源控制单元5可以通过控制n型晶体管30中处于导通状态的n型晶体管的数量来控制由n型晶体管30和31构成的电流镜电路CM3的电流镜比。
作为激光二极管的光源2的阳极连接到电源电压Vdd，并且光源2的阴极连接到n型晶体管31的漏极。此外，n型晶体管31的源极连接到n型晶体管29的漏极，并且n型晶体管29的源极接地。即，光源2、n型晶体管31和n型晶体管29串联连接在电源电压Vdd与接地电位之间。
通过到目前为止描述的电路，用于驱动光源2的驱动电流IB的上限值由电流镜电路CM3的电流镜比控制，并且驱动电流IB的波形由输入到n型晶体管29的栅极的脉冲信号控制。
例如，如图5所示，光源控制单元5可以以各种方式控制用于驱动光源2的驱动电流IB的上限值和上升时间。图5是示出根据本公开的实施例的用于驱动光源2的驱动电流IB的示例的示图。
即，根据实施例的光源控制单元5可以通过控制两个电流镜电路CM2和CM3以及控制从脉冲发生电路28输出的脉冲信号的脉冲宽度和脉冲周期来动态改变光源2的驱动状态。
尽管在实施例中已经描述了光源控制单元5控制驱动电流IB的上限值和上升时间的示例，但是可以另外控制驱动电流IB的下降时间。此外，图4的示例仅是光源驱动单元4的示例，并且具有不同配置的电路可以用作光源驱动单元4。
再次参见图3。TDC 6将从光接收元件3提供的像素信号转换为指示定时的时间信息。具体地，TDC 6将从光源控制单元5发送的光源2的发光定时视为时间t0(参见图2)。
然后，基于时间t0，TDC 6测量从光源2发光的发光定时到光接收元件3接收光的光接收定时的时间，并且将测量结果作为数字值的时间信息输出。
直方图生成单元7基于从TDC 6输出的时间信息生成如图2所示的直方图。具体地，直方图生成单元7根据直方图对从TDC 6发送的时间信息进行分类，并且增加直方图的对应箱的值。
然后，诸如向光源驱动单元4输出发光命令、光源2响应于发光命令发光、由TDC 6转换为时间信息以及由直方图生成单元7基于时间信息增加直方图的箱的一系列处理被重复预定次数(例如，数万次)。这完成了直方图生成单元7的每帧直方图的生成。
在一帧的直方图中检测到多个峰值的情况下，选择单元8基于由光源控制单元5控制的光源2的驱动状态选择一个峰值。稍后将描述选择单元8的具体操作。
距离计算单元9基于由选择单元8选择的一个峰值，通过上述等式(1)计算到对象的距离D。
接下来，将参考图6至图10描述选择单元8的具体操作。图6是示出根据本公开的实施例的从光源2发射的发射光L1的脉冲形状的示例的示图。
在本公开中，从光源2发射的发射光L1的四种脉冲形状被设置为用于模拟的输入条件的示例。这些脉冲形状是从由光源控制单元5控制为四种驱动状态1至4的光源2发射的发射光L1的脉冲形状。
如图6所示，在本公开中，设置脉冲形状，使得随着光源2的驱动状态从驱动状态1改变到驱动状态2、3和4，发射光L1的脉冲的上升时间和下降时间变短。
图7是示出根据本公开的实施例的由直方图生成单元7生成的直方图的示例的示图。具体地，图7示出了基于从被控制到上述驱动状态1至4的发射光L1产生的反射光L2生成的直方图的模拟结果。
如从图7中清楚地，随着光源2的驱动状态从驱动状态1改变到驱动状态2、3和4，所生成的直方图中的峰值的强度增加并且色散减小。
此外，随着光源2的驱动状态从驱动状态1改变到驱动状态2、3和4，所生成的直方图中的峰值的峰度增加并且偏斜度减小。
此外，随着光源2的驱动状态从驱动状态1变为驱动状态2、3和4，所生成的直方图中的峰值的对称性变得更好并且拖尾程度降低。
即，在该实施例中，可以通过控制光源2的驱动状态来控制由直方图生成单元7生成的直方图中的峰值的强度和汇总统计量(例如，色散、偏斜度、峰度、不对称性、拖尾度、平均值、模式、中值等)。在下面的描述中，峰值的强度和汇总统计量也被统称为“峰值形状”。
在该实施例中，光源控制单元5通过动态改变光源2的驱动状态来动态改变针对每帧获得的峰值的强度和汇总统计量(即，峰值形状)。图8是用于解释由根据本公开的实施例的本装置引起的直方图中的峰值形状的变化的示图。
例如，如图8所示，光源控制单元5控制光源2的驱动状态，使得在帧1中获得具有低强度的峰值P1，并且控制光源2的驱动状态，使得在帧2中获得具有比前一峰值P1更高的强度和相同色散的峰值P2。
