激光测距装置及其工作模式切换方法、电子设备和存储介质与流程

1.本发明涉及距离探测技术领域，尤其涉及激光测距装置及其工作模式切换方法、电子设备和存储介质。


背景技术：

2.dtof(directtime of flight，直接飞行时间)技术是通过发出脉冲光，测量发射的光返回所需的飞行时间来检测物体的距离，被广泛运用于三维建模、便携式电子设备、ar/vr、无人机、自动驾驶汽车等领域。
3.现有的快速测距产品的工作模式分为室内、室外两种模式，在不同的模式下dtof芯片需要配置不同的激光发送参数和接收参数，然而，现有的快速测距产品需要手动切换其工作模式为室内或者室外工作模式，如果忘记切换会导致工作模式与环境模式不匹配，影响测距的准备性，因此现有快速测距产品的智能化程度还有待提高。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供激光测距装置及其工作模式切换方法、电子设备和存储介质，可检测激光测距装置所处环境光信号的强度，自动将工作模式切换为相应的环境工作模式。
5.为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
6.本发明第一方面提供一种激光测距装置的工作模式切换方法，包括如下步骤：
7.a、将获取的环境光信号做直方图处理，并对直方图中的波形按光子数量大小排序；
8.b、计算排序后直方图的时间箱的上限和下限之间的光子数量的平均值，作为当前的环境光值，并将所述当前的环境光值与预设的室内阈值和预设的室外阈值比较；
9.c、根据比较结果识别激光测距装置所处的环境模式；
10.d、在当前的工作模式与所述环境模式不匹配时，将当前的工作模式切换为相应的环境工作模式。
11.在一个实施例中，所述步骤d，包括:连续n帧，如当前的工作模式与所述环境模式不匹配时，将当前的工作模式切换为相应的环境工作模式。
12.在一个实施例中，所述预设的室内阈值小于预设的室外阈值。
13.在一个实施例中，所述环境模式包括室内模式和室外模式，所述工作模式为室内工作模式和室外工作模式。
14.在一个实施例中，所述对直方图中的波形按光子数量大小排序包括:按从小到大排列，所述下限和上限的取值范围是排序后直方图总时间箱的30％和50％。
15.在一个实施例中，所述对直方图中的波形按光子数量大小排序包括:按从大到小排列，所述下限和上限的取值范围是排序后直方图总时间箱的50％和70％。
16.在一个实施例中，在步骤d之后，包括：根据切换的工作模式，设置激光测距装置的
激光发送参数和接收参数。
17.本发明第二方面提供一种激光测距装置，其包括：
18.光采集模块，用于获取环境光信号；
19.直方图统计模块，用于将获取的环境光信号做直方图处理，并对直方图中的波形按光子数量大小排序；
20.处理模块，用于计算排序后直方图的时间箱的上限和下限之间的光子数量的平均值，作为当前的环境光值，并将所述当前的环境光值与预设的室内阈值和预设的室外阈值比较，并根据比较结果识别激光测距装置所处的环境模式，在当前的工作模式与所述环境模式不匹配时，将当前的工作模式切换为相应的环境工作模式。
21.本发明第三方面提供一种电子设备，其包括：处理器和存储器；
22.所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机程序；
23.所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的工作模式切换方法中的步骤。
24.本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的工作模式切换方法中的步骤。
25.本发明的有益效果为：提供一种激光测距装置及其工作模式切换方法、电子设备和存储介质，通过将获取的环境光信号做直方图处理，并对直方图中的波形按光子数量大小排序，之后计算排序后直方图的时间箱的上限和下限之间的光子数量的平均值，作为当前的环境光值，并将所述当前的环境光值与预设的室内阈值和预设的室外阈值比较来识别激光测距装置所处的环境模式，在当前的工作模式与所述环境模式不匹配时，将当前的工作模式切换为相应的环境工作模式，解决现有技术需要手动切换工作模式的问题，实现了室内室外模式的自动切换，从而提高测距精准性。
附图说明
26.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
27.图1为本发明实施例中激光测距装置的工作模式切换方法的流程图；
28.图2为本发明实施例中激光测距装置的dtof芯片采集到的原始光子信号直方图。
29.图3为本发明实施例中激光测距装置的dtof芯片采集到的光子信号经过排序之后的直方图。
30.图4为本发明实施例中激光测距装置的功能模块示意图。
31.图5为本发明实施例提供的所述电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
32.为了使本发明实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
33.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定
作用也可以是用于电路连通作用。
34.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.本发明提供的激光测距装置的工作模式切换方法，应用于基于dtof(direct time offlight，直接飞行时间)技术的激光雷达测量系统，该激光雷达测量系统至少包括控制器、发射器和接收器，控制器分别与发射器和接收器连接，其中，发射器用于向目标物体发射探测光束，至少部分的探测光束会经过目标物体反射形成反射光；接收器包括由多个像素组成的像素阵列，用于接收经所述目标物体反射回的反射光；控制器用于同步控制光的发射和接收，对接收器接收的光子以时间箱(时间bin)进行直方图统计，后续再通过直方图计算光子的飞行时间，进而测出目标物体的距离。
