CN115657053A - 一种itof测距系统及屏蔽模糊距离值的方法 - Google Patents

一种itof测距系统及屏蔽模糊距离值的方法 Download PDF

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CN115657053A CN202110769033.2A CN202110769033A CN115657053A CN 115657053 A CN115657053 A CN 115657053A CN 202110769033 A CN202110769033 A CN 202110769033A CN 115657053 A CN115657053 A CN 115657053A
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武万多
周兴
孙飞
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Abstract

本发明提供一种ITOF测距系统及屏蔽模糊距离值的方法，包括：发射器、采集器、以及处理电路；所述发射器经配置以朝向待测物体发射第一频率的信号光束；其中，所述第一频率小于系统预设测距最大值对应的最大频率；所述采集器经配置以采集所述待测物体反射回的部分所述信号光束并输出电荷信号；所述处理电路与所述发射器以及所述采集器连接，根据所述电荷信号以及第一阈值确定所述目标距离值为模糊距离值，则屏蔽所述模糊距离值。本发明基于第一阈值来解决屏蔽测距系统模糊测距值的问题，实现单频测距，提高测量帧率。

Description

一种ITOF测距系统及屏蔽模糊距离值的方法
技术领域
本发明涉及光学技术领域，特别是涉及一种ITOF测距系统及屏蔽模糊距离值的方法。
背景技术
利用飞行时间原理(Time of Flight，TOF)可以对目标进行距离测量以获取包含目标的距离信息，在ToF技术中，直接对光飞行时间进行测量的技术被称为dToF(direct-TOF)；而对发射光信号进行周期性调制，通过对反射光信号相对于发射光信号的相位延迟进行测量，再由相位延迟对飞行时间进行计算的测量技术被称为iToF(Indirect-TOF)技术。
对于距离测量系统TOF，其距离的计算公式为：
Figure BDA0003152997210000011
其中，c为光速，约为3×108m/s,k为正整数，代表整数周期的个数。如果仅仅使用一种调制频率进行距离测量，无法确认真实距离落在第几个距离周期，即无法确认k值，这种现象称为TOF测距的距离模糊现象，通常一次测量中默认k＝0。在调制频率为f时，整数个周期对应的距离值称之为当前调制频率下对应的距离值的模糊距离。
现有的解决TOF距离模糊的方法主要有双频测距解决距离混叠，双频测距即对着同一个被测物体使用两种不同的频率进行测量，通过两次测量结果确定出真实距离。然而，双频测距方法中对于每个目标点的距离值需要使用两个不同的频率连续测量两次，这将大大的降低测量帧率。而传统的TOF测距方法中使用单一频率测量距离又会有测距模糊问题。因此，如何解决测距模糊问题而又不降低系统帧率是亟需解决的问题。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种ITOF测距系统及屏蔽模糊距离值的方法。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供一种ITOF测距系统，包括：发射器、采集器、以及处理电路；
所述发射器，经配置以朝向待测物体发射第一频率的信号光束；其中，所述第一频率小于系统预设测距最大值对应的最大频率；
所述采集器，经配置以采集所述待测物体反射回的部分所述信号光束并输出电荷信号；
所述处理电路，与所述发射器以及所述采集器连接，根据所述电荷信号计算所述待测物体的目标距离值，根据所述电荷信号以及第一阈值确定所述目标距离值为模糊距离值时，则屏蔽所述模糊距离值。
在一些实施例中，所述第一阈值为所述系统预设测距最大值，所述处理电路获取所述系统预设测距最大值；若确定所述目标距离值大于，或者，大于或等于所述系统预设测距最大值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
在一些实施例中，所述第一阈值为分辨率阈值，所述处理电路根据所述待测物体反射回的光信号对应的电荷量获取环境光数据和采样信号数据，根据所述环境光数据和所述采样信号数据计算所述待测物体的目标分辨率；若确定所述目标分辨率小于，或者，小于或等于所述分辨率阈值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