此外，光源控制单元5控制光源2的驱动状态，使得在帧3中获得比前一峰值P2具有相同强度和较小色散的峰值P3，并且控制光源2的驱动状态，使得在帧4中获得比前一峰值P3具有较小强度和较大色散的峰值P4。
图9是用于解释由根据本公开实施例的另一装置引起的直方图中的峰值形状的变化的示图。即使另一装置可以使光在与从本装置产生的发射光L1同步的定时进入，另一装置也难以使在强度和汇总统计量方面与发射光L1同步的光进入本装置。
这是因为已经测量了发射光L1和反射光L2的另一装置需要时间来测量发射光L1和反射光L2的强度和汇总统计量，并且发射与发射光L1和反射光L2的强度和汇总统计量同步的另一光，因此难以与动态变化的峰值形状同步。
因此，如图9所示，由另一装置产生的帧1至4的直方图中的所有峰值P1a至P4a具有基本相同的强度和汇总统计量。
在从本装置产生的反射光L2和从另一装置产生的光两者都入射到光接收元件3上的情况下，如图10所示，在一帧中检测到多个峰值。例如，在帧1中检测到上述峰值P1和峰值P1a，在帧2中检测到峰值P2和峰值P2a，在帧3中检测到峰值P3和峰值P3a，并且在帧4中检测到峰值P4和峰值P4a。
在此处，根据实施例的选择单元8基于从光源控制单元5发送的关于光源2的驱动状态的信息，从一帧中检测到的多个峰值中选择更高有效性的一个峰值。
例如，光源控制单元5向选择单元8发送指示“在帧2中检测到的峰值具有与在帧1中检测到的峰值相同的色散和更高的强度”的信息。
此外，选择单元8将帧1中的峰值P1的峰值形状和帧2中的峰值P2的峰值形状进行比较，并且将帧1中的峰值P1a的峰值形状和帧2中的峰值P2a的峰值形状进行比较。
通过使用从光源控制单元5发送的关于驱动状态的信息，选择单元8可以从帧1的直方图中选择高有效性的峰值P1，并且可以从帧2的直方图中选择高有效性的峰值P2。
类似地，选择单元8可以通过将帧2中的峰值P2和P2a分别与帧3中的峰值P3和P3a进行比较，从帧3中的直方图中选择高有效性的峰值P3。
类似地，选择单元8可以通过将帧3中的峰值P3和P3a分别与帧4中的峰值P4和P4a进行比较，从帧4中的直方图中选择高有效性的峰值P4。
例如，选择单元8绘制在每个帧中检测到的峰值的汇总统计量(例如，色散)。在通过绘制形成的折线的移动与从光源2的驱动状态预测的移动匹配的情况下，选择单元8可以将形成折线的峰值确定为高有效性的峰值。
注意，在上述方法中，要使用的汇总统计量的类型的数量不限于一个，并且通过以多维方式使用多种类型的汇总统计量，通过与从光源2的驱动状态预测的移动进行比较，可以选择更高有效性的峰值。
此外，在光源控制单元5动态改变光源2的驱动状态使得汇总统计量的差异变大的情况下，折线的移动变大，并且因此选择单元8可以准确地确定高有效性的峰值。
然后，距离计算单元9不是基于从由选择单元8未选择的其他装置产生的峰值P1a至P4a，而是基于从由选择单元8选择的当前装置产生的峰值P1至P4来计算到对象的距离D。
如上所述，在该实施例中，在一帧中检测到多个峰值的情况下，可以通过针对每一帧确定峰值形状是否匹配光源2的驱动状态来选择由从本装置发射的发射光L1产生的峰值。因此，根据该实施例，可以抑制由另一距离测量装置等引起的干扰。
尽管在实施例中已经描述了如图10所示从多个单独的峰值中选择一个峰值的示例，但是可以从以重叠方式检测的多个峰值中选择一个峰值。在这种情况下，例如，仅需要通过使用现有方法分离重叠的峰值，并从多个分离的峰值中选择一个峰值。
此外，在实施例中已经描述了通过相对比较在不同帧中检测到的峰值的汇总统计量来确定峰值的有效性的示例，可以基于在一帧中检测到的多个峰值的汇总统计量的绝对值来选择一个峰值。
例如，已知与从来自对象的反射光L2产生的峰值相比，从另一装置直接入射的光产生的峰值的色散值非常小。有鉴于此，在作为在一帧中检测到的多个峰值的色散值之间的比较结果，某个峰值的色散值与其他峰值的色散值相比非常小的情况下，这样的峰值可以被视为由从其他装置直接入射的光产生的峰值，并且可以从选择候选中排除。
在该实施例中，光源控制单元5期望随机改变光源2的驱动状态。例如，根据实施例的光源控制单元5可以通过在确定光源2的驱动状态的过程中包括随机数发生器(未示出)的输出结果来随机改变光源2的驱动状态。
在该实施例中，这使得即使当另一装置基于光源2的过去驱动状态预测光源2的驱动状态并试图实现与本装置的峰值形状同步时，也可以抑制由另一装置引起的干扰。因此，根据该实施例，可以有效地抑制由另一距离测量装置等引起的干扰。
