CN114442108A - 应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法及系统，通过对测量数据的位宽N划分若干设定步长，对测量数据进行动态缩小峰值提取范围处理，具体为，以设定步长生成直方图，将峰值对应的横坐标存储后，由峰值对应的横坐标确定待选范围，选取符合待选范围的测量数据，将下一设定步长更新为当前设定步长；循环进行动态缩小峰值提取范围处理，直至最后一个设定步长生成终选直方图，将最终峰值对应的横坐标存储后，将存储的所有横坐标的数值拼接获得最终光子飞行时间测量值；本发明通过动态缩小峰值提取范围与设置多个可变的设定步长，能够使得需要统计的数据量快速减少，能够大大缩短直方图峰值提取时间，提高峰值提取效率。

Description

应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法及系统

技术领域

本发明涉及一种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法及系统，属于数字信号处理领域。

背景技术

直方图峰值提取的主要步骤包括直方图的形成以及峰值提取。直方图由横坐标和纵坐标组成，每一个横坐标值代表不同的光子飞行时间，每一个纵坐标值对应每个光子飞行时间出现的次数。峰值提取的功能是在若干组光子飞行时间中确定一组有效的光子飞行时间，通过有效光子飞行时间计算得到具体距离。

整个激光测距(TOF，Time of flight)系统包括数据获取和直方图峰值提取两步。第一步数值获取主要从时间数字转换等传感器而来，数据获取的速度一般与传感器结构与电路设计相关。第二步直方图峰值提取主要有两种方法。

其中一种利用MCU(微控制单元)片外实现，需要提前将第一步获取的若干组光子飞行时间数据存储于存储器电路中，存储过程中需要将存储器地址与光子飞行时间数据一一对应。数据获取部分每传输一个光子飞行时间数据至存储器，计数器对应存储器地址加一，最后再通过算法提取所有存储器内的计数值，找到出现次数最多的直方图纵坐标值所对应的存储器地址，从而确定光子飞行时间，最终计算得到测量距离。这种方法先计数再提取，分两步处理，耗费大量时间。同时伴随应用的不断升级，对数据量的要求也越来越高，存储器的宽度和深度呈几何倍增长，故该方法具有很大的局限性。

另一种方法是在数据形成直方图的基础上，利用对直方图数据积分锁定直方图峰值区域再进行直方图峰值数据提取，然而MCU积分运算是将一个个时间间隔(时间间隔定义为bin,为直方图的最小时间精度)的面积相加，本质上并没有减少显著运算，与此同时，有限的小数限制了积分精度，反而影响直方图峰值提取的精度。

因此，非常有必要提出一种能够在保证测量精度的前提下缩短直方图峰值提取时间的方法。上述问题是在激光测距的直方图峰值提取程中应当予以考虑并解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法及系统解决现有技术中存在的直方图峰值提取时间长以及精度不够的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法，包括：

接收时间数字转换传感器的采集数据并进行滤波，获取测量数据；通过滤除噪声后的测量数据的数量及分布情况，将测量数据的位宽N划分为若干可变的设定步长，对测量数据进行动态缩小峰值提取范围处理，具体为，以设定步长生成直方图，获取直方图中峰值，将峰值对应的横坐标存储后，由峰值对应的横坐标确定待选范围，选取符合待选范围的测量数据，将下一设定步长更新为当前设定步长；循环进行动态缩小峰值提取范围处理，直至最后一个设定步长生成终选直方图，提取最终峰值，将最终峰值对应的横坐标存储后，将存储的所有横坐标的数值拼接获得最终光子飞行时间测量值。

进一步地，具体包括以下步骤，

S1、接收时间数字转换传感器的采集数据并进行滤波，将采集数据中高于预设的噪声阈值进行提取，获得测量数据，包括光子飞行时间和光子飞行次数，并存于直方图存储器一，同时根据滤除噪声数据的数量及分布情况，将测量数据的位宽N由高位向低位依次划分为n个可变的设定步长(1…i…n)；

