CN117741682A - 距离检测方法、测距系统、电子设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种距离检测方法、测距系统、电子设备及可读存储介质。电子设备上具有包括时间计数电路的测距系统。在测距时，会基于确定出直方图包括的时间区间数量来对时间计数电路的多个时间位宽进行组合以得到多种组合模式，各组合模式下一个时间区间与至少一个时间位宽对应；之后根据多种组合模式及表征测距需求的数据来动态调整直方图的时间区间宽度，并根据当前帧发射的各光信号经目标对象反射后被接收的时间间隔，利用调整后的直方图对各光信号进行计数统计，根据统计形成的统计直方图来确定当前帧检测到的目标对象对应的距离信息。采用本方案无需对测距系统硬件升级，既能融合实现远距离和高精度等的不同测距配置，实现多样性测距。
Description
技术领域
本申请涉及测距技术领域，尤其涉及一种距离检测方法、测距系统、电子设备及可读存储介质。
背景技术
直接飞行时间（DToF，Direct Time of flight）传感器技术，因测试范围大、抗干扰强等优点，被广泛地应用在各种设备上。DToF传感器是基于时间相关单光子计数技术，通过其内的时间数据转换器（Time Digtal Converter，TDC）记录光信号（光子）在空间中来回飞行的时间，从而根据记录的时间和已知光速来计算目标对象的距离。由于TDC用于时间存储计数的存储器大小受到芯片面积的制约，致使DToF无法同时很好兼顾长距离和高精度的测距，除非对DToF进行硬件升级、增加硬件存储资源，但这无疑会增大DToF的硬件成本。
发明内容
鉴于上述问题，本申请的多个方面提供一种距离检测方法、测距系统、电子设备及可读存储介质，以在无需对DToF硬件升级前提下，达到DToF可同时兼顾远距离和高精度的测距目的。于是，
第一方面，本申请提供了一种距离检测方法，适用于具有测距系统的电子设备，所述测距系统包括发射端、接收端及时间计数电路；所述方法包括：
确定所述时间计数电路对应的直方图包括的时间区间数量；
基于所述时间区间数量，对所述时间计数电路的多个时间位宽进行组合，得到多种组合模式；其中，所述组合模式包含时间区间与时间位宽的对应关系，一个时间区间与至少一个时间位宽对应；
根据所述多种组合模式及表征测距需求的数据，动态调整所述直方图的时间区间宽度；
基于所述时间计数电路检测到的发射端当前帧发射的各光信号经目标对象反射后被接收端接收的时间间隔，利用调整后的所述直方图对各光信号进行计数统计，以形成统计直方图；
根据所述统计直方图，确定当前帧检测到的所述目标对象对应的距离信息。
第二方面，本申请提供了一种测距系统。该测距系统包括：
发射端，用于发射光信号；
接收端，用于接收光信号；
时间计数电路，与所述接收端连接，用于检测各光信号由所述发射端发出到被所述接收端接收的时间间隔，并将各光信号的时间间隔存入存储电路；
存储电路，与所述时间计数电路连接，用于根据各光信号的时间间隔对各光信号进行直方图计数统计；
处理电路，与所述存储电路连接，用于实现上述本申请提供的距离检测方法中步骤。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，该电子设备包括本申请提供的测距系统。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质中存储有计算机程序指令；当该计算机程序指令被处理器执行时实现上述本申请提供的距离检测方法中的步骤。
第五方面，本申请提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品包括计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时能够实现上述本申请提供的距离检测方法中的步骤。
本申请各实施例提供的技术方案：电子设备上具有测距系统包括发射端、接收端、时间计数电路。在通过测距系统实现距离检测时，会先确定出时间计数电路对应的直方图包括的时间区间数量；进一步地，再基于该时间区间数量对时间计数电路的多个时间位宽进行组合，得到多种组合模式；每种组合模式包含时间区间与时间位宽的对应关系，一个时间区间与至少一个时间位宽对应；之后，可根据多种组合模式及表征测距需求的数据来动态调整直方图的时间区间宽度，并基于时间计数电路检测到的发射端当前帧发射的各光信号经目标对象反射后被接收端接收的时间间隔，利用调整后的直方图对各光信号进行计数统计；根据经计数统计形成的统计直方图，也就能够确定出当前帧检测到的目标对象对应的距离信息。因测距系统中时间计数电路的时间分辨率是与直方图的时间区间宽度相关的，而时间分辨率又与测距精度有关，具体地，时间分辨率=直方图的时间区间宽度（也即：=时间区间对应的时间位宽数量*一个时间位宽表征的时间单位），测距精度=直方图的时间区间宽度的*光速÷2，由此可见，时间区间宽度越大表征时间分辨率和测距精度越低，反之，时间区间宽度越小表征时间分辨率和测距精度越高；此外，由于通过直方图所能实现的最大测距距离=直方图中时间区间宽度与时间区间数量的乘积值，所以在直方图的时间区间数量固定情况下，时间区间宽度越大表征能实现的测距距离越远，反之时间区间宽度越小表征能实现的测距距离越近。基于上述内容，本申请方案在测距过程中，动态调整直方图中各时间区间的宽度，实际上也就可理解为动态调整测距系统中时间计数电路的时间分辨率，通过此动态调整，在整个测距过程中通过软件方式即能够融合实现远距离和高精度等的不同测距配置，实现多样性的测距，而无需对测距系统（更具地无需对其中的存储电路）进行硬件升级，测距成本低、且还利于在一定程度上保证测距精度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1A为本申请一示例性实施例提供的DToF传感器的结构示意图；
