CN114895317A - 距离计算方法、芯片、相机及存储介质 - Google Patents

距离计算方法、芯片、相机及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种距离计算方法、芯片、相机及存储介质，所述方法包括：基于激光发射器发送脉冲激光信号；基于光电传感器接收经由目标物体反射回的所述脉冲激光信号，并将接收的所述脉冲激光信号转化为电信号，其中，所述光电传感器包括多个像素；获取所述电信号的第一统计直方图，所述第一统计直方图关联于时间箱以及各时间箱对应的光电传感器被触发的次数；基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线；根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值。本申请能够避免深度或距离测量结果受不同目标物体对测量信号的反射率差异的影响，有效地提高了深度或距离测量的精度。

Description

距离计算方法、芯片、相机及存储介质
技术领域
本发明涉及图像传感器技术领域，特别是涉及一种距离计算方法、芯片、相机及存储介质。
背景技术
随着半导体成像技术的日益发展，半导体图像传感器因其体积小、能耗低及灵敏度高等诸多优点被广泛应用于数码相机、手机、医疗成像设备、安检设备、测距相机等各种电子设备中。
然而，传统的基于飞行时间的相机(Time Of Flight，TOF)***或激光雷达测距***等测量深度或距离信息装置的图像传感器中，可能受目标物体反射率低和/或距离较远等因素的影响，导致拍摄同一距离的反射率差异较大的两个目标物体，得到不同的深度或距离测量结果。
因此，如何避免传统图像传感器的深度或距离测量结果受不同目标物体对测量信号的反射率差异的影响，成为进一步提高图像传感器的深度或距离测量精度的过程中亟需解决的技术问题之一。
发明内容
基于此，有必要针对上述背景技术中的技术问题，提供一种距离计算方法、芯片、相机及存储介质，能够避免深度或距离测量结果受不同目标物体对测量信号的反射率差异的影响，有效地提高了深度或距离测量的精度。
为实现上述目的及其他目的，本申请的第一方面提供了一种距离计算方法，包括：
基于激光发射器发送脉冲激光信号；
基于光电传感器接收经由目标物体反射回的所述脉冲激光信号，并将接收的所述脉冲激光信号转化为电信号，其中，所述光电传感器包括多个像素；
获取所述电信号的第一统计直方图，所述第一统计直方图关联于时间箱以及各时间箱对应的光电传感器被触发的次数；
基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线；
根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值。
于上述实施例中的距离计算方法中，通过激光发射器发送脉冲激光信号，并基于光电传感器接收经由目标物体反射回的所述脉冲激光信号，将接收的所述脉冲激光信号转化为电信号，其中，所述光电传感器包括多个像素，以获取所述电信号的第一统计直方图，所述第一统计直方图关联于时间箱以及各时间箱对应的光电传感器被触发的次数，并基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线，从而能够根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值。相对于传统的通过获取目标物体反射回的测量信号的峰值来计算目标物体的深度值或距离值，本申请能够避免深度或距离测量结果受不同目标物体对测量信号的反射率差异的影响，有效地提高了深度或距离测量的精度。
在其中一个实施例中，所述基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线包括：
根据所述光电传感器在第n个时间箱内的触发次数，获取第一统计直方图S0(n)，n为正整数；
根据所述第一统计直方图S0(n)获取连续增量曲线D0(n)，D0(n)＝S0(n+1)–S0(n)，所述连续增量曲线D0(n)中包括连续M个大于0的段，M≥2，M为正整数。
在其中一个实施例中，所述根据所述第一统计直方图S0(n)获取连续增量曲线D0(n)包括：
将所述第一统计直方图S0(n)滑动滤波得到第二统计直方图H0(n)；
根据所述第二统计直方图H0(n)获取所述连续增量曲线D0(n)。
