CN115828799A - 一种Ref SPAD矩阵的开启方法及相关设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种RefSPAD矩阵的开启方法及相关设备，用于计算出有效的RefSPAD矩阵单元组合。本申请实施例方法包括：获取RefSPAD矩阵中每个SPAD单元收到的光子数；将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合；若是，确定所述SPAD单元组合为需要开启的SPAD。

Description

一种Ref SPAD矩阵的开启方法及相关设备

技术领域

本申请实施例涉及光电传感技术领域，尤其涉及一种RefSPAD矩阵的开启方法及相关设备。

背景技术

在基于发射端和接收端的飞行时间测距DTOF方案中，在单光子雪崩探测器(SPAD，single photon avalanche diode)的接收端都会增加一个参考SPAD(Reference SPAD)，来接受垂直腔面发射体激光器(VCSEL，vertical-cavity surface-emitter laser)发射出的光线用以确认发射的时间，同时给主SPAD(Main SPAD)提供有效的参考波形。

RefSPAD的工作环境主要是在一个封闭的空间，受到干扰的情况比较小，当收光量变大的时候必定是有效光变大。但是，由于VCSEL的不同产品之间存在差异，也就导致VCSEL的发射功率也存在差别，因此，针对于RefSPAD的收光的使能也需要有所不同。并且，单个RefSPAD光接受因子存在不确定性；单个RefSPAD的衰减因子存在不确定和抗干扰能力单一；RefSPAD存在光通道的热胀冷缩以及反射影响；在实际的生产和封装的过程中，产品都会有自我的差异化。以上四种因素导致了RefSPAD接受光子功能的不精准性。

由此，亟需一种开启方法，可以有效计算出RefSPAD矩阵中各个SPAD的组合，从而提高RefSPAD矩阵接受光子的精准性。

发明内容

本申请实施例提供了一种RefSPAD矩阵的开启方法及相关设备，用于计算出有效的RefSPAD矩阵单元组合。

本申请实施例第一方面提供了一种RefSPAD矩阵的开启方法，包括：

获取RefSPAD矩阵中每个SPAD单元收到的光子数；

将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合；

若是，确定所述SPAD单元组合为需要开启的SPAD。

可选地，所述获取RefSPAD矩阵中每个SPAD单元收到的光子数包括：

打开RefSPAD矩阵中所有SPAD单元，并设置所述RefSPAD矩阵的所述光子数阈值；

将所述RefSPAD矩阵置于工作状态，并对所述所有SPAD单元进行检测，以获取所述所有SPAD单元收到的光子数；

可选地，所述将所述RefSPAD矩阵置于工作状态，并对所述所有SPAD单元进行检测之后，所述方法还包括：

若存在不合法的SPAD单元，剔除所述不合法的SPAD单元。

可选地，所述将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合之后，所述方法还包括：

若否，确定所述所有SPAD单元为需要开启的SPAD。

可选地，所述确定所述SPAD单元组合为需要开启的SPAD之后，所述方法还包括：

记录所述RefSPAD矩阵中每个SPAD单元的使用次数；

若某个SPAD单元的所述使用次数大于预设次数阈值，停止使用该SPAD单元，并执行所述将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合的步骤。

