激光测距方法和装置与流程

1.本技术涉及光学测距技术领域，尤其涉及一种激光测距方法和装置。


背景技术：

2.目前，在基于dtof(directtimeofflight，直接飞行时间)测量的激光雷达测量系统中，通常包括发射器和接收器，其中，接收器通常采用spad(single photon avalanche diode，单光子雪崩二极管)阵列来接收返回的光信号，并且通过tdc(time-to-digital converter，时间数字转换器)将时间信息转换成量化的多比特数字信号，进而再经过长时间的曝光和tdc触发累计值来绘制出基于距离的统计直方图，从而根据统计直方图得出物体的距离信息。然而，该种激光测距方法一般一个像素就需要一份完整的统计直方图，随着面阵激光雷达的分辨率越来越高，后级处理的tdc阵列和存储器(如sram(静态随机存取存储器，static random-access memory))规模就越大，这导致了测距芯片的芯片面积过大。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供了一种激光测距方法和装置，用以解决传统采用的统计直方图实现激光测距方法出现的芯片面积过大的问题。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种激光测距方法，所述方法包括：
5.设有第一存储空间；
6.在第一段曝光时间内，在所述第一存储空间存储并累加tdc输出的触发次数，生成与粗时间精度对应的粗直方图；
7.在所述粗直方图中选择m个峰值，获取m个所述峰值对应的粗时间箱；
8.根据m个所述峰值对应的所述粗时间箱获取m个所述峰值对应的完整时间箱，具体包括：在第二段曝光时间内，在所述第一存储空间存储第一数据，将tdc实时输出的时间箱数据和所述第一数据进行比较，所述第一数据的初始值为第一个所述峰值对应的所述粗时间箱，根据比较结果，所述第一数据通过加减预设的调整差值完成更新，更新后的所述第一数据为所述第一个所述峰值对应的所述完整时间箱，在第m+1段曝光时间内，在所述第一存储空间存储第m数据，将tdc实时输出的时间箱数据和所述第m数据进行比较，所述第m数据的初始值为第m个所述峰值对应的所述粗时间箱，根据比较结果，所述第m数据通过加减所述调整差值完成更新，更新后的所述第m数据为所述第m个所述峰值对应的所述完整时间箱；
9.根据m个所述峰值对应的所述完整时间箱，确定m个物体距离测量值。
10.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述将tdc实时输出的时间箱数据和所述第一数据进行比较，所述第一数据的初始值为第一个所述峰值对应的所述粗时间箱，根据比较结果，所述第一数据通过加减预设的调整差值完成更新，包括：
11.将所述tdc实时输出的时间箱数据和所述第一数据进行比较，若所述第一数据小
于所述tdc实时输出的时间箱数据，则所述第一数据加上所述调整差值得到更新后的所述第一数据，存入所述第一存储空间；
12.若所述第一数据大于所述tdc实时输出的时间箱数据，则所述第一数据减去所述调整差值得到所述更新后的所述第一数据，存入所述第一存储空间；
13.若所述第一数据等于所述tdc实时输出的时间箱数据，则所述第一数据保留存储在所述第一存储空间。
14.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述调整差值的范围根据所述粗直方图的所述粗时间精度设定，当所述粗时间精度越低时，调整差值的数值将越大。
15.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述在所述粗直方图中选择m个峰值，包括：将所述粗直方图中所有峰按照峰值大小进行排序，从大到小，选择m个所述峰值；或者，通过设置峰值阈值，选出大于所述峰值阈值的m个所述峰值。
16.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法还包括：
17.设有第二存储空间，所述第二存储空间的存储容量比所述第一存储空间多；