在该实施例中，光源控制单元5期望通过改变用于驱动光源2的驱动电流IB的脉冲宽度、上升时间和下降时间中的至少一个来改变光源2的驱动状态。
这使得可以通过使用如图4所示的简单电路来改变光源2的驱动状态，并且因此可以减小距离测量装置1所需的电路面积。因此，根据该实施例，可以降低距离测量装置1的制造成本。
在该实施例中，可以通过改变驱动电流IB的脉冲宽度、上升时间和下降时间之外的方式来改变光源2的驱动状态。
此外，在该实施例中，选择单元8期望基于从由峰值的色散、偏斜度、峰度、不对称性和拖尾度组成的组中选择的至少一个汇总统计量，从多个峰值中选择一个峰值。这是因为，这五种类型的汇总统计量是可以通过控制光源2的驱动状态来精确控制的汇总统计量，如图7所示。
即，在该实施例中，可以基于这五种类型的汇总统计量中的至少一种来准确地选择高有效性的峰值。因此，根据该实施例，可以有效地抑制由另一距离测量装置等引起的干扰。
在该实施例中，可以基于除了峰值的色散、偏斜度、峰度、不对称性和拖尾度之外的汇总统计量从多个峰值中选择一个峰值。例如，除了五个汇总统计量中的至少一个之外，还可以通过使用从由平均值、众数和中值组成的组中选择的至少一个汇总统计量来选择一个峰值。因此，可以更有效地抑制由另一距离测量装置等引起的干扰。
此外，在该实施例中，选择单元8可以通过执行机器学习从多个峰值中选择一个峰值。具体地，选择单元8基于关于光源2的驱动状态的信息和关于驱动状态中的峰值的汇总统计量的信息，通过执行机器学习来生成用于与光源2的驱动状态相对应的峰值的汇总统计量的学习模型。选择单元8将关于所生成的学习模型的信息存储在存储单元(未示出)中。
在一帧中检测到多个峰值的情况下，选择单元8可以基于多个峰值的汇总统计量和所生成的学习模型来选择一个峰值。
以这种方式，通过执行机器学习并选择一个峰值，可以准确地选择高有效性的峰值。因此，根据该实施例，可以有效地抑制由另一距离测量装置等引起的干扰。
在该实施例中，在一帧的直方图中未检测到多个峰值的情况下，期望禁用选择单元8。通过这样在未检测到多个峰值并且没有干扰风险的情况下停止选择单元8的操作，可以减少选择单元8消耗的功率。
因此，根据实施例，可以降低距离测量装置1的功耗。
[距离测量处理的细节]
接下来，将参考图11描述由根据实施例的距离测量装置1执行的距离测量处理的细节。图11是示出根据实施例的距离测量处理的处理过程的流程图。
首先，TDC 6执行用于测量指示从光源2发光的发光定时到光接收元件3接收光的光接收定时的时间的时间信息的时间测量处理(步骤S101)。
具体地，TDC 6将从光源控制单元5传输的光源2的发光定时视为时间t0，并且基于时间t0测量从光源2发光的发光定时到光接收元件3接收光的光接收定时的时间。然后，TDC6将测量结果作为数字值的时间信息输出到直方图生成单元7。
接下来，直方图生成单元7执行用于基于时间信息生成直方图的直方图生成处理(步骤S102)。具体地，直方图生成单元7根据直方图对从TDC 6发送的时间信息进行分类，并且增加直方图的对应箱的值。
然后，响应于发光命令的光源2的发光、由TDC 6转换为时间信息以及直方图生成单元7的增量重复预定次数，并且从而完成直方图生成单元7的每帧直方图的生成。
接下来，光源控制单元5执行用于动态改变光源2的驱动状态的光源控制处理(步骤S103)。具体地，光源控制单元5通过控制两个电流镜电路CM2和CM3并且控制从脉冲发生电路28输出的脉冲信号的脉冲宽度和脉冲周期来动态改变光源2的驱动状态。
然后，光源控制单元5通过动态改变光源2的驱动状态来动态改变针对每一帧获得的峰值形状。
接下来，选择单元8确定在一帧的直方图中是否检测到多个峰值(步骤S104)。在一帧的直方图中检测到多个峰值的情况下(步骤S104，是)，选择单元8基于光源2的驱动状态执行用于选择一个峰值的选择处理(步骤S105)。
接下来，距离计算单元9基于所选择的峰值执行用于计算到对象的距离D的距离计算处理(步骤S106)，并且结束一系列距离测量处理。
同时，在一帧的直方图中未检测到多个峰值的情况下(步骤S104，否)，距离计算单元9基于检测到的一个峰值计算到对象的距离D(步骤S106)。即，在一帧的直方图中未检测到多个峰值的情况下，选择单元8不执行选择处理。
[效果]
