CN117192564A - 一种激光测距方法、计算机存储介质和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光测距方法、计算机存储介质和电子设备，包括：步骤S1，得到包括多组数字子信号的数字信号；步骤S2，基于当前积分次数n依次对多组数字子信号中前n组连续的数字子信号进行积分，以产生一个积分后的信号；步骤S3，对积分后的信号进行滤波，以得到滤波后的信号，并确定滤波后的信号的最大峰值，并利用最大峰值，确定距待测距目标的候选距离；步骤S4，判断当前积分次数n是否大于等于预设值；步骤S5，在当前积分次数n小于预设值的情况下，对当前积分次数n进行更新，并返回执行步骤S2至步骤S4，直至达到预设结束条件，则将所获得所有候选距离中出现概率最高的候选距离作为距待测距目标的最终距离，从而能够提高测距效率。

Description

一种激光测距方法、计算机存储介质和电子设备

技术领域

本发明涉及激光测距领域，尤其涉及一种激光测距方法、计算机存储介质和电子设备。

背景技术

激光测距是一种通过发射激光信号测量被测物体距离的方式，目前，传统的激光测距方案主要是利用脉冲激光发射器发射一个激光窄脉冲，通过测量发射脉冲与回波之间的时间来测量距离。例如，目前的激光测距方案可采用专用的激光测距芯片来实现测距。

然而，由于现有的激光测距方案在远距离测距时使用的时间较长，故现有的激光测距方案至少存在着测距时间较慢的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种激光测距方法、计算机存储介质和电子设备，其解决了现有技术中存在着的测距时间较慢的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种激光测距方法，包括：步骤S1，在向待测距目标发送激光测距信号的情况下，接收经待测距目标反射回来的激光回波信号，并对激光回波信号进行模数转换，得到数字信号；其中，激光回波信号包括多个激光波形信号，以及数字信号包括多组数字子信号，并且多组数字子信号中每组数字子信号均与一个激光波形信号对应；步骤S2，基于当前积分次数n依次对多组数字子信号中前n组连续的数字子信号进行积分，以产生一个积分后的信号；其中，n为正整数；步骤S3，对积分后的信号进行滤波，以得到滤波后的信号，并确定滤波后的信号的最大峰值，并利用最大峰值，确定距待测距目标的候选距离；步骤S4，判断当前积分次数n是否大于等于预设值；步骤S5，在当前积分次数n小于预设值的情况下，对当前积分次数n进行更新，并返回执行步骤S2至步骤S4，直至达到预设结束条件，则将所获得所有候选距离中出现概率最高的候选距离作为距待测距目标的最终距离。

在一个可能的实施例中，步骤S2包括：判断前n组连续的数字子信号中每组数字子信号对应的激光波形信号的最大峰值是否均小于等于预设峰值；在前n组连续的数字子信号中每组数字子信号对应的激光波形信号的最大峰值均小于预设峰值的情况下，则基于当前积分次数n依次对多组数字子信号中前n组连续的数字子信号进行积分，以产生一个积分后的信号。

在一个可能的实施例中，方法还包括：在前n组连续的数字子信号中任意一组数字子信号对应的激光波形信号的最大峰值大于等于预设峰值的情况下，则循环结束。

在一个可能的实施例中，对积分后的信号进行滤波，以得到滤波后的信号，包括：利用中值滤波方法或者均值滤波方法对积分后的信号进行滤波，以得到滤波后的信号。

在一个可能的实施例中，积分后的信号包括多个积分后的位信号，位信号包括高电平信号和低电平信号；

其中，确定滤波后的信号的最大峰值，包括：将首个积分后的位信号设置为初始值，以及依次计算每个非首个积分后的位信号及其相邻的前一个积分后的位信号之间的位信号差值，并将每个位信号差值作为其对应的非首个积分后的位信号的目标值；基于初始值和目标值，构建目标曲线，并将目标曲线中的最大峰值确定为滤波后的信号的最大峰值。

在一个可能的实施例中，在当前积分次数n小于预设值的情况下，对当前积分次数n进行更新，包括：在当前积分次数n小于预设值的情况下，获取用户输入的目标测距模式；其中，目标测距模式包括第一测距模式和第二测距模式，并且第二测距模式的测距距离大于第一测距模式的测距距离；在目标测距模式为第一测距模式的情况下，对当前积分次数进行减小更新；在目标测距模式为第二测距模式的情况下，对当前积分次数进行增大更新。

