CN117310722A - 一种激光测距方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种激光测距方法、装置、设备及存储介质，涉及激光雷达技术领域，可以有效减小TDC值传输时数据带宽的占用。该方法包括：在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号；将每个触发信号分别转换为TDC值；选取周期的目标TDC值；目标TDC值为周期内的一个TDC数值；基于一个或多个连续周期内的所述目标TDC值，生成时间直方图，对所述时间直方图处理得到测距信息。本申请可用于激光雷达测距的过程中。

Description

一种激光测距方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种激光测距方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

近年来，随着人工智能技术的不断发展，对于智能设备的需求不断增加，以智能驾驶为代表的人工智能技术已得到广泛应用，为人们的生活、工作提供了极大便利，智能设备的应用具有巨大的商业价值和社会价值。激光雷达是智能驾驶中的主要传感器，是一种利用物体对激光的漫反射实现高精度距离测量的传感器。

激光雷达测距技术，主要基于直接飞行时间法(direct time-of-flight，dTOF)的测距方案。该技术通过周期性的发射激光脉冲，照射到物体表面形成回波信号返回。单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，SPAD)对回波信号进行周期性探测得到触发信号。采用时间数据转换器(time-to-digital converter，TDC)对SPAD的每个触发信号分别转换得到TDC值传输至处理设备，由处理设备按照TDC值的直方图数据，得到距离信息，就获取到测量点到物体的距离。

为避免“直方图堆积”现象对测距效果造成影响，业界通常采用多事件TDC对SPAD的触发信号进行采样记录，即每个周期内记录SPAD的多个触发信号的TDC值并进行传输。但是，该方案每个周期需要传输的TDC值数量较大，导致数据传输的带宽需求巨大，技术上难以实现这种巨量的数据的传输。

发明内容

本申请提供一种激光测距方法、装置、设备及存储介质，可以有效减小TDC值传输时数据带宽的占用。

第一方面，本申请提供一种激光测距方法，该方法包括：在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号；将每个触发信号分别转换为时间数据转换器TDC值；选取周期的目标TDC值，目标TDC值为周期内的一个TDC数值；基于一个或多个连续周期内的所述目标TDC值，生成时间直方图，对所述时间直方图处理得到测距信息。

一种可能的实现方式中，上述方法还包括：在周期内对每个触发信号计数；目标TDC值为计数顺序中第n个触发信号转换得到的TDC值。

另一种可能的实现方式中，上述方法还包括：在周期内对每个触发信号转换的TDC值进行计数。目标TDC值为计数顺序中第n个TDC值。

又一种可能的实现方式中，n为计数顺序的最小值到最大值间的随机数。

又一种可能的实现方式中，上述方法还包括：确定周期的全局随机数；全局随机数为1到预设参数间的随机数；预设参数用于指示全部周期的触发信号的计数最大值；根据计数顺序、预设参数和全局随机数，确定n。

又一种可能的实现方式中，根据计数顺序、预设参数和全局随机数，确定n，包括：将计数顺序的最大值与预设参数的比值，与全局随机数的乘积作为n。

又一种可能的实现方式中，上述方法还包括：对周期进行计数。n为，在触发信号的计数顺序与周期的计数顺序相等的情况下，触发信号的计数顺序的值或者周期的计数顺序的值。

又一种可能的实现方式中，方法还包括：在触发信号的计数顺序的最大值，小于周期的计数顺序的情况下，确定最大值为n，并对周期的计数进行复位。

本申请提供的激光测距方法，在周期内，对回波信号进行探测，得到触发信号后转换为TDC值。在每个周期，只选取一个目标TDC值，以基于每个周期的目标TDC值生成时间直方图并得到测距信息。相比较传统的多事件TDC方案，本申请每个周期仅传输一个TDC值，可以有效减小每个周期的数据传输量，减小数据带宽的占用。

第二方面，本申请提供一种激光测距装置，该装置包括：探测模块、转换模块、选取模块和处理模块；探测模块用于，在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号；转换模块用于，将每个触发信号分别转换为时间数据转换器TDC值；选取模块用于，选取周期的目标TDC值，目标TDC值为周期内的一个TDC数值；处理模块用于，基于一个或多个连续周期内的所述目标TDC值，生成时间直方图，对所述时间直方图处理得到测距信息。

