一种飞行时间测距方法、装置、飞行时间相机及电子设备与流程

1.本发明涉及光成像技术领域，尤其涉及一种飞行时间测距方法、装置、飞行时间相机及电子设备。


背景技术：

2.飞行时间（tof，time of flight）技术是一种利用光的飞行时间来测量场景深度的技术，其中，itof（indirect tof）是通过测量相位偏移来间接测量光的飞行时间。具体地，itof相机（也即itof传感器）向场景中发射调制后的红外光信号，再由传感器接收场景中待测物体反射回来的光信号，通过一定的鉴频技术计算出相位变化，从而根据相位变化得到目标距离。
3.然而，itof传感器在曝光阶段，部分环境光混杂在反射光中被传感器接收，环境光越强，引起的深度误差也越大。目前，itof抗环境光的主要手段围绕在对硬件的改造上，增加了产品成本。


技术实现要素：

4.为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种飞行时间测距方法、装置、飞行时间相机及电子设备。
5.为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：第一方面，本发明实施例提供一种飞行时间测距方法，包括：发送光信号，基于所述光信号的频率确定至少一个第一解调信号；所述光信号经目标反射后被接收；所述第一解调信号的初始相位不大于；基于所述第一解调信号和接收的所述光信号进行多次互相关处理，获得多次互相关处理对应的多个处理结果；确定每个处理结果对应的第一相位差，根据多个处理结果各自对应的第一相位差在多个处理结果中确定目标处理结果，基于所述目标处理结果确定目标距离。
6.上述方案中，所述基于所述第一解调信号和接收的所述光信号进行多次互相关处理，获得多次互相关处理对应的多个处理结果，包括：确定与每个第一解调信号的初始相位分别间隔0、、和的四个解调信号；基于四个解调信号对接收的所述光信号进行互相关处理，获得所述互相关处理对应的处理结果；每个所述处理结果包括四个互相关值，其中，每一解调信号对应一个所述互相关值。
7.上述方案中，所述四个互相关值包括所述第一解调信号对应的第一互相关值，以及与所述第一解调信号的初始相位分别间隔、和的解调信号分别对应的第二
互相关值、第三互相关值和第四互相关值；所述确定每个处理结果对应的第一相位差，包括：确定每个处理结果对应的第一差值和第二差值，其中，所述第一差值为所述第一互相关值与所述第三互相关值的差值，所述第二差值为所述第四互相关值与所述第二互相关值的差值；基于所述第一差值和所述第二差值的反正切值确定每个处理结果对应的第一相位差。
8.上述方案中，所述根据多个处理结果各自对应的第一相位差在多个处理结果中确定目标处理结果，包括：确定每个处理结果对应的第一相位差与的距离值，将距离值最大的所述第一相位差对应的处理结果确定为目标处理结果，其中，所述距离值包括每个处理结果对应的所述第一相位差距离的最小值，k为非负整数。
9.上述方案中，所述基于所述光信号的频率确定至少一个第一解调信号，包括：在所述光信号具有不同初始相位时，基于所述光信号的频率确定一个第一解调信号；在所述光信号具有相同初始相位时，基于所述光信号的频率确定多个不同初始相位的第一解调信号。
10.上述方案中，所述发送光信号，包括：发送单一频率的光信号；所述基于所述目标处理结果确定目标距离，包括：根据所述目标处理结果对应的第一相位差，确定接收的所述光信号与发送的所述光信号之间的第二相位差，基于所述第二相位差和所述光信号的频率确定所述目标距离。
11.上述方案中，所述发送光信号，包括：发送多个不同频率的光信号；所述基于所述目标处理结果确定目标距离，包括：根据所述目标处理结果对应的第一相位差，确定接收的所述光信号与发送的所述光信号之间的第二相位差；基于对应于不同频率的多个处理结果确定所述目标处理结果的混叠次数，根据所述混叠次数、所述第二相位差以及所述目标处理结果对应的频率确定所述目标距离。
12.第二方面，本发明实施例还提供一种飞行时间测距装置，包括：发送模块，用于发送光信号；所述光信号经目标反射后被接收；解调信号生成模块，用于基于所述光信号的频率确定至少一个第一解调信号；所述第一解调信号的初始相位不大于；互相关处理模块，用于基于所述解调信号生成模块确定的所述第一解调信号和接收的所述光信号进行多次互相关处理，获得多次互相关处理对应的多个处理结果；以及目标距离计算模块，用于确定所述互相关处理模块获得的每个处理结果对应的第一相位差，根据多个处理结果各自对应的第一相位差在多个处理结果中确定目标处理结果，基于所述目标处理结果确定目标距离。
13.上述方案中，所述解调信号生成模块，用于确定与每个第一解调信号的初始相位
分别间隔0、、和的四个解调信号；所述互相关处理模块，用于基于所述解调信号生成模块生成的所述四个解调信号对接收的所述光信号进行互相关处理，获得所述互相关处理对应的处理结果；每个所述处理结果包括四个互相关值，其中，每一解调信号对应一个所述互相关值。
14.上述方案中，所述四个互相关值包括所述第一解调信号对应的第一互相关值，以及与所述第一解调信号的初始相位分别间隔、和的解调信号分别对应的第二互相关值、第三互相关值和第四互相关值；所述目标距离计算模块包括：第一处理子模块，用于确定所述互相关处理模块获得的每个处理结果对应的第一差值和第二差值，其中，所述第一差值为所述第一互相关值与所述第三互相关值的差值，所述第二差值为所述第四互相关值与所述第二互相关值的差值；基于所述第一处理子模块确定的所述第一差值和所述第二差值的反正切值确定每个处理结果对应的第一相位差。