在一个可能的实施例中，第二测距模式的测距距离大于等于3000米。

在一个可能的实施例中，激光测距方法还包括：在当前积分次数n大于等于预设值的情况下，则循环结束。

第二方面，本申请实施例提供了一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行第一方面或第一方面的任一可选的实现方式所述的方法。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行第一方面或第一方面的任一可选的实现方式所述的方法。

第四方面，本申请提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种激光测距方法、计算机存储介质和电子设备，其能够对回波信号中的微弱信号进行积分，并基于积分后的信号进行距离的确定，进而相比于现有的激光测距方案(例如，现有的激光测距方案需要使用回波信号中的较强的信号来说，本申请能够在较强的信号前就可确定距离，进而其能够减少测距时间，并提高测距效率，以及减少测量误差，以及还可解决近处细小物体或微弱信号无法测距或测距响应慢的问题，以及还可解决强烈太阳光下测距干扰问题，以及还可解决雨雾天气甚至暴雨或浓雾天气轻松测到远处物体。

为使本申请实施例所要实现的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例提供的一种激光测距系统的示意图；

图2示出了本申请实施例提供的一种激光测距方法的流程图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

对于现有的激光测距方案来说，目前常见的激光测距芯片由于受限于芯片使得开发者只能获取到时间参数，然后再根据时间计算距离，而且由于受限于芯片限制、功率要求、测距时间响应要求、不同反射面、太阳光和下雨雾天等因素使得开发者很难开发出性能更优的激光测距产品。

以及，目前的激光测距方案也有采用FPGA和高速ADC芯片来采样，同样也是测出从发射脉冲到接收回波之间的距离，然后根据时间计算距离，这种方案对比使用专用的激光测距芯片，有很大的发挥空间，但是这些激光测距方案都存在一些问题。例如，测远距离时的响应时间慢、无法测微弱信号和误差较大等问题。

基于此，本申请实施例提出了一种激光测距方法，通过使用FPGA控制ADC芯片进行采样，然后对回波数据进行自适应积分，以得到积分后的信号，然后对积分后的信号进行滤波，以得到滤波后的信号，并确定滤波后的信号的最大峰值，并利用最大峰值，确定距待测距目标的最终距离，从而本申请能够对回波信号中的微弱信号进行积分，并基于积分后的信号进行距离的确定，进而相比于现有的激光测距方案(例如，现有的激光测距方案需要使用回波信号中的较强的信号(即信号中的峰值大于预设峰值的信号)才可确定距离)来说，本申请能够在较强的信号前就可确定距离，进而其能够减少测距时间，并提高测距效率，以及减少测量误差。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

请参见图1，图1示出了本申请实施例提供的一种激光测距系统的示意图。如图1所示，该激光测距系统包括处理器、激光发射模块、激光接收模块和模数转换模块。

应理解，处理器的具体装置、激光发射模块的具体装置、激光接收模块的具体装置和模数转换模块的具体装置均可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

例如，处理器可以是FPGA芯片；

再例如，模数转换模块可以是ADC芯片等。

应理解，激光测距系统中各个装置的具体功能可参见下文图2的相关描述，在此不再详细赘述。

请参见图2，图2示出了本申请实施例提供的一种激光测距方法的流程图。如图2所示的激光测距方法包括：

步骤S210，在向待测距目标发送激光测距信号的情况下，接收经待测距目标反射回来的激光回波信号，并对激光回波信号进行模数转换，得到数字信号。其中，激光回波信号包括多个激光波形信号，以及数字信号包括多组数字子信号(例如，每组数字子信号可包括多个位信号，并且该位信号包括高电平信号1和低电平信号0)，并且多组数字子信号中每组数字子信号均与一个激光波形信号对应。

具体地，处理器控制激光发射模块向待测距目标发送激光发射信号，并且在激光发射模块发射激光时开始记时，以及还控制激光接收模块接收经待测距目标反射回来的激光回波信号，以及还控制ADC芯片对激光回波信号进行模数转换，得到数字信号。

这里需要说明的是，该激光回波信号可包括其峰值小于等于预设峰值的激光波形信号(即微弱信号)，还包括其峰值大于预设峰值的激光波形信号(即有效信号)，并且该微弱信号可位于有效信号的前端。同时，本申请可基于位于有效信号的前端的微弱信号来实现测距。其中，预设峰值的具体峰值可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

步骤S220，基于当前积分次数n依次对多组数字子信号中前n组连续的数字子信号进行积分，以产生一个积分后的信号。其中，n为正整数。

应理解，基于当前积分次数n依次对多组数字子信号中前n组连续的数字子信号进行积分的具体过程可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