图1B为本申请示例性实施例提供的DToF传感器计算目标对象的距离的原理性示意图；
图2A为本申请示例性实施例提供的统计直方图出现饱和/削定情况；
图2B为本申请示例性实施例提供的统计直方图为正常情况的示意图；
图3为本申请提供的距离检测方法的流程示意图；
图4A至图4C为本申请提供的测距系统中时间计数电路的多个时间位宽三种组合示例图；
图5为本申请提供的一测距应用场景示意图；
图6A为本申请示例性提供的电子设备的结构示意图；
图6B为本申请提供示例性的电子设备的具体形态示意图。
具体实施方式
DToF因其具有测距范围大、抗复杂背景干扰性强、动态响应运算快、精度高等优点，被广泛应用于各种设备，比如智能手机、智能汽车等。DToF的测距原理如下：
如参见图1A示出的DToF传感器的结构示例，DToF传感器包括：发射端Tx、接收端Rx、TDC电路、存储电路（亦或称为直方图电路、统计电路等）；其中，存储电路为时间相关单光子计数（TCSPC）电路，用于根据各光子从发射到被接收的时间间隔，对各光子进行直方图计数统计，以形成统计直方图。发射端Tx向外发射光束（如可以为可见光、红外光、紫外光等），发射光束中的至少部分光子照射到目标对象，经目标对象反射后形成反射光束，反射光束的至少部分光子信号被接收端Rx接收，且至少部分光子中各单个光子入射至雪崩光电二极管（Singe Photon Avalanche Diode，SPAD）将引起雪崩，SAPD输出雪崩信号至TDC电路，再由TDC电路检测出各光子从发射端Tx发出到引起雪崩的时间间隔，并将各光子的时间间隔送入存储电路，以由存储电路根据各光子的时间间隔对各光子进行直方图计数统计。例如，若检测出的一个光子的时间间隔在直方图中的时间区间5范围内，则会对时间区间5执行加一操作（即将时间区间5对应的直条长度（高度）增加一），以进行相应的一次光子计数。根据经计数统计最终形成的统计直方图，可确定出峰值（出现频率最大）对应的时间，从而根据该峰值对应的时间也就可以确定出光束由发射端Tx发出并被接收端Rx接收所需要的目标时间t。目标时间t即为发射光束与反射光束之间的飞行时间，从而进一步地根据目标时间t和已知光速c也就可以计算出目标对象的距离d，如图1B所示，即：d=（c*t）/2，c=3*m/s。
上述直方图是在TDC电路相对应的存储电路内构建的，具体地，存储电路中包含存储器，直方图是在存储器内构件的，直方图中的bin深（即时间区间（bin）的数量）、每个bin对应的最大计数值等均由存储器的存储空间大小确定。例如，存储器的存储空间是（6*10）bits，其中，6bit对应于bin深，具体地，6bit对应bin深为64，10bit是每个bin的最大计数值（亦或说峰peak计数值）；由此可理解地是，在存储器的存储空间是（6*10）bits时，构建的直方图可包括64个时间区间、且每个时间区间对应的最大计数值为10bit（可简单地理解为每个时间区间对应的直条最大长度）。直方图中时间区间的宽度及数量决定了能检测的最小时间范围、最大时间范围，从而影响着测距精度、最大测距范围。承接前述例子，若要求测距范围是5000mm，则直方图中每个bin对应的测距精度是5000/64=78.125mm，也就是说，每个bin的时间区间宽度是2*78.125mm与光速c的比值（即2*78.125mm/光速c），此虽能测距远但测距精度却较低；而若要求bin对应的测距精度是25mm，也就是说，要求bin的时间区间宽度为2*25mm与光速c的比值，则能达到的最远测距范围是25*64=1600mm，此虽能保证测距精度高但却测距小。综上内容显然可见，DToF所能兼顾的测距距离和测距精度是受限于存储器的存储空间大小的，而存储器的存储空间大小受到芯片面积的制约，所以在不对存储器芯片进行硬件升级的前提下，DToF是无法同时兼顾长距离测距和高精度测距的。
可理解地是，本申请上下文中出现的符号“*”表示乘法运算。
此外，根据测量目标对象的距离和反射率的不同，需求的发射端Tx的输出功率也不同。例如，当测量远距离或低反射率的目标对象时，为达到直方图统计效果，需要大输出功率，这是因为：发射端Tx的输出功率大，其发射光束能量就较高，从而对粉尘、雾等的穿透能力强，能达到的照射距离远；此外，发射光束中还会含有更多且能量高的光子，通过更多且能量高的光子照射到低反射率的目标对象上，可以保证至少部分光子不会被目标对象吸收而是会经目标对象反射回来，且反射回来的光子信号较强，能被接收端Rx接收。但是，大输出功率，意味着功耗大、温升高。而且，当测量近距离或高反射率的目标对象时，若仍为大输出功率，则接收端Rx所接收到的光子信号会出现如图2A所示的堆积或饱和现象，引起测距信号失真而使得测距误差大，甚至一定时间内还会无法感测信号而使得无法测距；若为小输出功率，则可以避免图2A所示的堆积或饱和现象，使得接收端Rx所接收到的光子信息对应的统计直方图如图2B所示，是正常的。由此可见，小输出功率，更有利于测量近距离或高反射目标对象，且同时也有利于减小功耗和温升。