15.上述方案中，所述目标距离计算模块还包括：第二处理子模块，用于确定所述互相关处理模块获得的每个处理结果对应的第一相位差与的距离值，将距离值最大的所述第一相位差对应的处理结果确定为目标处理结果，其中，所述距离值包括每个处理结果对应的所述第一相位差距离的最小值，k为非负整数。
16.上述方案中，所述解调信号生成模块，用于在所述光信号具有不同初始相位时，基于所述光信号的频率确定一个第一解调信号；在所述光信号具有相同初始相位时，基于所述光信号的频率确定多个不同初始相位的第一解调信号。
17.上述方案中，所述发送模块，用于发送单一频率的光信号；所述目标距离计算模块还包括：第三处理子模块，用于根据所述目标处理结果对应的第一相位差，确定接收的所述光信号与发送的所述光信号之间的第二相位差，基于所述第二相位差和所述光信号的频率确定所述目标距离。
18.上述方案中，所述发送模块，用于发送多个不同频率的光信号；所述目标距离计算模块还包括：第四处理子模块，用于根据所述目标处理结果对应的第一相位差，确定接收的所述光信号与发送的所述光信号之间的第二相位差；基于对应于不同频率的多个处理结果确定所述目标处理结果的混叠次数，根据所述混叠次数、所述第二相位差以及所述目标处理结果对应的频率确定所述目标距离。
19.第三方面，本发明实施例还提供一种飞行时间相机，所述飞行时间相机包括光信号生成组件、发送组件、接收组件和控制器，所述控制器包括处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，所述光信号生成组件，用于生成光信号；所述发送组件连接所述光信号生成组件，用于发送所述光信号生成组件生成的所述光信号；
所述接收组件，用于接收所述发送组件发送的光信号，并将接收到的光信号发送至所述控制器；所述光信号经目标反射后被所述接收组件接收；所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行前述方法的步骤。
20.第四方面，本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括前述的飞行时间相机。
21.第五方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现前述方法的步骤。
22.本发明实施例提供了一种飞行时间测距方法、装置、飞行时间相机及电子设备，通过改变调制信号的配置原则或者改变发送光信号的初始相位，改变了测距过程中易受内部噪声和外部环境光干扰的相位差区间，能够获得多组受噪声影响程度不同的互相关处理结果，并从中选取最佳处理结果进行目标距离解算，提高了系统的抗干扰能力和测量精度。
附图说明
23.图1为本发明实施例的飞行时间测距方法的流程示意图一；图2为本发明实施例的飞行时间测距方法的流程示意图二；图3为本发明实施例的第一处理结果和第二处理结果各自对应的第一差值与接收光信号与发送光信号之间的相位差的关系示意图；图4为本发明实施例的飞行时间测距方法的流程示意图三；图5为本发明实施例的飞行时间测距方法的流程示意图四；图6为本发明实施例的第五处理结果和第六处理结果各自对应的第一差值x与测量值的关系示意图；图7为本发明实施例的飞行时间测距装置的组成结构示意图；图8为本发明实施例的飞行时间相机的组成结构示意图；图9为本发明实施例的电子设备的组成结构示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
25.本发明实施例提供了一种飞行时间测距方法。图1为本发明实施例的飞行时间测距方法的流程示意图一，如图1所示，所述方法包括：步骤101、发送光信号，基于所述光信号的频率确定至少一个第一解调信号；所述光信号经目标反射后被接收；所述第一解调信号的初始相位不大于；步骤102、基于所述第一解调信号和接收的所述光信号进行多次互相关处理，获得多次互相关处理对应的多个处理结果；步骤103、确定每个处理结果对应的第一相位差，根据多个处理结果各自对应的第一相位差在多个处理结果中确定目标处理结果，基于所述目标处理结果确定目标距离。
26.本实施例的飞行时间测距方法可应用于itof传感器或由itof传感器构成的成像系统中，itof传感器发射连续的调制光信号，所述调制光信号在光路上传播一个周期的距
离，相位将延迟，基于光速c，只需测量不足一个周期的相位差，即可根据该调制光信号经目标反射后所形成的相位差确定待测距离d。相关技术中，通常采用四步相移法获得所述相位差。
27.本实施例基于一基准光信号生成发送的光信号，其中，表示光信号的频率，t表示时间。发送的光信号可以是所述基准光信号，还可以是对所述基准光信号进行相移之后的光信号，即以已知的相位发送光信号，此情况下，基于发送的光信号和经目标反射后被接收的光信号确定目标距离的准确性将会取决于发送光信号的相移的准确性。
28.步骤101中，基于所述光信号的频率确定至少一个与所述光信号的频率相同的第一解调信号。所述步骤101至少包括以下情况之一：发送单一频率、不同初始相位的光信号，基于所述光信号的频率确定一个第一解调信号；或者，发送单一频率、相同初始相位的光信号，基于所述光信号的频率确定多个不同初始相位、相同频率的第一解调信号；或者，发送多个不同频率的光信号，基于所述光信号的多个频率确定多个第一解调信号，每一所述光信号的频率至少对应一个第一解调信号；对应于同一频率的多个第一解调信号的初始相位不同，和/或，对应于同一频率的多个光信号的初始相位不同。
