一种测距方法及电子设备与流程

1.本技术涉及计算机视觉技术领域，尤其涉及一种测距方法电子设备。


背景技术：

2.随着科技的发展，计算机视觉被广泛应用到人们日常生活和各行各业，比如地理测绘成像、遥感、汽车自动驾驶、自主车辆、协作机器人、三维景深测量以及消费电子等领域。雷达是实现计算机视觉的一种重要技术，雷达包括但不限于：激光雷达、毫米波雷达、可见光雷达。3d摄像机是雷达系统的一种应用实例，该实例性系统通常包括：激光发射端、接收端、时间数字转换器(time to digital converter,tdc)、控制系统。
3.3d摄像机利用直接飞行时间(direct time of flight,dtof)技术可以实现测距功能。dtof技术是利用脉冲飞行时间来测量距离的一种技术。下面结合测距场景，对测距时系统中各器件的功能和应用方式进行介绍。激光发射端产生光脉冲并将其发射到环境中，光脉冲经环境中的目标物体反射后，由接收端接收。接收端将接收到的光子转换为电信号再提供给tdc。tdc参考脉冲的发射时刻对返回光子的延时进行量化，再放入给定宽度的时间网格中。根据tdc的时间网格中记入的数据可以形成直接飞行时间(direct time of flight,dtof)直方图。通常情况下，信号光脉冲的能量集中且波形包络明显，因此dtof直方图中峰值位置对应于信号光脉冲的飞行时间(time of flight,tof)，通过tof可以计算出目标物体的距离。参见图1，该图示意了一种弱环境光场景下的dtof直方图，图中信号光明显突出于环境光。
4.实际应用中，光子的检出通常会受到两方面因素的干扰：
5.一方面，环境光较强时干扰信号光的检测。参见图2，该图示意了一种强环境光场景下的dtof直方图。图中虚线框处了信号光，结合图2可以看到部分环境光的光子计数超出了信号光的光子计数，导致单纯通过寻峰很难识别信号光。
6.另一方面，光电传感器上的光电探测单元均存在死区时间。当光电探测单元成功探测到一个光子后，在此后的一段固定的死区时间内将无法响应后续到达的光子。参见图3，在死区时间之前，光电探测单元均可正常探测光子，但是在死区时间内光子的探测受到限制。此外，在系统内存中为每个光电探测单元分配了内存空间，一旦环境光较强，该光电探测单元探测到的光子数很容易达到其对应的内存空间上限，进而难以将远距离目标返回的信号光子的数据保存至对应的内存空间。因此，形成的直方图中表现为近距离区间的光子数较多，远距离区间的光子数随飞行时间的增加而降低，妨碍检出场景中自远距离返回的光子。
7.结合上文分析的干扰因素，在dtof技术的应用领域内，如何实现可抗强环境光的远距离目标测距已成为本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

8.本技术提供了一种测距方法及电子设备，以抵抗强环境光的干扰，实现对远距离
目标的有效测距。
9.本技术第一方面提供一种测距方法，该方法包括：
10.向目标物体周期性地发射激光脉冲；
11.获取光强信息，所述光强信息用于表示环境光的光强；
12.当所述光强信息满足第一条件时，通过执行第一预设操作提升远距离的光子保存的概率；其中，所述第一条件包括所述环境光的光强超过第一光强阈值；
13.根据保存的光子生成直接飞行时间dtof直方图；
14.根据所述dtof直方图进行寻峰操作，得到所述目标物体的距离。
15.本技术第一方面提供的测距方法，依据环境光的光强对光子的保存进行控制，在环境光光强较强时通过第一预设操作提升远距离光子保存的概率，打破优先保存近距离光子的固有实现方式，从而避免了强环境光条件下，近距离目标返回的环境光光子保存数量率先累积至光电探测单元的内存空间存储上限导致远距离光子无法成功保存的问题。可见，第一方面提供的测距方法能够在测距时，抵抗强光环境干扰，提升对远距离目标返回的光子的保存概率，进而生成时间维度上更加均衡化的dtof直方图，提升对远距离目标的测距性能。并且第一方面的测距方法在具体实现时，曝光时间短、曝光次数少，不会浪费激光能量，且帧率高，测距时间短。此外，对于强光环境的抵抗效果较好，且不需要增加额外的硬件成本。