可选地，所述停止使用该SPAD单元之后，所述方法还包括：

若不存在所述SPAD单元组合，将所述该SPAD单元及所述所有SPAD单元输入所述预设的计算模型，以获取所述SPAD单元组合。

可选地，所述将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合包括：

对所述所有SPAD单元获取的光子数进行排序；

对光子数按照由小到大的排列顺序，逐个相加，以获取光子数和值；

判断所述光子数和值是否小于所述光子数阈值，并选取小于所述光子数阈值中最大的光子数和值；

所述确定所述SPAD单元组合为需要开启的SPAD包括：

若是，根据最大的光子数和值，确定所述光子数和值中各光子数对应的SPAD单元组合为需要开启的SPAD。

可选地，所述将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合包括：

确定最大价值函数；

对所述所有SPAD单元进行标号，并将标号与SPAD单元的光子数对应；

将SPAD单元的标号及与SPAD单元对应的光子数代入所述最大价值函数，以确定是否存在满足所述光子数阈值的SPAD单元组合；

若是，执行确定所述SPAD单元组合为需要开启的SPAD的步骤。

可选地，所述将SPAD单元的标号及与SPAD单元对应的光子数代入所述最大价值函数，以确定是否存在满足所述光子数阈值的SPAD单元组合包括：

利用DP算法，求最大价值函数dp(n+1)＝dp(n)+value(n+1)，所述n为SPAD单元的标号，所述value为是光子数的价值函数；

根据所述最大价值函数，计算第一SPAD单元的第一dp值；

利用所述第一dp值，计算第二SPAD单元的第二dp值；

利用第n-1SPAD单元的第n-1dp值，计算第n SPAD单元的第n dp值；其中，所述n为大于1的自然数；

在所有dp值中选取最大dp值，通过所述最大dp值的构成，解析得到SPAD单元标号的组合，以确定是否存在满足所述光子数阈值的所述SPAD单元组合。

可选地，所述方法还包括：

若所述光子数阈值为y，则每个SPAD单元的dp值至少包括y+1个dp值；其中，所述y为大于等于1的自然数。

本申请实施例第二方面提供了一种RefSPAD矩阵的开启系统，包括：

获取单元，用于获取RefSPAD矩阵中每个SPAD单元收到的光子数；

输入单元，用于将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合；

确定单元，用于当存在满足光子数阈值的SPAD单元组合时，确定所述SPAD单元组合为需要开启的SPAD。

可选地，所述系统还包括：打开单元；

所述打开单元，用于打开RefSPAD矩阵中所有SPAD单元，并设置所述RefSPAD矩阵的所述光子数阈值；

所述获取单元，具体用于将所述RefSPAD矩阵置于工作状态，并对所述所有SPAD单元进行检测，以获取所述所有SPAD单元收到的光子数；

可选地，所述系统还包括：剔除单元；

所述剔除单元，用于当存在不合法的SPAD单元时，剔除所述不合法的SPAD单元。

可选地，所述系统还包括：

所述确定单元，还用于当不存在满足光子数阈值的SPAD单元组合时，确定所述所有SPAD单元为需要开启的SPAD。

可选地，所述系统还包括：记录单元及执行单元；

所述记录单元，用于记录所述RefSPAD矩阵中每个SPAD单元的使用次数；

所述执行单元，用于当某个SPAD单元的所述使用次数大于预设次数阈值时，停止使用该SPAD单元，并执行所述将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合的步骤。

可选地，所述系统还包括：

所述输入单元，还用于当不存在所述SPAD单元组合时，将所述该SPAD单元及所述所有SPAD单元输入所述预设的计算模型，以获取所述SPAD单元组合。

可选地，所述系统还包括：排序单元及判断单元；

所述排序单元，用于对所述所有SPAD单元获取的光子数进行排序；

所述获取单元，具体用于对光子数按照由小到大的排列顺序，逐个相加，以获取光子数和值；

所述判断单元，用于判断所述光子数和值是否小于所述光子数阈值，并选取小于所述光子数阈值中最大的光子数和值；

所述确定单元，具体用于当所述SPAD单元组合为需要开启的SPAD时，根据最大的光子数和值，确定所述光子数和值中各光子数对应的SPAD单元组合为需要开启的SPAD。

可选地，所述系统还包括：

所述确定单元，具体用于确定最大价值函数；

所述执行单元，具体用于对所述所有SPAD单元进行标号，并将标号与SPAD单元的光子数对应；

所述确定单元，具体用于将SPAD单元的标号及与SPAD单元对应的光子数代入所述最大价值函数，以确定是否存在满足所述光子数阈值的SPAD单元组合；

所述执行单元，具体用于当存在满足所述光子数阈值的SPAD单元组合时，执行确定所述SPAD单元组合为需要开启的SPAD的步骤。

可选地，所述系统还包括：计算单元；

所述计算单元，具体用于利用DP算法，求最大价值函数dp(n+1)＝dp(n)+value(n+1)，n为SPAD单元的标号，value是价值函数，value是光子数的函数；

所述计算单元，还用于根据所述最大价值函数计算第一SPAD单元的第一dp值；

所述计算单元，还用于利用所述第一dp值，计算第二SPAD单元的第二dp值；

所述计算单元，还用于利用第n-1SPAD单元的第n-1dp值，计算第n SPAD单元的第ndp值；其中，所述n为大于1的自然数；

所述确定单元，具体用于在所有dp值中选取最大dp值，通过所述最大dp值的构成，解析得到SPAD单元标号的组合，以确定是否存在满足所述光子数阈值的所述SPAD单元组合。

可选地，所述系统还包括：

若所述光子数阈值为y，则每个SPAD单元的dp值至少包括y+1个dp值；其中，所述y为大于等于1的自然数。

本申请实施例第二方面提供的用于执行第一方面所述的开启方法。

本申请实施例第三方面提供了一种RefSPAD矩阵的开启装置，包括：

中央处理器，存储器，输入输出接口，有线或无线网络接口以及电源；

所述存储器为短暂存储存储器或持久存储存储器；

所述中央处理器配置为与所述存储器通信，并执行所述存储器中的指令操作以执行第一方面所述的开启方法。

本申请实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面所述的开启方法。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：通过本申请实施例提出的一种RefSPAD矩阵的开启方法，可以在RefSPAD的光子数达到阈值的情况下，有效地计算出SPAD矩阵中Ref SPAD的单元组合，提升了SPAD矩阵的容错性和稳定性。

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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种VCSEL工作原理示意图；

图2为本申请实施例公开的一种RefSPAD矩阵的开启方法的流程示意图；

图3为本申请实施例公开的另一种RefSPAD矩阵的开启方法的流程示意图；

图4为本申请实施例公开的另一种RefSPAD矩阵的开启方法的流程示意图；

图5为本申请实施例公开的一种RefSPAD矩阵的开启系统的结构示意图；

图6为本申请实施例公开的一种RefSPAD矩阵的开启装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请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，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。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。