18.在所述第二段曝光时间内，在所述第一存储空间存储第一数据，将tdc实时输出的时间箱数据和所述第一数据进行比较，所述第一数据的初始值为第一个所述峰值对应的所述粗时间箱，根据比较结果，所述第一数据通过加减所述调整差值完成更新，并同时保存在所述第二存储空间内，所述第二存储空间的存储容量能够存储n个所述第一数据的历史值，在第m+1段曝光时间内，在所述第一存储空间存储第m数据，将tdc实时输出的时间箱数据和所述第m数据进行比较，所述第m数据的初始值为第m个所述峰值对应的所述粗时间箱，根据比较结果，所述第m数据通过加减所述调整差值完成更新，并同时保存在所述第二存储空间内，所述第二存储空间的存储容量能够存储n个所述第m数据的历史值；
19.计算得到n个所述第一数据的历史值的平均值，以此类推，按照曝光时间段计算至得到n个第m+1曝光时间内所述第m数据的历史值的平均值；
20.根据所述n个所述第一数据的历史值的平均值以及按照曝光时间段至n个第m+1曝光时间内所述第m数据的历史值的平均值，确定m个所述物体距离测量值。
21.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一存储空间为先进先出存储器。
22.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法还包括：
23.获取峰值预设区间范围；
24.根据所述峰值预设区间范围，在m个所述峰值的基础上重新确定m个所述峰值；
25.根据重新确定的m个所述峰值获取对应的所述完整时间箱。
26.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述调整差值包括第一调整差值和第二调整差值，所述第一调整差值的数值大于所述第二调整差值的数值，所述调整差值根据所述tdc接收的次数更改，其中，当比较的次数达到预设阈值时，所述第一调整差值更改为所述第二调整差值。
27.第二方面，本技术实施例提供了一种激光测距装置，所述装置包括：
28.激光发射器，用于发射激光；
29.spad阵列，用于接收光信号；
30.tdc阵列，用于将光信号的飞行时间转换为数字信号；
31.粗直方图控制电路，用于在第一段曝光时间内，在所述第一存储空间存储并累加tdc输出的触发次数，生成与粗时间精度对应的粗直方图；和用于在所述粗直方图中选择m个峰值，获取m个所述峰值对应的粗时间箱；
32.存储器，用于存储所述粗直方图中m个所述峰值对应的所述粗时间箱；
33.完整时间箱调节控制电路，用于根据m个所述峰值对应的所述粗时间箱获取m个所述峰值对应的完整时间箱，具体包括：在第二段曝光时间内，在所述第一存储空间存储第一数据，将tdc实时输出的时间箱数据和所述第一数据进行比较，所述第一数据的初始值为第一个所述峰值对应的所述粗时间箱，根据比较结果，所述第一数据通过加减预设的调整差值完成更新，更新后的所述第一数据为所述第一个所述峰值对应的所述完整时间箱，在第m+1段曝光时间内，在所述第一存储空间存储第m数据，将tdc实时输出的时间箱数据和所述第m数据进行比较，所述第m数据的初始值为第m个所述峰值对应的所述粗时间箱，根据比较结果，所述第m数据通过加减所述调整差值完成更新，更新后的所述第m数据为所述第m个所述峰值对应的所述完整时间箱；
34.读出电路，用于根据m个所述峰值对应的所述完整时间箱，确定m个物体距离测量值。
35.进一步地，所述装置还包括第二存储空间和计算单元，其中，所述第二存储空间的存储容量比所述第一存储空间多；
36.所述完整时间箱调节控制电路，还用于在所述第二段曝光时间内，在所述第一存储空间存储第一数据，将tdc实时输出的时间箱数据和所述第一数据进行比较，所述第一数据的初始值为第一个所述峰值对应的所述粗时间箱，根据比较结果，所述第一数据通过加减所述调整差值完成更新，并同时保存在所述第二存储空间内，所述第二存储空间的存储容量能够存储n个所述第一数据的历史值，在第m+1段曝光时间内，在所述第一存储空间存储第m数据，将tdc实时输出的时间箱数据和所述第m数据进行比较，所述第m数据的初始值为第m个所述峰值对应的所述粗时间箱，根据比较结果，所述第m数据通过加减所述调整差值完成更新，并同时保存在所述第二存储空间内，所述第二存储空间的存储容量能够存储n个所述第m数据的历史值；
37.所述计算单元，用于计算得到n个所述第一数据的历史值的平均值，以此类推，按照曝光时间段计算至得到n个第m+1曝光时间内所述第m数据的历史值的平均值；