在其中一个实施例中，所述根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值包括：
获取所述连续增量曲线中任一时间箱作为所述连续增量曲线的上升沿时间箱t1；
根据所述上升沿时间箱t1计算所述目标物体的实时距离值矩阵S上，所述实时距离值矩阵S上包括所述光电传感器中各像素拍摄所述目标物体的实时距离值。
在其中一个实施例中，所述根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值包括：
将所述连续增量曲线中的起始时间箱作为所述连续增量曲线的上升沿时间箱t1。
在其中一个实施例中，所述根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值还包括：
获取所述第一统计直方图S0(n)的峰值时间箱tmax；
根据所述峰值时间箱tmax计算所述目标物体的匹配距离值SMF；
根据所述匹配距离值SMF及所述实时距离值S上确定所述目标物体的精准距离值。
在其中一个实施例中，所述获取所述第一统计直方图S0(n)的峰值时间箱tmax还包括：
对所述第一统计直方图S0(n)进行匹配滤波处理后再获取峰值时间箱tmax。
在其中一个实施例中，所述根据所述匹配距离值SMF及所述实时距离值S上确定所述目标物体的精准距离值包括：
获取所述峰值时间箱tmax；
获取所述上升沿时间箱t1；
若|t1-tmax|>threshold，则将所述匹配距离值SMF更新为所述目标物体的精准距离值，其中，threshold为预设阈值且为正整数；
反之，则直接将所述实时距离值S上作为所述目标物体的精准距离值。
在其中一个实施例中，所述threshold的设定取决于时间数字转化器的精度。
在其中一个实施例中，所述基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线还包括：
确定滑动滤波的窗口大小；
将所述第一统计直方图中所述窗口内各时间箱对应的光电传感器被触发次数的平均值依次作为各时间箱对应的平均触发次数；
根据各时间箱对应的所述平均触发次数获取第二统计直方图。
在其中一个实施例中，所述根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值还包括：
拍摄并获取校准用障碍物的实时距离值，以得到所述光电传感器的校准距离值矩阵S’上，所述校准用障碍物的真实距离为D，所述校准距离值矩阵S’上包括所述光电传感器中各像素拍摄校准用障碍物的实时距离值；
根据所述校准距离值矩阵S’上及所述真实距离为D计算所述光电传感器的偏移矩阵Soffset，所述偏移矩阵Soffset包括所述光电传感器中各像素的偏移量；
根据所述偏移矩阵Soffset及所述目标物体的实时距离值S上计算校准后的目标物体距离S。
本申请的第二方面提供了一种距离计算芯片，包括激光发射器、光电传感器及处理器，所述激光发射器用于发送脉冲激光信号；所述光电传感器用于接收经由目标物体反射回的所述脉冲激光信号，并将接收的所述脉冲激光信号转化为电信号，其中，所述光电传感器包括多个像素；所述处理器与所述光电传感器连接，被配置为：
获取所述电信号的第一统计直方图，所述第一统计直方图关联于时间箱以及各时间箱对应的光电传感器被触发的次数；
基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线；
根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值。
于上述实施例中的距离计算芯片中，通过光电传感器接收经由目标物体反射回的脉冲激光信号，将接收的所述脉冲激光信号转化为电信号，使得处理器能够根据所述电信号获取第一统计直方图，并基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线，从而能够根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值。相对于传统的通过获取目标物体反射回的测量信号的峰值来计算目标物体的深度值或距离值，本申请能够避免深度或距离测量结果受不同目标物体对测量信号的反射率差异的影响，有效地提高了深度或距离测量的精度。
在其中一个实施例中，所述处理器还被配置为：