S2、对测量数据进行动态缩小峰值提取范围处理，以设定步长i生成待选直方图，进行待选峰值提取；将直方图存储器一的测量数据，根据设定步长i 统计于直方图存储器二，在直方图存储器二中生成待选直方图，获取待选直方图中出现最多光子飞行次数的第一峰值，将第一峰值对应的横坐标X_i的数值存于峰值存储器的PEAKi地址上后，初始化直方图存储器二，由横坐标X_i的数值确定峰值所在的待选范围，选取直方图存储器一中符合待选范围的测量数据存于直方图存储器二后，初始化直方图存储器一；令i＝i+1，将下一设定步长更新为当前设定步长，如i<n，进入下一步骤S3；否则，进入步骤S4；

S3、将步骤S2所得直方图存储器二中的测量数据，根据设定步长i统计于直方图存储器一，生成再选直方图，获取再选直方图中出现最多光子飞行次数的第二峰值，将第二峰值对应的横坐标X_i的数值存于PEAK存储器中的PEAKi 地址，然后初始化直方图存储器一；由横坐标X_i的数值确定峰值所在的待选范围，选取直方图存储器二中符合待选范围的测量数据存于直方图存储器一后，初始化直方图存储器二；令i＝i+1，将下一设定步长更新为当前设定步长，如i<n，返回步骤S2；否则，进入步骤S4；

S4、以设定步长i生成终选直方图，进行终选峰值提取；将步骤S2所得直方图存储器二中的测量数据根据设定步长i统计于直方图存储器一，或将步骤S3所得直方图存储器一中的测量数据根据设定步长i统计于直方图存储器二，生成终选直方图，获取终选直方图中出现最多光子飞行次数的终选峰值，将终选峰值对应的横坐标Xi的数值存于PEAK存储器中的PEAKi地址，将PEAK 存储器中存储的所有横坐标的数值拼接获得最终光子飞行时间测量值。

进一步地，步骤S2中，以设定步长i生成待选直方图，具体为，

步骤S2中，以设定步长i生成待选直方图，具体为，

S21、设定步长i的长度为k，确定划分范围为2^N/2^k，将采集的测量数据的光子飞行时间以划分范围分为2^k个分组；

S22、计算步骤S21所得各分组中光子飞行次数之和；

S23、对步骤S21所得各分组建立待选直方图，待选直方图的横坐标为分组的序号，纵坐标为光子飞行次数。

进一步地，步骤S2中，由横坐标X_i的数值确定峰值所在的待选范围，具体为，将第一峰值对应的横坐标X_i的数值所在的分组作为待选范围，待选范围内测量数据数量为2^N/2^k，更新N＝N-k。

进一步地，步骤S4中，将PEAK存储器中存储的所有横坐标的数值中横坐标数值拼接获得最终光子飞行时间测量值，具体为，将以PEAK1地址、 PEAK2地址…PEAKi地址中各横坐标数值对应的设定步长的长度转换为二进制数据后，按照PEAK1地址、PEAK2地址…PEAKi地址排列拼接后，即可获得最终光子飞行时间测量值的二进制数值。

进一步地，步骤S1中，可变的设定步长为各设定步长不相等或相等。

一种实现上述任一项所述应用于激光测距的三步直方图峰值提取方法的应用于激光测距的三步直方图峰值提取系统，包括时间数字转换传感器与微控制单元MCU，微控制单元MCU包括控制模块、噪声滤波模块、峰值提取模块、直方图存储器一、直方图存储器二和峰值存储器，

微控制单元MCU使能时间数字转换传感器，时间数字转换传感器开始采集数据，并将采集数据发送给微控制单元MCU；微控制单元MCU中，在噪声滤波模块对噪声进行滤波后获得测量数据，将测量数据发送给控制模块，控制模块将测量数据的位宽N划分为若干可变的设定步长，对测量数据进行动态缩小峰值提取范围处理，通过峰值提取模块、直方图存储器一和直方图存储器二交替进行峰值提取多次，实现动态缩小峰值提取范围后的各设定步长生成的直方图峰值提取，并将提取到的各峰值对应的横坐标存储于峰值存储器，将峰值存储器中存储的所有横坐标的数值拼接获得最终光子飞行时间测量值。

本发明的有益效果是：

一、该种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法及系统，与现有的直方图生成与峰值提取两步方法相比，一方面，本发明方法通过动态缩小峰值提取范围与可变步长的设置，能够使得需要统计的值以最快速度减少；另一方面，本发明在直方图生成的同时进行直方图峰值提取，大大缩短直方图峰值提取时间，有效提高峰值提取效率。

