CN117538887A - ToF直方图的数据采样与处理方法、ToF测距装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供了一种ToF直方图的数据采样与处理方法、ToF测距装置和存储介质，ToF直方图包括按照时间顺序划分的多个时间箱，该方法包括：向被测对象发射光脉冲；获取经被测对象反射回的多个光脉冲的光子飞行时间，并在ToF直方图中对应的时间箱内进行光子计数统计；在任一时间箱内的光子计数值第一次达到计数阈值时，停止光子计数统计并记录当前直方图中的光子计数统计结果；获取放大系数，并根据放大系数将当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到预期直方图。

Description

ToF直方图的数据采样与处理方法、ToF测距装置和存储介质

技术领域

本公开涉及测距技术领域，尤其涉及一种ToF直方图的数据采样与处理方法、ToF测距装置和存储介质。

背景技术

飞行时间(Time-of-Flight，ToF)技术是众多三维光学测量技术中较为突出的一种。ToF技术的基本原理是：主动光源发射的光线经被测对象反射后被ToF设备捕获，而后ToF设备根据光线由发出至捕获的时间差或相位差来计算被测对象的距离。ToF广泛应用在体感控制、行为分析、监控、自动驾驶、人工智能、机器视觉和自动3D建模等诸多领域。

其中，直接光子飞行时间(direct Time-of-Flight，dToF)技术通过统计大量的光子飞行时间并生成直方图来测算被测对象的距离、反射率等信息，直方图由若干个时间箱构成，时间箱的高度表征了该时间箱内统计的光子计数值。然而在时间箱对应的存储条目的位宽固定的情况下，反射率更高、距离更近的被测对象反射回的光子数有可能超过存储条目所能存储的最大计数值，此时在直方图中会出现平顶峰或者峰截位，导致直方图形状失真，这样就无法准确判断被测对象的距离、反射率等信息。

发明内容

本公开实施例提供了一种ToF直方图的数据采样与处理方法、ToF测距装置和存储介质。

第一方面，本公开实施例提供了一种ToF直方图的数据采样与处理方法，所述ToF直方图包括按照时间顺序划分的多个时间箱，所述方法包括：

向被测对象发射光脉冲；

获取经所述被测对象反射回的多个光脉冲的光子飞行时间，并在ToF直方图中对应的时间箱内进行光子计数统计；

在任一所述时间箱内的光子计数值第一次达到计数阈值时，停止光子计数统计并记录当前直方图中的光子计数统计结果；

获取放大系数，并根据所述放大系数将所述当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到预期直方图。

在一些实施例中，所述获取放大系数，包括：

获取向所述被测对象发射光脉冲的预设数量；

在任一所述时间箱内的光子计数值第一次达到所述计数阈值时，确定当前已发射给所述被测对象的光脉冲的已发射数量；

根据所述光脉冲的预设数量和所述光脉冲的已发射数量，确定所述放大系数。

在一些实施例中，所述根据所述光脉冲的预设数量和所述光脉冲的已发射数量，确定所述放大系数，包括：

将所述光脉冲的预设数量和所述光脉冲的已发射数量的比值，确定为所述放大系数。

在一些实施例中，所述计数阈值为所述时间箱对应的存储条目至多能够存储的光子数量。

在一些实施例中，所述根据所述放大系数将所述当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到预期直方图，包括：

获取所述当前直方图中光子计数值最大的目标时间箱；

将包含所述目标时间箱在内的至少部分时间箱的光子计数值分别乘以所述放大系数，生成所述预期直方图。

在一些实施例中，所述将包含所述目标时间箱在内的至少部分时间箱的光子计数值分别乘以所述放大系数，包括：

将所述目标时间箱、以及所述目标时间箱至少一侧的部分时间箱的光子计数值分别乘以所述放大系数。

在一些实施例中，所述将包含所述目标时间箱在内的至少部分时间箱的光子计数值分别乘以所述放大系数，包括：

将当前直方图中每一所述时间箱的光子计数值均乘以所述放大系数。

在一些实施例中，所述被测对象至少包括第一对象和第二对象，且向所述第一对象发射光脉冲的预设数量与向所述第二对象发射光脉冲的预设数量相同；其中，所述第一对象对应的预期直方图为第一直方图，所述第二对象对应的预期直方图为第二直方图；所述方法还包括：