38.所述读出电路，还用于根据所述n个所述第一数据的历史值的平均值以及按照曝光时间段至n个第m+1曝光时间内所述第m数据的历史值的平均值，确定m个所述物体距离测量值。
39.在本技术实施例中，设有第一存储空间，在第一段曝光时间内，在第一存储空间存储并累加tdc输出的触发次数，生成与粗时间精度对应的粗直方图，通过生成粗直方图的方式，可减少存储需求，且能够将完整直方图的数据情况大致地描绘出来；然后在粗直方图中选择m个峰值，并获取m个峰值对应的粗时间箱，可进一步减少存储需求，从粗直方图中选取具有峰值特征的粗时间箱，以在对多目标物体进行距离检测时快速确定与物体距离测量值
相关的粗时间箱；然后根据m个峰值对应的粗时间箱获取m个峰值对应的完整时间箱，以在粗时间箱定位后，在该粗时间箱的基础上，通过每次的数值比较不断地更新调整峰值对应的粗时间箱，使得粗时间箱在初始值时快速收敛至实际的物体距离测量值附近，得到能够准确反映出物体距离检测的完整时间箱；最后根据m个峰值对应的完整时间箱，确定m个物体距离测量值。采用该激光测距方法无需保存所有的直方图数据，能够使测距芯片的面积显著减少。
附图说明
40.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
41.图1是现有技术中实现光学测距的结构示意图；
42.图2是现有技术中采用光学测距方法实现直方图统计的流程示意图；
43.图3是本技术实施例中一种激光测距方法的流程图。
具体实施方式
44.为了更好的理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
45.应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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它实施例，都属于本技术保护的范围。
46.在本技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
47.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的相同的字段，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
48.应当理解，尽管在本技术实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述预设范围等，但这些预设范围不应限于这些术语。这些术语仅用来将预设范围彼此区分开。例如，在不脱离本技术实施例范围的情况下，第一预设范围也可以被称为第二预设范围，类似地，第二预设范围也可以被称为第一预设范围。
49.取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
50.图1是现有技术中实现光学测距的结构示意图。如图1所示，激光雷达装置100包括激光发射装置110、控制模块120、spad模块140、tdc模块150和存储器160。在实现光学测距时，激光发射装置110发射出激光，通过透镜将光子照射在目标物体130上，目标物体130持
续曝光。在目标物体130曝光期间，通过反射将光子通过透镜照射回激光雷达装置100。激光雷达装置100通过spad模块140接收返回的光信号，并通过tdc模块150将时间信息转换成量化的多比特数字信号，进而基于长时间的曝光和tdc触发累计值来绘制出基于距离的动态直方图，从而得出目标物体130的距离信息。其中，控制模块120用于控制spad模块140、tdc模块150和存储器160完成统计直方图数据的存储。
51.需要说明的是，除了图示中的目标物体130，激光雷达装置也可以支持同时对多个目标物体进行距离检测，在此并不限定对目标物体的检测数量。