需要说明的是，在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

因为单个RefSPAD接收的光子数存在不确定性，单个RefSPAD的衰减因子不确定和抗干扰能力单一，RefSPAD光通道的热胀冷缩以及反射影响，由此在实际的生产和封装的过程中，产品都会有自我的差异化。因此，以上四种因素导致了RefSPAD接受光子功能的精准性。

在上述动态因素的影响下，通过全开或者指定某一个矩阵单元的使能，都不能有效的规避因子的影响。因此，需要在任何场景下，有效的寻找出一个最多个数的RefSPAD矩阵组合才能提高RefSPAD矩阵的容错性和稳定性。

由此，本申请实施例提供了一种RefSPAD矩阵的开启方法及相关设备，用于计算出有效的RefSPAD矩阵单元组合。

请参阅图1，图1为本申请实施例公开的一种VCSEL工作原理示意图。

VCSEL在步骤1发射激光脉冲，有两路光束发出。一路走向RefSPAD，另一路走向Main SPAD。射向RefSPAD的激光，通过玻璃片(coverglass)的反射，会发射到RefSPAD，由此，RefSPAD可以接收对应的光子信号。射向Main SPAD的激光，通过测试对象(object)的反射，会反射到Main SPAD，由此，Main SPAD可以接收对应的光子信号。RefSPAD通过接受光子信号给Main SPAD提供一个稳定有效的参考光波形。

因为，可以通过控制RefSPAD矩阵中各个SPAD单元的开启和闭合来给Main SPAD提供参考。

具体的，对于RefSPAD矩阵而言，对于总收光数CNT＝∑i_n(i是单个使能SPAD的收光数，n是所有使能RefSPAD中第n个RefSPAD)。

故此优化的方向为：

条件1：在触发一定阈值(总收光数)的时候RefSPAD被打开的越多越好；

条件2：在满足条件1的情况下，CNT值在阈值约束的条件下越大越好。

请参阅图2，图2为本申请实施例公开的一种RefSPAD矩阵的开启方法的流程示意图。包括步骤201-步骤203。

201、获取RefSPAD矩阵中每个SPAD单元收到的光子数。

在对RefSPAD矩阵中的各个SPAD单元进行测试之前，需要先获取到每个RefSPAD单元收取的光子数，由此作为后续对于SPAD单元的计算基础。

在其中一个实施例中，RefSPAD矩阵中有三个SPAD单元，分别为A、B和C，对应的，可以测得此时的A、B和C收到的光子数分别为2，1，3。不难理解的是，本实施例并不对RefSPAD矩阵中所含有的SPAD单元的个数进行限制，RefSPAD矩阵中还可以有4个、5个或100个等SPAD单元，为方便理解和描述，后续也不再对此进行赘述。对应的，也不对每个SPAD单元的收到的光子数进行限制。

202、将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合。若是，执行步骤203。

当获取到所有SPAD单元的光子数之后，便可以将所有SPAD单元的光子数输入到预设的计算模型，从而，便可以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合。

在其中一个实施例中，光子数阈值是预先设置好的，可以以Main SPAD矩阵的接收光子数的阈值临界值作为参考依据。但需要说明的是，光子数阈值是必然要比RefSPAD矩阵中各个SPAD单元的收到的光子数大。

在另外一个实施例中，在获取到所有SPAD单元的光子数之后，还需要对所有RefSPAD矩阵单元的收光数进行合法性检测，从而排除坏点，也就是不能继续正常使用的SPAD单元。具体的，就是筛选出不合法的SPAD单元，只计算合法的SPAD单元，其中，SPAD单元组合中的所有SPAD单元均为合法的SPAD单元。

203、确定SPAD单元组合为需要开启的SPAD。

若存在满足光子数阈值的SPAD单元组合，那么就可以确定该SPAD单元组合为RefSPAD矩阵中所需要打开的SPAD单元。

在其中一个实施例中，例如，满足光子数阈值的SPAD单元组合是A和C单元，那么，RefSPAD矩阵就只打开A和C的SPAD单元。

通过本实施例提出的一种RefSPAD矩阵的开启方法，可以在RefSPAD的光子数达到阈值的情况下，有效地计算出SPAD矩阵中RefSPAD的单元组合，尽可能地减小了由于VCSEL产品的差异性所导致的产品性能的问题，提升了SPAD矩阵的容错性和稳定性。

为方便对本申请实施例中提出的一种RefSPAD矩阵的开启方法进行详细描述，请参阅图3，图3为本申请实施例公开的另一种RefSPAD矩阵的开启方法的流程示意图。包括步骤301-步骤308。

301、打开RefSPAD矩阵中所有SPAD单元，设置RefSPAD矩阵的光子数阈值，并将RefSPAD矩阵置于工作状态，对所有SPAD单元进行检测，以获取所有SPAD单元收到的光子数。