根据实施例的距离测量装置1包括时间测量单元(TDC)6、直方图生成单元7、光源控制单元5、选择单元8和距离计算单元9。时间测量单元(TDC 6)测量指示从光源2发光的发光定时到光接收元件3接收光的光接收定时的时间的时间信息。直方图生成单元7基于时间信息生成直方图。光源控制单元5动态改变光源2的驱动状态。在一帧的直方图中检测到多个峰值的情况下，选择单元8基于光源2的驱动状态选择一个峰值。距离计算单元9基于所选择的峰值计算到对象的距离D。
因此，可以抑制由另一距离测量装置等引起的干扰。
此外，在根据实施例的距离测量装置1中，光源控制单元5随机改变光源2的驱动状态。
因此，可以有效地抑制由另一距离测量装置等引起的干扰。
此外，在根据实施例的距离测量装置1中，光源控制单元5通过改变用于驱动光源2的电流的脉冲宽度、上升时间和下降时间中的至少一个来改变光源2的驱动状态。
因此，可以减小距离测量装置1所需的电路面积，并且因此可以降低距离测量装置1的制造成本。
此外，在根据实施例的距离测量装置1中，选择单元8基于从由多个峰值的色散、偏斜度、峰度、不对称性和拖尾度组成的组中选择的至少一个汇总统计量来选择一个峰值。
因此，可以有效地抑制由另一距离测量装置等引起的干扰。
此外，在根据实施例的距离测量装置1中，选择单元8从通过使用关于动态改变的光源2的驱动状态的信息和关于直方图中的峰值的汇总统计量的信息而生成的学习模型中选择一个峰值。
因此，可以有效地抑制由另一距离测量装置等引起的干扰。
此外，在一帧的直方图中未检测到多个峰值的情况下，根据实施例的距离测量装置1禁用选择单元8。
因此，可以降低距离测量装置1的功耗。
根据实施例的距离测量方法包括时间测量步骤(步骤S101)、直方图生成步骤(步骤S102)、光源控制步骤(步骤S103)、选择步骤(步骤S104)和距离计算步骤(步骤S105)。在时间测量步骤(步骤S101)中，测量指示从光源2发光的发光定时到光接收元件3接收光的光接收定时的时间的时间信息。在直方图生成步骤(步骤S102)中，基于时间信息生成直方图。在光源控制步骤(步骤S103)中，动态改变光源2的驱动状态。在选择步骤(步骤S104)中，在一帧的直方图中检测到多个峰值的情况下，基于光源2的驱动状态选择一个峰值。在距离计算步骤(步骤S105)中，基于所选择的峰值计算到对象的距离D。
因此，可以抑制由另一距离测量装置等引起的干扰。
[移动体的应用示例]
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以实现为安装在诸如汽车、电动车辆、混合电动车辆、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船舶和机器人的任何类型的移动体上的装置。
图12是示出车辆控制系统的示意性配置的示例的框图，该车辆控制系统是作为可应用根据本公开的实施方式的技术的移动体控制系统的示例。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图12所示出的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040以及集成控制单元12050。此外，微型计算机12051、声音/图像输出部12052、车载网络接口(I/F)12053作为集成控制单元12050的功能配置而示出。
驱动系统控制单元12010根据各种程序对与车辆的驱动系统相关的设备的工作进行控制。例如，驱动系统控制单元12010用作控制设备来控制：用于生成车辆的驱动力的驱动力生成设备，诸如内燃机、驱动电机等，用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构，用于调节车辆的转向角的转向机构，以及用于生成车辆的制动力的制动设备等。
车身系统控制单元12020根据各种程序对车身所配置的各种类型的设备的操作进行控制。例如，车身系统控制单元12020用作控制设备来控制下列项：无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗设备，或前照灯、倒车灯、制动灯、转向灯、雾灯等各种灯。在这种情况下，车身系统控制单元12020可接收来自替代钥匙的移动设备所传输的无线电波或者各种开关的信号作为输入。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，以控制车辆的门锁设备、电动车窗设备、灯等。