一种可能的实现方式中，上述装置还包括：计数模块；计数模块用于，在周期内对每个触发信号计数；目标TDC值为计数顺序中第n个触发信号转换得到的TDC值。

另一种可能的实现方式中，n为计数顺序的最小值到最大值间的随机数。

又一种可能的实现方式中，上述装置还包括：确定模块；确定模块用于，确定周期的全局随机数；全局随机数为1到预设参数间的随机数；预设参数用于指示全部周期的触发信号的计数最大值。确定模块还用于，根据计数顺序、预设参数和全局随机数，确定n。

又一种可能的实现方式中，确定模块具体用于，将计数顺序的最大值与预设参数的比值，与全局随机数的乘积作为n。

又一种可能的实现方式中，计数模块还用于，对周期进行计数；n为，在触发信号的计数顺序与周期的计数顺序相等的情况下，触发信号的计数顺序的值或者周期的计数顺序的值。

又一种可能的实现方式中，确定模块还用于，在触发信号的计数顺序的最大值，小于周期的计数顺序的情况下，确定最大值为n，并对周期的计数进行复位。

第三方面，本申请提供一种激光雷达系统，系统包括：激光脉冲发射器，激光脉冲探测器和处理器；激光脉冲发射器用于，发送激光脉冲信号；激光脉冲探测器用于，在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号；处理器用于，将每个触发信号分别转换为时间数据转换器TDC值；选取周期的目标TDC值；目标TDC值为周期内的一个TDC数值；基于一个或多个连续周期内的目标TDC值，生成时间直方图，对时间直方图处理得到测距信息。

一种可能的实现方式中，激光脉冲探测器包括单光子雪崩二极管SPAD；SPAD用于，在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号。

第四方面，本申请提供一种电子设备，该电子设备包括：处理器和存储器；存储器存储有处理器可执行的指令；处理器被配置为执行指令时，使得电子设备实现上述第一方面的方法。

第五方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括：计算机软件指令；当计算机软件指令在电子设备中运行时，使得电子设备实现上述第一方面的方法。

第六方面，本申请提供一种计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面描述的相关方法的步骤，以实现上述第一方面的方法。

上述第二方面至第六方面的有益效果可以参考第一方面的对应描述，不再赘述。

附图说明

图1为本申请提供的一种光子采样直方图的示意图；

图2为本申请提供的一种激光雷达系统的组成示意图；

图3为本申请提供的一种激光测距方法的流程示意图；

图4为本申请提供的一种实施例1的流程示意图；

图5为本申请提供的一种随机选取TDC值的流程示意图；

图6为本申请提供的一种实施例2的流程示意图；

图7为本申请提供的另一种随机选取TDC值的流程示意图；

图8为本申请提供的一种实施例3的流程示意图；

图9为本申请提供的一种顺序选取TDC值的流程示意图；

图10为本申请提供的一种激光测距装置的组成示意图；

图11为本申请提供的一种电子设备的组成示意图。

具体实施方式

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。

需要说明的是，本申请实施例中，“示例性地”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性地”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性地”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不是在对数量和执行次序进行限定。

基于SPAD的dTOF测距方案，由于SPAD具有单光子级别的灵敏度，能够探测到极弱的目标信号，使其在长远距离探测中具有较大的应用前景。dTOF的基本测距原理为，发射一束激光脉冲信号照射到目标物体后，由SPAD探测接收返回的光子，通过TDC转换后记录下该次的时间信息。由于环境光以及暗计数的影响，SPAD可能会产生误触发，因此一次激光测量得到的TDC值不一定是正确的。为了提高测量的可靠性，通常需要通过重复发射多次激光脉冲并记录下对应的时间信息，并把所有的时间信息统计成时间直方图，分析时间直方图后获得最终目标的飞行时间，乘以光速后转换成对应的距离信息。

申请人研究发现，dTOF探测方式采用TDC对SPAD触发的信号进行转换时，如果每个周期内只记录保留第一个触发信号对应的TDC值，该方式称为“首光子”探测。如图1所示的光子采样直方图，由于“首光子”探测方案只记录第一个触发信号，因此在较强的环境光场景下，在周期刚开始时SPAD就容易受到环境光触发记录下来，因此直方图最终会呈现出指数分布的趋势，即前半段出现“堆积”，这导致远距离物体探测概率的降低。相对应的，还有“尾光子”探测方案，即每个周期内只记录保留最后一个触发信号对应的TDC值，如图1所示，该方案会在直方图的后半段出现“堆积”。所以“尾光子”探测方案虽然有利于远距离的物体探测，但是对于近距离的目标会起副作用。