本实施例中步骤301与前述图2中步骤201类似，具体此处不做赘述。但需要说明的是，需要打开所有的RefSPAD矩阵单元，并设置该RefSPAD矩阵的光子数阈值，其中，该光子数阈值即为RefSPAD矩阵的阈值临界值。然后，对RefSPAD矩阵进行一次发光和收光流程，对应的步骤可参阅图1。也就是说，当对RefSPAD矩阵进行一次发光和收光流程时，RefSPAD矩阵即进入工作状态。由此，便可以对RefSPAD矩阵中所有的SPAD单元进行检测，从而获取到所有SPAD单元收到的光子数。

在其中一个实施例中，还需要对RefSPAD矩阵中所有的SPAD单元进行合法性检测，不难理解的是，合法性检测可以理解为一种质量检测，用于检测SPAD单元是否运行正常等。

当存在不合法的SPAD单元，即执行步骤303。若存在合法的SPAD单元，即执行步骤302。

302、将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合。若是，执行步骤305；若否，执行步骤304。

不难理解的是，此时的所有SPAD单元均为合法的SPAD单元。具体的，将合法的SPAD单元的光子数输入到计算模型，从而确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合。若是，执行步骤305；若否，执行步骤304。

在其中一个实施例中，需要找到在约束条件下，使得SPAD单元的个数最多的情况。其中该约束条件即为SPAD单元组合中SPAD单元的总光子数要小于光子数阈值。若是，执行步骤305；若否，执行步骤304。

303、若存在不合法的SPAD单元，剔除不合法的SPAD单元。

当存在不合法的SPAD单元时，就需要剔除掉不合法的SPAD单元，即排除坏点。

然后，便可以执行步骤302，即可以将其余合法的SPAD单元的收到的光子数输入到预设的计算模型。

304、确定所有SPAD单元为需要开启的SPAD。

若不存在满足光子数阈值的SPAD单元组合，也就是组合为空的情况下，就需要打开RefSPAD矩阵中所有的SPAD单元。从而，尽可能地为Main SPAD提供一个稳定有效的参考光波形。

305、确定SPAD单元组合为需要开启的SPAD。

本实施例中步骤305与前述图2中步骤203类似，具体此处不做赘述。但需要说明的是，在其中一个实施例中，RefSPAD矩阵中有三个SPAD单元，分别为A、B和C，对应的，可以测得此时的A、B和C收到的光子数分别为2，1，3。光子数阈值设置为5。基于上述实施例，该计算模型是一种排序类型的计算模型，将光子数按照从小到大排列，依次累加，不能跳着加。通过排序得出B(1)，A(2)，C(3)。由于B单元和A单元对应的光子数的和值为3，是小于光子数阈值5的，而B单元、A单元及C单元的光子数的和值为6，是大于5的，那么，就可以确定此时的SPAD单元组合为A单元及B单元。

306、记录RefSPAD矩阵中每个SPAD单元的使用次数。

当确定好RefSPAD矩阵的SPAD单元组合后，还需要记录每一个Ref SPAD矩阵单元中SPAD单元的使用次数。

307、若某个SPAD单元的使用次数大于预设次数阈值，停止使用该SPAD单元。

当任何一个SPAD单元的使用次数或者收光量达到一定阈值的时候，禁止该单元的使用。不难理解的是，此时的SPAD单元已经达到了它的工作阈值。不难理解的是，此时一定阈值在一定条件下可以理解为预设次数阈值。

对应的，停用此SPAD单元后，便需要重新对RefSPAD矩阵进行计算。对应的，就是将停用的SPAD单元剔除后，计算剩下的RefSPAD矩阵中的SPAD单元。对应的，可以执行步骤302。

在其中一个实施例中，假设RefSPAD矩阵中有4个SPAD单元，分别为A，B，C，D。对应的光子数为1，2，3，4。其中的光子数阈值为8。通过计算模型后，得到A，B，C为可用的SPAD单元组合。但是，在使用一端时间以后，发现C的收光量达到了设置的阈值，那么将会禁用C单元。让A，B，C重新参与计算，得出结果1，2，4。其中，此时的SPAD单元组合中最大的单元数也是3，则开启A，B，D单元。

在另外一个实施例中，如果某个SPAD单元超过了使用寿命，则跳过这个坏掉的SPAD单元。

308、若不存在SPAD单元组合，将该SPAD单元及所有SPAD单元输入预设的计算模型，以获取SPAD单元组合。

若重新计算后，不存在对应的SPAD单元组合，也就是得不出合理的矩阵单元数组，则继续使能该单元进行计算。具体的，就是将该SPAD单元及其它的合法的SPAD单元输入到计算模型，进行重新计算，从而获取SPAD单元。

需要说明的是，本实施例中也可以选择不执行步骤306-步骤308。具体的，可以将步骤306-步骤308理解为一种纠错算法。也就是在实际的使用中，防止矩阵单元的使用次数过多而导致的SPAD的老化和坏死。加入RefSPAD矩阵中各个单元使用次数动态平衡的方式。