车外信息检测单元12030检测配有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030连接有成像部12031。车外信息检测单元12030使成像部12031成像车辆外部的图像，并且接收所成像的图像。基于所接收的图像，车外信息检测单元12030可执行检测对象(诸如路面上的人、车辆、障碍物、标志、符号等)的处理，或者执行检测到对象的距离的处理。
成像部12031是接收光并且输出与所接收的光的光量相对应的电信号的光学传感器。成像部12031能够输出作为图像的电信号，或者能够输出作为关于所测量距离的信息的电信号。此外，由成像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等的不可见光。
车内信息检测单元12040检测关于车辆内部的信息。车内信息检测单元12040可以连接有检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041。驾驶员状态检测部12041例如包括拍摄驾驶员的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的注意力集中程度，或者可辨别驾驶员是否在打瞌睡。
微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆内部或外部的信息，计算用于驱动力生成设备、转向机构或制动设备的控制目标值，并且向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051能够执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能的协同控制，该功能包括用于车辆的碰撞回避或撞击缓冲、基于车间距离的跟随驾驶、车速保持驾驶、车辆碰撞的警报、车辆偏离车道的警报等。
此外，微型计算机12051，可通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆外部或内部的信息以控制驱动力生成设备、转向机构、制动设备，从而执行旨在用于不依赖于驾驶员的操作的自动行驶等的协同控制。
此外，微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030获得的关于车辆外部的信息向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051，可基于由车外信息检测单元12030检测的前方车辆或迎面车辆的位置来控制前照灯，将其从远光改变为近光，从而执行旨在通过控制前照灯来防止眩光的协同控制。
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号传输至输出设备，该输出设备能够向车辆的乘客或车辆外部以视觉或听觉方式通知信息。在图12的示例中，音频扬声器12061、显示部12062和仪表面板12063作为输出设备而示出。显示部12062可例如包括车载显示器和平视显示器中的至少一个。
图13是示出成像部12031的安装位置的示例的示图。
在图13中，成像部12031包括成像部12101、12102、12103、12104和12105。
成像部12101、12102、12103、12104和12105可以被布置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠、后门以及车辆内部的挡风玻璃的上部的位置处。布置在前鼻的成像部12101以及布置在车辆内部的挡风玻璃的上部的成像部12105主要获得车辆12100的前方的图像。布置在侧视镜的成像部12102和12103主要获得车辆12100的侧面的图像。布置在后保险杠或后门的成像部12104主要获得车辆12100的后方的图像。布置在车辆内部的挡风玻璃的上部的成像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志、车道等。
顺便提及，图13示出成像部12101～12104的拍摄范围的示例。成像范围12111表示布置在前鼻的成像部12101的成像范围。成像范围12112和12113分别表示布置在侧视镜的成像部12102和12103的成像范围。成像范围12114表示布置在后保险杠或后门的成像部12104的成像范围。例如，通过叠加由成像部12101～12104成像的图像数据能够获得从上方观察的车辆12100的鸟瞰图像。