将所述第一统计直方图S0(n)滑动滤波得到第二统计直方图H0(n)，其中，S0(n)为所述光电传感器在第n个时间箱内的触发次数，n为正整数；
根据所述第二统计直方图H0(n)获取连续增量曲线D0(n)，D0(n)＝H0(n+1)–H0(n)，所述连续增量曲线D0(n)中包括连续M个大于0的段，M≥2，M为正整数。
在其中一个实施例中，所述处理器还被配置为：
获取所述连续增量曲线D0(n)中连续M个大于0的段；
将所述M个大于0的段的起点作为所述增量曲线的上升起始时间t1，或将所述M个大于0的段中的任意一个的起点作为所述连续增量曲线的上升起始时间t1；
根据所述上升起始时间t1计算所述目标物体的实时距离值矩阵S上，所述实时距离值矩阵S上包括所述光电传感器中各像素拍摄所述目标物体的实时距离值。
在其中一个实施例中，所述光电传感器包括硅光电倍增管，所述硅光电倍增管包括若干个并联的单光子雪崩二极管，用于接收经由目标物体反射回的所述脉冲激光信号，并将接收的光信号转化为电信号。
在其中一个实施例中，所述光电传感器包括单光子雪崩二极管阵列以及时间数字转化器，所述时间数字转化器与所述单光子雪崩二极管阵列连接，用于接收经由目标物体反射回的所述脉冲激光信号，并计算所述单光子雪崩二极管阵列被接收的光信号触发的次数，以生成所述电信号。
本申请的第三方面提供了一种相机，包括激光发射器、光电传感器、存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述光电传感器与所述处理器连接，所述处理器执行所述计算机程序时实现任一本申请实施例中所述的距离计算方法。
本申请的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一本申请实施例中所述的距离计算方法。
于上述实施例中的相机或计算机可读存储介质中，通过光电传感器接收经由目标物体反射回的脉冲激光信号，基于处理器将接收的所述脉冲激光信号转化为电信号，获取所述电信号的第一统计直方图，并基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线，从而使得处理器能够根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值。相对于传统的通过获取目标物体反射回的测量信号的峰值来计算目标物体的深度值或距离值，本申请能够避免深度或距离测量结果受不同目标物体对测量信号的反射率差异的影响，有效地提高了深度或距离测量的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
图1为传统深度信息或距离信息获取装置拍摄同一距离的两个不同目标物体获取的测量电信号的波形曲线示意图；
图2为本申请第一实施例中提供的一种距离计算方法的流程示意图；
图3为本申请第二实施例中提供的一种距离计算方法的流程示意图；
图4为本申请第三实施例中提供的一种距离计算方法的流程示意图；
图5为本申请第四实施例中提供的一种距离计算方法的流程示意图；
图6为本申请第五实施例中提供的一种距离计算方法的流程示意图；
图7为本申请一实施例中提供的一种相机的结构示意图；
图8为图7中所示相机的部分结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。
在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由……组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
传统的采用单光子探测器或者其他光电元件的深度信息或距离信息获取装置，在测量深度或距离信息的过程中，图像传感器接收经由目标物体反射回的测试光信号的强度不同时，输出的测量电信号的波形存在差异。例如，深度信息获取装置在拍摄距离该装置同一距离的反射率差异较大的两个目标物体，获取的对应的两个测量电信号的波形差异较大，如图1所示，导致深度信息获取装置根据图1中所示的两测量电信号获取的实时距离值差异较大，从而导致深度信息获取装置的测量精度较低，为了解决此技术问题，本申请提供如下述实施例中所述的距离计算方法、芯片、相机及存储介质，能够避免深度或距离测量结果受不同目标物体对测量信号的反射率差异的影响，有效地提高了深度或距离测量的精度。
进一步地，请参考图2，在本申请的一个实施例中，提供了一种距离计算方法，包括：