通过本实施例中的一种RefSPAD矩阵的开启方法，提出了RefSPAD收光数达到阈值的情况下，SPAD矩阵中各个SPAD单元个数可以达到最多，尽可能地提高RefSPAD矩阵的稳定性。对应的，提出了实际使用中的单个SPAD老化过程的负载平衡，从而延长器件的使用周期。

为方便对本申请实施例中的计算模型进行详细描述，请参阅图4，图4为本申请实施例,公开的另一种RefSPAD矩阵的开启方法的流程示意图。包括步骤401-步骤407。需要说明的是，执行完步骤404或步骤407后，可执行图3中步骤306-步骤308，后续不再对此进行赘述。需要提前说明的是，步骤402-步骤407可以理解为图3中步骤302-步骤305。

401、打开RefSPAD矩阵中所有SPAD单元，设置RefSPAD矩阵的光子数阈值，并将RefSPAD矩阵置于工作状态，对所有SPAD单元进行检测，以获取所有SPAD单元收到的光子数。

本实施例中步骤401与前述图3中步骤301类似，具体此处不做赘述。但需要说明的是，在本实施例中，需要对各类参数进行一个基本的定义。其中，打开所有的RefSPAD矩阵单元，还需要设定阈值的T_Value。T_Value即阈值临界值(thresholdvalue)，也就是上述中所描述的光子数阈值。

CX_SEL为单个使能SPAD收光数，对应的约束条件sum(CX_SEL)<T_Value。其中，sum(CX_SEL)表示多个使能SPAD的收光数总和，也就是光子数和值。

402、对所有SPAD单元获取的光子数进行排序，并对光子数按照由小到大的排列顺序，逐个相加，以获取光子数和值。

不难理解的是，步骤402-步骤404仅满足图1中所描述的条件1，即在触发一定阈值(总收光数)的时候RefSPAD被打开的越多越好。

其中，需要明确的是，此时的价值函数为value＝N，N为SPAD单元的最大个数。由此，优化方向可以确认为价值函数最大。也就是找到满足sum(CX_SEL)＜T_Value的最多的SPAD单元个数的组合。

具体的，获取到RefSPAD矩阵单元中所有SPAD单元的收光数后，光子数按从小到大排列。

在其中一个实施例中，当RefSPAD矩阵中具有3个单元A，B，C，对应的收到的光子数为2，1，3的时候，此时的光子数阈值为5。通过排序得出B(1)，A(2)，C(3)。此时光子数和值具有3及6两种值。

不难理解的是，本实施例并不对RefSPAD矩阵中所含有的SPAD单元的个数进行限制，RefSPAD矩阵中还可以有4个、5个或6个等SPAD单元，为方便理解和描述，后续也不再对此进行赘述。对应的，也不对每个SPAD单元的收到的光子数进行限制。

403、判断光子数和值是否小于光子数阈值，并选取小于光子数阈值中最大的光子数和值。

由步骤402中可以看出，此时被选列表A，B的光子数和值是3，满足小于光子数阈值的条件。而被选列表A，B，C的光子数和值是6，不满足光子数阈值的条件。由此，选择光子数和值为3的SPAD单元。

404、根据最大的光子数和值，确定光子数和值中各光子数对应的SPAD单元组合为需要开启的SPAD。

由于光子数和值在满足条件下最大是3，因此选择SPAD单元A和B。但不难理解的是，此时的A和B单元的SPAD单元组合是一个次优解，最优解应该是B，C的SPAD单元，对应的光子数和值为4。

但是，由于光子数按从小到大排列，依次累加，不能跳着加，所以只有次优解。

需要说明的是，光子数和值可以理解为价值总和。由上述描述可知，此时的价值函数中N为2。

作为另一个方法，可以获得最优解。

405、确定最大价值函数，对所有SPAD单元进行标号，并将标号与SPAD单元的光子数对应。

不难理解的是，步骤405-步骤407满足图1中所描述的条件1及条件2，即在触发一定阈值(总收光数)的时候RefSPAD被打开的越多越好，且在满足条件1的情况下，CNT值在阈值约束的条件下越大越好。

其中，需要明确的是，Max(CX_ALL)表示所有合法的矩阵单元中最大的单个SPAD单元的收光数，N为当前被选SPAD单元的个数，此时的价值函数为Value＝(Max(CX_ALL)+1)×N+sum(CX_SEL)。由此，优化方向可以确认为价值函数最大。也就是找到满足sum(CX_SEL)＜T_Value的最多的SPAD单元个数的组合。

在其中一个实施例中，需要用到dp算法。具体的，此方法可以获取一个最优解，也就是是通过一个f(x)＝ax+b的方式把个数和光子数这两个因子变成了一个换算因子。就是把最大的个数乘以Max(CX_ALL)+1后转化成了光子数和当前被选单元光子数总和。dp(n+1)＝dp(n)+value(n+1)，n为SPAD单元的标号，value是价值函数，value是光子数的函数。