成像部12101～12104中的至少一个可具有获得距离信息的功能。例如，成像部12101～12104中的至少一个可以是由多个成像元件组成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的成像元件。
例如，微型计算机12051能够基于从成像部12101～12104获得的距离信息，确定到成像范围12111～12114内的每个三维对象的距离以及该距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，并且由此提取最近三维对象作为前方车辆，该最近三维对象具体存在于车辆12100的行驶路径上并且以预定速度(例如，等于或大于0公里/小时)在与车辆12100基本相同的方向上行驶。此外，微型计算机12051能够预先设置要保持的距前方车辆的跟随距离，并且执行自动制动控制(包括跟随的停车控制)、自动加速度控制(包括跟随的起动控制)等。因此，能够执行旨在用于不依赖于驾驶员的操作的自动行驶等的协同控制。
例如，微型计算机12051能够基于从成像部12101～12104获得的距离信息，将关于三维对象的三维对象数据分类为二轮车辆、标准尺寸车辆、大型车辆、行人、电线杆以及其他三维对象的三维对象数据，提取所分类的三维对象数据，以用于障碍物的自动回避。例如，微型计算机12051辨别车辆12100周围的障碍物是车辆12100的驾驶员能视觉识别的障碍物，还是对于车辆12100的驾驶员难以视觉识别的障碍物。于是，微型计算机12051确定碰撞风险，该碰撞风险指示与每个障碍物发生碰撞的风险。在碰撞风险等于或高于设定值存在碰撞的可能性的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警报，并且经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或回避转向。由此微型计算机12051能够协助驾驶以避免碰撞。
成像部12101～12104中的至少一个可以是检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051能够通过确定在成像部12101～12104的成像图像中是否存在行人来识别行人。这种行人识别例如由下列程序执行：提取作为红外相机的成像部12101～12104的成像图像中的特性点的程序，以及通过在表示对象轮廓的一系列特性点上执行图案匹配处理来确定是否是行人的程序。当微型计算机12051确定在成像部12101～12104的成像图像中存在行人并且因此识别到行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使其显示叠加在所识别的行人用于强调所识别的行人的方形轮廓线。声音/图像输出部12052还可控制显示部12062，使其在期望的位置处显示表示行人的图标等。
上面已经描述了可以应用根据本公开的技术的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可以应用于上述配置中的成像部12031。具体地，图1中的距离测量装置1可以应用于成像部12031。通过将根据本公开的技术应用于成像部12031，可以抑制由另一车辆的距离测量装置等引起的干扰。
尽管上面已经描述了本公开的实施例，但是本公开的技术范围不限于上述实施例，并且可以在不脱离本公开的主旨的情况下进行各种改变。此外，可以适当地组合不同实施例和修改中的组成元素。
例如，尽管在实施例中已经描述了选择单元8和距离计算单元9设置在距离测量装置1内部的示例，但是选择单元8和距离计算单元9可以设置在距离测量装置外部设置的应用处理器中。
因此，即使当选择单元8或距离计算单元9的算法存在问题时，也可以通过软件更新来改进应用处理器，从而可以容易地改进这样的问题。
此外，本说明书中描述的效果仅是示例而不是限制性的，并且可以产生其他效果。
本技术还可以具有以下配置。
(1)
一种距离测量装置，包括：
时间测量单元，测量指示从光源发光的发光定时到光接收元件接收光的光接收定时的时间的时间信息；
直方图生成单元，基于时间信息生成直方图；