步骤22，基于激光发射器发送脉冲激光信号；
步骤24，基于光电传感器接收经由目标物体反射回的所述脉冲激光信号，并将接收的所述脉冲激光信号转化为电信号，其中，所述光电传感器包括多个像素；
步骤26，获取所述电信号的第一统计直方图，所述第一统计直方图关联于时间箱以及各时间箱对应的光电传感器被触发的次数；
步骤28，基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线；
步骤210，根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值。
具体地，请继续参考图2，通过激光发射器发送脉冲激光信号作为测量信号，并基于光电传感器接收经由目标物体反射回的所述脉冲激光信号，将接收的所述脉冲激光信号转化为电信号，以获取所述电信号的第一统计直方图，所述第一统计直方图关联于时间箱以及各时间箱对应的光电传感器被触发的次数，基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线，从而能够根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值。相对于传统的通过获取目标物体反射回的测量信号的峰值来计算目标物体的深度值或距离值，本申请能够避免深度或距离测量结果受不同目标物体对测量信号的反射率差异的影响，有效地提高了深度或距离测量的精度。
进一步地，请参考图3，在本申请的一个实施例中，提供了一种距离计算方法，所述基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线包括：
步骤281，根据所述光电传感器在第n个时间箱内的触发次数，获取第一统计直方图S0(n)，n为正整数；
步骤282，根据所述第一统计直方图S0(n)获取连续增量曲线D0(n)，D0(n)＝S0(n+1)–S0(n)，所述连续增量曲线D0(n)中包括连续M个大于0的段，M≥2，M为正整数。
具体地，请继续参考图3，通过根据所述光电传感器在第n个时间箱内的触发次数，获取第一统计直方图S0(n)，n为正整数，以根据所述第一统计直方图S0(n)获取连续增量曲线D0(n)，D0(n)＝S0(n+1)–S0(n)，所述连续增量曲线D0(n)中包括连续M个大于0的段，M≥2，M为正整数，从而能够根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值，以避免深度或距离测量结果受不同目标物体对测量信号的反射率差异的影响，有效地提高了深度或距离测量的精度。
进一步地，请参考图4，在本申请的一个实施例中，所述根据所述第一统计直方图S0(n)获取连续增量曲线D0(n)包括：
步骤2822，将所述第一统计直方图S0(n)滑动滤波得到第二统计直方图H0(n)；
步骤2824，根据所述第二统计直方图H0(n)获取所述连续增量曲线D0(n)。
具体地，请继续参考图4，可以根据所述光电传感器在第n个时间箱内的触发次数，获取第一统计直方图S0(n)，n为正整数，然后根据所述第一统计直方图S0(n)获取连续增量曲线D0(n)，D0(n)＝S0(n+1)–S0(n)，所述连续增量曲线D0(n)中包括连续M个大于0的段，M≥2，M为正整数。由于获取的第一统计直方图S0(n)中一般夹杂有噪声信号，导致后续根据获取的连续增量曲线中任一时间箱计算得到的目标物体的实时距离值的精度较低。因此，首先通过将获取的第一统计直方图S0(n)滑动滤波得到第二统计直方图H0(n)，以去除噪声信号的影响；然后根据所述第二统计直方图H0(n)获取连续增量曲线D0(n)，D0(n)＝H0(n+1)–H0(n)，所述连续增量曲线D0(n)中包括连续M个大于0的段，M≥2，M为正整数。通过在D0(n)上寻找连续M个大于0的段，并将这M个段的起始时间箱作为连续增量曲线的上升沿时间箱。例如M＝5，若连续5个相邻后一个时间箱对应的被触发的次数，大于相邻前一个时间箱对应的被触发的次数，则将这5个连续大于零的段的起始时间箱作为连续增量曲线的上升沿时间箱，也可以将这连续5个大于零中的任意一个时间箱作为连续增量曲线的上升沿时间箱，以根据所述上升沿时间箱计算所述目标物体的实时距离值。