其中，先需要确定dp算法中最大价值函数并对所有的SPAD单元进行打标。具体的，最大价值函数为dp[w]＝max(dp[w],dp[w-wt[i]]+val[i])。其中，w是权重，也就是SPAD单元对应的光子数，i是SPAD单元对应的标号。不难理解的，i就是0，1，2，3...等等，wt[i]可以理解为标号所对应的光子数。

其中，val[i]也就是价值函数Value＝(Max(CX_ALL)+1)×N+sum(CX_SEL)。

406、将SPAD单元的标号及与SPAD单元对应的光子数代入最大价值函数，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合。

在其中一个实施例中，当RefSPAD矩阵中具有3个单元A，B，C，对应的收到的光子数为2，1，3的时候，此时的光子数阈值为5。对应的标号即为0，1，2。此时，w是权重(2，1，3)，i是A、B、C对应的标号。

那么就有，val[0]＝(Max(CX_ALL)+1)×1+2；val[1]＝(Max(CX_ALL)+1)×1+1；val[2]＝(Max(CX_ALL)+1)×1+3。

此时，将SPAD单元的标号及与SPAD单元对应的光子数代入最大价值函数dp[w]＝max(dp[w],dp[w-wt[i]]+val[i])，从而筛选出是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合。

具体的，先定义初始态i＝0的时候，

此时dp[5]＝dp[4]＝dp[3]＝dp[2]＝dp[1]＝dp[0]＝0。

那么就有当i＝0的时候,wt[0]＝2，val[0]＝(Max(CX_ALL)+1)×1+2，对应的，dp[5]＝max(dp[5],dp[5-2]+((3+1)×1+2))＝max(0,dp[3]+4+2)＝max(0,6)＝6，不难理解的是，其中dp[5-2]中的2，指的是i＝0时对应的光子数为2，为方便理解和描述，后续不再对此进行赘述。

dp[4]＝max(dp[4],dp[4-2]+((3+1)×1+2))＝max(0,dp[2]+4+2)＝max(0,6)＝6；

dp[3]＝max(dp[3],dp[3-2]+((3+1)×1+2))＝max(0,dp[1]+4+2)＝max(0,6)＝6；

dp[2]＝max(dp[2],dp[2-2]+((3+1)×1+2))＝max(0,dp[0]+4+2)＝max(0,6)＝6；

dp[1]＝0 BC dp[w-wt[i]]＝dp[1-2]invalid,undo，报错；

dp[0]＝0 BC dp[w-wt[i]]＝dp[0-2]invalid,undo，报错；

初始态i＝1的时候，

此时定义dp[5]＝dp[4]＝dp[3]＝dp[2]＝6；dp[1]＝dp[0]＝0。

那么就有当i＝1的时候，w＝1，

dp[5]＝max(dp[5],dp[5-1]+((3+1)×1+1))＝max(6,dp[4]+4+1)＝max(0,11)＝11；

dp[4]＝max(dp[4],dp[4-1]+((3+1)×1+1))＝max(6,dp[3]+4+1)＝max(6,11)＝11；

dp[3]＝max(dp[3],dp[3-1]+((3+1)×1+1))＝max(6,dp[2]+4+1)＝max(6,11)＝11；

dp[2]＝max(dp[2],dp[2-1]+((3+1)×1+1))＝max(0,dp[1]+4+1)＝max(6,5)＝6；

dp[1]＝max(dp[1],dp[1-1]+((3+1)×1+1))＝max(0,dp[1]+4+1)＝max(0,5)＝5；

dp[0]＝0 BC dp[w-wt[i]]＝dp[0-2]invalid,undo，报错；

需要说明的是，dp[5-1]中的1，指的是i＝1时对应的光子数为1，为方便理解和描述，后续不再对此进行赘述。

初始态i＝2的时候，

此时定义dp[5]＝dp[4]＝dp[3]＝11；dp[2]＝6；dp[1]＝5；dp[0]＝0。

那么就有当i＝2的时候，w＝3，

dp[5]＝max(dp[5],dp[5-3]+((3+1)×1+3))＝max(11,dp[2]+4+3)＝max(11,13)＝13；

dp[4]＝max(dp[4],dp[4-3]+((3+1)×1+3))＝max(11,dp[1]+4+3)＝max(11,12)＝12；

dp[3]＝max(dp[3],dp[3-3]+((3+1)×1+3))＝max(11,dp[0]+4+3)＝max(11,7)＝11；

dp[2]＝6 BC dp[w-wt[i]]＝dp[2-3]invalid,undo，报错；

dp[1]＝5 BC dp[w-wt[i]]＝dp[1-3]invalid,undo，报错；

dp[0]＝0 BC dp[w-wt[i]]＝dp[0-3]invalid,undo，报错；

需要说明的是，dp[5-3]中的3，指的是i＝2时对应的光子数为3，为方便理解和描述，后续不再对此进行赘述。

所以此时的最大价值函数的数值是13，对应的，找到此时满足的条件，可以找到，此时的i＝2，w＝3时，dp函数的最大值为13。由此，确定C为SPAD单元组合中的其中一个单元。根据i＝2，w＝3时的dp[5]函数中存在对应的dp[2]函数，此时往上反推，2对应的光子数是A，由此，确定另外一个SPAD单元为A。