29.可以理解，只有在发送的光信号具有不同的初始相位时，可以确定一个第一解调信号；当发送的光信号具有相同初始相位时，若仅发送单一频率的光信号，则根据所述单一频率确定多个相同频率、不同初始相位的第一解调信号，若发送多个频率的光信号，则可以根据所述多个频率中的每个频率确定至少一个与该频率相同的第一解调信号，此时，相同频率的多个第一解调信号的初始相位不同。基于发送的光信号的初始相位不同，或者，基于第一解调信号的频率不同和/或初始相位不同，本实施例能够基于四步相移法进行多次互相关处理，得到多个不同精度的互相关处理结果。
30.在一些可选的实施例中，所述基于所述光信号的频率确定至少一个第一解调信号，包括：在所述光信号具有不同初始相位时，基于所述光信号的频率确定一个第一解调信号；在所述光信号具有相同初始相位时，基于所述光信号的频率确定多个不同初始相位的第一解调信号。
31.步骤102中，基于所述第一解调信号采用四步相移法对接收的光信号进行互相关处理，本实施例中，对于所述光信号的一种初始相位，基于一个第一解调信号以及与该第一解调信号分别间隔、和的三个解调信号对所述光信号进行互相关处理，即获得一次处理结果，基于此，所述光信号的不同初始相位和/或不同的第一解调信号，能够获得多次互相关处理对应的多次处理结果。
32.示例性的，所述步骤102可以包括：确定与每个第一解调信号的初始相位分别间隔0、、和的四个解调信号；基于四个解调信号对接收的所述光信号进行互相关处理，获得所述互相关处理对应的处理结果；每个所述处理结果包括四个互相关值，其中，每一解调信号对应一个所述互相关值。
33.作为一种实施方式，发送的所述光信号具有不同的初始相位，所述基于四个解调信号对接收的所述光信号进行互相关处理，获得所述互相关处理对应的处理结果，包括：基于四个解调信号对接收的不同初始相位的所述光信号进行互相关处理，获得不同初始相位的所述光信号各自对应的处理结果。具体地，基于一基准光信号进行不同的相移之后生成不同初始相位的发送光信号，其中，}分别表示光信号的k个不同初始相位。本实施例基于同一第一解调信号能够确定四个解调信号，基于所述四个解调信号对接收的光信号进行互相关处理，获得光信号的不同初始相位各自对应的处理结果，每一处理结果均包括四个互相关值，即每个解调信号对应一个互相关值。
34.作为另一种实施方式，发送的所述光信号的初始相位相同，所述基于四个解调信号对接收的所述光信号进行互相关处理，获得所述互相关处理对应的处理结果，包括：基于不同第一解调信号对应的四个解调信号对接收的所述光信号进行互相关处理，获得不同第一解调信号各自对应的处理结果。
35.具体地，以单一频率的发送光信号为例，基于所述光信号的频率，给定不同的n个不大于的初始相位}，能够确定n个第一解调信号，进一步对n个第一解调信号分别进行0、、和的相移，分别确定各个第一解调信号对应的四个解调信号。比如，四个解调信号可以为、等。
36.基于n个不同的解调信号可以确定n组不同的四个解调信号，分别基于n组不同的四个解调信号对接收的所述光信号进行互相关处理，获得n组处理结果。对于多个不同频率的光信号，同一频率对应多个不同初始相位的第一解调信号时，每一频率的互相关处理过程均可以参照上述单一频率的情况，这里不再赘述。
37.需要说明的是，itof相机可基于发送的光信号通过多个移相器生成多个解调信号，并构成多个所述第一解调信号及其对应的四个解调信号，或者仅通过有限个（比如四个）移相器生成对应于同一第一解调信号的四个解调信号，然后通过不同时间窗口构成多个解调信号，比如在前一帧通过四个移相器生成第一解调信号对应的四个解调信号，在后
一帧基于与前一帧不同的初始相位生成另一第一解调信号对应的四个解调信号。所述互相关处理则可以基于itof相机中的互相关电路、卷积电路、非递归型滤波（fir）电路等实现，本发明并不对互相关处理过程进行限定，可以理解，凡是能够实现互相关操作得到对应的互相关值的过程均在本发明的保护范围之内。
38.相关技术中，四步相移法在利用四个解调信号各自对应的互相关值确定接收光信号与发送光信号之间的相位差时，由于三角函数运算的取值范围的限制，在特定的相位差区间内，目标距离的解算精度容易受到内部噪声和外部环境光干扰的影响。故本技术步骤103中，基于多次互相关处理获得的多个处理结果，确定每个处理结果对应的第一相位差，所述第一相位差能够反映所述处理结果对噪声的敏感程度，基于多个处理结果各自对应的第一相位差能够确定一组精度最优的目标处理结果，用于解算目标距离。
39.本实施例中，确定每次互相关处理结果对应的第一相位差，所述第一相位差与发送光信号的初始相位、第一解调信号的初始相位以及发送光信号与接收光信号之间的相位差相关，本实施例中，当第一解调信号与发送光信号的初始相位一致时，所述第一相位差即为发送光信号与接收光信号之间的相位差，当第一解调信号与发送光信号的初始相位间隔时，相应的，所述第一相位差为。
40.示例性的，对于发送的光信号，经目标反射后被接收的光信号可以表示为，其中，表示发送光信号的初始相位，接收光信号的幅度a以及接收光信号与发送光信号的相位差未知。利用解调信号对接收的光信号进行互相关处理，得到相关函数为： ；对于初始相位在周期内等间隔分布的四个解调信号，例如，初始相位为的第一解调信号，初始相位分别为、和的第二解调信号、第三解调信号和第四解调信号，上述四个解调信号与接收光信号进行互相关处理，可以得到四个互相关值：；；；；