二、该种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法及系统，与积分直方图提取方法相比，本发明在数据处理过程中，所有数据均加以利用，有选择性的将与直方图峰值无关的数据剔除，保证直方图峰值提取的精度。

三、本发明方法，与需要对外置大内存存储器进行数据读写的方法相比，本发明在结构上不断复用主控自带的存储硬件资源，简化了系统的构成，提高了硬件资源利用率。

四、该种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法及系统，与已有直方图提取的方法相比，本发明在第一步进行了预滤波，将噪声对直方图峰值提取速度的影响减小，同时噪声阈值会根据测量环境的变化而变化，提高了系统的抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明实施例应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法的流程示意图。

图2是实施例中时间数字转换传感器的采集数据的说明示意图。

图3是实施例中将测量数据的位宽16划分为三个设定步长的具体示例的说明示意图；

图4是实施例中划分三个设定步长生成待选直方图进行进行峰值提取的说明示意图，其中，(a)是设定步长1生成待选直方图的说明示意图，(b)是设定步长2生成待选直方图的说明示意图，(c)是设定步长3生成待选直方图的说明示意图。

图5是实施例应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法的实验仿真结果的说明示意图。

图6是实施例应用于激光测距的多步直方图峰值提取系统的说明示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例

一种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法，如图1，包括：

接收时间数字转换传感器的采集数据并进行滤波，获取测量数据；通过滤除噪声后的测量数据的数量及分布情况，将测量数据的位宽N划分为若干可变的设定步长，对测量数据进行动态缩小峰值提取范围处理，具体为，以设定步长生成直方图，获取直方图中峰值，将峰值对应的横坐标存储后，由峰值对应的横坐标确定待选范围，选取符合待选范围的测量数据，将下一设定步长更新为当前设定步长；循环进行动态缩小峰值提取范围处理，直至最后一个设定步长生成终选直方图，提取最终峰值，将最终峰值对应的横坐标存储后，将存储的所有横坐标的数值拼接获得最终光子飞行时间测量值。

该种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法，与现有的直方图生成与峰值提取两步方法相比，一方面，本发明方法通过动态缩小峰值提取范围与可变步长的设置，能够使得需要统计数据量快速减少；另一方面，本发明在直方图生成的同时进行直方图峰值提取，大大缩短直方图峰值提取时间，有效提高峰值提取效率。

该种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法，具体包括以下步骤，

S1、接收时间数字转换传感器的采集数据并进行滤波，将采集数据中高于预设的噪声阈值进行提取，获得测量数据，包括光子飞行时间和光子飞行次数，并存于直方图存储器一，将测量数据的位宽N由高位向低位依次划分为n个可变的设定步长(1…i…n)；在步骤S1中，可变的设定步长为各设定步长不相等或相等。噪声阈值可根据实际传感器探测光子飞行时间的工作环境实时调整设置。

S2、对测量数据进行动态缩小峰值提取范围处理，以设定步长i生成待选直方图，进行待选峰值提取；将直方图存储器一的测量数据，根据设定步长i 统计于直方图存储器二，在直方图存储器二中生成待选直方图，获取待选直方图中出现最多光子飞行次数的第一峰值，将第一峰值对应的横坐标X_i的数值存于峰值存储器的PEAKi地址上后，初始化直方图存储器二，由横坐标X_i的数值确定峰值所在的待选范围，选取直方图存储器一中符合待选范围的测量数据存于直方图存储器二后，初始化直方图存储器一；令i＝i+1，将下一设定步长更新为当前设定步长，如i<n，进入下一步骤S3；否则，进入步骤S4；

步骤S2中，以设定步长i生成待选直方图，具体为，

S21、设定步长i的长度为k，确定划分范围为2^N/2^k，将采集的测量数据的光子飞行时间以划分范围分为2^k个分组；

S22、计算步骤S21所得各分组中光子飞行次数之和；

S23、对步骤S21所得各分组建立待选直方图，待选直方图的横坐标为分组的序号，纵坐标为光子飞行次数。

步骤S2中，由横坐标X_i的数值确定峰值所在的待选范围，具体为，将第一峰值对应的横坐标X_i的数值所在的分组作为待选范围，待选范围内测量数据数量为2^N/2^k，更新N＝N-k。