在一些实施例中，所述待测物体的所述目标分辨率根据以下第一函数模型或第二函数模型计算，
第一函数模型为：
Figure BDA0003152997210000021
第二函数模型为：
Figure BDA0003152997210000031
其中，Cs为采样信号数据；Cn为环境光数据；a，b，c，d，e均为参数；f表示采集器的透镜焦距；Resolution为目标分辨率。
在一些实施例中，分辨率阈值包括预设定量分辨率阈值或变量分辨率阈值，所述变量分辨率阈值根据环境光照度均值确定。
在一些实施例中，所述处理电路根据所述采样信号数据和所述环境光数据计算环境光照度均值；根据所述环境光照度均值和预设的拟合函数关系确定所述变量分辨率阈值，所述预设的拟合函数关系包括所述变量分辨率阈值与所述环境光照度均值的关系。
在一些实施例中，所述处理电路获取不同初始采样点对应的采样信号数据和环境光数据，计算各所述初始采样点的采样分辨率；若任一所述初始采样点的所述采样分辨率小于预设采样分辨率阈值，或者，所述采样分辨率小于或等于预设采样分辨率阈值，则将该初始采样点标记为目标采样点；根据各所述目标采样点的采样信号数据和环境光数据计算环境光照度均值。
在一些实施例中，所述处理电路根据各所述目标采样点的所述采样信号数据以及预先存储的反射率计算规则计算各所述目标采样点对应的反射率；根据各所述目标采样点的环境光数据，所述对应的反射率，以及预先存储的环境光辐照度的计算规则，计算各所述目标采样点对应的采样环境光辐照度；根据各所述目标采样点对应的所述采样环境光辐照度计算各所述目标采样点对应的采样环境光照度，根据各所述目标采样点对应的所述采样环境光照度计算环境光照度均值。
在一些实施例中，预先存储的反射率计算规则为：
Figure BDA0003152997210000032
其中，Re为任一目标采样点的被测物体的反射率；Cs为该目标采样点的采样信号数据；N为抽头在单帧测量的积分时间内所需要的曝光次数；θ为光照入射角度；L为被测物的测量距离；Pt为光源发射信号光束的峰值功率；k1为第一预设系数；
在一些实施例中，预先存储的环境光辐照度的计算规则为：
Figure BDA0003152997210000041
其中，IAL为任一目标采样点的环境光辐照度；Cs为该目标采样点的采样信号数据；Cn为该目标采样点的环境光数据；θ为光照入射角度；L为被测物的测量距离；f表示采集器的透镜焦距；k2是第二预设系数，k3是第三预设系数。
在一些实施例中，所述第一阈值为预设置的采样信号数据阈值，所述处理电路根据所述待测物体反射回的光信号对应的电荷量获取采样信号数据，若确定所述采样信号数据小于，或者，小于或等于所述采样信号数据阈值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
第二方面，本发明实施例提供一种屏蔽模糊距离值的方法，包括：
获取待测物体反射的信号光束对应的电荷信号；通过发射器朝向待测物体发射第一频率的信号光束，经反射被采集器接收，以输出所述电荷信号；其中，所述第一频率小于系统预设测距最大值对应的发射光信号最大频率；
根据所述电荷信号计算所述待测物体的目标距离值；
根据所述目标距离值以及第一阈值确定所述目标距离值为模糊距离值时，则屏蔽所述模糊距离值。
在一些实施例中，所述第一阈值为所述系统预设测距最大值，所述根据所述目标距离值以及第一阈值确定所述目标距离值为模糊距离值时，则屏蔽所述模糊距离值，包括：
获取所述系统预设测距最大值；若确定所述目标距离值大于，或者，大于或等于所述系统预设测距最大值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
在一些实施例中，所述第一阈值为分辨率阈值，所述根据所述目标距离值以及第一阈值确定所述目标距离值为模糊距离值时，则屏蔽所述模糊距离值，包括：
根据所述待测物体反射回的光信号对应的电荷量获取环境光数据和采样信号数据，根据所述采样信号数据和所述环境光数据计算所述待测物体的目标分辨率；若确定所述目标分辨率大于，或者，大于或等于所述分辨率阈值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
在一些实施例中，所述第一阈值为预设置的采样信号数据阈值，所述根据所述目标距离值以及第一阈值确定所述目标距离值为模糊距离值时，则屏蔽所述模糊距离值，包括：
根据所述待测物体反射回的光信号对应的电荷量计算采样信号数据，若确定所述采样信号数据小于，或者，小于或等于所述采样信号数据阈值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