16.在第一方面的一种可能的实现方式中可以基于环境光的先验信息获得表示环境光光强的光强信息。所述第一光强阈值为分配给单个光电探测单元的内存空间中保存的光子数的限值；所述获取光强信息，具体可以包括：
17.关闭激光发射器，对所述目标物体所在的场景的环境光进行探测，获得单个光电探测单元的实测环境光光子密度；
18.根据所述实测环境光光子密度和脉冲周期获得脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数的期望值和标准差；
19.根据所述期望值、预设系数和所述标准差得到脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数最大值作为所述光强信息。
20.在关闭激光发射器时，通过获得单个光电探测单元的实测环境光光子密度得到了环境光先验信息，并依照上述方式获得了光子数最大值。可以理解的是，当环境光光强越强，该光子数最大值越大，当环境光光强越弱，该光子数最大值越小。因此，该光子数最大值可以用于表征环境光光强大小，从而可以作为判定是否满足第一条件的光强信息。该方法通过预先获得的光强信息，可以用于选择具体的光子保存模式，即选定fifo模式或lifo模式。从而后续依据选定的光子保存模式来进行保存。
21.例如，当光强信息满足第一条件时，表示环境光光强过强，需要对环境光光子的保存加以约束。因此通过执行第一预设操作提升远距离的光子保存的概率，具体可以包括：
22.将光电探测单元后探测到的若干个光子各自的飞行时间优先保存至该光电探测单元对应的内存空间。即，选定lifo模式，优先保存远距离的光子的飞行时间，从而避免近距离光子率先保存而内存空间过早到达存储上限，以此方式，提升远距离光子的保存概率，提升远距离目标的探测性能。
23.前面提到，在光强信息满足第一条件时表示环境光的光强过强，需要以lifo模式
保存光子来进行干预，以提升远距离光子的保存概率。此外，当光强信息不满足第一条件时，还可以进一步执行以下操作：
24.当所述光强信息满足第二条件时，将光电探测单元后探测到的若干个光子各自的飞行时间优先保存至该光电探测单元对应的内存空间，或者，将光电探测单元先探测到的若干个光子各自的飞行时间优先保存至该光电探测单元对应的内存空间；所述第二条件包括所述环境光的光强未超过第二光强阈值；所述第二光强阈值小于或等于所述第一光强阈值。
25.当光强信息满足第二条件时，表示光电探测单元足以存储环境光光子和信号光光子，环境光光子数量不会对信号光光子的保存造成干扰和阻碍，因此可以从lifo模式和fifo模式中任选一种保存模式对光子的飞行时间进行保存。如果为了进一步降低功耗，在光强信息满足第二条件时，可以优选fifo模式作为光子保存模式。
26.通过以上方案，依据光强信息、第一条件和第二条件进行判断，选定光子保存模式，即优先存储后探测到的若干光子的飞行时间或优先存储先探测到的若干光子的飞行时间。以此提升了远距离光子的保存概率。最终即便近距离光子的探测性能稍有下降，也能够满足探测需求。关键的是，该方法有效提升了远距离光子的探测性能，从而便于在强环境光条件下实现对远距离目标的精准测距。
27.在第一方面的另一种可能的实现方式中，可以基于环境光先验信息获得用于对光子的保存提供延时的时延门限，在实际探测光子和保存光子飞行时间时，以该时延门限作为限制条件约束光子飞行时间的保存。下面对执行第一预设操作提升远距离的光子保存的概率的另一实现方式，即时延门限应用方式，进行介绍和说明。
28.获得光子保存的时延门限；所述时延门限用于对光子的保存提供延时，使得光电探测单元对应的内存空间连续保存飞行时间的两个光子的到达时刻之差大于该光电探测单元的死区时间；光子的到达时刻为光电探测单元探测到该光子的时刻；
29.对于脉冲周期内光电探测单元连续探测到的光子，判断当前光子与前一成功保存飞行时间的光子的到达时刻之差是否大于所述时延门限，如果是，则将所述当前光子的飞行时间保存至该光电探测单元对应的内存空间。