根据所述第一直方图和所述第二直方图的形状对比，确定所述第一对象与所述第二对象的距离、反射率差异。

第二方面，本公开实施例提供了一种ToF测距装置，包括：

光发射单元，配置为向被测对象发射光脉冲；

光感测单元，配置为接收被所述被测对象反射回的光脉冲；

时数转换单元，配置为将所述光感测单元接收光脉冲与所述光发射单元发射光脉冲的时间差转换为数字信号，并将多个所述数字信号以时间箱为单位进行光子计数统计，在任一所述时间箱对应的光子计数值达到计数阈值时，停止光子计数统计并记录当前直方图中的光子计数统计结果；

数据处理单元，配置为先获取放大系数，再根据所述放大系数将所述当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到预设直方图。

第三方面，本公开实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现如第一方面任一项所述的数据采样与处理方法。

本公开实施例提供了一种ToF直方图的数据采样与处理方法、ToF测距装置和存储介质，ToF直方图包括按照时间顺序划分的多个时间箱，该方法包括：向被测对象发射光脉冲；获取经被测对象反射回的多个光脉冲的光子飞行时间，并在ToF直方图中对应的时间箱内进行光子计数统计；在任一时间箱内的光子计数值第一次达到计数阈值时，停止光子计数统计并记录当前直方图中的光子计数统计结果；获取放大系数，并根据放大系数将当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到预期直方图。这样，在第一次存在某一时间箱内的光子计数值达到计数阈值时，就不再进行计数，并利用放大系数对当前所得直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，从而可以在时间箱对应的存储条目位宽有限的情况下，准确还原真实的ToF直方图，同时还可以降低存储条目的位宽要求，减少存储浪费和存储空间面积占用，提升数据存储速度以及降低硬件功耗，且无需根据不同被测对象的不同反射率、距离因素调整存储条目的位宽，因此适用性更好，测距效率更高。

附图说明

图1为本公开实施例提供的一种单光子激光测距系统的组成结构示意图；

图2为本公开实施例提供的一种dToF测距的原理示意图；

图3为本公开实施例提供的一种ToF直方图的示意图；

图4为本公开实施例提供的一种ToF直方图的数据采样与处理方法的流程示意图；

图5为本公开实施例提供的一种当前直方图的示意图；

图6为本公开实施例提供的一种预期直方图的示意图一；

图7为本公开实施例提供的一种预期直方图的示意图二；

图8为本公开实施例提供的一种ToF测距装置的组成结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关公开，而非对该公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关公开相关的部分。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本公开实施例的目的，不是旨在限制本公开。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

需要指出，本公开实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本公开实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

ToF测距的原理为：ToF测距主要是通过飞行时间法对被测目标(或者记作目标、待测目标、目标对象、待测对象、被测对象等等)进行测距，即通过激光器发射激光，激光照射到被测目标之后，被测目标将激光漫反射回来，通过光学接收系统将反射信号接收到探测器靶面。通过测距系统的计时模块(如时间数字转换器，Time to Digital Converter，TDC)可以记录激光出射产生起始信号的时间，以及接收到被测目标反射回波产生终止信号的时间，起始信号和终止信号之间的时间差就是光子的飞行时间t，再利用距离＝光速*t/2，求取目标距离。

如图1所示，飞行时间法主要通过激光器101(laser)、光学发射系统102(Opticalemission system)、光学接收系统103(telescope)、探测系统104(detector)和信号处理系统105(single processing system)实现。另外，还包括计时模块106(TDC)、以及终端107(Personal Computer，PC)。20表示被测目标(target)。