52.可以理解地，spad模块140中包括很多个spad单元，每个spad单元都可实现光子的感应检测，其中，spad模块140中spad阵列的大小(包含的spad单元个数)表征了测距芯片的分辨率，例如320*240，或者640*480，当分辨率越高时，后级完成直方图统计的tdc模块150、存储器160所要求规模、存储容量就越高。一般地，一个spad单元对应一完整的统计直方图。在统计直方图(histogram)中，横坐标代表时间(也可代表距离，且d＝c*tof/2，其中d表示距离，tof为根据时间信息转换成表征时间的数字信息，c代表光速)，其中，横坐标上的最小刻度代表一个time bin(时间箱)，与tdc的最小精度相对应；纵坐标代表每个time bin在一段时间内的累加计数值。由此可知，对于测距芯片的存储要求来说，要实现长距离的激光测距，要求存储器的深度足够大(可以存储足够多的timebin个数)；要达到高信噪比，则要求存储器的比特位足够宽(可以存储更大的累加计数值)。假设有一个dtof接收器为80x60＝4800个像素(spad单元)，tdc数据位宽为10比特，最小精度为0.1ns(对应距离1.5cm)，每个time bin用8比特计数值表示(最大计数值为255)，对于最远探测距离为6m(对应400个time bin，400*1.5cm＝6m)的需求，一帧图像要求的最小存储器大小为：400*8*4800＝15.36mbit＝1.92mbyte，若分辨率变为320x240＝76800，最远探测距离仍为6m，则一帧图像要求的存储器大小变为：400*8*76800＝245.76mbit＝30.72mbyte，可见，随着面阵激光雷达的分辨率越来越高，后级处理的tdc阵列和存储器规模就越大，测距芯片的芯片面积也会随之增大。
53.图2是现有技术中采用光学测距方法实现直方图统计的流程示意图。如图2所示，对于spad(单元)1，其通过tdc(单元)1，利用寻址的方式确定该spad1需要在memory1(存储单元1)中的累计计数位置。其中，memory1中具体可包括1024个10比特位宽的timebin，在物体持续曝光时，memory1将对spad1上接收到的光信号进行计数，最后将统计的数据作为实际结果输出，以timebin作为横坐标上的最小刻度，以纵坐标作为每个timebin在一段曝光时间内的累加计数值的方式生成统计直方图。类似地，memoryn(第n个存储单元)可包括1024个10比特位宽的timebin，在物体曝光期间，memory1将对spadn(第n个spad单元)上接收的光信号进行计数，并将该spadn对应的统计直方图输出。
54.可以理解地，由于该测距方法采用直方图统计的方式，在实现长距离激光测距或分辨率较高的情况下，激光雷达装置100的存储器160的规模会变得很大，对激光雷达装置100的存储要求高，这将导致测距芯片的芯片面积过大。
55.鉴于以上采用的统计直方图实现激光测距方法出现的芯片面积过大的问题，本技术提出一种激光测距方法和激光测距装置。
56.图3是本技术实施例中一种激光测距方法的流程图。如图3所示，该激光测距方法包括如下步骤：
57.s10：设有第一存储空间。
58.在一实施例中，为激光雷达装置配置有第一存储空间，该第一存储空间比存储完整的统计直方图的存储容量要小得多，主要用于存储统计直方图中与物体距离检测值相关的数据(m个峰值对应的粗时间箱)，以利用这些与物体距离检测值相关的数据较准确地计算得到物体检测距离值。
59.s20：在第一段曝光时间内，在第一存储空间存储并累加tdc输出的触发次数，生成与粗时间精度对应的粗直方图。
60.在一实施例中，激光雷达装置通过发射光子令目标物体曝光，在该曝光时间内，采用预设的粗时间精度，在第一存储空间存储并累加tdc输出的触发次数，生成相应的粗直方图。可以理解地，完整的统计直方图的最小精度为一个时间箱(timebin)单位，按照粗时间精度生成粗直方图，可以采用多个最小精度时间箱组合的方式，将组合后的新时间箱作新的最小精度单位；或者，按照预设的时间分配将tdc的最大量程进行划分，使得在第一段曝光时间内，激光雷达装置按照划分的时间单位存储并累加tdc输出的触发次数，生成对应的粗直方图。可以理解地，由于绘制直方图采用的不是最小精度的时间箱，第一存储空间的存储容量的需求将显著减少。
61.s30：在粗直方图中选择m个峰值，获取m个峰值对应的粗时间箱。
62.完整的统计直方图其纵坐标的值(即tdc输出的触发次数)的连线为曲线，且该曲线中可包括多个峰值，这些峰值在多目标检测时可作为多目标物体距离测量值。本技术实施例中，将在粗直方图中选择m个峰值，并获取m个峰值对应的粗时间箱。可以理解地，由于是粗直方图，其选择的m个峰值并不表示完整的统计直方图中的峰值，因此该m个峰值对应的timebin可称为粗时间箱。
63.s40：根据m个峰值对应的粗时间箱获取m个峰值对应的完整时间箱。