第三方面，本发明一实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第二方面任一实施例所述的屏蔽模糊距离值的方法。
相对于现有技术，本发明ITOF测距系统通过获取待测物体反射的信号光束对应的电信号；根据所述电信号计算待测物体的目标距离值；根据所述目标距离值以及预设阈值确定所述目标距离值是否为模糊距离值，并屏蔽所述模糊距离值。本发明基于预设阈值来解决屏蔽测距系统模糊测距值的问题，实现单频测距，提高测量帧率，兼顾解决了测距模糊而又提高系统帧率的问题。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为本发明一个示例性实施例示出的ITOF测距系统的示意图；
图2为本发明一个示例性实施例示出的屏蔽模糊距离值的方法流程示意图；
图3为本发明一个示例性实施例示出的屏蔽模糊距离值的装置的结构示意图；
图4是本发明一个示例性实施例提供的屏蔽模糊距离值的设备的示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
请参阅图1，图1为本发明一个示例性实施例示出的测距系统的示意图，测距系统10包括发射器11、采集器12以及处理电路13。其中，发射器11发射光束50至目标空间以照明空间中的物体20，至少部分发射光束50经物体20反射后形成反射光束50'，反射光束50'至少部分被采集器12采集；处理电路13分别与发射器11和采集器12连接，同步发射器11以及采集器12的触发信号以计算光束由发射器11发出并被采集器12接收所需要的时间，即发射光束50与反射光束50'之间的飞行时间t，进一步的，物体上对应点的距离D可由下式计算出：
Figure BDA0003152997210000061
其中，c为光速；t为发射光束与反射光束之间的飞行时间。
发射器11包括光源以及光源驱动器(图1中未示出)等。其中，光源可以是发光二极管(LED)、边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)等光源，也可以是多个光源组成的光源阵列，光源所发射的光束可以是可见光、红外光、紫外光等。
采集器12包括图像传感器121、透镜单元、滤光片(图1中未示出)等。透镜单元接收由物体反射回的至少部分光束并将所述至少部分光束引导至图像传感器121上，滤光片为与光源波长相匹配的窄带滤光片，用于抑制其余波段的背景光噪声或杂散光。图像传感器可以是电荷耦合元件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)等组成的图像传感器阵列，阵列大小代表着该距离测量系统的分辨率，比如320×240等。在本发明实施例中，图像传感器121包括至少一个像素，每个像素则包含多个抽头(tap)，用于在相应电极的控制下存储并读取或者排出由入射光子产生的电荷信号，根据抽头在积分时间内积累的电荷量计算环境光数据和采用信号数据。比如，每个像素包括2个抽头，在单个帧周期(或单次曝光时间内)内以一定的次序依次切换抽头以采集相应的光信号，以接收光信号并转换成电信号，读取电荷信号数据。又如，每个像素包括三个抽头，在单个帧周期内以一定次序依次切换抽头采集相应的光信号，并且其中一个抽头用于采集环境光信号。
处理电路13可以是独立的专用电路，比如包含CPU、存储器、总线等组成的专用SOC芯片、FPGA芯片、ASIC芯片等等，也可以包含通用处理电路。
在一些实施例中，处理电路13用于提供光源发射激光时所需的调制信号(发射信号)，光源在调制信号的控制下向待测物发射脉冲光束；此外，处理电路13还提供图像传感器121各像素中抽头的解调信号(采集信号)，抽头在解调信号的控制下采集包含待测物反射回的脉冲光束所产生的电荷信号，并基于该电荷信号计算出相位差以获得物体20的距离。比如，在2抽头的情况下，计算物体的距离表达式如下：
Figure BDA0003152997210000081
其中，c为光速；T为曝光周期；Q1、Q2分别为2个抽头积累的电荷量。
本发明实施例中，发射器经配置以朝向待测物体发射第一频率的信号光束，其中，第一频率小于测距系统预设测距最大值对应的最大频率；采集器经配置以采集待测物体反射回的部分信号光束并输出电荷信号；处理电路与发射器以及采集器连接，根据所述电荷信号计算待测物体的目标距离值，根据目标距离值以及预设阈值确定所述目标距离值是否为模糊距离值，并屏蔽所述模糊距离值。
具体的，处理电路获取预设的发射光信号最大频率对应的测距最大值，将测距最大值作为预设距离阈值；若目标距离值大于所述预设距离阈值，则判定目标距离值为模糊距离值，屏蔽该模糊距离值。
具体来说，假设系统最大测量范围为D，通常设置周期为时间T，T＝2D/c，则发射光信号的频率即为