作为示例，在本申请的一个实施例中，在获取到第一统计直方图后，确定滑动滤波的窗口大小，然后将所述第一统计直方图中所述窗口内各时间箱对应的光电传感器被触发次数的平均值依次作为各时间箱对应的平均触发次数，以根据各时间箱对应的所述平均触发次数获取第二统计直方图，从而提高了基于所述第二统计直方图获取的上升沿时间箱的准确性，进而提高了基于所述上升沿时间箱计算得到的目标物体的实时距离值的准确性。
进一步地，请参考图5，在本申请的一个实施例中，所述根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值包括：
步骤212，获取所述连续增量曲线中任一时间箱作为所述连续增量曲线的上升沿时间箱t1；
步骤214，根据上升沿时间箱t1计算所述目标物体的实时距离值矩阵S上，所述实时距离值矩阵S上包括所述光电传感器中各像素拍摄所述目标物体的实时距离值。
具体地，请继续参考图5，通过获取所述连续增量曲线D0(n)中任一时间箱作为所述连续增量曲线的上升沿时间箱t1，例如可以设置M＝3，若连续3个相邻后一个时间箱对应的被触发的次数，大于相邻前一个时间箱对应的被触发的次数，则可以将这3个连续大于零的段的起始时间箱作为连续增量曲线的上升沿时间箱，也可以将这连续3个大于零中的任意一个时间箱作为连续增量曲线的上升沿时间箱，以根据所述上升沿时间箱计算所述目标物体的实时距离值。
进一步地，请参考图6，在本申请的一个实施例中，所述根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值还包括：
步骤2112，获取所述第一统计直方图S0(n)的峰值时间箱tmax；
步骤2114，根据所述峰值时间箱tmax计算所述目标物体的匹配距离值SMF；
步骤2116，根据所述匹配距离值SMF及所述实时距离值S上确定所述目标物体的精准距离值。
具体地，请继续参考图6，可以对所述第一统计直方图S0(n)进行匹配滤波处理后再获取峰值时间箱tmax，峰值时间箱tmax对应的触发次数大于相邻的前一个时间箱对应的触发次数，且大于相邻的后一个时间箱对应的触发次数。通过所述峰值时间箱tmax计算所述目标物体的匹配距离值SMF，以根据所述匹配距离值SMF及所述实时距离值S上确定所述目标物体的精准距离值。例如，在本申请的一个实施例中，可以获取所述峰值时间箱tmax，并获取所述上升沿时间箱t1，若|t1-tmax|>threshold，则将所述匹配距离值SMF更新为所述目标物体的精准距离值，其中，threshold为预设阈值且为正整数；反之，则直接将所述实时距离值S上作为所述目标物体的精准距离值，threshold的设定取决于时间数字转化器的精度。通过获取目标物体反射回的测量信号的峰值来计算匹配距离值，并用该匹配距离值来判断根据上升沿时间箱计算目标物体的实时距离值的可信度，以进一步提高距离测量的精度。
进一步地，在本申请的一个实施例中，所述根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值还包括：
步骤2162，拍摄并获取校准用障碍物的实时距离值，以得到所述光电传感器的校准距离值矩阵S’上，所述校准用障碍物的真实距离为D，所述校准距离值矩阵S’上包括所述光电传感器中各像素拍摄校准用障碍物的实时距离值；
步骤2164，根据所述校准距离值矩阵S’上及所述真实距离为D计算所述光电传感器的偏移矩阵Soffset，所述偏移矩阵Soffset包括所述光电传感器中各像素的偏移量；
步骤2166，根据所述偏移矩阵Soffset及所述目标物体的实时距离值S上计算校准后的目标物体距离S。具体地，通过拍摄并获取校准用障碍物的实时距离值，以得到所述光电传感器的校准距离值矩阵S’上，所述校准用障碍物的真实距离为D，所述校准距离值矩阵S’上包括所述光电传感器中各像素拍摄校准用障碍物的实时距离值，以根据所述校准距离值矩阵S’上及所述真实距离为D计算所述光电传感器的偏移矩阵Soffset，所述偏移矩阵Soffset包括所述光电传感器中各像素的偏移量，然后根据所述偏移矩阵Soffset及所述目标物体的实时距离值S上计算校准后的目标物体距离S，例如，可以根据公式S＝S上+Soffset或S＝S上-Soffset计算校准后的目标物体距离S，以避免光电传感器中各像素本身的偏移误差对距离测量结果产生影响，从而有效地提高了距离测量的精度。