可选地，判断前n组连续的数字子信号中每组数字子信号对应的激光波形信号的最大峰值是否均小于等于预设峰值。在前n组连续的数字子信号中每组数字子信号对应的激光波形信号的最大峰值均小于预设峰值(即前n组连续的数字子信号都是微弱信号)的情况下，则基于当前积分次数n依次对多组数字子信号中前n组连续的数字子信号进行积分，以产生一个积分后的信号；在前n组连续的数字子信号中任意一组数字子信号对应的激光波形信号的最大峰值大于等于预设峰值(即已经出现有效测距信号)的情况下，则结束步骤S250中的循环。

还应理解，当前积分次数n的具体形式可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

可选地，在当前积分次数n的具体公式可以为2^b的情况下，在对当前积分次n进行更像时，可对b进行更新。例如，可对b进行增大(例如，+1等)或者减少(例如，-1)，从而实现对当前积分次数n的更新。

还应理解，基于当前积分次数n依次对多组数字子信号中前n组连续的数字子信号进行积分的具体过程可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

例如，在前两组连续的数字子信号且每组数字子信号均包括多个位信号(即每个位信号可表示激光波形信号的一个位置)的情况下，可将其中一组数字子信号的一号位置(即第一个位信号)的1和另外一组数字子信号的一号位置(即第一个位信号)的0进行积分，则积分后的一号位置为1，以及还将其中一组数字子信号的二号位置(即第一个位信号)的1和另外一组数字子信号的二号位置(即第一个位信号)的1进行积分，则积分后的二号位置为2，并重复上述步骤，直至所有位信号积分完成。

步骤S230，对积分后的信号进行滤波，以得到滤波后的信号，并确定滤波后的信号的最大峰值，并利用最大峰值，确定距待测距目标的候选距离。其中，当前的候选距离是指在本次测量过程中激光测距系统和待测距目标之间的距离。

应理解，对积分后的信号进行滤波，以得到滤波后的信号的具体过程也可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

可选地，由于采样过程中不可避免会收到各种干扰信号，包括大气、水雾、粉尘、太阳光的存在，或者电噪声的存在，使得采样到的各种干扰会严重影响到峰值的提取算法，因此要先进行滤波，故可利用中值滤波方法或者均值滤波方法对积分后的信号进行滤波，以得到滤波后的信号。

还应理解，确定滤波后的信号的最大峰值的具体过程也可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

可选地，在积分后的信号包括多个积分后的位信号的情况下，将首个积分后的位信号设置为初始值，以及依次计算每个非首个积分后的位信号及其相邻的前一个积分后的位信号之间的位信号差值，并将每个位信号差值作为其对应的非首个积分后的位信号的目标值(例如，在当前位信号差值为二号位置和一号位置的差值的情况下，可将当前位信号差值作为二号位置的目标值)，以及基于初始值和目标值构建目标曲线(例如，在坐标系中，可按照各个位置的目标值的顺序构建目标曲线等)，并将目标曲线中的最大峰值确定为滤波后的信号的最大峰值。

步骤S240，判断当前积分次数n是否大于等于预设值。

应理解，预设值的具体值可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

步骤S250，在当前积分次数n小于预设值的情况下，对当前积分次数n进行更新，并返回执行步骤S220至步骤S240，直至达到预设结束条件，则将所获得所有候选距离中出现概率最高的候选距离作为距待测距目标的最终距离。

应理解，在当前积分次数n小于预设值的情况下，对当前积分次数n进行更新的具体过程可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

可选地，在当前积分次数n小于预设值的情况下，获取用户输入的目标测距模式。其中，目标测距模式包括第一测距模式和第二测距模式，并且第二测距模式的测距距离大于第一测距模式的测距距离。例如，第一测距模式为远距离测距模式(例如，第二测距模式的测距距离大于等于3000米等；再例如，第一测距模式为室内测距模式的近距离测距模式)。以及，在目标测距模式为第一测距模式的情况下，对当前积分次数进行减小更新；在目标测距模式为第二测距模式的情况下，对当前积分次数进行增大更新。其中，初始的积分次数可以是预先设定的。

还应理解，将所获得所有候选距离中出现概率最高的候选距离作为距待测距目标的最终距离的具体过程可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

可选地，由于不断地对当前积分次数n进行更新，可获取到多个候选距离，并可计算多个候选距离中每个候选距离的出现概率，并可将出现概率最高且该最高的出现概率大于预设概率的候选距离作为距待测距目标的最终距离。