如图2所示，dToF系统测量光子从发射端(TX)发射经被测目标反射到接收端(RX)的飞行时间，通过光速测算目标距离，具体如下式：d＝c×τ/2，其中，d表示dToF系统与被测目标之间的距离，c表示光速，τ表示光子飞行时间。

在实际应用中，由于光子到达探测器靶面(如单光子雪崩二极管传感器，SinglePhoton Avalanche Diode，SPAD)存在时间上的随机性，一般通过多次发射激光脉冲，并利用光子飞行时间统计ToF直方图来对大量激光脉冲的光子飞行时间进行统计，确定出现频率最高的光子飞行时间为经被测目标反射的光子的飞行时间，从而求取目标距离。

如图3所示，其中分别示出了在执行ToF的过程中，入射光(即发射的激光脉冲)的强度(intensity)与时间(t)的关系曲线图、n个脉冲(pulse)的探视光子与时间(t)的关系示意图以及统计所得的ToF直方图。其中，ToF直方图的横坐标为时间，将时间划分为若干个表示时间区间的时间箱(△)，激光测距装置所探测到的光子飞行时间落入各个时间箱中，时间箱的高度表示落入其中的光子数量。其中，直方图中的每一时间箱都需对应分配一个存储条目，用于存储其对应的光子数量计数值，直方图中时间箱内的光子数量计数值越大，时间箱对应的存储条目的位宽也要相应增大。

也就是说，直方图的横坐标为时间(t)，纵坐标为时间箱对应的光子探测数量(即光子计数值，photon counts)，直方图反映的是光子由被发射→经被测目标反射→被探测器靶面响应的大量光子飞行时间的分布情况。

直方图中时间箱内的光子数量计数值(光子计数值)与回光强度(经被测目标反射回的光的光强)有关，回光强度越高，光子数量计数值越大，每一时间箱对应的存储条目需要的位宽越大；回光强度越低，光子数量计数值越小，每一时间箱对应的存储条目需要的位宽越小。而回光强度除了与单位时间内的发射脉冲数有关，还与被测目标的反射率以及被测目标的距离有关。光源光强越高，回光强度越高；被测目标的反射率越高，回光强度越高；被测目标越近，回光强度越高。

在发射脉冲数相同的情况下，反射率更高、距离更近的被测目标的回光强度更高，其对应的直方图中各时间箱内的光子计数值更大。

在时间箱对应的存储条目的位宽固定的情况下，反射率更高、距离更近的被测目标反射回的光子数有可能超过存储条目所能存储的最大计数值，此时在直方图中会出现平顶峰或者峰截位，导致直方图形状失真，这样就无法准确判断被测目标的距离、反射率信息。

基于此，本公开实施例提供了一种ToF直方图的数据采样与处理方法，该方法包括：向被测对象发射光脉冲；获取经被测对象反射回的多个光脉冲的光子飞行时间，并在ToF直方图中对应的时间箱内进行光子计数统计；在任一时间箱内的光子计数值第一次达到计数阈值时，停止光子计数统计并记录当前直方图中的光子计数统计结果；获取放大系数，并根据放大系数将当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到预期直方图。

基于ToF测距原理，ToF直方图中每一个光子飞行时间的探测都是一次独立概率事件，因此ToF直方图形状随时间推移的变化趋势始终如一。而且，在探测初期，ToF直方图中各时间箱的相对高度就已经初现雏形，即探测初期就已形成较矮的统计峰值，但该峰值不明显且难以确定；在探测中期和后期直方图的形状变化(即各时间箱的高度变化)都基于该雏形等比例地增长，使统计峰值逐渐明显。