S3、将步骤S2所得直方图存储器二中的测量数据，根据设定步长i统计于直方图存储器一，生成再选直方图，获取再选直方图中出现最多光子飞行次数的第二峰值，将第二峰值对应的横坐标X_i的数值存于PEAK存储器中的PEAKi 地址，然后初始化直方图存储器一；由横坐标X_i的数值确定峰值所在的待选范围，选取直方图存储器二中符合待选范围的测量数据存于直方图存储器一后，初始化直方图存储器二；令i＝i+1，将下一设定步长更新为当前设定步长，如 i<n，返回步骤S2；否则，进入步骤S4；

步骤S3中，根据设定步长i统计于直方图存储器一，生成再选直方图，采用与步骤S21-S23相同步骤，具体为，

S31、设定步长i的长度为k，确定划分范围为2^N/2^k，将采集的测量数据以划分范围分为2^k个分组；

S32、计算步骤S31所得各分组中光子飞行次数之和；

S33、对步骤S31所得各分组建立再选直方图，再选直方图的横坐标为分组的序号，纵坐标为光子飞行次数。

步骤S3中，由横坐标X_i的数值确定峰值所在的待选范围，具体为，将第二峰值对应的横坐标X_i的数值所在的分组作为待选范围，待选范围内测量数据数量为2^N/2^k，更新N＝N-k。

S4、以设定步长i生成终选直方图，进行终选峰值提取；将步骤S2所得直方图存储器二中的测量数据根据设定步长i统计于直方图存储器一，或将步骤 S3所得直方图存储器一中的测量数据根据设定步长i统计于直方图存储器二，生成终选直方图，获取终选直方图中出现最多光子飞行次数的终选峰值，将终选峰值对应的横坐标Xi的数值存于PEAK存储器中的PEAKi地址，将PEAK 存储器中存储的所有横坐标的数值拼接获得最终光子飞行时间测量值。

步骤S4中，以设定步长i生成终选直方图，采用与步骤S21-S23相同步骤。

步骤S4中，将PEAK存储器中存储的所有横坐标的数值中横坐标数值拼接获得最终光子飞行时间测量值，具体为，将以PEAK1地址、PEAK2地址…PEAKi地址中各横坐标数值对应的设定步长的长度转换为二进制数据后，按照PEAK1地址、PEAK2地址…PEAKi地址排列拼接后，即可获得最终光子飞行时间测量值的二进制数值。

该种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法，通过采用多个可变的设定步长，可以改变设定步长等同调整直方图时间间隔(时间间隔定义为bin,为直方图的最小时间精度)的宽度，动态收缩直方图的统计范围，以最快的速度筛除干扰数据，直接提高了直方图峰值提取速度，减少直方图峰值提取时间的同时还保证了数据的精度。

该种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法，通过噪声阈值滤波减小数据提取量，变步长次数与长度的提取方法大大减少直方图峰值提取时间，加快了直方图峰值提取速度。不断缩小提取范围并未造成有效数据损坏，确保了直方图峰值提取精度。通过直方图存储器一与直方图存储器二在严格时序下的复用，提高了硬件资源利用效率。

该种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法中，步骤S2与S3中，初始化直方图存储器一以及初始化直方图存储器二，是对存储器的复位操作，将存储器内部数据清零。

该种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法中，对测量数据的位宽N 划分为n个设定步长，即n个设定步长的长度总和等于时间数字转换传感器的位宽N。每个设定步长的长度本质上是由时间数字转换传感器的数据位宽确定。若数据位宽为N，则最多可进行N步直方图峰值提取。进行设定步长的次数以及每步的位数都根据参与直方图峰值提取的数据分布范围决定，并不固定，也体现了本发明方法的灵活性。设定步长的次数以及每步的位数是由滤波滤除的噪声数据分布情况决定，分布情况包括滤除数据的个数以及它们对应横坐标的分布范围。即若滤除的数据较多且分布集中，分布的次数可以增加，对应的步长会缩短，反之则相反，以保证峰值提取的效率最大化。同时滤波步骤大大提高了系统的抗干扰能力。