30.在第一方面的此实现方式中，利用时延门限将保存的光子从时间维度上稀疏化，在强环境光条件下对环境光光子的保存约束力度远大于信号光光子的保存约束力度。因此，可以避免保存的环境光光子数过早到达存储空间的存储上限，从而不会对远距离信号光光子飞行时间的保存造成干扰妨碍。以此，提升远距离光子的保存概率，提升了远距离目标的探测性能，实现对远距离目标的精准测距。
31.在此实现方式中，由于直方图中不存在畸变或者畸变程度非常微小，因此不需要额外的滤波操作。如此节省了硬件成本。
32.可选地，通过环境光先验信息获得光子保存的时延门限，具体可以包括：
33.关闭激光发射器，对所述目标物体所在的场景的环境光进行探测，获得单个光电探测单元的实测环境光光子密度；
34.根据所述实测环境光光子密度和脉冲周期获得脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数的期望值和标准差；以及，根据所述实测环境光光子密度和单个光电探测单元的死区时间获得脉冲周期内单个光电探测单元探测的光子密度理论值；
35.根据所述期望值、预设系数和所述标准差得到脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数最大值；
36.根据所述脉冲周期、所述光子数最大值和所述光子密度理论值得到所述时延门限。
37.依据激光发射器关闭时获得的环境光先验信息来得到时延门限，可以使设定的时延门限更加贴合当前实际的环境光条件。如此，对光子保存的约束更加准确和精密，一方面避免时延门限过长，约束力度过大影响测距的问题；另一方面避免时延门限过短，约束力度较弱导致远距离光子保存概率提升不明显，测距效果的提升不理想的问题。
38.在一种可能的实现方式中，所述时延门限具体可以通过以下公式获得：
[0039][0040]
其中，所述n
det
表示单个光电探测单元探测到的光子数最大值，所述t
p
表示脉冲周期，所述τ
delay
表示所述时延门限，所述λ表示脉冲周期内单个光电探测单元探测的光子密度理论值。
[0041]
前述的光强信息既可以通过测距时用于探测光子的光电探测单元采集的数据获得，也可以通过其他传感器采集的数据获得。例如通过rgb相机获得环境光照度，再根据环境光照度得到光强信息。当采用光电探测单元得到光强信息时，不借助其他额外的硬件，因此节省获得光强信息的实现成本。设备、器件等交互更加便捷。
[0042]
在探测光子时，光电探测单元具体可以工作在自由触发模式。相比于在脉冲周期内执行主动电路淬灭的操作，自由触发模式下光电探测单元能够有效弱化最后生成的直方图中短飞行时间处的畸变，进而削弱对寻峰造成的干扰，提升远距离目标的测距准确性。
[0043]
在第一方面提供的测距方法中，在一些实现方式中，直接根据保存的光子形成直方图，直方图中可能还存在畸变，为了进一步提升测距的准确性和精度，可在所述生成直接飞行时间dtof直方图之后，根据所述dtof直方图进行滤波，得到滤波后的dtof直方图；
[0044]
所述根据所述dtof直方图寻峰，得到所述目标物体的距离，具体包括：
[0045]
根据所述滤波后的dtof直方图寻峰，得到峰值对应的直接飞行时间；根据所述峰值对应的直接飞行时间和光速，获得所述目标物体的距离。
[0046]
通过对直方图滤波，提升了寻峰的准确性和精度，进而提升了目标测距的精度和准确性。在以第一预设操作提升远距离光子的保存概率的基础上，进一步地保证了远距离目标的探测性能。
[0047]
本技术第二方面，提供了一种电子设备，该电子设备可以实现强环境光条件下的远距离目标测距。
[0048]
电子设备包括：激光发射器、控制器、光电传感器、时间数字转换器tdc和内存；所述光电传感器包括多个光电探测单元，每个光电探测单元在所述内存具有对应的内存空间；所述激光发射器、所述tdc及所述内存均与所述控制器连接；所述光电传感器连接所述tdc；
[0049]
所述控制器，用于控制激光发射器向目标物体周期性地发射激光脉冲；