Figure BDA0003152997210000082
假设系统设计时设置发射光信号的频率为f＝15Mhz，对应周期为66.66ns，最大测距范围为10m，在本发明实施例中，为了解决距离混叠，调制发射光信号的频率为f1，f1＜f，例如f1＝8Mhz，对应的周期为125ns，将系统的实际测距范围扩展到18.75m。对应的，采集器的单频采样时间也扩展到对应的125ns。
在一个可选的实施例中，处理电路通过预设定量分辨率阈值来判断待测物体是否处于测距范围内，具体的，处理电路根据待测物体反射回的光信号对应的电荷量获取环境光数据和采样信号数据，根据所述环境光数据和采样信号数据计算待测物体的目标分辨率；若目标分辨率大于预设定量分辨率阈值，则判定目标距离值为模糊距离值，屏蔽模糊距离值。
本发明实施例中，根据像素的抽头在积分时间内积累的电荷信号获取环境光数据和采样信号数据。假设每个像素包括3个抽头，在积分时间内采集反射光信号并输出电荷量A1-3，其中两个抽头用于采集反射的光信号，则用这两个抽头采集的电荷量A1、A2表征采集到的采样信号数据，另一个抽头用于采集环境光信号，则用这个抽头输出采集的电荷量A3表征环境光数据。
在一个可选的实施例中，每个像素包括多个抽头时，还可以根据多个抽头的输出电荷量拟合出采集器采集的反射信号的正弦波形，比如拟合出的正弦曲线为：y＝a+b*cost+c*sint，根据拟合出的曲线即可确定振幅和直流量，其中振幅用于表征采样信号数据，直流量用于表征环境光数据。在一个可选的实施例中，正弦波拟合曲线的振幅为
Figure BDA0003152997210000091
直流量为
Figure BDA0003152997210000092
则，采样信号数据表示为
Figure BDA0003152997210000093
环境光数据表示为
Figure BDA0003152997210000094
处理电路根据环境光数据、采样信号数据以及预设分辨率计算规则计算目标分辨率。系统中预先存储有预设分辨率计算规则，即：环境光数据、采样信号数据两者和分辨率之间的对应关系，处理电路根据预先存储的分辨率计算规则计算目标分辨率。
需要说明的是，本实施例中对预设分辨率计算规则不做具体的限制，当预设分辨率计算规则为函数模型时，可以是多种形式的函数模型，例如，预设分辨率计算规则可以为如下函数模型：
Figure BDA0003152997210000095
其中，Cs为采样信号数据；Cn为环境光数据；a，b，c，d均为参数；Resolution为分辨率。
又如，预设分辨率计算规则也可以为如下函数模型：
Figure BDA0003152997210000096
其中，Cs为采样信号数据；Cn为环境光数据；a，b，c，d，e均为参数；f表示采集器的透镜焦距。
为了准确的得到分辨率的计算结果，可以通过对采样数据进行拟合或者训练，得到预设分辨率计算规则的函数模型。
处理电路判断目标分辨率与预设定量分辨率阈值之间的大小，若目标分辨率大于，或者，大于或等于预设定量分辨率阈值，则判定目标距离值为模糊距离值，屏蔽模糊距离值。
需要说明的是，预设定量分辨率屏蔽的方法虽然解决了测距模糊，但牺牲的测距范围太大，特别是在远距、高环境光、低反射率的情况下，测距范围被大大缩小。为克服测距模糊，同时不牺牲过多的测距范围。
在一个可选的实施例中，可以通过确定变量分辨率阈值来判断待测物体是否处于测距范围内，其中，变量分辨率阈值是根据环境光照度均值确定。处理电路获取采样信号数据和环境光数据，根据采样信号数据和环境光数据计算待测物体的目标分辨率；根据采样信号数据和环境光数据计算环境光照度均值；根据计算出的环境光照度均值，以及预设的变量分辨率阈值与环境光照度均值的拟合函数关系，确定变量分辨率阈值；若目标分辨率大于，或者，大于或等于预设变量分辨率阈值，则判定目标距离值为模糊距离值，屏蔽模糊距离值。
具体来说，处理电路根据采样信号数据和环境光数据计算待测物体的目标分辨率的具体细节可以参照上文中的详细说明，此处不再赘述。
处理电路先获取不同初始采样点对应的采样信号数据和环境光数据，并根据采样信号数据和环境光数据计算各初始采样点采样分辨率；若采样分辨率小于预设采样分辨率阈值，或者，小于或等于预设采样分辨率阈值，则将该初始采样点标记为目标采样点。也就是说，将采样分辨率大于，或者，大于或等于预设采样分辨率阈值的初始采样点屏蔽掉，将其余的初始采样点标记为目标采样点。
再根据各目标采样点的采样信号数据和环境光数据计算环境光照度均值；最后根据预设的环境光照度均值与变量分辨率阈值之间的拟合函数关系，确定变量分辨率阈值。