为解决上述直方图“堆积”的现象，可采用多事件TDC对触发信号进行采样记录，这种方式使得探测工作可以在较强的环境光场景下进行，如图1所示，该方案可以有效地缓解直方图“堆积”现象。但是由于每个周期需要记录传输多个TDC值，对于数据传输带宽的需求更大。该数据传输带宽的估算为：测量重复频率×芯片阵列规模×一个周期内触发的TDC值个数×一个TDC值的存储大小，其中芯片阵列规模影响成像的分辨率，而测量重复频率影响成像系统的刷新帧率。在较大的芯片阵列规模如四分之一视频图形阵列(quarter videographics array，QVGA)分辨率，和一定的测量重复频率下(MHz)，多事件TDC所需的数据传输带宽可达到成百上千Gbps，导致技术上难以实现。

为了保证dTOF测距方案在具有较强的抗环境光能力的前提下，同时可以降低数据传输带宽的需求，本申请实施例提供一种激光测距方法，在每个周期内，不再固定只记录传输某一个事件数，而是按照规则采样其中一个事件数，其中选取哪一个事件数的规则可以有多种方式，比如随机或者顺序等。

由于环境光在时间轴上是均匀的，因此对于环境光而言，随机采样得到的直方图在时间轴上理论上也是均匀的，不会出现“堆积”现象。而对于物体信号，其位置是固定的，且信号强度大于环境光，因此采样到该时间刻度上的概率会大于其他时刻的环境光，体现在直方图上即该时间刻度上的高度比其他时刻更高。其最终的直方图形状与前述多事件采样直方图基本类似，不同在于整体高度会下降。因此本申请实施例提供的激光光子采样方法，既具备多事件采样的抗环境光能力，又可以减小数据带宽的占用。

图2为本申请实施例提供的一种激光雷达系统的组成示意图。如图2所示，该系统包括激光脉冲发射模块，探测模块，随机采样模块和数据处理模块。激光脉冲发射模块用于周期性发射激光脉冲，照射到物体表面后返回形成回波信号。探测模块中的SPAD对回波信号进行探测，每个周期内产生多个触发信号，其中包含了环境光触发、有效物体信号触发、暗计数触发等。TDC会把SPAD的触发信号转换成对应的时间信息，即TDC值，然后随机采样模块会选取其中的一个TDC值记录下来并传输给后面的数据处理模块。数据处理模块会把每个周期传输过来的TDC值进行时间直方图统计，并进行后续的峰值提取，最终转换成对应的距离信息。本申请实施例提供的激光测距方法，主要通过上述探测模块、随机采样模块和数据处理模块实现。

本申请实施例提供的激光测距方法，可以由激光测距装置执行。该激光测距装置也可以称为上述随机采样模块。例如，该激光测距装置可以是多个服务器，这里说的服务器可以是多个服务器组成的服务器集群、或者单个服务器、又或者计算机。又如，该激光测距装置还可以是设置在服务器中的芯片、电路板、单片机又或者硬件板卡等。本身实施例对激光测距装置的具体设备形态不作限制。

图3为本申请实施例提供的一种激光测距方法的流程示意图。

需要说明的是，在每个周期内，激光测距装置传输信号数据的过程相同，本申请实施例中仅描述一个周期内传输信号数据的过程，其他不再一一赘述。如图3所示，本申请提供的激光测距方法具体可以包括以下步骤：

S301、激光测距装置在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号。

如前所述，在需要进行激光雷达测距时，激光雷达系统中激光脉冲发射模块可以发送激光脉冲信号，照射到物体表面后返回形成回波信号，由激光雷达系统中激光测距装置对回波信号进行探测并进行处理。因此，在一些实施例中，激光测距装置可以在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号。

具体的，激光测距装置中SPAD可以对回波信号进行探测，得到SPAD探测产生多个触发信号。

S302、激光测距装置将每个触发信号分别转换为TDC值。

在一些实施例中，在得到多个触发信号后，激光测距装置可以将每个触发信号分别转换为TDC值。具体的，激光测距装置中的TDC，是一种可以识别事件发生时间，将模拟信号转换成数字信号的模块。因此，TDC可以分别将每个触发信号转换为TDC值，以后续将TDC值传输至数据处理模块进行时间直方图统计，进而提取距离信息。