该种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法的一个具体示例说明如下，如图2，时间数字转换传感器的采集的测量数据是由16位二进制数组成，横坐标有65536种可能，直方图黑色区域表示的是直方图峰值，白色区域则为直方图次峰值或噪声。如图3，将16位采集数据划分出三个设定步长，分别为6位、 5位、5位。

首先，如图4(a)所示，将所有采集的若干个测量数据的的光子飞行时间根据设定步长的位数k＝6有序统计在2⁶＝64个分组中，测量数据的位宽N＝16，则每个分组中数据的数量为2¹⁶/2⁶＝1024个，进行直方图峰值提取后获得第一峰值对应的横坐标的值，并存储于PEAK存储器。

其次，如图4(b)所示，将第一峰值对应的横坐标所在的分组作为待选范围，选取待选范围内的测量数据，待选范围内测量数据的数量为2^16-6＝1024， N＝N-k，以下一设定步长的位数5，有序统计在2⁵＝32个分组中，生成待选直方图后，进行第二峰值提取，进行直方图峰值提取后获得第一峰值对应的横坐标的值，并存储于PEAK存储器。

最后，如图4(c)所示，将第二峰值对应的横坐标所在的分组作为待选范围，选取待选范围内的测量数据，待选范围内测量数据的数量为2^10-5＝32， N＝N-k，以下一设定步长的位数5，有序统计在2⁵＝32个分组中，生成待选直方图后，进行第二峰值提取，进行直方图峰值提取后获得第一峰值对应的横坐标的值，并存储于PEAK存储器。将PEAK存储器中存储的所有横坐标的数值中横坐标数值拼接获得最终光子飞行时间测量值，具体为，将以PEAK1地址、 PEAK2地址…PEAKi地址中各横坐标数值依据对应的设定步长的长度转换为二进制数据后，按照PEAK1地址、PEAK2地址…PEAKi地址排列拼接后，即可获得最终光子飞行时间测量值的二进制数值。

实施例的该种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法进行实验仿真验证如下：图5为本次峰值提取结果的主要时序波形图，它们分别是时钟信号 (sys_clk)、复位信号(sys_rst_n)、峰值提取使能信号(star_en)、第一步长峰值 (PEAK1)、第二步长峰值(PEAK2)、第三步长峰值(PEAK3)、最终提取峰值(PEAK)、峰值出现的次数(Num)。本次仿真试验基于赛灵思公司的集成设计环境(vivado)。将采集的1000个16位二进制值测量数据存储在存储器中，进行峰值提取，峰值提取模块由star_en高电平使能工作，在噪声滤波电路工作后，划分为三个设定步长，分别为第一设步长高6位，第二设步长中5位，第三设步长低5位，第一次峰值提取后，获得峰值对应的横坐标，如图4(a)，依据设定步长1的长度为6，转换为6位二进制数为000001；第二次峰值提取后，获得峰值对应的横坐标，如图4(b)，依据设定步长2的长度为5，转换为 5位转换为对应的二进制00000；第三次峰值提取后，获得峰值对应的横坐标，如图4(c)，依据设定步长3的长度为5，转换为5位转换为对应的二进制为00101；从而将三次所得横坐标的二进制数值依次拼接，获得最终光子飞行时间测量值的二进制数值为0000010000000101(十进制为1029)，同时可统计到它出现的次数Num为0000010000(十进制为16)。对于时间数字转换传感器的测量范围在0至2056纳秒的，可以通过2056*1029/65536计算获得光子飞行时间测量值。

该种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法中，时间数字转换传感器的数据位宽决定了直方图峰值最大的提取次数，在满足分布次数不大于数据位宽的条件下，可以采取三步、四步、五步等直方图峰值提取，如将16位的数据分别分成高4位、中5位、低7位进行三步直方图峰值提取。同理，在满足所有步长和为数据位宽16位的条件下，数据也可以分成高5位、中3位、低8位等组合，具体视数据分布范围而定。