其中，各初始采样点的采样分辨率可以根据上文中提供的预设分辨率计算规则进行计算；预设采样分辨率阈值可以参照上文中预设定量分辨率阈值的设置方法进行设置，此处不再赘述。目标采样点即为满足预设定量分辨率阈值约束的采样点。
在根据目标采样点的采样信号数据和环境光数据计算环境光照度均值时，先根据各目标采样点的采样信号数据以及预先存储的反射率计算规则计算各目标采样点对应的反射率；然后，根据各目标采样点的环境光数据，对应的反射率，以及预先存储的环境光辐照度的计算规则，计算各目标采样点对应的采样环境光辐照度；最后，根据各目标采样点对应的采样环境光辐照度计算各目标采样点对应的采样环境光照度，根据各目标采样点对应的采样环境光照度计算环境光照度均值。
在一些实施例中，系统中预先存储有反射率计算规则，即，采样信号数据与反射率之间的对应关系，根据采样信号数据与反射率之间的对应关系计算被测物的反射率。
其中，采样信号数据和反射率之间的对应关系可以根据采样信号数据与反射率的关系式推导得到。采集器采集采样信号数据除了受到被测物反射率的影响外还会受到抽头曝光次数、光照入射角度、被测物的测量距离、光源发射信号光束的峰值功率等因素的影响，因此，标定其他因素固定时采样信号数据与反射率的对应关系，即推导出反射率的计算规则。在采用ITOF测距系统进行测距时，设备可以获取抽头曝光次数、光照入射角度、被测物的测量距离、光源发射信号光束的峰值功率等信息，以及根据预存储的反射率计算规则计算被测物的反射率。
在一个可选的实施例中，预先存储的反射率计算规则可以为：
Figure BDA0003152997210000111
其中，Re为任一目标采样点的被测物体的反射率；Cs为该目标采样点的采样信号数据；N为抽头在单帧测量的积分时间内所需要的曝光次数；θ为光照入射角度；L为被测物的测量距离；Pt为光源发射信号光束的峰值功率；k1为第一预设系数，是根据系统的设计确定的常数，对于不同的系统设计，常数k1将发生变化。
根据上述预先存储的反射率计算规则，可以分别计算各目标采样点对应的反射率。可以理解是，采样信号数据和反射率之间的对应关系并不限于上述关系式，上述关系式不对采样信号数据和反射率之间的对应关系进行具体限制。
在一些实施例中，根据环境光数据和反射率以及设备中预先存储环境光辐照度的计算规则计算环境光辐照度。
具体的，设备可以根据环境光数据、采样信号数据、采集器的透镜焦距、光照入射角度、反射率以及设备中预先存储环境光辐照度的计算规则，计算得到环境光辐照度。
作为一非限制性示例，预先存储的环境光辐照度的计算规则为：
Figure BDA0003152997210000121
其中，IAL为任一目标采样点的环境光辐照度；Cs为该目标采样点的采样信号数据；Cn为该目标采样点的环境光数据；θ为光照入射角度；L为被测物的测量距离；f表示采集器的透镜焦距；k2是第二预设系数，k3是第三预设系数，第二预设系数和第三预设系数是根据系统的设计确定的常数，不同的系统设计这一常数将发生变化。
根据上述预先存储的环境光辐照度计算规则，可以分别计算各目标采样点对应的采样环境光辐照度计算规则。可以理解是，预先存储的环境光辐照度计算规则并不限于上述关系式，上述关系式不对预先存储的环境光辐照度计算规则进行具体限制。
在一些实施例中，先根据各目标采样点对应的采样环境光辐照度计算各目标采样点对应的采样环境光照度，然后对各目标采样点对应的采样环境光照度求平均，得到环境光照度均值。
在一个可选的实施例中，先根据计算得到的采样环境光辐照度计算各目标采样点的采样环境光照度，具体可以采用如下公式：
Figure BDA0003152997210000131
其中，Ei为目标采样点i的采样环境光照度，IAL为目标采样点i的采样环境光辐照度，i为目标采样点的编号，i＝1,2,3…n。n为目标采样点的总数量。
然后，对多个满足预设定量分辨率阈值约束的n个目标采样点的采样环境光照度做求平均，得到环境光照度均值E：
Figure BDA0003152997210000132
需要说明的是，在本实施例中，目标采样点采用顺序标号，应理解，在其他实施例中也可以不采用顺序编号。
在一些实施例中，变量分辨率阈值与环境光照度均值的拟合函数关系具体可以参照如下方式进行设置。
构建分辨率阈值与环境光照度均值的一次线性函数关系式为：Resolution＝aE+b，获取不同环境光照条件下屏蔽距离模糊的分辨率阈值得到多组环境光照度均值与分辨率阈值的标定数据，根据标定数据确定系数a，b的大小。在实际的距离测量中，根据计算出的环境光照度均值E，就可以确定实时的变量分辨率阈值Resolution。仿真模拟不同环境光照条件下屏蔽距离模糊的分辨率阈值，得到分辨率阈值与环境光辐照度的一次线性函数关系：Resolution＝aE+b，在求得E后，就可以得到预设变量分辨率阈值。