其中，k表示接收光信号叠加背景信息造成的偏移量，表示第一解调信号的初始相位，不大于。根据上述互相关处理结果中的四个互相关值、、和，基于三角函数运算可以确定该处理结果对应的第一相位差，其中，表示第一解调信号与发送光信号之间的初始相位的间隔。
41.采用本发明实施例的技术方案，通过改变解调信号的配置原则或改变发送光信号的初始相位，改变了测距过程中易受内部噪声和外部环境光干扰的相位差区间，能够获得多组受噪声影响程度不同的互相关处理结果，并从中选取最佳互相关处理结果进行目标距离解算，提高了系统的抗干扰能力和测量精度。
42.基于前述实施例步骤101至步骤103所述，本发明实施例还提供一种飞行时间测距方法。本实施例针对步骤103进行进一步阐述。
43.具体地，本实施例中，每个处理结果均包括四个互相关值，所述四个互相关值包括所述第一解调信号对应的第一互相关值，与所述第一解调信号的初始相位间隔的解调信号对应的第二互相关值，与所述第一解调信号的初始相位间隔的解调信号对应的第三互相关值，以及与所述第一解调信号的初始相位间隔的解调信号对应的第四互相关值；所述步骤103中，所述确定每个处理结果对应的第一相位差，包括：确定每个处理结果对应的第一差值和第二差值，其中，所述第一差值为所述第一互相关值与所述第三互相关值的差值，所述第二差值为所述第四互相关值与所述第二互相关值的差值；基于所述第一差值和所述第二差值的反正切值确定每个处理结果对应的第一相位差。
44.对于第i次互相关处理后获得的四个互相关值、、、，第i个处理结果对应的第一差值为，第二差值为，所述第一差值与所述第二差值的反正切值为，所述反正切值亦可通过确定。由于反正切函数取值范围的限制，本实施例将所述反正切值修正至内，得到所述第一相位差：
。
45.多个处理结果能够获得多个第一相位差。但受到反正切函数的取值范围的影响，当中的取值在0附近时，由于系统内部噪声和外部环境光干扰带来的扰动，计算得到的接收光信号与发送光信号之间的相位差会存在较大误差，严重影响测距精度，其中表示第i次互相关处理对应的第一解调信号与发送光信号的初始相位差。因此，本实施例进行多次互相关处理，每次互相关处理对噪声敏感的相位差区间不同，根据多个处理结果各自对应的第一相位差在多个处理结果中确定目标处理结果，基于目标处理结果确定目标距离。
46.作为一种可选的实施方式，所述根据多个处理结果各自对应的第一相位差在多个处理结果中确定目标处理结果，包括：确定每个处理结果对应的第一相位差与的距离值，将距离值最大的所述第一相位差对应的处理结果确定为目标处理结果，其中，所述距离值包括每个处理结果对应的所述第一相位差距离的最小值，k为非负整数。也就是说，当反正切函数的解算值距离越远，计算精度越高，受到噪声和环境光影响的程度越小。
47.采用本发明实施例的技术方案，在利用解调信号基于四步相移法确定测距结果之前，根据多个互相关处理结果获取能够反映不同处理结果的理论解算精度的第一相位差，利用所述第一相位差选取最佳互相关处理结果进行目标距离解算，提高了系统的抗干扰能力和测量精度。
48.本发明实施例还提供一种飞行时间测距方法，本实施例针对单频itof。图2为本发明实施例的飞行时间测距方法的流程示意图二，如图2所示，所述方法包括：步骤201、发送单一频率的光信号，基于所述光信号的频率确定多个不同初始相位的第一解调信号；所述光信号经目标反射后被接收；所述第一解调信号的初始相位不大于；步骤202、确定与每个第一解调信号的初始相位分别间隔0、、和的四个解调信号；分别基于不同第一解调信号对应的四个解调信号对接收的所述光信号进行互
相关处理，获得多个第一解调信号各自对应的处理结果；每个所述处理结果包括四个互相关值，其中，每一解调信号对应一个所述互相关值；步骤203、确定每个处理结果对应的第一相位差，根据多个处理结果各自对应的第一相位差在多个处理结果中确定目标处理结果；步骤204、根据所述目标处理结果对应的第一相位差，确定接收的所述光信号与发送的所述光信号之间的第二相位差，基于所述第二相位差和所述光信号的频率确定所述目标距离。
49.本实施例步骤203的相关阐述具体可参照前述实施例中步骤103的相关阐述，为节省篇幅，这里不再赘述。
50.步骤201中，所述光信号为单一频率的光信号，基于所述光信号的频率确定的多个第一解调信号的初始相位不同。示例性的，发送光信号为，基于光信号的频率确定初始相位分别为0和的两个第一解调信号、。
51.步骤202中，基于其中一个第一解调信号确定的四个解调信号对接收的光信号进行互相关处理，获得第一处理结果，基于另一个第一解调信号确定的四个解调信号对接收的光信号进行互相关处理，获得第二处理结果}，其中，、、和分别表示由第一解调信号确定的四个解调信号各自对应的初始相位，、分别表示第一处理结果对应的第一互相关值、第二互相关值、第三互相关值和第四互相关值；、、和分别表示由第一解调信号确定的四个解调信号各自对应的初始相位，、分别表示第二处理结果对应的第一互相关值、第二互相关值、第三互相关值和第四互相关值。
52.本实施例中，所述第一相位差由反正切值确定，根据其与的距离值可以确定第一处理结果和第二处理结果各自对应的距离解算精度。以第一处理结果为例，对应的第一差值，第二差值，将反正切值
修正至内即可得到所述第一处理结果对应的第一相位差。
53.图3为第一处理结果和第二处理结果对应的第一差值与接收光信号与发送光信号之间的真实相位差的关系示意图。如图3所示，第一处理结果在接收光信号与发送光信号的真实相位差位于或附近时，易受到干扰，第二处理结果则在接收光信号与发送光信号的真实相位差位于或附近时，易受到干扰。