由该具体示例，可以看出，通过设置噪声阈值滤波，能够减小数据提取量；根据滤除噪声数据分布特点，动态调整步长数与步长长度的方法大大减少直方图峰值比较时间，加快了直方图峰值提取速度，提高了系统的抗干扰能力。不断缩小提取范围并未造成有效数据损坏，确保了直方图峰值提取精度。存储单元的复用提高了硬件资源利用效率。

如图6，实施例还提供一种实现上述任一项所述应用于激光测距的三步直方图峰值提取方法的应用于激光测距的三步直方图峰值提取系统，包括时间数字转换传感器与微控制单元MCU，微控制单元MCU包括控制模块、噪声滤波模块、峰值提取模块、直方图存储器一、直方图存储器二和峰值存储器，

微控制单元MCU使能时间数字转换传感器，时间数字转换传感器开始采集数据，并将采集数据发送给微控制单元MCU；微控制单元MCU中，在噪声滤波模块对噪声进行滤波后获得测量数据，将测量数据发送给控制模块，控制模块将测量数据的位宽N划分为若干可变的设定步长，对测量数据进行动态缩小峰值提取范围处理，通过峰值提取模块、直方图存储器一和直方图存储器二交替进行峰值提取多次，实现动态缩小峰值提取范围后的各设定步长生成的直方图峰值提取，并将提取到的各峰值对应的横坐标存储于峰值存储器，将峰值存储器中存储的所有横坐标的数值拼接获得最终光子飞行时间测量值。

该种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法及系统，激光测距的步骤包括数据获取、直方图峰值提取。数据获取中，由于位于数据获取部分的激光探测器的器件灵敏度都很高，探测器在探测时很容易会受到暗计数等噪声影响，将传感器测量值存储前与噪声阈值进行比较，这一步对包括噪声的测量值进行滤波，减少了直方图统计的数据，减少MCU处理数据次数，起到了缩短直方图峰值提取时间的效果，同时根据滤除噪声数据的分布情况，划分变步长的对应步数以及每步长度。在直方图峰值提取中，由于激光测距直方图的数据聚集性，不平等分割测量值的位数进行直方图提取，能够加快锁定峰值所在区域，最大限度减少提取数据的量，MCU提取的次数间接减少，缩短了提取的时间。

该种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法及系统，根据测量距离的远近灵活设置步长数以及步长长度，本质上就是不断将直方图统计的时间间隔以不同步长进行收缩，直到找到直方图峰值所在的最小时间间隔，能够提高提取精度，避免了在直方图峰值提取的过程中提取精度得以保障的问题。

该种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法及系统，对符合条件的值不停的进行筛选，数据量以最快速度减少，降低了对硬件条件的要求。直方图存储器一与直方图存储器二都采用的是MCU内部资源，在数据处理不会调用外部的存储器，减小了体积。同时互相复用存储器资源，提高了存储器的利用效率。

以上所述仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以优选实施例论述如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本实用发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法，其特征在于，包括：

接收时间数字转换传感器的采集数据并进行滤波，获取测量数据；通过滤除噪声后的测量数据的数量及分布情况，将测量数据的位宽N划分为若干可变的设定步长，对测量数据进行动态缩小峰值提取范围处理，具体为，以设定步长生成直方图，获取直方图中峰值，将峰值对应的横坐标存储后，由峰值对应的横坐标确定待选范围，选取符合待选范围的测量数据，将下一设定步长更新为当前设定步长；循环进行动态缩小峰值提取范围处理，直至最后一个设定步长生成终选直方图，提取最终峰值，将最终峰值对应的横坐标存储后，将存储的所有横坐标的数值拼接获得最终光子飞行时间测量值。

2.如权利要求1所述的应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法，其特征在于：具体包括以下步骤，

S1、接收时间数字转换传感器的采集数据并进行滤波，将采集数据中高于预设的噪声阈值进行提取，获得测量数据，包括光子飞行时间和光子飞行次数，并存于直方图存储器一，同时根据滤除噪声数据的数量及分布情况，将测量数据的位宽N由高位向低位依次划分为n个可变的设定步长(1…i…n)；

