一种电子设备和定位方法与流程

本发明涉及自动控制技术领域，更具体的说是涉及一种电子设备和定位方法。

背景技术：

电子设备的定位一般包括对电子设备本身的定位以及电子设备对环境中对象的定位。针对电子设备本身的定位而言，一般采用GPS技术就可以实现。

而对于电子设备对环境中对象的定位，如智能机器人在行动过程中对环境中的障碍的定位，现有技术中一般包括两种定位方式，一种定位方式为采用激光距离探测传感器进行定位，这种方式下，由于需要使用很短的高能激光脉冲，因此，其数据的读取和处理的设备的成本较高。另一种定位方式为采用超声探测器进行定位，其成本低，但是由于其探测距离短且空间分辨率低，因此应用的局限性较大，一般主要用于小型非任务型机器人。

因此，如何提供一种低成本且应用范围大的定位方式成为本领域技术人员亟待克服的技术难题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种电子设备和定位方法，以提供一种低成本且应用范围大的定位方式。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电子设备，包括：

设置在所述电子设备的第一位置，用于向外发射激光的激光源；

设置在电子设备的第二位置，用于接收所述激光通过目标对象反射的光信号的图像传感器；

与所述激光源和所述图像传感器相连的处理器，用于基于所述光信号对所述目标对象进行定位。

优选的，所述电子设备还包括：

与所述激光源相连，用于驱动所述激光源的激光驱动电路；

所述处理器具体通过所述激光驱动电路与所述激光源相连；

其中，所述处理器还用于通过向所述激光驱动电路发送激光调制参数来控制所述激光源。

优选的，所述电子设备还包括：

设置在所述图像传感器的镜头上的光学滤波器，用于过滤环境中的干扰信号。

优选的，所述处理器具体用于基于所述光信号计算所述电子设备和所述目标对象之间的距离和/或方位。

优选的，所述处理器具体用于在接收所述图像传感器采集到的光信号后，确定所述光信号中的激光信号，对所述激光信号进行转换，从而基于转换后的信号确定所述图像传感器的激光像素距离，基于所述激光像素距离采用三角测距算法计算所述电子设备和所述目标对象之间的距离和/或方位角。

一种定位方法，所述方法包括：

控制设置在电子设备的第一位置的激光源向外发射激光；

获取设置在所述电子设备的第二位置的图像传感器所接收的光信号；

基于所述光信号对目标对象进行定位；

其中，所述图像传感器用于接收所述激光通过所述目标对象反射的光信号。

优选的，所述控制设置在电子设备的第一位置的激光源向外发射激光，包括：

向与所述激光源相连的激光驱动电路发送激光调制参数，以使得所述激光驱动电路基于所述激光调制参数驱动所述激光源向外发送激光。

优选的，所述基于所述光信号对目标对象进行定位，包括：

基于所述光信号计算所述电子设备和所述目标对象之间的距离和/或方位。

优选的，基于光信号计算所述电子设备和所述目标对象之间的距离和/或方位，包括：

确定所述光信号中的激光信号；

对所述激光信号进行转换，基于转换后的信号确定所述图像传感器的激光像素距离；

基于所述激光像素距离采用三角测距算法计算所述电子设备和所述目标对象之间的距离和/或方位角。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明实施例公开了一种电子设备，包括设置在电子设备的第一位置，用于向外发射激光的激光源，设置在电子设备的第二位置，用于接收激光通过目标对象反射的光信号的图像传感器，与激光源和图像传感器相连的处理器，用于基于光信号对目标对象进行定位；由此可见，本发明提供了一种新的定位方式，即通过激光源和图像传感器的配合对目标对象进行定位，区别于现有技术中的激光距离探测传感器以及超声探测器，且图像传感器的成本较低，应用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一公开的一种电子设备的结构示意图；

图2为本发明实施例一公开的手机上设置激光源和图像传感器的结构示意图；

图3为本发明实施例二公开的一种电子设备的结构示意图；

图4为本发明实施例三公开的一种电子设备的结构示意图；

图5a为本发明实施例四公开的激光源、目标对象以及图像传感器之间的位置关系；

图5b为本发明实施例四公开的目标对象与图像传感器之间的位置关系；

图6为本发明实施例五公开的一种定位方法的流程示意图；

图7为本发明实施例六公开的一种定位方法的流程示意图；

图8为本发明实施例七公开的一种定位方法的部分流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一公开了一种电子设备，该电子设备可以为手机、平板电脑、智能机器人等等各种类型的智能设备。