进一步地，请参考图7，在本申请的一个实施例中，提供了一种距离计算芯片200，包括激光发射器201、光电传感器202及处理器203，激光发射器201用于发送脉冲激光信号；光电传感器202用于接收经由目标物体反射回的所述脉冲激光信号，并将接收的所述脉冲激光信号转化为电信号，其中，光电传感器202包括多个像素；处理器203与光电传感器202连接，被配置为：
获取所述电信号的第一统计直方图，所述第一统计直方图关联于时间箱以及各时间箱对应的光电传感器被触发的次数；
基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线；
根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值。
具体地，请继续参考图7，通过光电传感器202接收经由目标物体反射回的脉冲激光信号，将接收的所述脉冲激光信号转化为电信号，使得处理器203能够根据所述电信号获取第一统计直方图，然后处理器203根据所述第一统计直方图获取连续增量曲线，从而能够根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值。相对于传统的通过获取目标物体反射回的测量信号的峰值来计算目标物体的深度值或距离值，本申请能够避免深度或距离测量结果受不同目标物体对测量信号的反射率差异的影响，有效地提高了深度或距离测量的精度。
进一步地，请继续参考图7，在本申请的一个实施例中，处理器203还被配置为：
获取所述连续增量曲线D0(n)中连续M个大于0的段；
将所述M个大于0的段的起点作为所述增量曲线的上升起始时间t1，或将所述M个大于0的段中的任意一个的起点作为所述增量曲线的上升起始时间t1；
根据所述上升起始时间t1计算所述目标物体的实时距离值S上，所述实时距离值矩阵S上包括所述光电传感器中各像素拍摄所述目标物体的实时距离值。
具体地，请继续参考图7，处理器203可以首先通过将获取的第一统计直方图S0(n)滑动滤波得到第二统计直方图H0(n)，以去除噪声信号的影响，其中，S0(n)为所述光电传感器在第n个时间箱内的触发次数，n为正整数；然后处理器203根据所述第二统计直方图H0(n)获取连续增量曲线D0(n)，D0(n)＝H0(n+1)–H0(n)，所述连续增量曲线D0(n)中包括连续M个大于0的段，M≥2，M为正整数。处理器203可以通过在D0(n)上寻找连续M个大于0的段，并将这M个段的起始时间箱作为连续增量曲线的上升沿时间箱。例如M＝5，若连续5个相邻后一个时间箱对应的被触发的次数，大于相邻前一个时间箱对应的被触发的次数，则将这5个连续大于零的段的起始时间箱作为连续增量曲线的上升沿时间箱，也可以将这连续5个大于零中的任意一个时间箱作为连续增量曲线的上升沿时间箱，以根据所述上升沿时间箱计算所述目标物体的实时距离值。
进一步地，请继续参考图7，在本申请的一个实施例中，光电传感器205包括硅光电倍增管(未图示)，硅光电倍增管包括若干个并联的单光子雪崩二极管，用于接收经由目标物体反射回的所述脉冲激光信号，并将接收的光信号转化为电信号。
进一步地，请参考图8，在本申请的一个实施例中，光电传感器202包括单光子雪崩二极管阵列(Single Photon Avalanche Diode，SPAD)11及时间数字转化器(Time toDigital Converter，TDC)12，时间数字转化器12与单光子雪崩二极管阵列11连接，用于接收经由目标物体反射回的所述脉冲激光信号，并计算所述单光子雪崩二极管阵列被接收的光信号触发的次数，以生成电信号，以使得处理器203能够根据所述电信号获取连续增量曲线的上升沿时间箱，并根据所述上升沿时间箱计算所述目标物体的实时距离值。在本实施例中，优选设置单光子雪崩二极管阵列11包括呈均匀阵列排布的单光子雪崩二极管。SPAD是个二进制器件，它是把一个PN结偏置在接近雪崩的偏压下，微弱光信号所激发的少量载流子通过接近雪崩的场区，由于碰撞电离而数量倍增，因而得到一个较大的电信号。因此，SPAD只有“有输出信号”和“没有输出信号”两个状态，本实施例中采用时间数字转化器12记录SPAD阵列11被触发的次数，从而将接收的包括经由目标物体反射回的脉冲激光信号的光信号转换为电信号。
进一步地，在本申请的一个实施例中，提供了一种相机，包括激光发射器、光电传感器、存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述光电传感器与所述处理器连接，所述处理器执行所述计算机程序时实现任一本申请实施例中所述的距离计算方法。