示例性的，转换得到的TDC值，可以存储在激光测距装置的存储模块中。

S303、激光测距装置选取周期的目标TDC值。

其中，目标TDC值为周期内一个TDC数值。

需要说明的是，可以根据实际需求配置S303中选取目标TDC值的策略，本申请实施例对此不予限定。

一种可能的实现方式中，S303中可以按照下述图4示意的实施例中，将计数顺序中，第n个触发信号转换得到的TDC值，作为当前周期的目标TDC值，其具体实现可以参照图4示意的实施例，此处不再赘述。

另一种可能的实现方式中，S303中可以按照下述图6示意的实施例中，根据全局随机数确定n的值，进而将计数顺序中，第n个触发信号转换得到的TDC值，作为当前周期的目标TDC值，其具体实现可以参照图6示意的实施例，此处不再赘述。

又一种可能的实现方式中，S303中可以按照下述图8示意的实施例中，以当前周期的计数值n为依据来选取目标TDC值。进而将计数顺序中，第n个触发信号转换得到的TDC值，作为当前周期的目标TDC值，其具体实现可以参照图8示意的实施例，此处不再赘述。

如前所述，现有的多事件TDC方案每个周期会传输多个TDC值，导致传输占用带宽较大。因此，本申请实施例中，激光测距装置选取周期内的一个TDC数值作为目标TDC值并传输，以使得数据处理模块可以接收传输的TDC值以进行测距工作。具体的选取方法可以是随机选取或顺序选取，具体见如下实施例1-实施例3的描述。

S304、激光测距装置基于一个或多个连续周期内的目标TDC值，生成时间直方图，对时间直方图处理得到测距信息。

在一些实施例中，激光测距装置持续选取一个或多个连续周期的目标TDC值，统计这些连续周期的TDC值形成如图1所示的时间直方图(例如多事件采样直方图)。该时间直方图的纵轴反映某个时间刻度下触发事件的数量。由于被测距的目标的位置较为固定，且目标对应的触发信号也较为稳定，因此确定该时间直方图中高度最高的直方图对应的时间刻度，为被测距的目标的飞行时间，将该飞行时间乘以光速即得到测距信息。

上述实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果，本申请实施例提供的激光测距方法，在周期内，对回波信号进行探测，得到触发信号后转换为TDC值。在每个周期，只选取一个目标TDC值。相比较传统的多事件TDC方案，本申请每个周期仅传输一个TDC值，可以有效减小每个周期的数据传输量，减小数据带宽的占用。

以下将结合具体实施例详细阐述本申请实施例提供的目标TDC选取的方法，根据选取方式的不同，本申请提供如下三种实施例。对于上述S304，三种实施例的实现方式相同，因此下述实施例中不再重复赘述，以下主要结合上述S301-S303分别对每个实施例进行说明。

图4为本申请示例提供的一种实施例1的流程示意图。如图4所示，包括如下S401-S404。

S401、激光测距装置在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号。

本步骤的描述参见上述S301对应描述，在此不再重复赘述。

S402、激光测距装置将每个触发信号分别转换为TDC值。

本步骤的描述参见上述S302对应描述，在此不再重复赘述。

S403、激光测距装置在周期内对每个触发信号计数。

在一些实施例中，在周期内，激光测距装置可以对每个触发信号进行计数，或者说，对每个触发信号转换后的TDC值进行计数，以方便后续选取目标TDC值。

需要说明的是，激光测距装置还可以对周期内其他内容进行计数，只要可以实现目标TDC值是第n个TDC值即可，本申请实施例对此具体实现不作限制。

具体的，激光测距装置可以通过计数器对触发信号或者对TDC值进行计数，即每得到一次触发信号或者TDC值则计数器的值加1。

S404、激光测距装置选取周期的目标TDC值，目标TDC值为计数顺序中第n个触发信号转换得到的TDC值。

其中，n为计数顺序的最小值到最大值之间的随机数。

在一些实施例中，激光测距装置可以将计数顺序中，第n个触发信号转换得到的TDC值，作为当前周期的目标TDC值传输，以进行测距工作等。该n为周期内触发信号的计数顺序的最小值到最大值之间的随机数。另外，在S403中对TDC值进行计数的情况下，目标TDC值是计数顺序中第n个TDC值，本申请实施例对此不作限定。