如图1所示，电子设备包括：激光源100、图像传感器200以及处理器300；

其中，激光源100设置在电子设备的第一位置，用于向外发射激光。图像传感器200设置在电子设备的第二位置，用于接收激光通过目标对象反射的光信号。

在实际应用中，当激光源100向外发射激光时，该激光遇到环境中的对象则被反射，图像传感器能够接收到该对象反射后的光信号。

需说明的是，激光源100和图像传感器200分别设置在电子设备的不同位置，而两者之间的位置关系可以基于实际情况进行设定，本发明不做限定。

可选的，激光源100和图像传感器200可设置在电子设备同一面的不同位置。例如，图2示出了手机上设置激光源和图像传感器的一种具体结构，如图2所示，手机900上分别设置有激光源100以及图像传感器200，其中，图像传感器200设置在手机900的背面靠近顶端的位置，激光源100设置在手机900的背面靠近底端的位置。

在本发明中，激光源100可以为线激光模组。图像传感器200可以为2D阵列的图像传感器，如摄像头。当然本发明中的图像传感器和激光源并不局限于此，对于其他能够向外发射激光的激光源以及能够采集光信号的图像传感器均在本发明的保护范围之内。

处理器300分别与激光源100以及图像传感器200相连，用于基于图像传感器200接收的光信号对目标对象进行定位。

综上，在本实施例中，电子设备包括设置在电子设备的第一位置，用于向外发射激光的激光源，设置在电子设备的第二位置，用于接收激光通过目标对象反射的光信号的图像传感器，与激光源和图像传感器相连的处理器，用于基于光信号对目标对象进行定位。由此可见，本发明提供了一种新的定位方式，即通过激光源和图像传感器的配合对目标对象进行定位，区别于现有技术中的激光距离探测传感器以及超声探测器，且图像传感器的成本较低，应用范围广。

本发明实施例二公开了一种电子设备，如图3所示，电子设备包括：激光源100、图像传感器200、处理器300以及激光驱动电路400；其中：

激光源100设置在电子设备的第一位置，用于向外发射激光。图像传感器200设置在电子设备的第二位置，用于接收激光通过目标对象反射的光信号。

激光驱动电路400与激光源100相连，用于驱动激光源100。处理器300通过激光驱动电路400与激光源100相连，用于向激光驱动电路400发送激光调制参数来控制激光源100，具体的，激光驱动电路400基于所接收的激光调制参数驱动激光源100发射与激光调整参数对应的激光。

可选的，激光调制参数包括激光脉冲参数、激光频谱参数等等。

处理器400还与图像传感器200相连，用于基于图像传感器200接收的光信号对目标对象进行定位。

综上，在本实施例中，电子设备包括设置在电子设备的第一位置，用于向外发射激光的激光源，设置在电子设备的第二位置，用于接收激光通过目标对象反射的光信号的图像传感器，与激光源和图像传感器相连的处理器，用于基于光信号对目标对象进行定位。由此可见，本发明提供了一种新的定位方式，即通过激光源和图像传感器的配合对目标对象进行定位，区别于现有技术中的激光距离探测传感器以及超声探测器，且图像传感器的成本较低，应用范围广。

本发明实施例三公开了一种电子设备，如图4所示，电子设备包括：激光源100、图像传感器200、处理器300以及光学滤波器500；其中：

激光源100设置在电子设备的第一位置，用于向外发射激光。图像传感器200设置在电子设备的第二位置，用于接收激光通过目标对象反射的光信号。

处理器300分别为激光源100以及图像传感器200相连，用于基于图像传感器接收的光信号对目标对象进行定位。

光学滤波器500设置在图像传感器200的镜头上，用于过滤环境中的干扰信号。

其中，光学滤波器500可以设置在图像传感器200的镜头的前面，即图像传感器200接收的光信号先通过光学滤镜再通过图像传感器200的镜头。

可选的，光学滤波器500可以为光学滤镜，该光学滤镜设置在镜头的前侧；或者，光学滤波器500还可以为光学滤膜，该光学滤膜贴在镜头上。当然本发明并不局限于此，对于其他类型的光学滤波器均在本发明的保护范围之内。