综上，由此本申请在利用DToF实现测距时，采用的方案是：动态调整TDC的时间分辨率，以融合实现远距离和高精度等的不同测距配置，并匹配相适应的输出功率，避免输出功率冗余引起的信号堆积或饱和等现象，同时还利于减小功耗等。其中，TDC分辨率是指能分辨出的最小时间，如可理解为前述直方图中的每个bin的区间宽度。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
在本申请的实施例中，为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，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相进行区分。例如，第一信号产生电路和第二信号产生电路仅仅是为了区分不同的信号产生电路，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也不限定一定不同。
需要说明的是，本申请中“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案部应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具有优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。另外，本申请中的“至少一个”是指一个或多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B可表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中，A和B可是单数或复数等。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项（个）”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单个项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a、b及c中的至少一项（个），可表示：a，b，c，a、b和c，a和b，a和c，b和c。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
图3示出了本申请一实施例提供的距离检测方法的流程示意图，该方法的执行主体为具有测距系统的电子设备。电子设备可以但不局限于为智能手机（如折叠屏手机、直板手机）、笔记本电脑、平板和车载激光雷达等。所述测距系统包括发射端、接收端、时间计数电路；以及进一步地，测距系统还可包括存储电路。所述时间计数电路用于检测各光信号由所述发射端发出到被接收端接收的时间间隔，并将各光信号的时间间隔存入所述存储电路以进行直方图统计。具体实施时，上述测距系统为DToF传感器系统，以及时间计数电路为如图1A中示出的DToF传感器中的TDC电路。有关测距系统中各端及各电路的工作原理详述，可参见前述结合图1A描述的DToF传感器相关内容。需说明的是，测距系统除包括上述所述的各端和/或电路之外，还可包括其他电路，比如处理电路，处理电路可以控制发射端发射包含多个光信号的光束，以及还可以对直方图的统计结果进行分析以确定出相应检测到的距离信息。由此，更具体地，本实施例提供的距离检测方法的执行主体可为测距系统中的处理电路。需说明的是：此处本实施例所述的光信号，也即可理解为前述的光子，只是在不同实施例场景下采用了不同描述方式。
如图3所示，该距离检测方法包括如下步骤：
101、确定所述时间计数电路对应的直方图包括的时间区间数量；
102、基于所述时间区间数量，对所述时间计数电路的多个时间位宽进行组合，得到多种组合模式；其中，所述组合模块包含时间区间与时间位宽的对应关系，一个时间区间与至少一个时间位宽对应；
103、根据多种组合模式及表征测距需求的数据，动态调整所述直方图的时间区间宽度；
104、基于所述时间计数电路检测到的发射端当前帧发射的各光信号经目标对象反射后被接收端接收的时间间隔，利用调整后的直方图对各光信号进行计数统计，以形成统计直方图；
105、根据所述统计直方图，确定当前帧检测到的所述目标对象对应的距离信息。
上述101中，直方图是在测距系统中的存储电路内创建地，由此具体地：可获取存储电路的存储空间信息，从而根据存储电路的存储空间信息来确定直方图包括的时间区间数量。
存储电路中包含有存储器，存储器可以但不局限于为随机存取存储器（RandomAccess Memory，RAM），其与测距系统中的处理电路直接交换数据。
相应地，存储电路的存储空间信息可是指存储电路中存储器的存储空间大小，存储空间大小与存储器芯片面积相关，在存储器芯片面积固定情况下，存储器的存储空间大小也固定。存储器的存储空间大小对应于直方图的时间区间（bin）的数量和各时间区间对应的最大计数值。例如，存储器的存储空间大小是（6*10）bits，表征对应的直方图包括64个时间区间、且每个时间区间对应的最大计数值为10bit，亦或说每个时间区间对应的直条最大长度为10bit。
根据直方图包括的时间区间数量，可以对时间计数电路的多个时间位宽进行灵活组合，以实现不同测距组合配置。比如，远距离测距及低测距精度、近距离测距及高测距精度等测距组合配置。其中，一个时间位宽表征一个时间单位，如一个时间位宽表征的时间单位可以是但不局限于为500ps、600ps等，ps表示皮秒。
示例性地，以直方图包括的时间区间数量为23=8，时间计数电路的时间位宽数量为25=32，一个时间位宽表征的时间单位为500ps为例，则：