因此，本实施例在第一次存在某一时间箱内的光子计数值达到计数阈值时，就不再进行计数，并利用放大系数对当前所得直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，将各时间箱的高度进行等比例放大，相当于模拟ToF直方图探测中后期的形状变化趋势，从而可以在时间箱对应的存储条目位宽有限的情况下，准确还原真实的ToF直方图，同时还可以降低存储条目的位宽要求，减少存储浪费和存储空间面积占用，提升数据存储速度以及降低硬件功耗，且无需根据不同被测对象的不同反射率、距离因素调整存储条目的位宽，因此适用性更好，测距效率更高。

下面将结合附图对本公开各实施例进行详细说明。

本公开的一实施例中，参见图4，其示出了本公开实施例提供的一种ToF直方图的数据采样与处理方法的流程示意图。如图4所示，该方法可以包括：

S410：向被测对象发射光脉冲。

S420：获取经被测对象反射回的多个光脉冲的光子飞行时间，并在ToF直方图中对应的时间箱内进行光子计数统计。

S430：在任一时间箱内的光子计数值第一次达到计数阈值时，停止光子计数统计并记录当前直方图中的光子计数统计结果。

S440：获取放大系数，并根据放大系数将当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到预期直方图。

需要说明的是，本实施例提供的方法可以应用于ToF测距装置/ToF系统，或者是集成有该ToF测距装置的电子设备中。其中，ToF测距装置可以具有发射光脉冲的光发射单元以及感测光脉冲的光感测单元。具体的，光发射单元可以是激光器等具有发射光脉冲的功能的器件，光感测单元可以是SPAD或者SPAD阵列等具有感测光脉冲且能够响应单个光子的功能的器件。

其中，ToF直方图包括按照时间顺序划分的多个时间箱，每一时间箱表征一个飞行时间区间，时间箱的高度表示对应飞行时间区间内的光子计数值。

还需要说明的是，被测对象可以是一个，也可以是多个，下面，先以被测对象的数量是一个为例进行说明。

在步骤S410中和步骤S420中，光发射单元向被测对象发射光脉冲，然后被测对象会将光脉冲进行反射，光感测单元可以感测被测对象反射回的光脉冲，同时，具有统计计数功能的器件(如TDC)可以对每一被反射回的光脉冲的光子的飞行时间进行统计。光子的飞行时间即：光感测单元感测到被反射回的光子的时间与光子被光发射单元发射出去的时间之差。

每一时间箱对应一个飞行时间区间，当光子的飞行时间落入某一时间箱对应的飞行时间区间时，该时间箱对应的光子计数值增加，如加1。由于每一时间箱对应的存储条目能够存储的光子数量是存在上限值(记作最大存储值)的，如果某一时间箱对应的光子计数值达到最大存储值(例如在被测对象的反射率很高、距离很近等情况)，就会导致计数溢出，这时候，即使被反射回的光子继续增加，也无法继续存储更大的光子计数值，最终导致统计得到的ToF直方图出现失真。

因此，在本公开实施例中，设置一个计数阈值，该计数阈值可以小于或者等于存储条目能够存储的光子数量的最大存储值，然后在步骤S430中，当第一次存在某一时间箱的光子计数值达到计数阈值时，就停止光子计数，根据当前真实统计的光子计数值生成当前直方图，得到当前的光子计数统计结果。然后在步骤S440中，再利用一放大系数，对部分或者全部时间箱内的光子计数值进行放大，还原预期的光子计数值，得到预期的ToF直方图(即预期直方图)。

还需要说明的是，如果一直进行计数，可能存在不止一个时间箱内的光子计数值达到计数阈值，即计数溢出，则会导致测算出错。可以理解，向被测对象发射光脉冲，那么第一次达到计数阈值的时间箱即对应被测对象，因此，在第一次存在光子计数值达到预设阈值的时间箱时，就停止光子计数，并得到当前直方图。