综上，在本实施例中，电子设备包括设置在电子设备的第一位置，用于向外发射激光的激光源，设置在电子设备的第二位置，用于接收激光通过目标对象反射的光信号的图像传感器，与激光源和图像传感器相连的处理器，用于基于光信号对目标对象进行定位。由此可见，本发明提供了一种新的定位方式，即通过激光源和图像传感器的配合对目标对象进行定位，区别于现有技术中的激光距离探测传感器以及超声探测器，且图像传感器的成本较低，应用范围广。进一步的，通过在图像传感器上设置光学滤波器，来过滤环境中的干扰信号，能够降低环境光中的光组分对激光信号的干扰，提高定位的准确性。

本发明实施例四公开了一种电子设备，以详细介绍处理器如何基于光信号对目标对象进行定位。其中，处理器基于光信号对目标对象进行定位包括：处理器基于光信号计算电子设备和目标对象之间的距离和/或方位。

具体的，处理器用于在接收到图像传感器采集到的光信号后，确定光信号中的激光信号，对激光信号进行转换，从而基于转换后的信号确定图像传感器的激光像素距离，基于激光像素距离采用三角测距算法计算电子设备和目标对象之间的距离和/或方位角。

由于图像传感器采集的光信号中不仅仅包括目标对象反射的激光信号，还包括环境中的其他光信号，即干扰信号。可选的，处理器确定光信号中的激光信号，包括：处理器获取图像采集装置在第一时间接收的第一光信号以及在第二时间接收的第二光信号，将第一光信号和第二光信号相减得到激光信号。其中，第一时间为激光源发射激光的时间，第二时间为激光源未发射激光的时间，如第二时间为激光源发射两次相邻的激光之间的时间间隔。作为一种具体的实现方式，处理器用于基于激光脉冲来确定第一时间和第二时间，所述激光脉冲为处理器向激光驱动电路发送的用于驱动激光源的激光调制参数。

处理器确定了光信号中的激光信号后，可以将激光信号转换为电信号并进一步转换为二进制信号，从而基于转换后的信号确定图像传感器的激光像素距离。

其中，处理器在基于转换后的信号确定图像传感器的激光像素距离前，可以先对转换后的信号进行高斯模糊处理，以将接收到光信号的像素进行扩展，便于更好的确定图像传感器的激光像素距离。进一步的，在对转换后的信号进行高斯模糊处理后，还可以对处理后的信号进行插值处理，以提高数据处理精度。

在本实施例中，激光像素距离包括垂直像素距离和/或垂直像素距离，处理器基于垂直像素距离计算电子设备与目标对象之间的距离，和/或，基于横向像素距离确定电子设备和目标对象之间的方位角。具体的计算方式可以采用三角测距算法。

为便于理解三角测距算法，本实施例以一个实例对其进行说明，图5a示出了激光源、目标对象以及图像传感器三者之间的位置关系，图5b示出了目标对象和图像传感器两者之间的位置关系。

参考图5a，图像传感器包括镜头200A以及传感器阵列200B，电子设备与目标对象S之间的距离为d1，基于三角测距算法作为一种计算公式，d1＝(f×d2)/x。

其中，f为图像传感器的镜头焦距，d2为激光源100与镜头200A之间的距离，x为垂直像素距离。垂直像素距离x用于表征传感器阵列上在垂直方向上接收到光信号的像素阵列距离。

当处理器计算出图像传感器的垂直像素距离后，可以利用d1＝(f×d1)/x计算出电子设备和目标对象之间的距离，其中，图像传感器的镜头焦距f的数值以及激光源100与镜头200A之间的距离d2的数值均预先存储在电子设备中。

参考图5b，图像传感器包括镜头200A以及传感器阵列200B，电子设备与目标对象S之间的方位角为θ，图像传感器的镜头焦距为f，横向像素距离为y，横向像素距离y用于表征传感器阵列上在横向方向上接收到光信号的像素阵列距离。

当处理器确定出图像传感器的横向像素距离后，可以利用f和y能够计算出电子设备和目标对象之间的方位角θ，如利用计算公式tanθ＝y/f计算方位角θ。其中，图像传感器的镜头焦距f的具体数值预先存储在电子设备中。

本发明实施例五公开了一种定位方法，如图6所示，一种定位方法包括以下步骤：

步骤601：控制设置在电子设备的第一位置的激光源向外发射激光；

步骤602：获取设置在电子设备的第二位置的图像传感器所接收的光信号；

在实际应用中，当激光源向外发射激光时，该激光遇到环境中的对象则被反射，图像传感器能够接收到该对象设备后的光信号。需说明的是，激光源和图像传感器分别设置在电子设备的不同位置，而两者之间的位置关系可以基于实际情况进行设定，本发明不做限定。