图5为本申请实施例提供的一种随机选取TDC值的流程示意图。结合图5对图4所示的实施例1进行完整的说明。对于每个像素来说，在测量周期开始后，SPAD对激光脉冲信号的回波信号进行探测，触发产生多个触发信号并转换为TDC值。每产生一个触发信号，激光测距装置将其转换的TDC值缓存在存储模块中，并且计数器的计数加1。在当前测量周期结束后，激光测距装置通过随机数产生电路，根据计数器对触发信号计数顺序的最大值m1和最小值，生成区间范围在1-m1之间的随机数n1。将存储模块中第n1个数值作为目标TDC值传输至后续的数据处理模块进行使用，并清空存储模块中存储的当前周期所有的TDC值并对计数器进行复位。然后进入下一个测量周期重复上述过程。

可以理解，上述实施例1中每个像素需要一个存储模块、随机数产生电路和一个计数器。以实现在周期内产生多个TDC值中随机选取一个数值传输并使用。

图6为本申请示例提供的一种实施例2的流程示意图。如图6所示，包括如下S601-S606。

S601、激光测距装置在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号。

本步骤的描述参见上述S301对应描述，在此不再重复赘述。

S602、激光测距装置将每个触发信号分别转换为TDC值。

本步骤的描述参见上述S302对应描述，在此不再重复赘述。

S603、激光测距装置在周期内对每个触发信号计数。

本步骤的描述参见上述S403对应描述，在此不再重复赘述。

S604、激光测距装置确定周期的全局随机数。

其中，全局随机数为1到预设参数间的随机数。该预设参数可以是根据实际经验设置的数值，用于指示全部周期的触发信号的计数最大值。

在一些实施例中，在每个周期，激光测距装置可以根据预设参数，确定当前周期的全局随机数。具体的，激光测距装置可以通过全局随机数产生电路，确定全局随机数。

S605、激光测距装置根据计数顺序、预设参数和全局随机数，确定n。

其中，n用于选取目标TDC值。

在一些实施例中，在确定周期的全局随机数后，激光测距装置可以根据周期内触发信号的计数顺序、预设参数和全局随机数，确定n的值。具体的，激光测距装置将计数顺序的最大值与预设参数的比值，与全局随机数的乘积作为n的值。

S606、激光测距装置选取周期的目标TDC值，目标TDC值为计数顺序中第n个触发信号转换得到的TDC值。

在一些实施例中，激光测距装置可以将计数顺序中，第n个触发信号转换得到的TDC值，或者，将第n个TDC值，作为当前周期的目标TDC值传输，以进行测距工作等。该n的值由上述S605得到。

图7为本申请实施例提供的另一种随机选取TDC值的流程示意图。结合图7对图6所示的实施例2进行完整的说明。在上述实施例1中，每个像素有独立的一套随机数发生电路，对于电路面积开销较大，在像素阵列规模较大的芯片设计中较难实现。因此，实施例2对其进行了优化，所有像素共享同一套随机数发生电路，具体流程如下。激光测距装置只有一套随机数发生电路，可以称为全局随机数发生电路。在测量周期开始后，全局随机数发生电路会产生一个最大范围为预设参数m2的全局随机数n2，该预设参数可以根据实际经验事先确定，如保证m2的值大于所有周期的触发信号的计数最大值即可。对于单个独立像素而言，每次SPAD触发后计数器加1，并把该触发信号转换的TDC值存在存储模块中。在周期结束后，根据公式得到随机数n3＝round(m3/m2*n2),其中m3为计数器的计数顺序最大值，round()为四舍五入取整操作。在得到随机数n3后，将存储模块中的第n3个数值作为目标TDC值传输至后续数据处理模块，最后对存储模块和计数器进行复位。然后进入下一个测量周期重复上述过程。

可以理解的是，上述实施例2与实施例1相比，每个像素可以共用一套随机数发生电路即可，仅需要进行一定的运算后，就可以得到每个像素对应的随机数。即每个像素需要一个存储模块和一个计数器，所有像素共用一个随机数发生电路，有效减少芯片电路设计的难度。