如，参见图4A示出的用于实现远距离测距的第一种组合模式，是将每4个时间位宽组合后与一个时间区间对应，此时每个时间区间的区间宽度为500ps*4=2000ps（亦或说每个时间时间对应的直条宽度为2000ps，也即时间计数电路的时间分辨率为2000ps），以及每个时间区间对应的测距深度为[2000ps*（3*）m/s]/2=0.3米=300毫米（mm）（也即测距传感器的测距精度为300mm），直方图对应的测距范围为0~2400mm（300mm*8），由此可见，在此第一种组合模式下能实现测量较远距离目标对象的直方图正常峰形，但是测距精度较低。
再如，参见图4B示出的用于实现近距离测距的第二种组合模式，是将时间位宽与时间区间一一对应，此时每个时间区间的区间宽度为500ps（也即时间计数电路的时间分辨率为500ps），以及每个时间区间对应的测距深度为[500ps*（3*）m/s]/2=75mm（也即测距传感器的测距精度为75mm），直方图对应的测距范围为0~600mm（75mm*8），由此可见，在此第二种组合模式下能实现测量较近距离目标对象的直方图正常峰形，且测距精度也较高。
又如，参见图4C示出的用于实现适中距离测距的第三种组合模式，是将每两个时间位宽组合后与一个时间区间，此时每个时间区间的区间宽度为500ps*2=1000ps（也即时间计数电路的时间分辨率为1000ps），以及每个时间区间对应的测距深度为[1000ps*（3*）m/s]/2=0.15m=150mm（也即测距传感器的测距精度为150mm），直方图对应的测距范围为0~1200mm（150mm*8）。
基于上述示例内容，上述102中，多种组合模式包括：第一种组合模式、第二种组合模式；所述第一种组合模式下的一个时间区间对应的时间宽度数量大于所述第二种组合模式下的一个时间区间对应的时间宽度数量。第一种组合模式如可参见图4A所示，第二种组合模式如可参见图4B所示。当然除此之外，还可以包括其他种组合模式，比如第三种组合模式，第一种组合模式下的一个时间区间对应的时间宽度数量大于第二种组合模式下的一个时间区间对应的时间宽度数量、且小于所述第一种组合模式下的一个时间区间对应的时间宽度数量，如可参见图4C所示。
结合表征测距需求的数据，比如发射端当前需要发射的光信号对应的帧标识、与测距传感器相配合使用的摄像头属性信息等，可以从多种组合模式任选出适配的一种组合模式，以用于调整直方图的时间区间宽度。具体实施时，可以先从第一种组合模式和第二种组合模式中选择一种来初步调整直方图的时间区间宽度，之后再后续检测过程中再结合其他数据信息（如目标对象的反射率、距离等）来继续作实时动态调整。基于此，在一具体可实现方案中，上述103“根据所述多种组合模式及表征测距需求的数据，动态调整所述直方图的时间区间宽度”，可采用如下步骤来实现：
1031、根据所述发射端当前需要发射的光信号对应的帧标号、与测距传感器相配合使用的摄像头属性信息中的至少一项，从所述第一种组合模式和所述第二种组合模式中选择一种组合模式；
1032、根据选择的一种组合模式下一个时间区间对应的时间位宽数量及一个时间位宽表征的时间单位，调整所述直方图的时间区间宽度。
上述1031中，帧标号用于反映光信号是属于发射端发射的第几帧光束，其中，光束具体是由发射端中的激光光源发射的，一光束中往往包含有多个光信号（光子）。摄像头属性信息可包括但不限于焦距、光圈值、像素。按照帧标号的奇偶性、摄像头属性信息是否符合要求，可以选择第一种组合模式或第二种组合磨合，以用于调整直方图的时间区间宽度。
例如，帧标号为偶数时，可以选择第一种组合模式，即选择用于实现远距离测距的组合模式；反之，帧标号为奇数时，可以选择第二种组合模式，即选择用于实现近距离及高精度测距的组合模式，以此通过这种方式来融合实现远距离和高精度测距。或者，当然也可以帧标号为奇数时，选择第一种组合模式；反之，帧标号为偶数时，选择第二种组合模式。
再例如，若与测距传感器配置使用的摄像头为长焦摄像头，长焦摄像头是指焦距大于设定焦距阈值的摄像头，比如焦距超过50mm的摄像头，主要功能是放大远处景物等，此时可以选择第一种组合模式。而若摄像头为微距摄像头或主摄像头，此处可以选择第二种组合模式。微距摄像头是指焦距小于或等于设定焦距阈值的摄像头。主摄像头一般是指电子设备的摄像模块中最重要、具有最高分辨率、最大像素及最大光圈值等的摄像头。
由此即，在一些实例中，上述步骤1031“根据所述发射端当前需要发射的光信号对应的帧标号、与测距传感器相配合使用的摄像头属性信息中的至少一项，从所述第一种组合模式和所述第二种组合模式中选择一种组合模式”，可包括：
若所述帧标号为偶数和/或所述摄像头属性信息符合预设要求，则选择第一种组合模式；
若所述帧标号为奇数或所述摄像头属性信息不符合预设要求，则选择第二种组合模式；
其中，所述摄像头属性信息符合预设要求包括但不限于如下中的至少一项：焦距大于设定焦距阈值、像素小于或等于设定像素阈值、光圈值小于或等于设定光圈阈值、分辨率小于或等于设定分辨率阈值。所述摄像头属性不符合要求包括但不限于如下中的至少一项：焦距小于或等于设定焦距阈值、像素大于设定像素阈值、光圈值大于设定光圈阈值、分辨率大于设定分辨率阈值，等等。
上述1032中，可以先确定所选择出的一种组合模式下一个时间区间对应的时间位宽数量与一个时间位宽表征的时间单位的乘积值，从而再将直方图的时间区间宽度调整至该乘积值。