对应的，也可以这么推算，13来源于6+7，6对应的是dp[2]，2对应的是A，此时w＝3对应的是C。

407、确定SPAD单元组合为需要开启的SPAD。

结合上述步骤，可以确定，此时的SPAD单元组合为A，C的SPAD单元。

在其中一个实施例中，可以用dp算法，跳着加，如果有100个SPAD，则通过任意组合求出dp值，可以找到满足阈值的组合。

需要说明的的，结合图3的步骤306-步骤308及本实施例中步骤402-步骤407。可知，步骤402-步骤407为两种不同的算法，这两种不同的算法是从纯算法的角度获取了使能的RefSPAD。但是在实际的使用中，防止矩阵单元的使用次数过多而导致的SPAD的老化和坏死。加入RefSPAD单元使用次数动态平衡的方式，也就是图3的步骤306-步骤308。具体此处不做赘述。

通过本实施例提出的一种RefSPAD矩阵的开启方法，提出了两种算法，一种是依据排序，对SPAD单元组合进行计算；另一种是依据dp算法，对SPAD单元组合进行计算。从而提出了一种最优方案的数学建模方式和解决方案，提升了方案的可实现性。

应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

若方案涉及敏感信息(如用户信息、企业信息)，则应当说明针对敏感信息的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的法律法规和标准，且需要在相应主体(如用户或企业等)许可或同意的情况下进行。

请参阅图5，图5为本申请实施例公开的一种RefSPAD矩阵的开启系统的结构示意图。

获取单元501，用于获取RefSPAD矩阵中每个SPAD单元收到的光子数；

输入单元502，用于将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合；

确定单元503，用于当存在满足光子数阈值的SPAD单元组合时，确定SPAD单元组合为需要开启的SPAD。

示例性地，系统还包括：打开单元504；

打开单元504，用于打开RefSPAD矩阵中所有SPAD单元，并设置Ref SPAD矩阵的光子数阈值；

获取单元501，具体用于将RefSPAD矩阵置于工作状态，并对所有SPAD单元进行检测，以获取所有SPAD单元收到的光子数；

示例性地，系统还包括：剔除单元505；

剔除单元505，用于当存在不合法的SPAD单元时，剔除不合法的SPAD单元。

示例性地，系统还包括：

确定单元503，还用于当不存在满足光子数阈值的SPAD单元组合时，确定所有SPAD单元为需要开启的SPAD。

示例性地，系统还包括：记录单元506及执行单元507；

记录单元506，用于记录RefSPAD矩阵中每个SPAD单元的使用次数；

执行单元507，用于当某个SPAD单元的使用次数大于预设次数阈值时，停止使用该SPAD单元，并执行将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合的步骤。

示例性地，系统还包括：

输入单元502，还用于当不存在SPAD单元组合时，将该SPAD单元及所有SPAD单元输入预设的计算模型，以获取SPAD单元组合。

示例性地，系统还包括：排序单元508及判断单元509；

排序单元508，用于对所有SPAD单元获取的光子数进行排序；

获取单元501，具体用于对光子数按照由小到大的排列顺序，逐个相加，以获取光子数和值；

判断单元509，用于判断光子数和值是否小于光子数阈值，并选取小于光子数阈值中最大的光子数和值；

确定单元503，具体用于当SPAD单元组合为需要开启的SPAD时，根据最大的光子数和值，确定光子数和值中各光子数对应的SPAD单元组合为需要开启的SPAD。

示例性地，系统还包括：

确定单元503，具体用于确定最大价值函数；

执行单元507，具体用于对所有SPAD单元进行标号，并将标号与SPAD单元的光子数对应；

确定单元503，具体用于将SPAD单元的标号及与SPAD单元对应的光子数代入最大价值函数，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合；

执行单元507，具体用于当存在满足光子数阈值的SPAD单元组合时，执行确定SPAD单元组合为需要开启的SPAD的步骤。

示例性地，系统还包括：计算单元510；

计算单元510，具体用于利用DP算法，求最大价值函数dp(n+1)＝dp(n)+value(n+1)，n为SPAD单元的标号，value是光子数的价值函数；

计算单元510，还用于根据最大价值函数计算第一SPAD单元的第一dp值；

计算单元，还用于利用第一dp值，计算第二SPAD单元的第二dp值；

计算单元510，还用于利用第n-1SPAD单元的第n-1dp值，计算第n SPAD单元的第ndp值；其中，n为大于1的自然数；

确定单元503，具体用于在所有dp值中选取最大dp值，通过最大dp值的构成，解析得到SPAD单元标号的组合，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合。