54.基于此，通过配置初始相位不同的第一解调信号，本实施例能够有效规避易受到噪声和环境光干扰的相位差区间，并通过所述第一相位差，始终保证输出精度较高的测量结果。
55.作为一种可选的实施方式，所述多个第一解调信号包括两个初始相位不同的第一解调信号，分别基于两个第一解调信号的初始相位确定对应的四个解调信号，则所述步骤202中，所述分别基于不同第一解调信号对应的四个解调信号对接收的所述光信号进行互相关处理，获得多个第一解调信号各自对应的处理结果，可以包括：基于其中一个第一解调信号确定的四个解调信号对当前帧接收的光信号进行互相关处理，获得第一处理结果；基于另一个第一解调信号确定的四个解调信号对相邻帧接收的光信号进行互相关处理，确定第二处理结果。
56.相应的，所述步骤203还可以包括：判断第一处理结果对应的第一相位差与的距离值是否超过第一预设阈值；在所述距离值未超过所述第一预设阈值的情况下，确定第一处理结果为目标处理结果，在所述距离值超过所述第一预设阈值的情况下，确定第二处理结果为目标处理结果；其中，所述距离值为每个处理结果对应的第一相位差距离的最小值，k为非负整数。
57.本实施例通过在相邻两帧之间进行基于不同调制信号集合的距离解算，可以保证至少相邻两帧的解算结果同时受到噪声和环境光干扰的概率较低，提高了单频itof相机的测量精度和抗干扰能力。
58.对于单频itof而言，最大测量距离不能超过光信号一个周期对应的距离，步骤204中，根据所述目标处理结果对应的第一相位差，确定接收的所述光信号与发送的所述光信号之间的第二相位差，基于所述第二相位差和所述光信号的频率确定所述目标距离。可以理解，所述第二相位差为发送光信号与接收光信号之间的真实相位差。
59.示例性的，对于发送光信号，表示光信号的初始相位，第一解调信号的初始相位为，基于初始相位分别为、、和
的四个解调信号对接收的所述光信号进行互相关处理，可获得四个互相关值、、和，则所述第二相位差为：；需要注意的是，第二相位差的取值为。在获得所述目标处理结果对应的第一相位差的前提下，可以根据所述第一相位差、所述目标处理结果对应的发送光信号的初始相位以及所述目标处理结果对应的第一解调信号的初始相位来确定所述第二相位差。
60.本发明实施例还提供一种飞行时间测距方法，本实施例针对单频itof。图4为本发明实施例的飞行时间测距方法的流程示意图三，如图4所示，所述方法包括：步骤301、发送单一频率、具有不同初始相位的光信号，基于所述光信号的频率确定一个第一解调信号；所述光信号经目标反射后被接收；所述第一解调信号的初始相位不大于；步骤302、确定与所述第一解调信号的初始相位分别间隔0、、和的四个解调信号；基于所述四个解调信号对接收的不同初始相位的所述光信号进行互相关处理，获得不同初始相位的所述光信号各自对应的处理结果；每个所述处理结果包括四个互相关值，其中，每一解调信号对应一个所述互相关值；步骤303、确定每个处理结果对应的第一相位差，根据多个处理结果各自对应的第一相位差在多个处理结果中确定目标处理结果；步骤304、根据所述目标处理结果对应的第一相位差，确定接收的所述光信号与发送的所述光信号之间的第二相位差，基于所述第二相位差和所述光信号的频率确定所述目标距离。
61.本实施例步骤303和步骤304的相关阐述具体可分别参照前述实施例中步骤103和步骤204的相关阐述，为节省篇幅，这里不再赘述。
62.步骤301中，发送单一频率、具有不同初始相位的光信号，示例性的，可在不同时间窗口分别发送初始相位不同的光信号，比如在前一帧发送频率为、初始相位为0的光信号，在后一帧发送频率为、初始相位为的光信号，基于所述光信号的频率确定一个第一解调信号，可选的，所述第一解调信号为。
63.进一步确定四个解调信号为
，分别基于四个解调信号对不同帧的接收光信号进行互相关处理，能够获得光信号对应的接收光信号的第三处理结果，和光信号对应的接收光信号的第四处理结果。本实施例中，基于第三处理结果得到的第一相位差为，基于第四处理结果得到的第一相位差为，根据多个处理结果各自对应的第一相位差在多个处理结果中确定目标处理结果，可以理解，所述目标处理结果对应的第一相位差距离较远，目标距离的解算结果稳定性较高。对于发送两个以上不同初始相位的光信号的情况，可以参照上述过程，这里不再赘述。
64.本发明实施例还提供一种飞行时间测距方法，本实施例针对多频itof。图5为本发明实施例的飞行时间测距方法的流程示意图四，如图5所示，所述方法包括：步骤401、发送多个不同频率的光信号，基于所述光信号的多个不同频率确定多个第一解调信号；所述光信号经目标反射后被接收；所述第一解调信号的初始相位不大于；步骤402、确定与每个第一解调信号的初始相位分别间隔0、、和的四个解调信号；分别基于不同第一解调信号对应的四个解调信号对接收的所述光信号进行互相关处理，获得多个第一解调信号各自对应的处理结果；每个所述处理结果包括四个互相关值，其中，每一解调信号对应一个所述互相关值；步骤403、确定每个处理结果对应的第一相位差，根据多个处理结果各自对应的第一相位差在多个处理结果中确定目标处理结果；步骤404、根据所述目标处理结果对应的第一相位差，确定接收的所述光信号与发送的所述光信号之间的第二相位差；基于对应于不同频率的多个处理结果确定所述目标处理结果的混叠次数，根据所述混叠次数、所述第二相位差以及所述目标处理结果对应的频率确定所述目标距离。
65.本实施例步骤403的相关阐述具体可参照前述实施例中步骤103的相关阐述，为节省篇幅，这里不再赘述。
66.步骤401中，发送多个不同频率的光信号；所述光信号的每一频率至少对应一个相同频率的第一解调信号，对应于同一频率的多个第一解调信号的初始相位不同，和/或，对应于同一频率的光信号的初始相位不同。