[0050]
所述光电探测单元，用于探测光子；所述光子来自所述目标物体所在的场景；
[0051]
所述tdc，用于记录所述光电探测单元探测到的光子的飞行时间；对于光电探测单
元，远距离的光子的飞行时间大于近距离的光子的飞行时间；
[0052]
所述控制器，还用于获取光强信息；当所述光强信息满足第一条件时，通过执行第一预设操作提升远距离的光子保存的概率；根据保存的光子生成直接飞行时间dtof直方图；根据所述dtof直方图进行寻峰操作，得到所述目标物体的距离；所述光强信息用于表示环境光的光强，所述第一条件包括所述环境光的光强超过第一光强阈值；
[0053]
所述内存，用于根据所述控制器的控制来保存光子的飞行时间。
[0054]
本技术第二方面提供的电子设备，依据环境光的光强对光子的保存进行控制，在环境光光强较强时通过第一预设操作提升远距离光子保存的概率，打破优先保存近距离光子的固有实现方式，从而避免了强环境光条件下，近距离目标返回的环境光光子保存数量率先累积至光电探测单元的内存空间存储上限导致远距离光子无法成功保存的问题。可见，第一方面提供的测距方法能够在测距时，抵抗强光环境干扰，提升对远距离目标返回的光子的保存概率，进而生成时间维度上更加均衡化的dtof直方图，提升对远距离目标的测距性能。并且第二方面的电子设备在具体实现时，曝光时间短、曝光次数少，不会浪费激光能量，且帧率高，测距时间短。此外，对于强光环境的抵抗效果较好，且不需要增加额外的硬件成本。
[0055]
在第二方面的一种可能的实现方式中可以基于环境光的先验信息获得表示环境光光强的光强信息。所述第一光强阈值为分配给单个光电探测单元的内存空间中保存的光子数的限值；
[0056]
所述控制器，具体用于控制关闭所述激光发射器，通过所述光电传感器对所述目标物体所在的场景的环境光进行探测，获得单个光电探测单元的实测环境光光子密度；根据所述实测环境光光子密度和脉冲周期获得脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数的期望值和标准差；根据所述期望值、预设系数和所述标准差得到脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数最大值作为所述光强信息。
[0057]
在关闭激光发射器时，通过获得单个光电探测单元的实测环境光光子密度得到了环境光先验信息，并依照上述方式获得了光子数最大值。可以理解的是，当环境光光强越强，该光子数最大值越大，当环境光光强越弱，该光子数最大值越小。因此，该光子数最大值可以用于表征环境光光强大小，从而可以作为判定是否满足第一条件的光强信息。该电子设备通过预先获得的光强信息，可以用于选择具体的光子保存模式，即选定fifo模式或lifo模式。从而后续依据选定的光子保存模式来进行保存。
[0058]
例如，当光强信息满足第一条件时，表示环境光光强过强，需要对环境光光子的保存加以约束。所述控制器，具体用于控制所述内存将光电探测单元后探测到的若干个光子各自的飞行时间优先保存至该光电探测单元对应的内存空间。
[0059]
将光电探测单元后探测到的若干个光子各自的飞行时间优先保存至该光电探测单元对应的内存空间。即，选定lifo模式，优先保存远距离的光子的飞行时间，从而避免近距离光子率先保存而内存空间过早到达存储上限，以此方式，提升远距离光子的保存概率，提升远距离目标的探测性能。
[0060]
前面提到，在光强信息满足第一条件时表示环境光的光强过强，需要以lifo模式保存光子来进行干预，以提升远距离光子的保存概率。此外，当光强信息不满足第一条件时，所述控制器，还可以用于当所述光强信息满足第二条件时，将光电探测单元后探测到的
若干个光子各自的飞行时间优先保存至该光电探测单元对应的内存空间，或者，将光电探测单元先探测到的若干个光子各自的飞行时间优先保存至该光电探测单元对应的内存空间；所述第二条件包括所述环境光的光强未超过第二光强阈值；所述第二光强阈值小于或等于所述第一光强阈值。
[0061]