进一步地，调整完成后，在控制发射端的输出功率时，可以根据直方图表征的最大测距距离，遵循远距离测距需要大输出功率、近距离测距需要小输出功率原则，来控制发射端中的光源以一定输出功率发射包含多个光信号的光束，避免输出功率冗余引起的如图2A示出的直方图出现饱和等现象，同时达到减小功耗目的。由此即，在上述步骤103与步骤104之间，本实施例提供的所述方法还可包括如下步骤：
S1、根据调整后的所述直方图的时间区间宽度及时间区间数量，确定调整后的所述直方图表征的最大测距距离；
所述直方图表征的最大测距距离=所述直方图的时间区间宽度*对应的时间区间数量*光速c÷2，光速c = 3*m/s。
S2、若所述最大测距距离大于设定距离阈值，则控制所述发射端以第一输出功率W1发射光信号；若所述最大测距距离小于或等于设定距离阈值，则控制所述发射端以第二输出功率W2发射光信号；所述第二输出功率W2小于所述第一输出功率W1。
上述104~105中，时间计数电路可记录当前帧各光信号发射的时间t0以及到接收端接收时的时间t1（如为引起接收端中SPAD雪崩的时间），并计算各光信号的时间t1与时间t0之间的时间差，从而确定出各光信号对应的时间间隔，并将各光信号对应的时间间隔存入与其连接的存储电路。通过存储电路，可基于各光信号对应的时间间隔，利用调整后的直方图对各光信号进行计数统计。针对当前帧的各光信号完成统计后可形成统计直方图，对该统计直方图进行寻峰可确定出峰值，将峰值对应的时间确定为目标时间，从而目标时间的二分之一与光速c的乘积值，便为当前帧检测到的目标对象与电子设备的距离。
进一步地，所述方法还可包括如下步骤：
106、根据所述目标对象的对象信息，确定下一帧检测是否需要调整直方图的时间区间宽度和/或发射端的输出功率；
107、需要时，根据所述对象信息，从所述多种组合模式中选择适配的一种组合模式以用于调整直方图的时间区间宽度，和/或对所述发射端的输出功率进行降低或增大调整；
其中，所述对象信息包括：当前帧检测到的所述目标对象的距离信息、所述目标对象对光信号的反射率。
上述目标对象对光子的反射率也可以是根据当前帧的直方图计数统计结果确定的。即，步骤106之前，所述方法还可包括如下步骤：根据所述统计直方图，确定所述目标对象对光信号的反射率。
例如，若根据最终形成的统计直方图，确定出总共统计的光信号数量大于或等于设定阈值，且统计直方图如图2A所示，出现饱和或削顶现象，可表征经目标对象反射回来的光信号数量较多，即目标对象对光信号的反射率较高；而若统计直方图如图2B所示，正常，则表征目标对象对光信号的反射率适中。若根据统计直方图，确定出总共接收到的光信号计数小于设定阈值，则表征目标对象对光信号的反射率较低。
在目标对象的反射率较高或较低情况下，可确定需要对发射端的输出功率进行调整，以适应的降低或增大输出功率。
若当前检测到的目标对象与测距传感器的距离，远小于或远大于当前当前帧对应的直方图表征的最大测距范围，则可以确定需要调整直方图的时间区间宽。
为了便于理解本申请方案，下面举一具体应用场景。在下述应用场景中，仍以测距系统对应的直方图包括的时间区间数量为8、时间计数电路的时间位宽数量为32为例。
如结合图5，假设智能手机上包括多个摄像头和测距系统（为DToF传感器系统，图中未示出），该测距系统与多个摄像头中的长焦摄像头配合使用，在初始时，为测距系统设置的测距配置是：针对偶数帧，按照如图4A示出的第一种组合模式（4个时间位宽组合后与一个时间区间对应），将直方图中各时间区间的区间宽度调整为4与一个时间位宽表征的时间单位的乘积值，如调整为4*500ps=2000ps，此时直方图对应的测距范围如为0~2400mm；以及为测距系统中发射端设置的输出功率为第一输出功率（大功率）。按照上述测距配置，开始控制测距传感器进行第0帧距离检测。经该第0帧距离检测，检测到目标对象智能手机的距离为1000mm（远小于2400mm）、且反射率高（如可基于直方图中第三个时间区间的统计值出现饱和现象确定），此时确定在进行下一帧（第1帧）距离检测时需要调整测距配置。在为下一帧确定对应的组合模式时，可以选择对应的直方图表征的最大测距距离与当前检测到的距离相差最小的组合模式，来调整直方图中各时间区间的区间宽度。比如，如图4C中示出的第三种组合模式对应的直方图表征的最大测距距离如为1200mm与上述检测的距离1000mm相差最小，基于该第三种组合模式（即两个时间位宽组合后与一个时间区间对应），针对下一帧可以将直方图中各时间区间的区间宽度调整为2与一个时间位宽表征的时间单位的乘积值，如调整为2*500ps=1000ps；此外，因目标对象反射率较高，在进行下一帧距离检测时还需要降低发射端的输出功率，如下一帧发射端的输出功率为第三输出功率，第三输出功率小于第一输出功率且大于前述的第二输出功率（如图4B所示）。基于此调整后的测距配置，在后续进行第1帧距离检测时，测距传感器中时间计数电路（如图1A中示出的TDC电路）的时间分辨率会提高，具体地，时间分辨率会由2000ps提高至1000ps；相应的，测距精度也会得到提高，测距精度由300mm提高至150mm，测距精度=时间分辨率的二分之一乘以光速；而且，发射端的输出功率降低，还减少了功耗。
综上可见，本申请提供的距离检测方案，可以在无需对测距传感器进行硬件升级的前提下，通过动态调整测距传感器中时间计数电路的时间分辨率，融合实现了远距离和高精度等不同测距配置，而且，同时令测距传感器中发射端以相适配的输出功率发射光信号，可避免输出功率冗余引起的直方图饱和现象、并利于减小功耗。