图5为本公开实施例提供的一种当前直方图的示意图。由于当前直方图是根据截至当前所统计的飞行时间数据真实得到的直方图，故也称作真实直方图或实际直方图。如图5所示，以计数阈值为时间箱对应的存储条目至多能够存储的光子数量C0(即前述的最大存储值)为例，这样设置能够最大化利用存储条目的存储空间，在其它实施例方式中，也可以设置计数阈值小于C0，对此并不作具体限定。

如图5所示，将光子计数值第一次达到预设阈值的时间箱记作目标时间箱，也即当前直方图中的峰值对应的时间箱，当停止光子计数统计时，目标时间箱内的光子计数值即计数阈值C0。这时候，当前直方图只是反映当前统计所得的光子计数统计结果。

为了能够得到满足光子实际预期的预期直方图，本公开实施例通过一放大系数对当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到预期直方图，避免由于存储条目位宽不足导致直方图失真。这里，放大系数可以根据实际需求进行设置，可以为一固定值，也可以动态设置；或者放大系数可以预先通过实验的方式获取，对此不作具体限定，但是可以理解，顾名思义，放大系数通常是大于1的一个值。

在一种优选的实施例中，获取放大系数，包括：

获取向被测对象发射光脉冲的预设数量；

在任一时间箱内的光子计数值第一次达到计数阈值时，确定当前已发射给被测对象的光脉冲的已发射数量；

根据光脉冲的预设数量和光脉冲的已发射数量，确定放大系数。

需要说明的是，在一次测量过程中(一帧时间内)，ToF测距装置会有一个发射光脉冲的预设数量，记作N；在停止光子计数统计时，确定已经发送给被测对象的光脉冲数量，记作N0。

将光脉冲的预设数量和光脉冲的已发射数量的比值，确定为放大系数。即利用N/N0对当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到预期直方图。这里，根据放大系数将当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到预期直方图，可以包括：

获取当前直方图中光子计数值最大的目标时间箱；

将包含目标时间箱在内的至少部分时间箱的光子计数值分别乘以放大系数，生成预期直方图。

需要说明的是，当前直方图中光子计数值最大的目标时间箱，即为光子计数值最先达到计数阈值的时间箱。在将当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理时，至少需要将目标时间箱内的光子计数值进行放大处理，同时还可以仅将目标时间箱附近的若干个时间箱内的光子计数值乘以放大系数以实现放大处理，或者，将当前已经统计的每一时间箱内的光子计数值均乘以放大系数以实现放大处理。

因此，在一种实现方式中，将包含目标时间箱在内的至少部分时间箱的光子计数值分别乘以放大系数，包括：

将目标时间箱、以及目标时间箱至少一侧的部分时间箱的光子计数值分别乘以放大系数。

在图5所示真实直方图的基础上，以放大目标时间箱以及其附近两侧的时间箱的光子计数值为例，所得的预期直方图如图6所示，其中，仅将目标时间箱、目标时间箱左侧的2个时间箱以及目标时间箱右侧的3个时间箱内的光子计数值乘以放大系数进行了放大处理，其余时间箱内的光子计数值则维持真实直方图中的状态，未进行放大处理。

这样，通过只放大峰值以及附近的光子计数值可以使计数峰更加明显，降低环境光的计数干扰，并突出回光强度，便于确认被测对象的反射率等信息。

在另一种实现方式中，将包含目标时间箱在内的至少部分时间箱的光子计数值分别乘以放大系数，包括：

将当前直方图中每一时间箱的光子计数值均乘以放大系数。

在图5所示真实直方图的基础上，放大所有时间箱的光子计数值所得的预期直方图如图7所示。如图6和图7所示，经过放大处理之后，在预期直方图中，目标时间箱的光子计数值为C0*(N/N0)。

这样，通过将峰值之外的其他时间箱内的光子数量计数值也按照放大系数进行放大，相当于将基底噪音也进行等比例放大，从而更好地还原出预期直方图的真实形状，从而反映被测对象的距离、反射率信息更加准确。