64.其中，步骤s40中具体包括：在第二段曝光时间内，在第一存储空间存储第一数据，将tdc实时输出的时间箱数据和第一数据进行比较，第一数据的初始值为第一个峰值对应的粗时间箱，根据比较结果，第一数据通过加减预设的调整差值完成更新，更新后的第一数据为第一个峰值对应的完整时间箱，在第m+1段曝光时间内，在第一存储空间存储第m数据，将tdc实时输出的时间箱数据和第m数据进行比较，第m数据的初始值为第m个峰值对应的粗时间箱，根据比较结果，第m数据通过加减调整差值完成更新，更新后的第m数据为第m个峰值对应的完整时间箱。
65.可以理解地，第一段曝光时间获取了m个峰值对应的粗时间箱。这些粗时间箱能够比较粗糙地表示多目标的物体检测距离。本技术实施例中，将对m个峰值对应的粗时间箱进行数值更新，以使得更新后的粗时间箱更接近完整的统计直方图中峰值所对应的时间箱，该更新过程会让粗时间箱向准确的时间箱靠近，最终通过数值比较更新得到的时间箱可称为完整时间箱。
66.在一实施例中，对于多目标物体检测，由于不同峰值对应不同的物体距离测量值，因此需要对每个峰值对应的粗时间箱进行更新调整，具体地，将根据tdc实时输出的数据相较于峰值对应的粗时间箱的数值差距对粗时间箱的数值相应地进行补偿，该补偿的数值为调整差值，其中，该补偿可以是正补偿或者负补偿，也即粗时间箱更新时可增加或减去调整差值。其中，每次曝光仅对一峰值对应的粗时间箱进行数值调整，当有m个峰值对应的粗时
间箱时，加上第一段曝光时间，总共需要曝光m+1次。具体地，在第二段曝光时间内，第一存储空间存储第一数据，将tdc实时输出的时间箱数据和第一数据进行比较，其中，第一数据的初始值为第一个峰值对应的粗时间箱，根据比较结果，第一数据通过加减预设的调整差值完成更新，更新后的第一数据为第一个峰值对应的完整时间箱；以此类推，在第m+1段曝光时间内，第一存储空间存储第m数据，将tdc实时输出的时间箱数据和第m数据进行比较，其中，第m数据的初始值为第m个峰值对应的粗时间箱，根据比较结果，第m数据通过加减调整差值完成更新，更新后的第m数据为第m个峰值对应的完整时间箱。
67.本技术实施例中，在每个峰值对应的粗时间箱进行数值调整时，粗时间箱在经过多次tdc实时输出的数据比较后，将会收敛至实际的物体距离测量值附近。
68.对于dtof激光雷达，其对应的统计直方图满足泊松分布。这些看似离散的统计直方图的值大部分会集中在某个固定值附近，而这个固定值即物体所对应的距离值，从统计直方图上来看，波峰的位置就代表物体所对应的距离。本技术实施例中，通过tdc实时输出的数据不断调整更新粗时间箱，使得最终得到的完整时间箱接近采用统计直方图采集方式采集到的波峰对应的数值。具体地，本技术弃用传统的统计直方图统计方式，无需记录每个spad通过tdc转换的表示物体测量距离的数据，而是在对m个峰值对应的粗时间箱，利用在不同曝光时间段得到的tdc实时输出的数据，采用调整差值的方式对峰值对应的粗时间箱进行补偿，使得粗时间箱收敛至实际的物体距离测量值附近。
69.s50：根据m个峰值对应的完整时间箱，确定m个物体距离测量值。
70.在一实施例中，在经过m+1次曝光后，通过调整差值更新m个峰值对应的粗时间箱的方式，使得m个峰值对应的粗时间箱收敛至完整时间箱。该完整时间箱对应的峰值可认为等同于完整的统计直方图中的峰值，这样，即可确定m个物体距离测量值。应理解，本技术的激光测距方法在针对多目标检测时，可在采用较少的存储容量前提下，依旧保持多目标检测的物体距离测量值的准确度。
71.步骤s10-s50中，设有第一存储空间，通过第一存储空间内峰值对应的粗时间箱与tdc实时输出的数据进行数值比较的方式，利用调整差值对峰值对应的粗时间箱进行收敛性的调整更新，以使得峰值对应的粗时间箱更加接近实际的物体距离测量值，在m+1次曝光结束后，即可确定m个物体距离测量值。该调整更新后的完整时间箱与实际的物体距离测量值误差较小，基本等同于实际的物体距离测量值。本技术的激光测距方法，在测距芯片内部无需保存完整的统计直方图数据，可以有效减少存储需求，使得测距芯片的面积显著减少，尤其在对多目标物体检测时，仍可保持多目标检测的物体距离测量值的准确度。
72.进一步地，在步骤s40中，即将tdc实时输出的时间箱数据和第一数据进行比较，第一数据的初始值为第一个峰值对应的粗时间箱，根据比较结果，第一数据通过加减预设的调整差值完成更新，具体包括如下步骤：