图8为本申请示例提供的一种实施例3的流程示意图。如图8所示，包括如下S801-S805。

S801、激光测距装置对周期进行计数。

在一些实施例中，激光测距装置可以在周期开始时，对周期进行计数。具体的，激光测距装置可以通过计数器，在新的周期开始时，使得计数器的值加1。

S802、激光测距装置在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号。

本步骤的描述参见上述S301对应描述，在此不再重复赘述。

S803、激光测距装置将每个触发信号分别转换为TDC值。

在一些实施例中，在得到一次触发信号后，激光测距装置可以将该触发信号转换为TDC值。进一步的，激光测距装置可以将新的TDC值更新存储在存储模块中，覆盖上一次存储模块中存储的TDC值。简单来说，在周期内，存储模块时刻仅存储一个TDC值。在满足一定条件下，将当前存储的TDC值传输至数据处理模块进行测距使用。

S804、激光测距装置在周期内对每个触发信号计数。

本步骤的描述参见上述S403对应描述，在此不再重复赘述。

S805、激光测距装置选取周期的目标TDC值，目标TDC值为计数顺序中第n个触发信号转换得到的TDC值。

在一些实施例中，在触发信号的计数顺序与周期的计数顺序相等的情况下，将此时触发信号的计数顺序的值(或者说TDC值的计数顺序的值)或者周期的计数顺序的值作为上述n值，激光测距装置可以选取第n个触发信号转换得到的TDC值(或者说第n个TDC值)作为目标TDC值传输，以进行测距工作等。

该实施例3还存在如下情况，如果已经循环了多个周期，此刻周期的计数顺序已经大于每个周期可能的触发次数的最大值，则不会存在触发信号的计数顺序与周期的计数顺序相等的情况。因此，在另一些实施例中，当触发信号的计数顺序的最大值，小于当前周期的计数顺序时，则确定该最大值为n，使得激光测距装置选取第n个触发信号转换得到的TDC值为目标TDC值(或者说选取此时存储模块中存储的唯一的TDC值)，并对周期的计数进行复位，使其重新从1开始计数。

图9为本申请实施例提供的一种顺序选取TDC值的流程示意图。结合图9对图8所示的实施例3进行完整的说明。在上述实施例1和实施例2中，每个像素的存储单元还会缓存周期内所有的TDC值，在芯片电路设计时仍会带来电路面积的开销。基于此，实施例3的方案不需要存储所有的数值，时刻仅存储一个TDC值。具体流程如下，在测量周期开始后，采用计数器1对周期进行计数(如计数为n4)，在周期内，采用计数器2对每个触发信号进行计数(如计数为n5)，每个触发信号转换的TDC值，刷新存储在存储模块中，同时计数器2的计数n5加1。判断计数器2的值n5与计数器1的值n4是否相等，或者周期是否结束。若是，则输出存储模块中存储的当前TDC值，也即上述描述中，第n4或第n5个触发信号转换的TDC值。进而判断计数器2的值n5是否小于计数器1的值n4，若否，则对计数器1的值n4加1后进入下一个测量周期。若是，说明触发信号的计数顺序的最大值，小于当前周期的计数顺序，则计数器1的值n4复位为1，进入下一个周期继续执行上述步骤。简单来说，该实施例3选取目标TDC值的方式为，第一个周期传输第1个触发信号对应的TDC值，第二个周期传输第2个TDC值，依次类推，第n个周期传输第n个值，直到第m个周期内触发的TDC值的数量小于m个，则传输最后一个TDC值，并在下一周期复位到记录第1个TDC值。

可以理解的是，上述实施例3采用的顺序采样的方式，从概率上来说，与随机采样十分类似，可以认为是一种特殊的随机采样方式。该实施例3与前述实施例1或实施例2相比，在每个周期不需要存储所有的TDC值，仅需要重复存储一个TDC值，且不需要随机数发生电路。每个像素需要一个TDC值得存储空间，以及两个计数器。一个计数器用于对周期进行计数，另一个计数器对触发信号进行计数。

上述实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果，本申请实施例提供的激光测距方法，在周期内，对回波信号进行探测，得到触发信号后转换为TDC值。在每个周期，只选取一个目标TDC值。相比较传统的多事件TDC方案，本申请每个周期仅传输一个TDC值，可以有效减小每个周期的数据传输量，减小数据带宽的占用。

进一步的，本申请实施例采用随机选取的方式，在每个周期随机选取一个TDC值进行传输。由于物体触发信号的强度要高于环境光，因此这种随机采样点的形式，采样到物体触发信号的概率会大于环境光的触发信号，最终体现在直方图上的效果为物体对应的直方图会突出，其他环境光对应的直方图较低且均匀。因此，这种随机采样的方式，不但具有多事件TDC的抗环境光能力，不会出现“直方图堆积”的现象，还能减小数据带宽的占用。另外，本申请提供三种不同的TDC值选取方式，可以根据实际需求，选择合适的选取方式进行芯片电路的设计，满足各种场景下的使用。