37.而激光测距装置在工作时分为室内模式和室外模式，在测距时需使激光测距装置实际的工作模式与所处的环境匹配，才能进行精确的测量。本发明基于现有激光测距装置手动切换工作模式的缺陷，提供一种自动工作模式切换方法，根据激光测距装置的两种模式分别在相同环境下进行数据采集，对采集的数据进行计算得到环境光的等级(ambient level)，根据环境光的等级判断当前是室内还是室外环境，根据判断结果进行室内室外模式的自动切换。
38.如图1所示，图1为本发明一个实施例中激光测距装置的工作模式切换方法的流程图，该方法具体包括如下步骤：
39.s1、将获取的环境光信号做直方图处理，并对直方图中的波形按光子数量大小排序。
40.本实施例中，dtof芯片测距所采用的探测光为脉冲激光，需根据室内工作模式和室外工作模式来设置不同的激光发送参数和激光接收参数，以提高测距的准确性。
41.由于dtof芯片工作时采集的信号中包括当前环境的噪声信号(即环境光信号，如日光强度)，本实用例采用对采集的噪声光子信号做直方图的处理，其中，直方图的横轴表示dtof芯片收到光子的时间，纵轴表示dtof芯片收到的光子的数量。
42.在对直方图中的波形按光子数量大小排序时，可以按从小到大的方式排列，也可按从大到小的方式排列，通过将光子数量排序的方式可正确计算环境光值，避免在复杂的环境下计算结果不稳定，导致模式识别误判的问题。
43.请参阅图2，图2为dtof芯片采集到的原始光子信号直方图，在直方图中，粗的实线曲线为室内获取的光子信息直方图，细的虚线曲线为室外获取的光子信息直方图，其中横轴为时间箱，纵轴为光子数量。图2所示的光子信号经排序后可得到如图3所示的直方图，同样的，图3中粗的实线曲线为室内获取的光子信息直方图，细的虚线曲线为室外获取的光子信息直方图，左侧虚线为下限阈值，右侧虚线为上限阈值。
44.s2、计算排序后直方图的时间箱的上限和下限之间的光子数量的平均值，作为当前的环境光值，并将所述当前的环境光值与预设的室内阈值和预设的室外阈值比较。
45.本发明实施例中，在对采集的光信号的直方图进行排序后，计算噪声信号的下限(lower threshold)和上限(upper threshold)时间段的噪声信号的平均值，将其作为当前的环境光级别(ambient level)，本发明通过计算噪声信号的下限和和上限时间段的噪声信号的平均值可提高后续模式识别的准备性，避免误判。
46.在比较时，将计算的环境光值分别与预设的室内阈值和预设的室外阈值进行比较，具体地，所述环境模式包括室内模式和室外模式，所述工作模式包括室内工作模式和室外工作模式，并且所述预设的室内阈值小于预设的室外阈值，譬如预设的室内阈值为12，预设的室外阈值为16，当计算的环境光值小于12count时，表示所处环境模式为室内模式，相应地，当计算的环境光值大于16count时，表示所处环境模式为室外模式。在12-16之间时保持当前的模式不变，即当前是室内模式还保持室内模式，当前是室外模式还保持室外模式。
47.在一可选地实施例中，在对直方图中的波形按光子数量按从小到大排列时，所述下限和上限的取值范围是排序后直方图总时间箱的30％和50％，即小于30％、大于50％的光信号则认为是噪声信号，即认为是当前所处的环境光的强度。
48.如图2和图3所示，在直方图中共有256个bin，按照直方图bin对应的高度从小到大排序后，取第75(约为256*30％)到125(约为256*50％)的bin对应的高度的平均值来计算环境光，在直方图中bin对应的高度代表接收到光子的数量，可以反应当前环境光的强弱，在第75个之前的bin大多是距离较远的物体产生的噪声，第125个之后的bin大多是距离较近的物体产生的噪声，因此，第75(约为256*30％)到125(约为256*50％)的bin对应的高度的平均值能够更准确反应环境光的强度。
49.在一可选地实施例中，在对直方图中的波形按光子数量按从大到小排列，所述下限和上限的取值范围是排序后直方图总时间箱的50％和70％，在小于50％、大于70％的光信号则认为是噪声信号。
50.本实施例中，按照直方图bin对应的高度从大到小排序后，取第125(约为256*50％)到175(约为256*70％)的bin对应的高度的平均值来计算环境光，在第125个之前的bin大多是距离较近的物体产生的噪声，第175个之后大多是距离较远的物体产生的噪声的bin，因此，第125(256*30％)到175(256*50％)的bin对应的高度的平均值能够更准确反应环境光的强度。
51.s3、根据比较结果识别激光测距装置所处的环境模式。
52.将计算的当前的环境光值与预设的室内阈值和预设的室外阈值进行比较，当环境光值大于室外阈值时，则识别激光测距装置所处的环境为室外，当环境光值小于室内阈值时，则识别激光测距装置所处的环境为室内。
53.s4、在当前的工作模式与所述环境模式不匹配时，将当前的工作模式切换为相应的环境工作模式。
54.当步骤s3中识别的激光测距装置所处的环境模式后，需判断激光测距装置所处的环境模式与其所述工作模式是否匹配，当不匹配时，需切换至与识别结果相应的工作模式。譬如：dtof芯片识别的激光测距装置所处的环境模式为室内模式，而激光测距装置的工作模式为室外工作模式时，则自动将工作模式切换为室内工作模式；若识别的激光测距装置
所处的环境模式为室外模式，而激光测距装置的工作模式为室外工作模式，此时则不用切换工作模式。
55.在一可选的实施例中，为避免激光测距装置频繁切换工作模式，所述步骤s4还包括：连续n帧，如当前的工作模式与所述环境模式不匹配时，将当前的工作模式切换为相应的环境工作模式，从而避免频繁切换工作模式，降低dtof芯片的处理能力要求。