73.s41：将tdc实时输出的时间箱数据和第一数据进行比较，若第一数据小于tdc实时输出的时间箱数据，则第一数据加上调整差值得到更新后的第一数据，存入第一存储空间。
74.在一实施例中，第一存储空间内的第一数据可称为peak_bin，表示该第一数据对应直方统计图中第一个峰值所对应的粗时间箱。可以理解地，当tdc实时输出的时间箱数据和第一存储空间内的第一数据进行比较的初始阶段，peak_bin还未完全收敛，peak_bin并不能准确对应直方统计图中的峰值，但是，随着比较次数的增多直至结束，最终peak_bin将
无限接近该第一个峰值对应的物体距离测量值。
75.s42：若第一数据大于tdc实时输出的时间箱数据，则第一数据减去调整差值得到更新后的第一数据，存入第一存储空间。
76.s43：若第一数据等于tdc实时输出的时间箱数据，则第一数据保留存储在第一存储空间。
77.步骤s41-s43中，可以表示为：当tdcdata(tdc实时输出的时间箱数据)》peak_bin时，peak_bin(new)＝peak_bin(old)+delta；当tdcdata《peak_bin时，peak_bin(new)＝peak_bin(old)-delta；当tdcdata＝peak_bin时，peak_bin保持不变，其中，peak_bin(new)是指比较后更新的第一数据，peak_bin(old)是指比较时的第一数据，delta表示调整差值。可以理解地，第一数据是对于第二段曝光时间中对第一个峰值对应的粗时间箱的概念表述，以此类推，第m数据是对于第m+1段曝光时间中对第m个峰值对应的粗时间箱的概念表述。可以理解地，步骤s41-s43是对第一个峰值对应的粗时间箱进行调整更新的具体实施例，其他粗直方图中选取的峰值对应的粗时间箱调整更新的实施例与此类似，在此不再赘述。
78.步骤s41-s43中，用户可通过调整差值delta根据tdcdata和peak_bin的比较结果对peak_bin进行更新，以使得peak_bin在经多次更新后更加接近统计直方图中与峰值对应的timebin，即更加接近实际的物体检测距离。
79.进一步地，调整差值的范围根据粗直方图的粗时间精度设定，当粗时间精度越低时，调整差值的数值将越大。其中，调整差值地范围可设置在0.5-3之间。用户可以采用较小的调整差值对粗时间箱进行调整更新，这样得到的完整时间箱将更加接近峰值对应的物体检测距离。在一实施例中，若粗直方图的粗时间精度设置得较低，说明峰值对应的粗时间箱与实际的物体检测距离误差可能较大，对于这种情况，为了达到快速收敛，快速更新的效果，可适当地提高调整差值的数值。
80.进一步地，在粗直方图中选择m个峰值，包括：将粗直方图中所有峰按照峰值大小进行排序，从大到小，选择m个峰值；或者，通过设置峰值阈值，选出大于峰值阈值的m个峰值。可以理解地，粗直方图中可能包括大于m个的峰值，有一些峰值可认为是噪音数据。若用户实际需求为测量m个物体的距离，则选择m个峰值即可，具体可按照峰值从大到小排序选择m个峰值。或者，用户可根据设置的峰值阈值，从中选择大于峰值阈值的m个感兴趣的峰值，对这些感兴趣的峰值对应的物体距离进行分析。
81.进一步地，该激光测距方法还包括：
82.s60：设有第二存储空间，第二存储空间的存储容量比第一存储空间多。
83.在一实施例中，可设置第二存储空间，以利用该第二存储空间存储的历史数据进一步提高完整时间箱的精度。
84.s70：在第二段曝光时间内，在第一存储空间存储第一数据，将tdc实时输出的时间箱数据和第一数据进行比较，第一数据的初始值为第一个峰值对应的粗时间箱，根据比较结果，第一数据通过加减调整差值完成更新，并同时保存在第二存储空间内，第二存储空间的存储容量能够存储n个第一数据的历史值，在第m+1段曝光时间内，在第一存储空间存储第m数据，将tdc实时输出的时间箱数据和第m数据进行比较，第m数据的初始值为第m个峰值对应的粗时间箱，根据比较结果，第m数据通过加减调整差值完成更新，并同时保存在第二
存储空间内，第二存储空间的存储容量能够存储n个第m数据的历史值。
85.在一实施例中，该第二存储空间中可存储部分较新的、刚通过更新后替换的peak_bin，也即，可理解为该第二存储空间可存储n个历史记录的peak_bin。