67.作为一种实施方式，多个第一解调信号的频率与所述光信号的各个频率一一对应，且所述多个第一解调信号的初始相位相同。示例性的，发送频率为和
的光信号，所述多个第一解调信号包括频率不同、初始相位相同的两个第一解调信号、。步骤402中，基于其中一个第一解调信号确定的四个解调信号、、和对接收的光信号进行互相关处理，获得第五处理结果，基于另一个第一解调信号确定的四个解调信号、、和对接收的光信号进行互相关处理，获得第六处理结果。
68.同样地，本实施例中的第一相位差基于反正切值得到，图6为第五处理结果和第六处理结果各自对应的第一差值x与测量距离值的关系示意图。如图6所示，利用不同频率的第一解调信号确定的四个解调信号进行互相关处理出现时对应的测量距离存在差异，由此通过第五处理结果和第六处理结果能够规避单一频率下的噪声敏感区间，当某一频率下的测量精度下降时，本实施例可以利用其它频率的测量值进行融合得到最终输出的目标距离，从而提高多频itof相机的测量精度和抗干扰能力。
69.当所述光信号的每一频率对应多个不同初始相位的第一解调信号，或者，对于每一频率发送多个不同初始相位的光信号时，对于每一频率的光信号的处理过程可参照前述实施例中对于单一频率的光信号的处理过程，这里不再赘述。需要说明的是，所述步骤403中，可以先在对应同一频率的多个处理结果中，确定该频率下距离值最大的第一相位差对应的处理结果，然后比较不同频率的处理结果对应的最大距离值，确定目标处理结果。
70.步骤404中，首先根据目标处理结果对应的第一相位差，确定接收的所述光信号与发送的所述光信号之间的第二相位差，然后利用对应于不同频率的多个处理结果确定的第二相位差，确定所述目标处理结果对应的频率的混叠次数。以第五处理结果和第六处理结果为例，根据不同频率测量的目标距离与第二相位差的关系，采用穷举法等可以确定第五处理结果与第六处理结果的混叠次数、，其中，c表示光速，、分别表示由第五处理结果和第六处理结果确定的第二相位差。最终根据所述目标处理结果对应频率下的混叠次数、第二相位差以及频率确定目标距离。
71.本发明实施例还提供一种飞行时间测距装置。图7为本发明实施例的飞行时间测距装置的组成结构示意图，如图7所示，飞行时间测距装置500包括：发送模块501，用于发送光信号；所述光信号经目标反射后被接收；解调信号生成模块502，用于基于所述光信号的频率确定至少一个第一解调信号；
所述第一解调信号的初始相位不大于；互相关处理模块503，用于基于所述解调信号生成模块502确定的所述第一解调信号和接收的所述光信号进行多次互相关处理，获得多次互相关处理对应的多个处理结果；以及目标距离计算模块504，用于确定所述互相关处理模块503获得的每个处理结果对应的第一相位差，根据多个处理结果各自对应的第一相位差在多个处理结果中确定目标处理结果，基于所述目标处理结果确定目标距离。
72.在本发明的一些可选实施例中，所述解调信号生成模块502，用于确定与每个第一解调信号的初始相位分别间隔0、、和的四个解调信号；所述互相关处理模块503，用于基于所述解调信号生成模块502生成的所述四个解调信号对接收的所述光信号进行互相关处理，获得所述互相关处理对应的处理结果；每个所述处理结果包括四个互相关值，其中，每一解调信号对应一个所述互相关值。
73.在本发明的一些可选实施例中，所述四个互相关值包括所述第一解调信号对应的第一互相关值，以及与所述第一解调信号的初始相位分别间隔、和的解调信号分别对应的第二互相关值、第三互相关值和第四互相关值；所述目标距离计算模块504包括：第一处理子模块，用于确定所述互相关处理模块503获得的每个处理结果对应的第一差值和第二差值，其中，所述第一差值为所述第一互相关值与所述第三互相关值的差值，所述第二差值为所述第四互相关值与所述第二互相关值的差值；基于所述第一处理子模块确定的所述第一差值和所述第二差值的反正切值确定每个处理结果对应的第一相位差。
74.在本发明的一些可选实施例中，所述目标距离计算模块504还包括：第二处理子模块，用于确定所述互相关处理模块503获得的每个处理结果对应的第一相位差与的距离值，将距离值最大的所述第一相位差对应的处理结果确定为目标处理结果，其中，所述距离值包括每个处理结果对应的所述第一相位差距离的最小值，k为非负整数。
75.在本发明的一些可选实施例中，所述解调信号生成模块502，用于在所述光信号具有不同初始相位时，基于所述光信号的频率确定一个第一解调信号；在所述光信号具有相同初始相位时，基于所述光信号的频率确定多个不同初始相位的第一解调信号。
76.在本发明的一些可选实施例中，所述发送模块501，用于发送单一频率的光信号；所述目标距离计算模块504还包括：第三处理子模块，用于根据所述目标处理结果对应的第一相位差，确定接收的所述光信号与发送的所述光信号之间的第二相位差，基于所述第二相位差和所述光信号的频率确定所述目标距离。
77.在本发明的一些可选实施例中，所述发送模块501，用于发送多个不同频率的光信
号；所述目标距离计算模块504还包括：第四处理子模块，用于根据所述目标处理结果对应的第一相位差，确定接收的所述光信号与发送的所述光信号之间的第二相位差；基于对应于不同频率的多个处理结果确定所述目标处理结果的混叠次数，根据所述混叠次数、所述第二相位差以及所述目标处理结果对应的频率确定所述目标距离。本发明实施例中，所述飞行时间测距装置500中的发送模块501在实际应用中可由发光二极管（led）、激光二极管、垂直腔面发射激光器（vcsel，vertical