56.在一可选的实施例中，在计算时，可每秒计算30次环境光值，以便于及时识别所处的环境模式，从而在需要切换工作模式时及时切换。具体地，所述连续n帧可为30帧，在30帧环境光值的识别均为需要切换工作模式时，则进行切换。
57.譬如：当连续比较n个环境光信号为室外模式时，如果dtof芯片处于室内工作模式，会将dtof芯片切换到室外工作模式；若连续n个环境光信号为室内模式时，如果dtof芯片处于室外工作模式，会将dtof芯片切换到室内工作模式，从而避免了频繁切换dtof芯片的工作模式。
58.进一步地实施例中，在切换工作模式之后，还需根据切换的工作模式，设置激光测距装置的激光发送参数和接收参数，使dtof芯片在不同的模式下配置不同的激光发送参数和接收参数，从而可提高测距的精准性。
59.本发明还相应提供一种激光测距装置，如图4所示，图4为本发明一个实施例中激光测距装置的结构图，其包括光采集模块41、直方图统计模块42和处理模块43，所述光采集模块41、直方图统计模块42、处理模块43依次电连接。
60.其中，所述光采集模块41用于获取环境光信号。所述直方图统计模块42，用于将获取的环境光信号做直方图处理，并对直方图中的波形按光子数量大小排序。所述处理模块43用于计算排序后直方图的时间箱的上限和下限之间的光子数量的平均值，作为当前的环境光值，并将所述当前的环境光值与预设的室内阈值和预设的室外阈值比较，并根据比较结果识别激光测距装置所处的环境模式，在当前的工作模式与所述环境模式不匹配时，将当前的工作模式切换为相应的环境工作模式。由于上述方法实施例已对激光测距装置的处理过程进行了详细介绍，具体可参考上述对应的方法实施例，此处不做赘述。
61.本发明另一实施例提供一种电子设备，如图5所示，电子设备10包括：
62.一个或多个处理器110以及存储器120，图5中以一个处理器110为例进行介绍，处理器110和存储器120可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
63.处理器110用于完成电子设备10的各种控制逻辑，其可以为通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、单片机、arm(acorn risc machine)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，处理器110还可以是任何传统处理器、微处理器或状态机。处理器110也可以被实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合dsp和/或任何其它这种配置。
64.存储器120作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的工作模式切换方法对应的程序指令。处理器110通过运行存储在存储器120中的非易失性软件程序、指令以及单元，从而执行电子设备10的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的工作模式切换方法。
65.存储器120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平台、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备10使用所创建的数据等。此外，存储器120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、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器120可选包括相对于处理器110远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备10。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
66.一个或者多个单元存储在存储器120中，当被一个或者多个处理器110执行时，执行上述任意方法实施例中的工作模式切换方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s1至步骤s4。
67.本发明另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s1至步骤s4。
68.作为示例，计算机可读存储介质能够包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦rom(eeprom)或闪速存储器。易失性存储器能够包括作为外部高速缓存存储器的随机存取存储器(ram)。通过说明而非限制，ram可以以诸如同步ram(sram)、动态ram、(dram)、同步dram(sdram)、双数据速率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、synchlink dram(sldram)以及直接rambus(兰巴斯)ram(drram)之类的许多形式得到。本文中所描述的操作环境的所公开的存储器组件或存储器旨在包括这些和/或任何其他适合类型的存储器中的一个或多个。
69.综上，本发明通过对采集的环境光数据进行计算得到环境光的平均值，根据环境光的平均值判断当前是室内还是室外环境，从而自动切换室内、室外工作模式，不再需要手动切换室内、室外工作模式，解决现有技术需要手动切换工作模式的问题，实现了室内室外模式的自动切换，从而提高测距精准性。
70.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。