86.进一步地，第二存储空间是一个支持存储n个粗时间箱的移位寄存器。在一实施例中，可利用移位寄存器的特性，在每次更新peak_bin后(以第二段曝光时间为例)，将刚更新完的peak_bin(new)作为第一数据存储在第一存储空间中，将刚更新完的peak_bin(old)移入到第一存储空间的下一存储空间中，第二存储空间的其他存储部分也随之进行移位替换，当第二存储空间存储满时，最早存储的第n+1个peak_bin将移除掉。第一存储空间存储有最新的peak_bin的历史值。
87.s80：计算得到n个第一数据的历史值的平均值，以此类推，按照曝光时间段计算至得到n个第m+1曝光时间内第m数据的历史值的平均值。
88.s90：根据n个第一数据的历史值的平均值以及按照曝光时间段至n个第m+1曝光时间内第m数据的历史值的平均值，确定m个物体距离测量值。
89.步骤s60-s90中，该第二存储空间可存储有最新的n个峰值对应的粗时间箱的历史值，即第二存储空间存储的值为最后n次比较后更新得到的粗时间箱。本技术实施例中，根据n个粗时间箱的历史值的平均值，可采用该平均值取整确定物体距离测量值，这样，相比于步骤s10-s50采用最后一次更新得到的完整粗时间箱的方式更具有容错性，使得确定的m个物体距离测量值更加接近实际的物体距离测量值。
90.进一步地，第一存储空间为先进先出存储器。具体地，该第一存储空间采用的可以是sram。采用sram作为第一存储空间可支持以上数据的存储。
91.进一步地，该激光测距方法还包括：
92.获取峰值预设区间范围，然后根据峰值预设区间范围，在m个峰值的基础上重新确定m个峰值，最后根据重新确定的m个峰值获取对应的完整时间箱。
93.可以理解地，粗直方图上的峰值并不表示完整统计直方图上的峰值情况，在m个峰值的选取上，可以在m个峰值的附近(限定在各个峰值预设区间范围内)取点，这些点可能更贴近完整统计直方图上的峰值情况，这样根据重新确定的m个峰值获取的完整时间箱会更加准确。
94.进一步地，调整差值包括第一调整差值和第二调整差值，第一调整差值的数值大于第二调整差值的数值，调整差值根据tdc接收的次数更改，其中，当比较的次数达到预设阈值时，第一调整差值更改为第二调整差值。
95.在一实施例中，设置有delta1和delta2，其中，delta1的数值大于delta2的数值，在数值比较的起始阶段，为了峰值对应的粗时间箱快速进行收敛，可采用数值较大的delta1，在比较的中间阶段或后期阶段，为了第一数据更加稳定地进行收敛接近实际的物体检测距离，可采用数值较小的delta2，这样，可以进一步提高第一数据更新的效率，以及使得峰值对应的粗时间箱与实际的物体检测距离之间的差距更小。其中，预设阈值可根据比较的次数确定，如预设阈值取总比较次数的1/5或1/4，即在比较的前1/5或1/4阶段，采用数值较大的delta1，在后面的阶段，采用数值较小的delta2。进一步地，调整差值的范围为0.5-3，例如，delta1具体设为2，delta2具体设为1。
96.本技术的激光测距方法相比于现有技术的测距方法包括但不限于以下优点：
97.芯片内部无需保存完整的统计直方图数据，芯片面积可显著减小；芯片面积减小的同时，芯片功耗和成本显著下降；相比于sram存储器至少需要2拍完成一次数据累加(读取一拍，写入一拍)，采用调整差值更新粗时间箱的方式可以在一拍实现数据加或减值计算，从而提高整个tdc模块数据处理速度；由于不再使用统计直方图来计算深度值，而是芯片端直接输出深度数据(timebin值)，因此芯片的数据输出量，以及统计直方图的后级运算量(例如匹配滤波+寻峰算法等)都将显著减少，可提高芯片的处理效率。
98.在本技术实施例中，设有第一存储空间，在第一段曝光时间内，在第一存储空间存储并累加tdc输出的触发次数，生成与粗时间精度对应的粗直方图，通过生成粗直方图的方式，可减少存储需求，且能够将完整直方图的数据情况大致地描绘出来；然后在粗直方图中选择m个峰值，并获取m个峰值对应的粗时间箱，可进一步减少存储需求，从粗直方图中选取具有峰值特征的粗时间箱，以在对多目标物体进行距离检测时快速确定与物体距离测量值相关的粗时间箱；然后根据m个峰值对应的粗时间箱获取m个峰值对应的完整时间箱，以在粗时间箱定位后，在该粗时间箱的基础上，通过每次的数值比较不断地更新调整峰值对应的粗时间箱，使得粗时间箱在初始值时快速收敛至实际的物体距离测量值附近，得到能够准确反映出物体距离检测的完整时间箱；最后根据m个峰值对应的完整时间箱，确定m个物体距离测量值。采用该激光测距方法无需保存所有的直方图数据，能够使测距芯片的面积显著减少。