也就是说，放大所有时间箱的光子计数值，可以等比例放大基底(环境光)的光子计数值，使预期直方图的形状更加逼近于位宽足够的情况下真实的直方图形状，从而降低因直方图形状变形导致的峰值、质心计算偏移的可能性，进而降低测量误差。

进一步的，如前述，被测对象可以为一个，也可以为多个，当被测对象为多个时，将多个被测对象中的任意两个记作第一对象和第二对象，在一些实施例中，被测对象至少包括第一对象和第二对象，且向第一对象发射光脉冲的预设数量与向第二对象发射光脉冲的预设数量相同；其中，第一对象对应的预期直方图为第一直方图，第二对象对应的预期直方图为第二直方图；该方法还可以包括：

根据第一直方图和第二直方图的形状对比，确定第一对象与第二对象的距离、反射率差异。

需要说明的是，按照前述针对一个被测对象相同的方式，分别得到多个对象各自的预期直方图，并据此对比多个对象之间的距离、反射率差异。其中，预期直方图的测距结果分布越集中，表明被测对象至测距装置的距离越近、被测对象表面的反射率越高。其中，直方图的峰值高度越高、标准差越小、半高宽越小、置信度越大、光子飞行时间事件数越多，表明测距结果分布越集中，即表示被测对象至测距装置的距离越近、被测对象表面的反射率越高。

简言之，本公开实施例可以采用预设数量的光脉冲对反射率较高、距离较近的被测对象进行测距，并用较小位宽的存储条目存储直方图数据。例如：ToF系统采用预设数量的光脉冲(一帧时间内发射的光脉冲的总数量为N)对被测对象测距、并用固定位宽的存储条目存储被测对象的直方图数据。假设每个固定位宽的存储条目所能存储的最大光子数量为C0，当直方图数据统计过程中某一时间箱内的光子计数值达到C0时，停止直方图光子计数，并确定截止时刻已发射的光脉冲的数量N0。确定N/N0的值为放大系数，根据此比值，将截止时刻的直方图中峰值附近的各时间箱内的光子数量计数值按照此放大系数进行等比例放大，确定预期直方图中的峰形状，并由预期直方图中的峰形状确定被测对象的距离、反射率信息。

或者，本方案将截止时刻的真实直方图中所有时间箱(包括峰值附近的时间箱以及其他时间箱)内的光子数量计数值按照此放大系数进行等比例放大。这样，将峰值之外的其他时间箱内的光子数量计数值也按照放大系数进行放大，相当于将基底噪音也进行等比例放大，从而更好地还原出预期直方图的真实形状，从而反映被测对象的距离、反射率信息更加准确。

进一步的，本公开实施例还采用相同数量的光脉冲对不同的被测对象分别进行测距，并用较小位宽的存储条目存储直方图数据，比较不同被测对象的距离、反射率差异。具体地，ToF系统采用相同数量的光脉冲(一帧时间内发射的光脉冲的总数量为固定值N)对不同的被测对象进行测距，并用相同且位宽较小的存储条目分别存储不同被测对象的直方图数据。假设每个较小位宽的存储条目所能存储的最大光子数量为C0，当直方图数据统计过程中某一时间箱内的光子计数值达到C0时，停止直方图光子计数，并确定不同被测对象各自对应的截止时刻已发射的光脉冲的数量N1、N2、N3……。确定N/N1、N/N2、N/N3……的值为各被测对象的实际直方图的放大系数，根据各比值，将截止时刻的各实际直方图中峰值附近时间箱(或者所有时间箱)内的光子数量计数值按照各自的放大系数进行等比例放大，确定各被测对象对应的预期直方图中的峰形状，并由各预期直方图中的峰形状比较各被测对象的距离、反射率差异。