在一个可选的实施例中，为了避免测距范围的牺牲，可使用采样信号数据阈值来屏蔽测距模糊。具体来说，预先设置采样信号数据阈值，处理器获取实时的采样信号数据，若采样信号数据小于，或者，小于或等于采样信号数据阈值，则判定目标距离值为模糊距离值，屏蔽该模糊距离值。
请参阅图2，图2为本发明一个示例性实施例示出的ITOF测距系统屏蔽模糊距离值的方法流程示意图，所述方法包括如下步骤：
S201：获取待测物体反射的信号光束对应的电荷信号；
本发明实施例中，通过发射器朝向待测物体发射第一频率的信号光束，经待测物体反射回反射光信号以被采集器接收，并输出电荷信号。其中，第一频率小于测距系统预设测距最大值对应的发射光信号的最大频率。
S202：根据所述电荷信号计算待测物体的目标距离值；
本发明实施例中，处理电路提供发射器发射信号光束时所需的调制信号，发射器在调制信号的控制下向待测物发射信号光束；此外，处理电路还提供图像传感器各像素中抽头的解调信号，抽头在解调信号的控制下采集包含待测物反射回的反射光信号并输出电荷信号，处理电路基于该电荷信号计算出相位差以获得待测物体的目标距离值。
S203：若根据所述电荷信号以及第一阈值确定所述目标距离值为模糊距离值，则屏蔽所述模糊距离值；
在一些实施例中，所述第一阈值为所述系统预设测距最大值。处理电路获取所述系统预设测距最大值；若确定所述目标距离值大于，或者，大于或等于所述系统预设测距最大值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
在一些实施例中，所述第一阈值为分辨率阈值。处理电路根据所述待测物体反射回的光信号对应的电荷量获取环境光数据和采样信号数据，根据所述采样信号数据和所述环境光数据计算所述待测物体的目标分辨率；若确定所述目标分辨率大于，或者，大于或等于所述分辨率阈值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
其中，分辨率阈值包括预设定量分辨率阈值或变量分辨率阈值。
在一些实施例中，所述第一阈值为预设置的采样信号数据阈值，处理电路根据所述待测物体反射回的光信号对应的电荷量计算采样信号数据，若确定所述采样信号数据小于，或者，小于或等于所述采样信号数据阈值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
需要说明的是，在一些实施例中，本发明实施例的屏蔽模糊距离值的方法可以采用前述任一实施例的ITOF测距系统来实现，具体详细的内容可参见测距系统实施例中的描述，在此不再赘述。
请参见图3，图3为本发明一个示例性实施例示出的屏蔽模糊距离值的装置的结构示意图。包括的各单元用于执行图2对应的实施例中的各步骤，具体请参阅图1、图2对应的实施例中的相关描述。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。参见图3，ITOF测距系统屏蔽模糊距离值的装置3包括：
获取单元310，用于获取待测物体反射的信号光束对应的电荷信号；
计算单元320，用于根据所述电荷信号计算所述待测物体的目标距离值；
处理单元330，用于若根据所述电荷信号以及第一阈值确定所述目标距离值为模糊距离值，则屏蔽所述模糊距离值进一步地，第一阈值为预设定量分辨率阈值。所述处理单元330，具体用于：
获取采样信号数据和环境光数据；
根据所述采样信号数据和所述环境光数据计算所述待测物体的目标分辨率；
若确定所述目标分辨率大于，或者，大于或等于预设定量分辨率阈值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
进一步地，第一阈值为变量分辨率阈值。所述处理单元330，具体用于：
获取采样信号数据和环境光数据；
根据所述采样信号数据和所述环境光数据计算所述待测物体的目标分辨率；
若确定所述目标分辨率大于，或者，大于或等于变量分辨率阈值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
进一步地，第一阈值为预先设置的采样信号数据阈值。所述处理单元330，具体用于：
获取采样信号数据；
若所述采样信号数据小于，或者，小于或等于采样信号数据阈值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
进一步地，第一阈值为系统预设测距最大值。所述处理单元330，具体用于：
获取所述系统预设测距最大值；
若确定所述目标距离值大于，或者，大于或等于所述系统预设测距最大值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