步骤S260，在当前积分次数n大于等于预设值的情况下，则确定满足预设结束条件。

因此，借助于上述技术方案，本申请实施例能够对回波信号中的微弱信号进行积分，并基于积分后的信号进行距离的确定，进而相比于现有的激光测距方案(例如，现有的激光测距方案需要使用回波信号中的较强的信号(即信号中的峰值大于预设峰值的信号)才可确定距离)来说，本申请能够在较强的信号前就可确定距离，进而其能够减少测距时间(即测距响应快)，并提高测距效率，以及减少测量误差，以及还可解决近处细小物体或微弱信号无法测距或测距响应慢的问题，以及还可解决强烈太阳光下测距干扰问题，以及还可解决雨雾天气甚至暴雨或浓雾天气轻松测到远处物体。

应理解，上述激光测距方法仅是示例性的，本领域技术人员根据上述的方法可以进行各种变形，该变形之后的方案也属于本申请的保护范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。

此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。

Claims (10)

1.一种激光测距方法，其特征在于，包括：

步骤S1，在向待测距目标发送激光测距信号的情况下，接收经所述待测距目标反射回来的激光回波信号，并对所述激光回波信号进行模数转换，得到数字信号；其中，所述激光回波信号包括多个激光波形信号，以及所述数字信号包括多组数字子信号，并且所述多组数字子信号中每组数字子信号均与一个所述激光波形信号对应；

步骤S2，基于当前积分次数n依次对所述多组数字子信号中前n组连续的数字子信号进行积分，以产生一个积分后的信号；其中，所述n为正整数；

步骤S3，对所述积分后的信号进行滤波，以得到滤波后的信号，并确定所述滤波后的信号的最大峰值，并利用所述最大峰值，确定距所述待测距目标的候选距离；

步骤S4，判断所述当前积分次数n是否大于等于预设值；

步骤S5，在所述当前积分次数n小于所述预设值的情况下，对所述当前积分次数n进行更新，并返回执行步骤S2至步骤S4，直至达到预设结束条件，则将所获得所有候选距离中出现概率最高的候选距离作为距所述待测距目标的最终距离。

2.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

判断所述前n组连续的数字子信号中每组数字子信号对应的激光波形信号的最大峰值是否均小于等于预设峰值；

在所述前n组连续的数字子信号中每组数字子信号对应的激光波形信号的最大峰值均小于预设峰值的情况下，则基于所述当前积分次数n依次对所述多组数字子信号中前n组连续的数字子信号进行积分，以产生一个积分后的信号。

3.根据权利要求2所述的激光测距方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述前n组连续的数字子信号中任意一组数字子信号对应的激光波形信号的最大峰值大于等于所述预设峰值的情况下，则循环结束。

4.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，所述对所述积分后的信号进行滤波，以得到滤波后的信号，包括：

利用中值滤波方法或者均值滤波方法对所述积分后的信号进行滤波，以得到所述滤波后的信号。

5.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，所述积分后的信号包括多个积分后的位信号，所述位信号包括高电平信号和低电平信号；

其中，所述确定所述滤波后的信号的最大峰值，包括：

将首个积分后的位信号设置为初始值，以及依次计算每个非首个积分后的位信号及其相邻的前一个积分后的位信号之间的位信号差值，并将所述每个位信号差值作为其对应的非首个积分后的位信号的目标值；

基于所述初始值和所述目标值，构建目标曲线，并将所述目标曲线中的最大峰值确定为所述滤波后的信号的最大峰值。

6.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，所述在所述当前积分次数n小于所述预设值的情况下，对所述当前积分次数n进行更新，包括：

在所述当前积分次数n小于所述预设值的情况下，获取用户输入的目标测距模式；其中，所述目标测距模式包括第一测距模式和第二测距模式，并且所述第二测距模式的测距距离大于所述第一测距模式的测距距离；

在所述目标测距模式为所述第一测距模式的情况下，对所述当前积分次数进行减小更新；

在所述目标测距模式为第二测距模式的情况下，对所述当前积分次数进行增大更新。

7.根据权利要求6所述的激光测距方法，其特征在于，所述第二测距模式的测距距离大于等于3000米。

8.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于，所述激光测距方法还包括：

在所述当前积分次数n大于等于所述预设值的情况下，则循环结束。

9.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1-8任一所述的激光测距方法。

10.一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现如权利要求1-8任一所述的激光测距方法。