可选的，激光源和图像传感器可设置在电子设备同一面的不同位置。

步骤603：基于所述光信号对目标对象进行定位。

其中，图像传感器用于接收所述激光通过所述目标对象反射的光信号。

在本发明中，为了能够降低环境光中的光组分对激光信号的干扰，提高定位的准确性，可选的，图像传感器的镜头上设置有光学滤波器，用于过滤环境中的干扰信号。

其中，光学滤波器可以设置在图像传感器的镜头的前面，即图像传感器接收的光信号先通过光学滤镜再通过图像传感器的镜头。

综上，在本实施例中，通过控制设置在电子设备的第一位置的激光源向外发射激光，来获取设置在电子设备的第二位置的图像传感器所接收的光信号，从而基于所述光信号对目标对象进行定位。由此可见，本发明提供了一种新的定位方式，即通过激光源和图像传感器的配合对目标对象进行定位，区别于现有技术中的激光距离探测传感器以及超声探测器，且图像传感器的成本较低，应用范围广。

本发明实施例六公开了一种定位方法，如图7所示，一种定位方法包括以下步骤：

步骤701：向与激光源相连的激光驱动电路发送激光调制参数，以使得激光驱动电路基于所述激光调制参数驱动所述激光源向外发送激光；

其中，步骤701为控制设置在电子设备的第一位置的激光源向外发射激光的具体实现。

可选的，激光调制参数可以包括激光脉冲参数、激光频谱参数等等。

步骤702：获取设置在电子设备的第二位置的图像传感器所接收的光信号；

步骤703：基于所述光信号对目标对象进行定位。

综上，在本实施例中，通过控制设置在电子设备的第一位置的激光源向外发射激光，来获取设置在电子设备的第二位置的图像传感器所接收的光信号，从而基于所述光信号对目标对象进行定位。由此可见，本发明提供了一种新的定位方式，即通过激光源和图像传感器的配合对目标对象进行定位，区别于现有技术中的激光距离探测传感器以及超声探测器，且图像传感器的成本较低，应用范围广。

本发明实施例七公开了一种定位方法，以详细介绍如何基于光信号对目标对象进行定位。其中，基于所述光信号对目标对象进行定位，包括：基于所述光信号计算所述电子设备和所述目标对象之间的距离和/或方位。

具体的，如图8所示，基于光信号计算所述电子设备和所述目标对象之间的距离和/或方位，包括以下步骤：

步骤801：确定所述光信号中的激光信号；

由于图像传感器采集的光信号中不仅仅包括目标对象反射的激光信号，还包括环境中的其他光信号，即干扰信号。可选的，确定光信号中的激光信号，包括：获取图像采集装置在第一时间接收的第一光信号以及在第二时间接收的第二光信号，将第一光信号和第二光信号相减得到激光信号。其中，第一时间为激光源发射激光的时间，第二时间为激光源未发射激光的时间，如第二时间为激光源发射两次相邻的激光之间的时间间隔。作为一种实现方式，具体可以基于激光脉冲来确定第一时间和第二时间，所述激光脉冲为向激光驱动电路发送的用于驱动激光源的激光调制参数。

步骤802：对所述激光信号进行转换，基于转换后的信号确定所述图像传感器的激光像素距离；

当确定了光信号中的激光信号后，可以将激光信号转换为电信号并进一步转换为二进制信号，从而基于转换后的信号确定图像传感器的激光像素距离。

其中，在基于转换后的信号确定图像传感器的激光像素距离前，可以先对转换后的信号进行高斯模糊处理，以将接收到光信号的像素进行扩展，便于更好的确定图像传感器的激光像素距离。进一步的，在对转换后的信号进行高斯模糊处理后，还可以对处理后的信号进行插值处理，以提高数据处理精度。

激光像素距离包括垂直像素距离和/或垂直像素距离。

步骤803：基于所述激光像素距离采用三角测距算法计算所述电子设备和所述目标对象之间的距离和/或方位角。

具体的，基于垂直像素距离计算电子设备与目标对象之间的距离，和/或，基于横向像素距离确定电子设备和目标对象之间的方位角。

综上，在本实施例中，通过控制设置在电子设备的第一位置的激光源向外发射激光，来获取设置在电子设备的第二位置的图像传感器所接收的光信号，从而基于所述光信号对目标对象进行定位。由此可见，本发明提供了一种新的定位方式，即通过激光源和图像传感器的配合对目标对象进行定位，区别于现有技术中的激光距离探测传感器以及超声探测器，且图像传感器的成本较低，应用范围广。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。