光源控制单元，动态改变光源的驱动状态；
选择单元，在一帧的直方图中检测到多个峰值的情况下，基于光源的驱动状态选择一个峰值；以及
距离计算单元，基于所选择的峰值计算到对象的距离。
(2)
根据(1)的距离测量装置，其中，
光源控制单元随机改变光源的驱动状态。
(3)
根据(1)或(2)的距离测量装置，其中，
光源控制单元通过改变用于驱动光源的电流的脉冲宽度、上升时间和下降时间中的至少一个来改变光源的驱动状态。
(4)
根据(1)至(3)中任一项的距离测量装置，其中，
选择单元基于从由多个峰值的色散、偏斜度、峰度、不对称性和拖尾度组成的组中选择的至少一个汇总统计量来选择一个峰值。
(5)
根据(4)的距离测量装置，其中，
选择单元基于通过使用关于动态改变的光源驱动状态的信息和关于直方图中的峰值的汇总统计量的信息而生成的学习模型来选择一个峰值。
(6)
根据(1)至(5)中任一项的距离测量装置，其中，
在一帧的直方图中未检测到多个峰值的情况下，禁用选择单元。
(7)
一种距离测量方法，包括：
时间测量步骤，用于测量指示从光源发光的发光定时到光接收元件接收光的光接收定时的时间的时间信息；
直方图生成步骤，用于基于时间信息生成直方图；
光源控制步骤，用于动态改变光源的驱动状态；
选择步骤，用于在一帧的直方图中检测到多个峰值的情况下，基于光源的驱动状态选择一个峰值；以及
距离计算步骤，用于基于所选择的峰值计算到对象的距离。
(8)
根据(7)的距离测量方法，其中，
在光源控制步骤中，随机改变光源的驱动状态。
(9)
根据(7)或(8)的距离测量方法，其中，
在光源控制步骤中，通过改变用于驱动光源的电流的脉冲宽度、上升时间和下降时间中的至少一个来改变光源的驱动状态。
(10)
根据(7)至(9)中任一项的距离测量方法，其中，
在选择步骤中，基于从由多个峰的方差、偏斜度、峰度、不对称性和拖尾度组成的组中选择的至少一个汇总统计量来选择一个峰。
(11)
根据(10)的距离测量方法，其中，
在选择步骤中，基于通过使用关于动态改变的光源的驱动状态的信息和关于直方图中的峰值的汇总统计量的信息而生成的学习模型来选择一个峰值。
(12)
根据(7)至(11)中任一项的距离测量方法，其中，
在一帧的直方图中未检测到多个峰值的情况下，不执行选择步骤。
参考标记列表
1 距离测量装置
2 光源
3 光接收元件
4 光源驱动单元
5 光源控制单元
6 TDC(时间测量单元的示例)
7 直方图生成单元
8 选择单元
9 距离计算单元。

Claims (7)

1.一种距离测量装置，包括：
时间测量单元，测量指示从光源发光的发光定时到光接收元件接收光的光接收定时的时间的时间信息；
直方图生成单元，基于所述时间信息生成直方图；
光源控制单元，动态改变所述光源的驱动状态；
选择单元，在一帧的直方图中检测到多个峰值的情况下，基于所述光源的驱动状态选择一个峰值；以及
距离计算单元，基于所选择的峰值计算到对象的距离。
2.根据权利要求1所述的距离测量装置，其中，
所述光源控制单元随机改变所述光源的驱动状态。
3.根据权利要求1所述的距离测量装置，其中，
所述光源控制单元通过改变用于驱动所述光源的电流的脉冲宽度、上升时间和下降时间中的至少一个来改变所述光源的驱动状态。
4.根据权利要求1所述的距离测量装置，其中，
所述选择单元基于从由所述多个峰值的色散、偏斜度、峰度、不对称性和拖尾度组成的组中选择的至少一个汇总统计量来选择一个峰值。
5.根据权利要求4所述的距离测量装置，其中，
所述选择单元基于通过使用关于动态改变的所述光源的驱动状态的信息和关于所述直方图中的峰值的汇总统计量的信息而生成的学习模型来选择一个峰值。
6.根据权利要求1所述的距离测量装置，其中，
在一帧的直方图中未检测到多个峰值的情况下，禁用所述选择单元。
7.一种距离测量方法，包括：
时间测量步骤，用于测量指示从光源发光的发光定时到光接收元件接收光的光接收定时的时间的时间信息；
直方图生成步骤，用于基于所述时间信息生成直方图；
光源控制步骤，用于动态改变所述光源的驱动状态；
选择步骤，用于在一帧的直方图中检测到多个峰值的情况下，基于所述光源的驱动状态选择一个峰值；以及
距离计算步骤，用于基于所选择的峰值计算到对象的距离。
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