进一步地，在本申请的一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一本申请实施例中所述的距离计算方法。
于上述实施例中的相机或计算机可读存储介质中，通过光电传感器接收经由目标物体反射回的脉冲激光信号，将接收的所述脉冲激光信号转化为电信号，获取所述电信号的第一统计直方图，并将所述第一统计直方图进行滑动滤波，去除噪声信号的影响，以得到第二统计直方图，然后获取所述第二统计直方图中的连续增量曲线，从而能够根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值。相对于传统的通过获取目标物体反射回的测量信号的峰值来计算目标物体的深度值或距离值，本申请能够避免深度或距离测量结果受不同目标物体对测量信号的反射率差异的影响，有效地提高了深度或距离测量的精度。
应该理解的是，虽然图2-6的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2-6中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时间执行完成，而是可以在不同的时间执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (18)

1.一种距离计算方法，其特征在于，包括：
基于激光发射器发送脉冲激光信号；
基于光电传感器接收经由目标物体反射回的所述脉冲激光信号，并将接收的所述脉冲激光信号转化为电信号，其中，所述光电传感器包括多个像素；
获取所述电信号的第一统计直方图，所述第一统计直方图关联于时间箱以及各时间箱对应的光电传感器被触发的次数；
基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线；
根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值。
2.根据权利要求1所述的距离计算方法，其特征在于，所述基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线包括：
根据所述光电传感器在第n个时间箱内的触发次数，获取第一统计直方图S0(n)，n为正整数；
根据所述第一统计直方图S0(n)获取连续增量曲线D0(n)，D0(n)＝S0(n+1)–S0(n)，所述连续增量曲线D0(n)中包括连续M个大于0的段，M≥2，M为正整数。
3.根据权利要求2所述的距离计算方法，其特征在于，所述根据所述第一统计直方图S0(n)获取连续增量曲线D0(n)包括：
将所述第一统计直方图S0(n)滑动滤波得到第二统计直方图H0(n)；
根据所述第二统计直方图H0(n)获取所述连续增量曲线D0(n)。
4.根据权利要求2或3所述的距离计算方法，其特征在于，所述根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值包括：
获取所述连续增量曲线中任一时间箱作为所述连续增量曲线的上升沿时间箱t1；
根据所述上升沿时间箱t1计算所述目标物体的实时距离值矩阵S上，所述实时距离值矩阵S上包括所述光电传感器中各像素拍摄所述目标物体的实时距离值。
5.根据权利要求4所述的距离计算方法，其特征在于，所述根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值包括：
将所述连续增量曲线中的起始时间箱作为所述连续增量曲线的上升沿时间箱t1。
6.根据权利要求4所述的距离计算方法，其特征在于，所述根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值还包括：
获取所述第一统计直方图S0(n)的峰值时间箱tmax；
根据所述峰值时间箱tmax计算所述目标物体的匹配距离值SMF；
根据所述匹配距离值SMF及所述实时距离值S上确定所述目标物体的精准距离值。
7.根据权利要求6所述的距离计算方法，其特征在于，所述获取所述第一统计直方图S0(n)的峰值时间箱tmax还包括：
对所述第一统计直方图S0(n)进行匹配滤波处理后再获取峰值时间箱tmax。
8.根据权利要求6所述的距离计算方法，其特征在于，所述根据所述匹配距离值SMF及所述实时距离值S上确定所述目标物体的精准距离值包括：