‑
cavity surface
‑
emitting laser）等实现；所述飞行时间测距装置500中的解调信号生成模块502、互相关处理模块503和目标距离计算模块504（第一处理子模块、第二处理子模块、第三处理子模块和第四处理子模块），在实际应用中均可由所述装置中的中央处理器（cpu，central processing unit）、数字信号处理器（dsp，digital signal processor）、微控制单元（mcu，microcontroller unit）或可编程门阵列（fpga，field－programmable gate array）实现。
78.需要说明的是：上述实施例提供的飞行时间测距装置在进行测距时，仅以上述各程序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处理分配由不同的程序模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的飞行时间测距装置与飞行时间测距方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
79.本发明实施例还提供一种飞行时间相机。图8为本发明实施例的飞行时间相机的组成结构示意图，如图8所示，飞行时间相机600包括：光信号生成组件601、发送组件602、接收组件603和控制器604，所述控制器604包括处理器605和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器606；其中，所述光信号生成组件601，用于生成光信号；所述发送组件602连接所述光信号生成组件601，用于发送所述光信号生成组件601生成的所述光信号；所述接收组件603，用于接收所述发送组件602发送的光信号，并将接收到的光信号发送至所述控制器604；所述光信号经目标反射后被所述接收组件603接收；所述处理器605用于运行所述计算机程序时，执行前述实施例所述飞行时间测距方法的步骤。
80.可选的，光信号生成组件601可以包括led光源或激光器（比如vcsel），发送组件602还可以包括调制电路，用于对所述光信号生成组件601生成的光信号进行连续高频调制。上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器605中，或者由处理器605实现。处理器605可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器605中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器605可以是通用处理器、数字信号处理器（dsp，digital signal processor），或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器605可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器606，处理器605读取存储器606中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。
81.在示例性实施例中，飞行时间相机600可以被一个或多个应用专用集成电路（asic，application specific integrated circuit）、dsp、可编程逻辑器件（pld，programmable logic device）、复杂可编程逻辑器件（cpld，complex programmable logic device）、现场可编程门阵列（fpga，field
‑
programmable gate array）、通用处理器、控制器、微控制器（mcu，micro controller unit）、微处理器（microprocessor）、或其他电子元件实现，用于执行前述方法。
82.图9是本发明实施例的电子设备的组成结构示意图，电子设备700可以是移动电话、计算机、数字广播终端、信息收发设备、游戏控制台、平板设备、医疗设备、健身设备、个人数字助理等。图9所示的电子设备700包括：前述实施例所述的飞行时间相机600、至少一个处理器701、存储器702、至少一个网络接口703和用户接口704。电子设备700中的各个组件通过总线系统705耦合在一起。可理解，总线系统705用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统705除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图9中将各种总线都标为总线系统705。
83.其中，用户接口704可以包括显示器、键盘、鼠标、轨迹球、点击轮、按键、按钮、触感板或者触摸屏等。可以理解，存储器702或存储器606可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备、或者它们的组合来实现。其中，非易失性存储器可以是只读存储器（rom，read only memory）、可编程只读存储器（prom，programmable read
‑
only memory）、可擦除可编程只读存储器（eprom，erasable programmable read
‑