本申请还提供了一种测距系统，该测距系统为基于直接飞行时间的测距系统，其的结构可参见图1A示出的DToF传感器的系统结构。具体地，该测距系统包括：
发射端Tx，用于发射光信号；
接收端Rx，用于接收光信号；
时间计数电路，与所述接收端Rx连接，用于检测各光信号由所述发射端发出到被所述接收端接收的时间间隔，并将各光信号的时间间隔存入所述存储电路；
存储电路，与所述时间计数电路连接，用于根据各光信号的时间间隔，对各光信号进行直方图计数统计；
处理电路，与所述存储电路连接，用于实现上述本申请其他实施例提供的距离检测方法中的步骤。此外，处理电路还与发射端Tx连接，用于控制发射端Tx中的光源发射包含有多个光信号的光束。时间计数电路如为TDC电路。
有关上述各端/各电路的功能详述，可参见本申请其他实施例中相关内容。
上述测距系统被部署在相应的电子设备上。如参见图6B示出的电子设备的一些示例形态，电子设备比如可为智能手机（如折叠式手机、直板手机）、平板、笔记本电脑，除此之外，还可以为无人机、车载激光雷达等。基于此，本申请还提供了一种电子设备，该电子设备包括本申请其他实施例提供的测距系统。
示例性地，图6A示例性地示出的电子设备的结构示意图。测距系统可是电子设备中包括的距离传感器，更具体地，可为DToF传感器。除此之外，电子设备100还可包括：内存存储器121及处理器110；
所述内存存储器121，用于存储程序。具体地，内存存储器121可以用于存储计算机可执行程序代码，所述可执行程序代码包括指令。内存存储器121可以包括存储程序区和存储数据区。其中，存储程序区可存储操作系统，至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能，图像播放功能等)等。存储数据区可存储电子设备使用过程中所创建的数据(比如音频数据，电话本等)等。此外，内存存储器121可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件，闪存器件，通用闪存存储器(universalflash storage，UFS)等。处理器110通过运行存储在内存存储器121的指令，和/或存储在设置于处理器中的存储器的指令，执行电子设备100的各种功能应用以及数据处理。
处理器110可以包括一个或多个处理单元，例如：处理器110可以包括应用处理器(application processor，AP)，调制解调处理器，图形处理器(graphics processingunit，GPU)，图像信号处理器(image signal processor，ISP)，控制器，视频编解码器，数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，基带处理器，和/或神经网络处理器(neural-network processing unit，NPU)等。其中，不同的处理单元可以是独立的器件，也可以集成在一个或多个处理器中。
处理器可根据指令操作码和时序信号产生操作控制信号，完成取指令和执行指令的控制。
此外处理器110中还可以设置存储器，用于存储指令和数据。在一些实施例中，处理器110中的存储器为高速缓冲存储器。该存储器可以保存处理器110刚用过或循环使用的指令或数据。如果处理器110需要再次使用该指令或数据，可从所述存储器中直接调用。避免了重复存取，减少了处理器110的等待时间，因而提高了系统的效率。
在一些实施例中，处理器110可以包括一个或多个接口。接口可以包括集成电路(inter-integrated circuit，I2C)接口，集成电路内置音频(inter-integrated circuitsound，I2S)接口，脉冲编码调制(pulse code modulation，PCM)接口，通用异步收发传输器(universal asynchronous receiver/transmitter，UART)接口，移动产业处理器接口(mobile industry processor interface，MIPI)，通用输入输出(general-purposeinput/output，GPIO)接口，用户标识模块(subscriber identity module，SIM)接口，和/或通用串行总线(universal serial bus，USB)接口等。
进一步，除上述所述的功能部件外，如图6A所示，电子设备100还包括：外部存储器接口120，通用串行总线(universal serial bus，USB)接口130，充电管理模块140，电源管理模块141，电池142，天线1，天线2，移动通信模块150，无线通信模块160，音频模块170，扬声器170A，受话器170B，麦克风170C，耳机接口170D，传感器模块180，按键190，马达191，指示器192，摄像头193，显示屏194，以及用户标识模块(subscriber identificationmodule，SIM)卡接口195等。
其中，传感器模块180可以包括压力传感器180A，陀螺仪传感器180B，气压传感器180C，磁传感器180D，加速度传感器180E，距离传感器180F，接近光传感器180G，指纹传感器180H，温度传感器180J，触摸传感器180K，环境光传感器180L，骨传导传感器180M等。
可以理解的是，本申请实施例示意的结构并不构成对电子设备100的具体限定。在本申请另一些实施例中，电子设备100可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。