示例性地，系统还包括：

若光子数阈值为y，则每个SPAD单元的dp值至少包括y+1个dp值；其中，y为大于等于1的自然数。

下面请参阅图6，本申请实施例公开的一种RefSPAD矩阵的开启装置的结构示意图包括：

中央处理器601，存储器605，输入输出接口604，有线或无线网络接口603以及电源602；

存储器605为短暂存储存储器或持久存储存储器；

中央处理器601配置为与存储器605通信，并执行存储器605中的指令操作以执行前述图2、图3或图4所示实施例中的方法。

本申请实施例还提供一种芯片系统，其特征在于，芯片系统包括至少一个处理器和通信接口，通信接口和至少一个处理器通过线路互联，至少一个处理器用于运行计算机程序或指令，以执行前述图2、图3或图4所示实施例中的方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，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，在本申请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，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-onlymemory)、随机存取存储器(RAM，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (11)

1.一种RefSPAD矩阵的开启方法，其特征在于，所述方法包括：

获取RefSPAD矩阵中每个SPAD单元收到的光子数；

将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合；

若是，确定所述SPAD单元组合为需要开启的SPAD。

2.根据权利要求1所述的开启方法，其特征在于，所述获取RefSPAD矩阵中每个SPAD单元收到的光子数包括：

打开RefSPAD矩阵中所有SPAD单元，并设置所述RefSPAD矩阵的所述光子数阈值；

将所述RefSPAD矩阵置于工作状态，并对所述所有SPAD单元进行检测，以获取所述所有SPAD单元收到的光子数。

3.根据权利要求2所述的开启方法，其特征在于，所述将所述RefSPAD矩阵置于工作状态，并对所述所有SPAD单元进行检测之后，所述方法还包括：

若存在不合法的SPAD单元，剔除所述不合法的SPAD单元。

4.根据权利要求1所述的开启方法，其特征在于，所述将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合之后，所述方法还包括：

若否，确定所述所有SPAD单元为需要开启的SPAD。

5.根据权利要求1所述的开启方法，其特征在于，所述确定所述SPAD单元组合为需要开启的SPAD之后，所述方法还包括：

记录所述RefSPAD矩阵中每个SPAD单元的使用次数；

若某个SPAD单元的所述使用次数大于预设次数阈值，停止使用该SPAD单元，并执行所述将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合的步骤。

6.根据权利要求5所述的开启方法，其特征在于，所述停止使用该SPAD单元之后，所述方法还包括：

若不存在所述SPAD单元组合，将所述该SPAD单元及所述所有SPAD单元输入所述预设的计算模型，以获取所述SPAD单元组合。

7.根据权利要求1所述的开启方法，其特征在于，所述将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合包括：

对所述所有SPAD单元获取的光子数进行排序；

对光子数按照由小到大的排列顺序，逐个相加，以获取光子数和值；

判断所述光子数和值是否小于所述光子数阈值，并选取小于所述光子数阈值中最大的光子数和值；

所述确定所述SPAD单元组合为需要开启的SPAD包括：

若是，根据最大的光子数和值，确定所述光子数和值中各光子数对应的SPAD单元组合为需要开启的SPAD。

8.根据权利要求1所述的开启方法，其特征在于，所述将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合包括：

确定最大价值函数；

对所述所有SPAD单元进行标号，并将标号与SPAD单元的光子数对应；

将SPAD单元的标号及与SPAD单元对应的光子数代入所述最大价值函数，以确定是否存在满足所述光子数阈值的SPAD单元组合；

若是，执行确定所述SPAD单元组合为需要开启的SPAD的步骤。

9.根据权利要求8所述的开启方法，其特征在于，所述将SPAD单元的标号及与SPAD单元对应的光子数代入所述最大价值函数，以确定是否存在满足所述光子数阈值的SPAD单元组合包括：

利用DP算法，求最大价值函数dp(n+1)＝dp(n)+value(n+1)，所述n为SPAD单元的标号，所述value为是光子数的价值函数；

根据所述最大价值函数，计算第一SPAD单元的第一dp值；

利用所述第一dp值，计算第二SPAD单元的第二dp值；

利用第n-1SPAD单元的第n-1dp值，计算第n SPAD单元的第n dp值；其中，所述n为大于1的自然数；

在所有dp值中选取最大dp值，通过所述最大dp值的构成，解析得到SPAD单元标号的组合，以确定是否存在满足所述光子数阈值的所述SPAD单元组合。

10.根据权利要求9所述的开启方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述光子数阈值为y，则每个SPAD单元的dp值至少包括y+1个dp值；其中，所述y为大于等于1的自然数。

11.一种SPAD矩阵的开启系统，其特征在于，所述系统包括：

获取单元，用于获取RefSPAD矩阵中每个SPAD单元收到的光子数；

输入单元，用于将所有SPAD单元的光子数输入预设的计算模型，以确定是否存在满足光子数阈值的SPAD单元组合；

确定单元，用于当存在满足光子数阈值的SPAD单元组合时，确定所述SPAD单元组合为需要开启的SPAD。

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