请参见图4，图4是本发明一个示例性实施例提供的屏蔽模糊距离值的设备示意图。如图4所示，该实施例的屏蔽模糊距离值的设备4包括：处理器40、存储器41以及存储在所述存储器41中并可在所述处理器40上运行的计算机程序42，例如模糊距离值的屏蔽程序。所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各个屏蔽模糊距离值的方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤S201至S203。或者，所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示单元310至330的功能。
示例性的，所述计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器41中，并由所述处理器40执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序42在屏蔽模糊距离值的设备4中的执行过程。例如，所述计算机程序42可以被分割成获取模块、计算模块、处理模块，各模块功能如下：
获取模块，用于获取待测物体反射的信号光束对应的电信号；
计算模块，用于根据所述电信号计算所述待测物体的目标距离值；
处理模块，用于若根据所述电荷信号以及第一阈值确定所述目标距离值为模糊距离值，则屏蔽所述模糊距离值。
所述屏蔽模糊距离值的设备4可包括，但不仅限于，处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是ITOF测距系统屏蔽模糊距离值的设备4的示例，并不构成对屏蔽模糊距离值的设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述ITOF测距系统屏蔽模糊距离值的设备4还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器41可以是屏蔽模糊距离值的设备4的内部存储单元，例如ITOF测距系统屏蔽模糊距离值的设备4的硬盘或内存。所述存储器41也可以是屏蔽模糊距离值的设备4的外部存储设备，例如屏蔽模糊距离值的设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器41还可以既包括屏蔽模糊距离值的设备4的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器41用于存储所述计算机程序以及所述屏蔽模糊距离值的设备所需的其他程序和数据。所述存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (15)

1.一种ITOF测距系统，其特征在于，包括：发射器、采集器、以及处理电路；
所述发射器，经配置以朝向待测物体发射第一频率的信号光束；其中，所述第一频率小于系统预设测距最大值对应的最大频率；
所述采集器，经配置以采集所述待测物体反射回的部分所述信号光束并输出电荷信号；
所述处理电路，与所述发射器以及所述采集器连接，根据所述电荷信号计算所述待测物体的目标距离值，根据所述电荷信号以及第一阈值确定所述目标距离值为模糊距离值时，则屏蔽所述模糊距离值。
2.根据权利要求1所述的ITOF测距系统，其特征在于，所述第一阈值为所述系统预设测距最大值，所述处理电路获取所述系统预设测距最大值；若确定所述目标距离值大于，或者，大于或等于所述系统预设测距最大值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
3.根据权利要求1所述的ITOF测距系统，其特征在于，所述第一阈值为分辨率阈值，所述处理电路根据所述待测物体反射回的光信号对应的电荷量获取环境光数据和采样信号数据，根据所述环境光数据和所述采样信号数据计算所述待测物体的目标分辨率；若确定所述目标分辨率大于，或者，大于或等于所述分辨率阈值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
4.根据权利要求3所述的ITOF测距系统，其特征在于，所述待测物体的所述目标分辨率根据以下第一函数模型或第二函数模型计算，
第一函数模型为：
Figure FDA0003152997200000011
第二函数模型为：
Figure FDA0003152997200000012
其中，Cs为采样信号数据；Cn为环境光数据；a，b，c，d，e均为参数；f表示采集器的透镜焦距；Resolution为目标分辨率。
5.根据权利要求3所述的ITOF测距系统，其特征在于，分辨率阈值包括预设定量分辨率阈值或变量分辨率阈值，所述变量分辨率阈值根据环境光照度均值确定。