当光强信息满足第二条件时，表示光电探测单元足以存储环境光光子和信号光光子，环境光光子数量不会对信号光光子的保存造成干扰和阻碍，因此可以从lifo模式和fifo模式中任选一种保存模式对光子的飞行时间进行保存。如果为了进一步降低功耗，在光强信息满足第二条件时，可以优选fifo模式作为光子保存模式。
[0062]
通过以上方案，依据光强信息、第一条件和第二条件进行判断，选定光子保存模式，即优先存储后探测到的若干光子的飞行时间或优先存储先探测到的若干光子的飞行时间。以此提升了远距离光子的保存概率。最终即便近距离光子的探测性能稍有下降，也能够满足探测需求。关键的是，该电子设备有效提升了远距离光子的探测性能，从而便于在强环境光条件下实现对远距离目标的精准测距。
[0063]
在第二方面的另一种可能的实现方式中，可以基于环境光先验信息获得用于对光子的保存提供延时的时延门限，在实际探测光子和保存光子飞行时间时，以该时延门限作为限制条件约束光子飞行时间的保存。下面对控制器执行第一预设操作提升远距离的光子保存的概率的另一实现方式，即时延门限应用方式，进行介绍和说明。
[0064]
所述控制器，具体用于获得光子保存的时延门限；对于脉冲周期内光电探测单元连续探测到的光子，判断当前光子与前一成功保存飞行时间的光子的到达时刻之差是否大于所述时延门限，如果是，则控制所述内存将所述当前光子的飞行时间保存至该光电探测单元对应的内存空间；所述时延门限用于对光子的保存提供延时，使得光电探测单元对应的内存空间连续保存飞行时间的两个光子的到达时刻之差大于该光电探测单元的死区时间；光子的到达时刻为光电探测单元探测到该光子的时刻。
[0065]
在第二方面的此实现方式中，利用时延门限将保存的光子从时间维度上稀疏化，在强环境光条件下对环境光光子的保存约束力度远大于信号光光子的保存约束力度。因此，可以避免保存的环境光光子数过早到达存储空间的存储上限，从而不会对远距离信号光光子飞行时间的保存造成干扰妨碍。以此，提升远距离光子的保存概率，提升了远距离目标的探测性能，实现对远距离目标的精准测距。
[0066]
在此实现方式中，由于直方图中不存在畸变或者畸变程度非常微小，因此不需要额外的滤波操作。如此节省了硬件成本。
[0067]
可选地，所述控制器，具体用于控制关闭所述激光发射器，通过所述光电传感器对所述目标物体所在的场景的环境光进行探测，获得单个光电探测单元的实测环境光光子密度；根据所述实测环境光光子密度和脉冲周期获得脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数的期望值和标准差；以及，根据所述实测环境光光子密度和单个光电探测单元的死区时间获得脉冲周期内单个光电探测单元探测的光子密度理论值；根据所述期望值、预设系数和所述标准差得到脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数最大值；根据所述脉冲周期、所述光子数最大值和所述光子密度理论值得到所述时延门限。
[0068]
依据激光发射器关闭时获得的环境光先验信息来得到时延门限，可以使设定的时延门限更加贴合当前实际的环境光条件。如此，对光子保存的约束更加准确和精密，一方面
避免时延门限过长，约束力度过大影响测距的问题；另一方面避免时延门限过短，约束力度较弱导致远距离光子保存概率提升不明显，测距效果的提升不理想的问题。
[0069]
可选地，所述时延门限具体通过以下公式获得：
[0070][0071]
其中，所述n
det
表示单个光电探测单元探测到的光子数最大值，所述t
p
表示脉冲周期，所述τ
delay
表示所述时延门限，所述λ表示脉冲周期内单个光电探测单元探测的光子密度理论值。
[0072]
在探测光子时，光电探测单元具体可以工作在自由触发模式。相比于在脉冲周期内执行主动电路淬灭的操作，自由触发模式下光电探测单元能够有效弱化最后生成的直方图中短飞行时间处的畸变，进而削弱对寻峰造成的干扰，提升远距离目标的测距准确性。
[0073]