S2、对测量数据进行动态缩小峰值提取范围处理，以设定步长i生成待选直方图，进行待选峰值提取；将直方图存储器一的测量数据，根据设定步长i统计于直方图存储器二，在直方图存储器二中生成待选直方图，获取待选直方图中出现最多光子飞行次数的第一峰值，将第一峰值对应的横坐标X_i的数值存于峰值存储器的PEAKi地址上后，初始化直方图存储器二，由横坐标X_i的数值确定峰值所在的待选范围，选取直方图存储器一中符合待选范围的测量数据存于直方图存储器二后，初始化直方图存储器一；令i＝i+1，将下一设定步长更新为当前设定步长，如i<n，进入下一步骤S3；否则，进入步骤S4；

S3、将步骤S2所得直方图存储器二中的测量数据，根据设定步长i统计于直方图存储器一，生成再选直方图，获取再选直方图中出现最多光子飞行次数的第二峰值，将第二峰值对应的横坐标X_i的数值存于PEAK存储器中的PEAKi地址，然后初始化直方图存储器一；由横坐标X_i的数值确定峰值所在的待选范围，选取直方图存储器二中符合待选范围的测量数据存于直方图存储器一后，初始化直方图存储器二；令i＝i+1，将下一设定步长更新为当前设定步长，如i<n，返回步骤S2；否则，进入步骤S4；

S4、以设定步长i生成终选直方图，进行终选峰值提取；将步骤S2所得直方图存储器二中的测量数据根据设定步长i统计于直方图存储器一，或将步骤S3所得直方图存储器一中的测量数据根据设定步长i统计于直方图存储器二，生成终选直方图，获取终选直方图中出现最多光子飞行次数的终选峰值，将终选峰值对应的横坐标Xi的数值存于PEAK存储器中的PEAKi地址，将PEAK存储器中存储的所有横坐标的数值拼接获得最终光子飞行时间测量值。

3.如权利要求2所述的应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法，其特征在于：步骤S2中，以设定步长i生成待选直方图，具体为，

步骤S2中，以设定步长i生成待选直方图，具体为，

S21、设定步长i的长度为k，确定划分范围为2^N/2^k，将采集的测量数据的光子飞行时间以划分范围分为2^k个分组；

S22、计算步骤S21所得各分组中光子飞行次数之和；

S23、对步骤S21所得各分组建立待选直方图，待选直方图的横坐标为分组的序号，纵坐标为光子飞行次数。

4.如权利要求3所述的应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法，其特征在于：步骤S2中，由横坐标X_i的数值确定峰值所在的待选范围，具体为，将第一峰值对应的横坐标X_i的数值所在的分组作为待选范围，待选范围内测量数据数量为2^N/2^k，更新N＝N-k。

5.如权利要求2-4任一项所述的应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法，其特征在于：步骤S4中，将PEAK存储器中存储的所有横坐标的数值中横坐标数值拼接获得最终光子飞行时间测量值，具体为，将以PEAK1地址、PEAK2地址…PEAKi地址中各横坐标数值对应的设定步长的长度转换为二进制数据后，按照PEAK1地址、PEAK2地址…PEAKi地址排列拼接后，即可获得最终光子飞行时间测量值的二进制数值。

6.如权利要求2-4任一项所述的应用于激光测距的多步直方图峰值提取方法，其特征在于：步骤S1中，可变的设定步长为各设定步长不相等或相等。

7.一种实现权利要求1-6任一项所述应用于激光测距的三步直方图峰值提取方法的应用于激光测距的三步直方图峰值提取系统，其特征在于：包括时间数字转换传感器与微控制单元MCU，微控制单元MCU包括控制模块、噪声滤波模块、峰值提取模块、直方图存储器一、直方图存储器二和峰值存储器，

微控制单元MCU使能时间数字转换传感器，时间数字转换传感器开始采集数据，并将采集数据发送给微控制单元MCU；微控制单元MCU中，在噪声滤波模块对噪声进行滤波后获得测量数据，将测量数据发送给控制模块，控制模块将测量数据的位宽N划分为若干可变的设定步长，对测量数据进行动态缩小峰值提取范围处理，通过峰值提取模块、直方图存储器一和直方图存储器二交替进行峰值提取多次，实现动态缩小峰值提取范围后的各设定步长生成的直方图峰值提取，并将提取到的各峰值对应的横坐标存储于峰值存储器，将峰值存储器中存储的所有横坐标的数值拼接获得最终光子飞行时间测量值。

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