6.根据权利要求5所述的ITOF测距系统，其特征在于，所述处理电路根据所述采样信号数据和所述环境光数据计算环境光照度均值；根据所述环境光照度均值和预设的拟合函数关系确定所述变量分辨率阈值，所述预设的拟合函数关系包括所述变量分辨率阈值与所述环境光照度均值的关系。
7.根据权利要求6所述的ITOF测距系统，其特征在于，所述处理电路获取不同初始采样点对应的采样信号数据和环境光数据，计算各所述初始采样点的采样分辨率；若任一所述初始采样点的所述采样分辨率小于预设采样分辨率阈值，或者，所述采样分辨率小于或等于预设采样分辨率阈值，则将该初始采样点标记为目标采样点；根据各所述目标采样点的采样信号数据和环境光数据计算环境光照度均值。
8.根据权利要求7所述的ITOF测距系统，其特征在于，所述处理电路根据各所述目标采样点的所述采样信号数据以及预先存储的反射率计算规则计算各所述目标采样点对应的反射率；根据各所述目标采样点的环境光数据，所述对应的反射率，以及预先存储的环境光辐照度的计算规则，计算各所述目标采样点对应的采样环境光辐照度；根据各所述目标采样点对应的所述采样环境光辐照度计算各所述目标采样点对应的采样环境光照度，根据各所述目标采样点对应的所述采样环境光照度计算环境光照度均值。
9.根据权利要求8所述的ITOF测距系统，其特征在于，预先存储的反射率计算规则为：
Figure FDA0003152997200000021
其中，Re为任一目标采样点的被测物体的反射率；Cs为该目标采样点的采样信号数据；N为抽头在单帧测量的积分时间内所需要的曝光次数；θ为光照入射角度；L为被测物的测量距离；Pt为光源发射信号光束的峰值功率；k1为第一预设系数；
预先存储的环境光辐照度的计算规则为：
Figure FDA0003152997200000031
其中，IAL为任一目标采样点的环境光辐照度；Cs为该目标采样点的采样信号数据；Cn为该目标采样点的环境光数据；θ为光照入射角度；L为被测物的测量距离；f表示采集器的透镜焦距；k2是第二预设系数，k3是第三预设系数。
10.根据权利要求1所述的ITOF测距系统，其特征在于，所述第一阈值为预设置的采样信号数据阈值，所述处理电路根据所述待测物体反射回的光信号对应的电荷量获取采样信号数据，若确定所述采样信号数据小于，或者，小于或等于所述采样信号数据阈值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
11.一种屏蔽模糊距离值的方法，其特征在于，包括：
获取待测物体反射的信号光束对应的电荷信号；通过发射器朝向待测物体发射第一频率的信号光束，经反射被采集器接收，以输出所述电荷信号；其中，所述第一频率小于系统预设测距最大值对应的发射光信号最大频率；
根据所述电荷信号计算所述待测物体的目标距离值；
根据所述目标距离值以及第一阈值确定所述目标距离值为模糊距离值时，则屏蔽所述模糊距离值。
12.根据权利要求11所述的屏蔽模糊距离值的方法，其特征在于，所述第一阈值为所述系统预设测距最大值，所述根据所述目标距离值以及第一阈值确定所述目标距离值为模糊距离值时，则屏蔽所述模糊距离值，包括：
获取所述系统预设测距最大值；若确定所述目标距离值大于，或者，大于或等于所述系统预设测距最大值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
13.根据权利要求11所述的屏蔽模糊距离值的方法，其特征在于，所述第一阈值为分辨率阈值，所述根据所述目标距离值以及第一阈值确定所述目标距离值为模糊距离值时，则屏蔽所述模糊距离值，包括：
根据所述待测物体反射回的光信号对应的电荷量获取环境光数据和采样信号数据，根据所述采样信号数据和所述环境光数据计算所述待测物体的目标分辨率；若确定所述目标分辨率小于，或者，小于或等于所述分辨率阈值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
14.根据权利要求11所述的屏蔽模糊距离值的方法，其特征在于，所述第一阈值为预设置的采样信号数据阈值，所述根据所述目标距离值以及第一阈值确定所述目标距离值为模糊距离值时，则屏蔽所述模糊距离值，包括：
根据所述待测物体反射回的光信号对应的电荷量计算采样信号数据，若确定所述采样信号数据小于，或者，小于或等于所述采样信号数据阈值，则判定所述目标距离值为模糊距离值，屏蔽所述模糊距离值。
15.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求11至14任一项所述的屏蔽模糊距离值的方法。
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