以及，还可以理解的是，本申请实施例示意的各模块间的接口连接关系，只是示意性说明，并不构成对电子设备100的结构限定。在本申请另一些实施例中，电子设备100也可以采用上述实施例中不同的接口连接方式，或多种接口连接方式的组合。
电子设备100通过GPU（Graphics Processing Unit，图形处理器）、显示屏194以及应用处理器等实现显示功能。GPU连接显示屏194和应用处理器。GPU用于执行数学和几何计算，用于图形渲染。处理器110可包括一个或多个GPU，其执行程序指令以生成或改变显示信息。
显示屏194用于显示图像，视频等。显示屏194包括显示面板。显示面板可以采用液晶显示屏(liquid crystal display，LCD)，有机发光二极管(organic light-emittingdiode，OLED)，有源矩阵有机发光二极体或主动矩阵有机发光二极体(active-matrixorganic light emitting diode的，AMOLED)，柔性发光二极管(flex light-emittingdiode，FLED)，Miniled，MicroLed，Micro-oLed，量子点发光二极管(quantum dot lightemitting diodes，QLED)等。在一些实施例中，电子设备100可以包括1个或N个显示屏194，N为大于1的正整数。
电子设备100可以通过ISP，摄像头193，视频编解码器，GPU，显示屏194以及应用处理器等实现拍摄功能。
摄像头193用于捕获静态图像或视频。物体通过镜头生成光学图像投射到感光元件。感光元件可以是电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)或互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)光电晶体管。感光元件把光信号转换成电信号，之后将电信号传递给ISP转换成数字图像信号。ISP将数字图像信号输出到DSP加工处理。DSP将数字图像信号转换成标准的RGB，YUV等格式的图像信号。在一些实施例中，电子设备100可以包括1个或N个摄像头193，N为大于1的正整数。
视频编解码器用于对数字视频压缩或解压缩。电子设备100可以支持一种或多种视频编解码器。这样，电子设备100可以播放或录制多种编码格式的视频，例如：动态图像专家组(moving picture experts group，MPEG)1，MPEG2，MPEG3，MPEG4等。
NPU为神经网络(neural-network ，NN)计算处理器，通过借鉴生物神经网络结构，例如借鉴人脑神经元之间传递模式，对输入信息快速处理，还可以不断的自学习。通过NPU可以实现电子设备100的智能认知等应用，例如：图像识别，人脸识别，语音识别，文本理解等。
外部存储器接口120可以用于连接外部存储卡，例如Micro SD卡，实现扩展电子设备100的存储能力。外部存储卡通过外部存储器接口120与处理器110通信，实现数据存储功能。例如将音乐，视频等文件保存在外部存储卡中。
本申请实施例还提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其中，所述计算机程序被计算机执行时能够实现上述任一个方法中的一个或多个步骤。
计算机可读存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
本申请另一实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品。当该计算机程序产品被计算机执行时能够实现上述任一个方法中的一个或多个步骤。
其中，本实施例提供的电子设备、计算机可读存储介质、计算机程序产品均用于执行上文所提供的对应的方法，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果，此处不再赘述。
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，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装置，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。
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一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。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。
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，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请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个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例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。