本公开实施例提供了一种ToF直方图的数据采样与处理方法，采用预设数量的光脉冲(一帧时间内发射的光脉冲的总数量为N)对被测对象进行测距、并用固定位宽的存储条目存储被测对象的直方图数据，在达到存储条目的最大存储值C0时，停止直方图数据统计(此时的直方图当前直方图，即真实直方图)，并确定截止时刻已经发射的光脉冲的数量N0，由N/N0确定放大系数，并将当前直方图按照放大系数进行放大，得到预期直方图。预期直方图相当于，在各时间箱内的光子数量计数值不超过存储条目的最大存储值的前提下，将N次光脉冲全部发射并进行计数统计(未提前截止计数)所形成的统计直方图。相较于数据溢出的当前直方图，预期直方图可以反映光子飞行时间统计峰值的真实高度和真实宽度，因此有更多维度来确定实际回光强度，从而更加真实地反映被测对象的距离、反射率信息。

基于本实施例提供的方案，可以在存储条目位宽有限的情况下，得到较高反射率、较近距离的被测对象准确的距离、反射率信息，并且可以比较不同被测对象的反射率、距离差异，相较于现有技术中的采用较大位宽的存储条目存储高反射率、近距离被测对象的直方图统计数据，本方案可以降低存储条目的位宽要求，减少存储浪费和存储空间面积占用，提升数据存储速度以及降低硬件功耗，且无需根据不同被测对象的不同反射率、距离因素调整存储条目的位宽，因此适用性更好，测距效率更高。

本公开的另一实施例中，参见图8，其示出了本公开实施例提供的一种ToF测距装置80的组成结构示意图。如图8所示，该ToF测距装置80包括：

光发射单元801，配置为向被测对象发射光脉冲；

光感测单元802，配置为接收被被测对象反射回的光脉冲；

时数转换单元803，配置为将光感测单元802接收光脉冲与光发射单元801发射光脉冲的时间差转换为数字信号，并将多个数字信号以时间箱为单位进行光子计数统计，在任一时间箱对应的光子计数值达到计数阈值时，停止光子计数统计并记录当前直方图中的光子计数统计结果；

数据处理单元804，配置为先获取放大系数，再根据放大系数将当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到预设直方图。

需要说明的是，光发射单元801可以为激光器，对应的光脉冲可以为激光脉冲；光感测单元802可以为SPAD或者SPAD阵列，时数转换单元803可以为时间数字转换器(Time toDigital Converter，TDC)。

在一些实施例中，数据处理单元804，具体配置为获取向被测对象发射光脉冲的预设数量；以及在任一时间箱内的光子计数值第一次达到计数阈值时，确定当前已发射给被测对象的光脉冲的已发射数量；以及根据光脉冲的预设数量和光脉冲的已发射数量，确定放大系数。

在一些实施例中，数据处理单元804，具体配置为将光脉冲的预设数量和光脉冲的已发射数量的比值，确定为放大系数。

在一些实施例中，计数阈值为时间箱对应的存储条目至多能够存储的光子数量。

在一些实施例中，数据处理单元804，具体配置为获取当前直方图中光子计数值最大的目标时间箱；以及将包含目标时间箱在内的至少部分时间箱的光子计数值分别乘以放大系数，生成预期直方图。

在一些实施例中，数据处理单元804，具体配置为将目标时间箱、以及目标时间箱至少一侧的部分时间箱的光子计数值分别乘以放大系数。

在一些实施例中，数据处理单元804，具体配置为将当前直方图中每一时间箱的光子计数值均乘以放大系数。

在一些实施例中，被测对象至少包括第一对象和第二对象，且向第一对象发射光脉冲的预设数量与向第二对象发射光脉冲的预设数量相同；其中，第一对象对应的预期直方图为第一直方图，第二对象对应的预期直方图为第二直方图；数据处理单元804，还配置为根据第一直方图和第二直方图的形状对比，确定第一对象与第二对象的距离、反射率差异。