only memory）、电可擦除可编程只读存储器（eeprom，electrically erasable programmable read
‑
only memory）、磁性随机存取存储器（fram，ferromagnetic random access memory）、快闪存储器（flash memory）、磁表面存储器、光盘、或只读光盘（cd
‑
rom，compact disc read
‑
only memory）；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器（ram，random access memory），其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的ram可用，例如静态随机存取存储器（sram，static random access memory）、同步静态随机存取存储器（ssram，synchronous static random access memory）、动态随机存取存储器（dram，dynamic random access memory）、同步动态随机存取存储器（sdram，synchronous dynamic random access memory）、双倍数据速率同步动态随机存取存储器（ddrsdram，double data rate synchronous dynamic random access memory）、增强型同步动态随机存取存储器（esdram，enhanced synchronous dynamic random access memory）、同步连接动态随机存取存储器（sldram，synclink dynamic random access memory）、直接内存总线随机存取存储器（drram，direct rambus random access memory）。本发明实施例描述的存储器506旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
84.本发明实施例中的存储器702用于存储各种类型的数据以支持电子设备700的操作。这些数据的示例包括：用于在电子设备700上操作的任何计算机程序，如操作系统7021和应用程序7022；联系人数据；电话簿数据；消息；图片；视频等。其中，操作系统7021包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序7022可以包含各种应用程序，例如媒体播放器（media player）、浏览器（browser）等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序还可以包含在应用程序7022中。
85.在示例性实施例中，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，例如包括计算机程序的存储器606，上述计算机程序可由飞行时间相机600的处理器605执行，以完成前述方法所述步骤。计算机可读存储介质可以是fram、rom、prom、eprom、eeprom、flash memory、磁表面存储器、光盘、或cd
‑
rom等存储器；也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各种设备，如移动电话、计算机、平板设备、个人数字助理等。
86.本技术所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。
87.本技术所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。
88.本技术所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。
89.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
90.上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
91.另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，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，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
92.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
93.或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明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可以以软件产品的形式体现出来，该计算机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台计算机设备（可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、 ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
94.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。