以上内容，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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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以权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种距离检测方法，其特征在于，适用于具有测距系统的电子设备，所述测距系统包括发射端、接收端及时间计数电路；所述方法包括：
确定所述时间计数电路对应的直方图包括的时间区间数量；
基于所述时间区间数量，对所述时间计数电路的多个时间位宽进行组合，得到多种组合模式；其中，所述组合模式包含时间区间与时间位宽的对应关系，一个时间区间与至少一个时间位宽对应；
根据所述多种组合模式及表征测距需求的数据，动态调整所述直方图的时间区间宽度；
基于所述时间计数电路检测到的发射端当前帧发射的各光信号经目标对象反射后被接收端接收的时间间隔，利用调整后的所述直方图对各光信号进行计数统计，以形成统计直方图；
根据所述统计直方图，确定当前帧检测到的所述目标对象对应的距离信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多种组合模式包括：第一种组合模式、第二种组合模式；所述第一种组合模式下的一个时间区间对应的时间位宽数量大于所述第二种组合模式下的一个时间区间对应的时间位宽数量；
所述表征测距需求的数据包括：所述发射端当前需要发射的光信号对应的帧标号、与所述测距传感器相配合使用的摄像头属性信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述多种组合模式及表征测距需求的数据，动态调整所述直方图的时间区间宽度，包括：
根据所述帧标号、所述摄像头属性信息中的至少一项，从所述第一种组合模式和所述第二组合模式中选择一种组合模式；
根据选择的一种组合模式下一个时间区间对应的时间位宽数量及一个时间位宽表征的时间单位，调整所述直方图的时间区间宽度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述帧标号、所述摄像头属性信息中的至少一项，从所述第一组合模式和所述第二组合模式中选择一种组合模式，包括：
若所述帧标号为偶数和/或所述摄像头属性信息符合预设要求，则选择第一种组合模式；
若所述帧标号为奇数或所述摄像头属性信息不符合预设要求，则选择第二种组合模式；
其中，所述摄像头属性信息符合预设要求包括：焦距大于设定焦距阈值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
根据调整后的所述直方图的时间区间宽度及时间区间数量，确定调整后的所述直方图表征的最大测距距离；
若所述最大测距距离大于设定距离阈值，则控制所述发射端当前帧以第一输出功率发射光信号；
若所述最大测距距离小于或等于所述设定距离阈值，则控制所述发射端当前帧以第二输出功率发射光信号；所述第二输出功率小于所述第一输出功率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述目标对象的对象信息，确定下一帧检测是否需要调整直方图的时间区间宽度和/或发射端的输出功率；
需要时，根据所述对象信息，从所述多种组合模式中选择适配的一种组合模式以用于调整直方图的时间区间宽度，和/或对所述发射端的输出功率进行降低或升高调整；
其中，所述对象信息包括：当前帧检测到的所述目标对象对应的距离信息、所述目标对象对光信号的反射率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述目标对象的对象信息，确定下一帧检测是否需要调整直方图的时间区间宽度和/或发射端的输出功率之前，还包括：
根据所述统计直方图，确定所述目标对象对光信号的反射率。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述测距系统还包括存储电路，与所述时间计数电路连接；所述时间计数电路是将检测到的各光信号的时间间隔存入所述存储电路以进行直方图统计；以及
确定所述时间计数电路对应的直方图包括的时间区间数量，包括：
获取所述测距系统中存储电路的存储空间信息；
根据所述存储空间信息，确定所述直方图包括的时间区间数量。
9.一种测距系统，其特征在于，包括：
发射端，用于发射光信号；
接收端，用于接收光信号；
时间计数电路，与所述接收端连接；所述时间计数电路用于检测各光信号由所述发射端发出到被所述接收端接收的时间间隔，并将各光信号的时间间隔存入存储电路；
存储电路，与所述时间计数电路连接，用于根据各光信号的时间间隔对各光信号进行直方图计数统计；
处理电路，与所述存储电路连接，用于实现上述权利要求1至8中任一项所述的距离检测方法中的步骤。
10.一种电子设备，其特征在于，包括上述权利要求9所述的测距系统。
11.一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中存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机执行时能够实现上述权利要求1至8中任一项所述的距离检测方法中的步骤。
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