在第二方面提供的电子设备中，在一些实现方式中，直接根据保存的光子形成直方图，直方图中可能还存在畸变，因此电子设备，所述控制器还可以用于根据所述dtof直方图进行滤波，得到滤波后的dtof直方图；再具体用于根据所述滤波后的dtof直方图寻峰，得到峰值对应的直接飞行时间；根据所述峰值对应的直接飞行时间和光速，获得所述目标物体的距离。
[0074]
通过对直方图滤波，提升了寻峰的准确性和精度，进而提升了目标测距的精度和准确性。在以第一预设操作提升远距离光子的保存概率的基础上，进一步地保证了远距离目标的探测性能。
[0075]
本技术第三方面提供一种测距方法，包括：
[0076]
向目标物体周期性地发射激光脉冲；
[0077]
根据为时间数字转换器tdc的所有时间网格预先设置的在脉冲周期内的门控概率控制tdc的时间网格使能，以约束光子检出，提升远距离的光子保存的概率；
[0078]
根据保存的光子生成直接飞行时间dtof直方图；
[0079]
根据所述dtof直方图进行寻峰操作，得到所述目标物体的距离。
[0080]
所述tdc的所有时间网格在脉冲周期内的门控概率之和为1；所述所有时间网格中的第i个时间网格在脉冲周期内的门控概率表示：以所述第i个时间网格为脉冲周期内门控使能的起始时间网格且以第n个时间网格为脉冲周期内门控使能的终止时间网格的概率；所述第i个时间网格在脉冲周期内的门控概率大于或等于0；所述n为所述所有时间网格的总数量，所述n为大于1的整数，所述i为1至n中任一整数；所述第i个时间网格对应的光子飞行时间与所述i的取值大小呈正相关。
[0081]
第三方面的第一种可选实现方式中，为所述tdc的所有时间网格设置在脉冲周期内的门控概率，具体包括：
[0082]
为较长的光子飞行时间对应的时间网格设置较小的门控概率，为较短的光子飞行时间对应的时间网格设置较大的门控概率。
[0083]
第三方面的第二种可选实现方式中，为所述tdc的所有时间网格设置在脉冲周期内的门控概率，具体包括：
[0084]
当所述i的取值小于或等于预设分界值时，根据时间网格的时间长度、所述i、光速和激光脉冲的能量获得门控期望曲线的第一部分；
[0085]
当所述i的取值大于所述预设分界值时，根据时间网格的时间长度、所述预设分界值、所述光速和所述及激光脉冲的能量获得所述门控期望曲线的第二部分；
[0086]
根据所述门控期望曲线得到所述tdc的所有时间网格在脉冲周期内的门控概率。
[0087]
在前述第三方面的第二种实现方式中，可选地，所述根据所述门控期望曲线得到所述tdc的所有时间网格在脉冲周期内的门控概率，具体包括：
[0088]
将所述门控期望曲线上第i个时间网格对应的取值与第i-1个时间网格对应的取值做减法计算，得到所述第i个时间网格在脉冲周期内的门控概率。
[0089]
在本技术第三方面，针对近距离目标的检出能量富余，远距离目标的检出能量过低的现象，通过为各个bin设置门控概率平衡了远距离和近距离的能量，以牺牲部分近距离的测量性能为代价提升远距离的测量性能，所以不需要增加额外的曝光时间便可以保证远距离目标的检出。
附图说明
[0090]
图1为一种弱环境光场景下的dtof直方图；
[0091]
图2为一种强环境光场景下的dtof直方图；
[0092]
图3为一种光电探测单元的死区时间示意图；
[0093]
图4为本技术实施例提供的一种应用dtof技术进行测距的场景示意图；
[0094]
图5为一种信号量随距离衰减的示意图；
[0095]
图6为强光环境下直方图的畸变示意图；
[0096]
图7为面阵分区域开启光电探测单元并且共用内存空间的实现方式示意图；
[0097]
图8a为光电探测单元在开启窗口内工作或内存空间在时间窗口内保存光子飞行时间所形成的直方图示意图；
[0098]
图8b为多个光电探测单元共同触发光子保存逻辑的示意图；
[0099]
图9a为本技术实施例提供的一种测距方法的流程图；
[0100]
图9b为lifo模式的示意图；
[0101]
图9c为fifo模式的示意图；
[0102]