在一些实施例中，光发射单元801，具体配置为分别向第一对象和第二对象发射光脉冲；

光感测单元802，具体配置为分别接收第一对象和第二对象反射回的光脉冲；

时数转换单元803，具体配置为分别生成第一当前直方图和第二当前直方图，并记录第一当前直方图和第二当前直方图中的光子计数统计结果；

数据处理单元804，具体配置为分别获取第一对象和第二对象各自对应的第一放大系数和第二放大系数，并根据第一放大系数将第一当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到第一直方图，以及根据第二放大系数将第二当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到第二直方图。

需要说明的是，本实施例提供的ToF测距装置用于实现前述实施例中的方法，对于本实施例未披露的细节，请参照前述实施例的描述而理解。

可以理解地，在本实施例中，“单元”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等，当然也可以是模块，还可以是非模块化的。而且在本实施例中的各组成部分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模块的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，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，本实施例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)或processor(处理器)执行本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(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

因此，本实施例提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现前述实施例中任一项所述的数据采样与处理方法。

以上所述，仅为本公开的较佳实施例而已，并非用于限定本公开的保护范围。

需要说明的是，在本公开中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本公开所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。

本公开所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。

本公开所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种ToF直方图的数据采样与处理方法，其特征在于，所述ToF直方图包括按照时间顺序划分的多个时间箱，所述方法包括：

向被测对象发射光脉冲；

获取经所述被测对象反射回的多个光脉冲的光子飞行时间，并在ToF直方图中对应的时间箱内进行光子计数统计；

在任一所述时间箱内的光子计数值第一次达到计数阈值时，停止光子计数统计并记录当前直方图中的光子计数统计结果；

获取放大系数，并根据所述放大系数将所述当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到预期直方图。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取放大系数，包括：

获取向所述被测对象发射光脉冲的预设数量；

在任一所述时间箱内的光子计数值第一次达到所述计数阈值时，确定当前已发射给所述被测对象的光脉冲的已发射数量；

根据所述光脉冲的预设数量和所述光脉冲的已发射数量，确定所述放大系数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述光脉冲的预设数量和所述光脉冲的已发射数量，确定所述放大系数，包括：

将所述光脉冲的预设数量和所述光脉冲的已发射数量的比值，确定为所述放大系数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计数阈值为所述时间箱对应的存储条目至多能够存储的光子数量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述放大系数将所述当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到预期直方图，包括：

获取所述当前直方图中光子计数值最大的目标时间箱；

将包含所述目标时间箱在内的至少部分时间箱的光子计数值分别乘以所述放大系数，生成所述预期直方图。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将包含所述目标时间箱在内的至少部分时间箱的光子计数值分别乘以所述放大系数，包括：

将所述目标时间箱、以及所述目标时间箱至少一侧的部分时间箱的光子计数值分别乘以所述放大系数。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将包含所述目标时间箱在内的至少部分时间箱的光子计数值分别乘以所述放大系数，包括：

将当前直方图中每一所述时间箱的光子计数值均乘以所述放大系数。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述被测对象至少包括第一对象和第二对象，且向所述第一对象发射光脉冲的预设数量与向所述第二对象发射光脉冲的预设数量相同；其中，所述第一对象对应的预期直方图为第一直方图，所述第二对象对应的预期直方图为第二直方图；所述方法还包括：

根据所述第一直方图和所述第二直方图的形状对比，确定所述第一对象与所述第二对象的距离、反射率差异。

9.一种ToF测距装置，其特征在于，包括：

光发射单元，配置为向被测对象发射光脉冲；

光感测单元，配置为接收被所述被测对象反射回的光脉冲；

时数转换单元，配置为将所述光感测单元接收光脉冲与所述光发射单元发射光脉冲的时间差转换为数字信号，并将多个所述数字信号以时间箱为单位进行光子计数统计，在任一所述时间箱对应的光子计数值达到计数阈值时，停止光子计数统计并记录当前直方图中的光子计数统计结果；

数据处理单元，配置为先获取放大系数，再根据所述放大系数将所述当前直方图中的光子计数统计结果进行放大处理，得到预设直方图。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的数据采样与处理方法。