获取所述峰值时间箱tmax；
获取所述上升沿时间箱t1；
若|t1-tmax|>threshold，则将所述匹配距离值SMF更新为所述目标物体的精准距离值，其中，threshold为预设阈值且为正整数；
反之，则直接将所述实时距离值S上作为所述目标物体的精准距离值。
9.根据权利要求8所述的距离计算方法，其特征在于，所述threshold的设定取决于时间数字转化器的精度。
10.根据权利要求1-3任一项所述的距离计算方法，其特征在于，所述基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线还包括：
确定滑动滤波的窗口大小；
将所述第一统计直方图中所述窗口内各时间箱对应的光电传感器被触发次数的平均值依次作为各时间箱对应的平均触发次数；
根据各时间箱对应的所述平均触发次数获取第二统计直方图。
11.根据权利要求1-3任一项所述的距离计算方法，其特征在于，所述根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值还包括：
拍摄并获取校准用障碍物的实时距离值，以得到所述光电传感器的校准距离值矩阵S’上，所述校准用障碍物的真实距离为D，所述校准距离值矩阵S’上包括所述光电传感器中各像素拍摄校准用障碍物的实时距离值；
根据所述校准距离值矩阵S’上及所述真实距离为D计算所述光电传感器的偏移矩阵Soffset，所述偏移矩阵Soffset包括所述光电传感器中各像素的偏移量；
根据所述偏移矩阵Soffset及所述目标物体的实时距离值S上计算校准后的目标物体距离S。
12.一种距离计算芯片，其特征在于，包括：
激光发射器，用于发送脉冲激光信号；
光电传感器，用于接收经由目标物体反射回的所述脉冲激光信号，并将接收的所述脉冲激光信号转化为电信号，其中，所述光电传感器包括多个像素；
处理器，与所述光电传感器连接，被配置为：
获取所述电信号的第一统计直方图，所述第一统计直方图关联于时间箱以及各时间箱对应的光电传感器被触发的次数；
基于所述第一统计直方图获取连续增量曲线；
根据所述连续增量曲线中任一时间箱计算所述目标物体的实时距离值。
13.根据权利要求12所述的距离计算芯片，其特征在于，所述处理器还被配置为：
根据所述光电传感器在第n个时间箱内的触发次数，获取第一统计直方图S0(n)，n为正整数；
将所述第一统计直方图S0(n)滑动滤波得到第二统计直方图H0(n)；
根据所述第二统计直方图H0(n)获取连续增量曲线D0(n)，D0(n)＝H0(n+1)–H0(n)，所述连续增量曲线D0(n)中包括连续M个大于0的段，M≥2，M为正整数。
14.根据权利要求13所述的距离计算芯片，其特征在于，所述处理器还被配置为：
获取所述连续增量曲线D0(n)中连续M个大于0的段，M≥2，M为正整数；
将所述M个大于0的段的起点作为所述增量曲线的上升起始时间t1，或将所述M个大于0的段中的任意一个的起点作为所述连续增量曲线的上升起始时间t1；
根据所述上升起始时间t1计算所述目标物体的实时距离值矩阵S上，所述实时距离值矩阵S上包括所述光电传感器中各像素拍摄所述目标物体的实时距离值。
15.根据权利要求12-14任一项所述的距离计算芯片，其特征在于，所述光电传感器包括：
硅光电倍增管，包括若干个并联的单光子雪崩二极管，用于接收经由目标物体反射回的所述脉冲激光信号，并将接收的光信号转化为电信号。
16.根据权利要求12-14任一项所述的距离计算芯片，其特征在于，所述光电传感器包括：
单光子雪崩二极管阵列；以及
时间数字转化器，与所述单光子雪崩二极管阵列连接，用于接收经由目标物体反射回的所述脉冲激光信号，并计算所述单光子雪崩二极管阵列被接收的光信号触发的次数，以生成所述电信号。
17.一种相机，其特征在于，包括激光发射器、光电传感器、存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述光电传感器与所述处理器连接，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-11任一项所述的方法的步骤。
18.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-11任一项所述的方法的步骤。
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