99.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
100.本技术实施例提供一种激光测距装置。该激光测距装置包括：
101.激光发射器，用于发射激光；
102.spad阵列，用于接收光信号；
103.tdc阵列，用于将光信号的飞行时间转换为数字信号；
104.粗直方图控制电路，用于在第一段曝光时间内，在第一存储空间存储并累加tdc输出的触发次数，生成与粗时间精度对应的粗直方图；和用于在粗直方图中选择m个峰值，获取m个峰值对应的粗时间箱；
105.存储器，用于存储粗直方图中m个峰值对应的粗时间箱；
106.完整时间箱调节控制电路，用于根据m个峰值对应的粗时间箱获取m个峰值对应的完整时间箱，具体包括：在第二段曝光时间内，在第一存储空间存储第一数据，将tdc实时输出的时间箱数据和第一数据进行比较，第一数据的初始值为第一个峰值对应的粗时间箱，根据比较结果，第一数据通过加减预设的调整差值完成更新，更新后的第一数据为第一个峰值对应的完整时间箱，在第m+1段曝光时间内，在第一存储空间存储第m数据，将tdc实时输出的时间箱数据和第m数据进行比较，第m数据的初始值为第m个峰值对应的粗时间箱，根据比较结果，第m数据通过加减调整差值完成更新，更新后的第m数据为第m个峰值对应的完整时间箱；
107.读出电路，用于根据m个峰值对应的完整时间箱，确定m个物体距离测量值。
108.该激光测距装置还包括第二存储空间和计算单元，其中，所述第二存储空间的存储容量比所述第一存储空间多；
109.所述完整时间箱调节控制电路，还用于在所述第二段曝光时间内，在所述第一存储空间存储第一数据，将tdc实时输出的时间箱数据和所述第一数据进行比较，所述第一数据的初始值为第一个所述峰值对应的所述粗时间箱，根据比较结果，所述第一数据通过加减所述调整差值完成更新，并同时保存在所述第二存储空间内，所述第二存储空间的存储容量能够存储n个所述第一数据的历史值，在第m+1段曝光时间内，在所述第一存储空间存储第m数据，将tdc实时输出的时间箱数据和所述第m数据进行比较，所述第m数据的初始值为第m个所述峰值对应的所述粗时间箱，根据比较结果，所述第m数据通过加减所述调整差值完成更新，并同时保存在所述第二存储空间内，所述第二存储空间的存储容量能够存储n个所述第m数据的历史值；
110.所述计算单元，用于计算得到n个所述第一数据的历史值的平均值，以此类推，按照曝光时间段计算至得到n个第m+1曝光时间内所述第m数据的历史值的平均值；
111.所述读出电路，还用于根据所述n个所述第一数据的历史值的平均值以及按照曝光时间段至n个第m+1曝光时间内所述第m数据的历史值的平均值，确定m个所述物体距离测量值。
112.在本技术实施例中，设有第一存储空间，在第一段曝光时间内，在第一存储空间存储并累加tdc输出的触发次数，生成与粗时间精度对应的粗直方图，通过生成粗直方图的方式，可减少存储需求，且能够将完整直方图的数据情况大致地描绘出来；然后在粗直方图中选择m个峰值，并获取m个峰值对应的粗时间箱，可进一步减少存储需求，从粗直方图中选取具有峰值特征的粗时间箱，以在对多目标物体进行距离检测时快速确定与物体距离测量值相关的粗时间箱；然后根据m个峰值对应的粗时间箱获取m个峰值对应的完整时间箱，以在粗时间箱定位后，在该粗时间箱的基础上，通过每次的数值比较不断地更新调整峰值对应的粗时间箱，使得粗时间箱在初始值时快速收敛至实际的物体距离测量值附近，得到能够准确反映出物体距离检测的完整时间箱；最后根据m个峰值对应的完整时间箱，确定m个物体距离测量值。采用该激光测距方法无需保存所有的直方图数据，能够使测距芯片的面积显著减少。
113.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、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单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
114.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。