可以看出，上述主要从方法的角度对本申请实施例提供的方案进行了介绍。为了实现上述功能，本申请实施例提供了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，本申请实施例能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，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申请的范围。

在示例性的实施例中，本申请还提供一种激光测距装置。该激光测距装置可以包括一个或多个功能模块，用于实现以上方法实施例的激光测距方法。

例如，图10为本申请实施例提供的一种激光测距装置的组成示意图。如图10所示，该激光测距装置包括：探测模块1001、转换模块1002、选取模块1003和处理模块1004。探测模块1001、转换模块1002、选取模块1003和处理模块1004之间互相连接。

探测模块1001用于，在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号。

转换模块1002用于，将每个触发信号分别转换为时间数据转换器TDC值。

选取模块1003用于，选取周期的目标TDC值；目标TDC值为周期内的一个TDC数值。

处理模块1004用于，基于一个或多个连续周期内的目标TDC值，生成时间直方图，对时间直方图处理得到测距信息。

在一些实施例中，上述装置还包括：计数模块1005。

计数模块1005用于，在周期内对每个触发信号计数；目标TDC值为计数顺序中第n个触发信号转换得到的TDC值。

在一些实施例中，n为计数顺序的最小值到最大值间的随机数。

在一些实施例中，上述装置还包括：确定模块1006。确定模块1006用于，确定周期的全局随机数；全局随机数为1到预设参数间的随机数；预设参数用于指示全部周期的触发信号的计数最大值。

确定模块1006还用于，根据计数顺序、预设参数和全局随机数，确定n。

在一些实施例中，确定模块1006具体用于，将计数顺序的最大值与预设参数的比值，与全局随机数的乘积作为n。

在一些实施例中，计数模块1005还用于，对周期进行计数。

n为，在触发信号的计数顺序与周期的计数顺序相等的情况下，触发信号的计数顺序的值或者周期的计数顺序的值。

在一些实施例中，确定模块1006还用于，在触发信号的计数顺序的最大值，小于周期的计数顺序的情况下，确定最大值为n，并对周期的计数进行复位。

本申请实施例还提供一种激光雷达系统，该系统包括：激光脉冲发射器(相当于上述图2中激光脉冲发射模块)，激光脉冲探测器(相当于上述图2中探测模块)和处理器(相当于上述图2中国随机采样模块和数据处理模块)。

激光脉冲发射器用于，发送激光脉冲信号。

激光脉冲探测器用于，在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号。

处理器用于，将每个触发信号分别转换为时间数据转换器TDC值；选取周期的目标TDC值；目标TDC值为周期内的一个TDC数值；基于一个或多个连续周期内的目标TDC值，生成时间直方图，对时间直方图处理得到测距信息。

在一些实施例中，激光脉冲探测器包括SPAD。SPAD用于，在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号。

在采用硬件的形式实现上述集成的模块的功能的情况下，本申请实施例提供了一种电子设备的组成示意图，该电子设备可以是上述激光测距装置。如图11所示，该电子设备1100包括：处理器1102，通信接口1103，总线1104。可选的，电子设备还可以包括存储器1101。

处理器1102，可以是实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。该处理器1102可以是中央处理器，通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路，现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。所述处理器1102也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。

通信接口1103，用于与其他设备通过通信网络连接。该通信网络可以是以太网，无线接入网，无线局域网(wireless local area networks，WLAN)等。

存储器1101，可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。

作为一种可能的实现方式，存储器1101可以独立于处理器1102存在，存储器1101可以通过总线1104与处理器1102相连接，用于存储指令或者程序代码。处理器1102调用并执行存储器1101中存储的指令或程序代码时，能够实现本申请实施例提供的激光测距方法。

另一种可能的实现方式中，存储器1101也可以和处理器1102集成在一起。

总线1104，可以是扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，EISA)总线等。总线1104可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图11中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通过以上的实施方式的描述，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，仅以上述各功能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模块完成，即将激光测距装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质。上述方法实施例中的全部或者部分流程可以由计算机指令来指示相关的硬件完成，该程序可存储于上述计算机可读存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。计算机可读存储介质可以是前述任一实施例的或内存。上述计算机可读存储介质也可以是上述激光测距装置的外部存储设备，例如上述激光测距装置上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，SMC)，安全数字(secure digital，SD)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，上述计算机可读存储介质还可以既包括上述激光测距装置的内部存储单元也包括外部存储设备。上述计算机可读存储介质用于存储上述计算机程序以及上述激光测距装置所需的其他程序和数据。上述计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机产品包含计算机程序，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得该计算机执行上述实施例中所提供的任一项激光测距方法。

尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(Comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，显而易见的，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种激光测距方法，其特征在于，所述方法包括：

在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号；

将每个所述触发信号分别转换为时间数据转换器TDC值；

选取所述周期的目标TDC值；所述目标TDC值为所述周期内的一个TDC数值；

基于一个或多个连续周期内的所述目标TDC值，生成时间直方图，对所述时间直方图处理得到测距信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述方法还包括：在所述周期内对每个所述触发信号计数；

所述目标TDC值为计数顺序中第n个触发信号转换得到的TDC值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述n为所述计数顺序的最小值到最大值间的随机数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述方法还包括：确定所述周期的全局随机数；所述全局随机数为1到预设参数间的随机数；所述预设参数用于指示全部周期的触发信号的计数最大值；

根据所述计数顺序、所述预设参数和所述全局随机数，确定所述n。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述计数顺序、所述预设参数和所述全局随机数，确定所述n，包括：

将所述计数顺序的最大值与所述预设参数的比值，与所述全局随机数的乘积作为所述n。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述周期进行计数；

所述n为，在所述触发信号的计数顺序与所述周期的计数顺序相等的情况下，所述触发信号的计数顺序的值或者所述周期的计数顺序的值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述触发信号的计数顺序的最大值，小于所述周期的计数顺序的情况下，确定所述最大值为n，并对所述周期的计数进行复位。

8.一种激光测距装置，其特征在于，所述装置包括：探测模块、转换模块、选取模块和处理模块；

所述探测模块用于，在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号；

所述转换模块用于，将每个所述触发信号分别转换为时间数据转换器TDC值；

所述选取模块用于，选取所述周期的目标TDC值；所述目标TDC值为所述周期内的一个TDC数值；

所述处理模块用于，基于一个或多个连续周期内的所述目标TDC值，生成时间直方图，对所述时间直方图处理得到测距信息。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：计数模块和确定模块；

所述计数模块用于，在所述周期内对每个所述触发信号计数；所述目标TDC值为计数顺序中第n个触发信号转换得到的TDC值；

所述n为所述计数顺序的最小值到最大值间的随机数；

所述确定模块用于，确定所述周期的全局随机数；所述全局随机数为1到预设参数间的随机数；所述预设参数用于指示全部周期的触发信号的计数最大值；

所述确定模块还用于，根据所述计数顺序、所述预设参数和所述全局随机数，确定所述n；

所述确定模块具体用于，将所述计数顺序的最大值与所述预设参数的比值，与所述全局随机数的乘积作为所述n；

所述计数模块还用于，对所述周期进行计数；所述n为，在所述触发信号的计数顺序与所述周期的计数顺序相等的情况下，所述触发信号的计数顺序的值或者所述周期的计数顺序的值；

所述确定模块还用于，在所述触发信号的计数顺序的最大值，小于所述周期的计数顺序的情况下，确定所述最大值为n，并对所述周期的计数进行复位。

10.一种激光雷达系统，其特征在于，所述系统包括：激光脉冲发射器，激光脉冲探测器和处理器；

所述激光脉冲发射器用于，发送激光脉冲信号；

所述激光脉冲探测器用于，在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号；

所述处理器用于，将每个所述触发信号分别转换为时间数据转换器TDC值；选取所述周期的目标TDC值；所述目标TDC值为所述周期内的一个TDC数值；基于一个或多个连续周期内的所述目标TDC值，生成时间直方图，对所述时间直方图处理得到测距信息。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述激光脉冲探测器包括单光子雪崩二极管SPAD；

所述SPAD用于，在周期内，探测激光脉冲信号的回波信号，得到多个触发信号。

12.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：处理器和存储器；

所述存储器存储有所述处理器可执行的指令；

所述处理器被配置为执行所述指令时，使得所述电子设备实现如权利要求1-7任一项所述的方法。

13.一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：计算机软件指令；

当所述计算机软件指令在电子设备中运行时，使得所述电子设备实现如权利要求1-7任一项所述的方法。