图10为本技术实施例提供的利用第一种通过执行第一预设操作提升远距离的光子保存的概率以进行测距的方法流程图；
[0103]
图11为本技术实施例提供的lifo模式下不同距离目标的回波能量的比对图；
[0104]
图12为本技术实施例提供的fifo模式下不同距离目标的回波能量的比对图；
[0105]
图13为本技术实施例提供的利用第二种通过执行第一预设操作提升远距离的光子保存的概率以进行测距的方法流程图；
[0106]
图14为本技术实施例提供的以时延门限约束光子保存的示意图；
[0107]
图15为本技术实施例提供的强环境光场景下不同死区时间对应的直方图的比对图；
[0108]
图16为tdc bin的门控示意图；
[0109]
图17为本技术实施例提供的利用门控方式提升远距离的光子保存的概率以进行测距的方法流程图；
[0110]
图18为一种回波能量与目标距离的变化关系示意图；
[0111]
图19为本技术实施例提供的一种门控期望曲线示意图；
[0112]
图20为每个脉冲周期开始对光电探测单元进行主动淬灭操作的直方图；
[0113]
图21为光电探测单元配置为自由触发模式的直方图；
[0114]
图22为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0115]
为了使本领域技术人员更好地理解本技术实施例提供的技术方案，下面先介绍应用dtof技术进行测距的场景。
[0116]
图4为本技术实施例提供的一种应用dtof技术进行测距的场景示意图。如图4中所示，内存memory、tdc和激光发射器401均与控制器404连接。
[0117]
激光发射器401向目标物体402发射激光脉冲，目标物体402对其进行反射，反射的光子被光电传感器403上的光电探测单元探测后，转换为电信号的形式进入到tdc。tdc在激光发射器401发射脉冲时开始计时，记录的返回光子的到达时间即为飞行时间。内存可以将光子的飞行时间进行保存。飞行时间的光子计数值可用于生成dtof直方图，dtof直方图则可以用于寻峰测距。最终，获得目标物体402的距离。实际应用中，测量获得的目标物体402距离可以用于形成对场景中目标物体的深度图像。
[0118]
光电传感器403探测到的信号量随距离增大呈现衰减。参见图5，该图为一种信号量随距离衰减的示意图。如图5所示，目标物体所处的距离越远，探测到的信号量越少，因此，十分不利于在强光环境下对远距离目标进行测距。参见图6，该图示意了强光环境下直方图的畸变。目前，可以采用如下三种方案提升对远距离目标返回的光子的检出能力。
[0119]
在第一种方案中，通过对接收端采用面阵分区域开启并且共用内存空间的方式，使每个光电探测单元在每个脉冲周期内能保存更多的光子数，避免远距离信号光的丢失和直方图的畸变。假设每个光电探测单元与分配给它的内存空间一一对应，每个光电探测单元对应的内存空间在脉冲周期内能保存s个光子的飞行时间，s即为保存的光子数。参见图7，该图为面阵分区域开启光电探测单元并且共用内存空间的实现方式示意图。如图7所示，如果将面阵分成4个子块分四次曝光，每次曝光过程中面阵中的每个子块共享所有光电探测单元的内存空间，则每个脉冲周期内每个光电探测单元可用的内存空间可以保存4*s个光子的飞行时间，保存的光子数为4*s。需要说明的是，在本技术实施例中所指的内存保存光子，并不是真正的将物理形态的光子保存下来，而是将实际检出的光子的数量和飞行时间存下来以用于后续形成dtof直方图。
[0120]
在第二种方案中，利用其他的距离传感器预先获得目标物体的距离先验信息。其后根据目标物体的距离先验信息设定光电探测单元在脉冲周期内的开启窗口，或者设定内存空间保存光子的时间窗口。光电探测单元在脉冲周期内仅在开启窗口内工作，可以降低环境光光子的检出数量，从而保证内存空间保存时间窗口内的所有光子的飞行时间。参见图8a，该图为光电探测单元在开启窗口内工作或内存空间在时间窗口内保存光子飞行时间所形成的直方图示意图。
[0121]
在第三种方案中，提供了一种多个光电探测单元共同触发光子保存逻辑的实现方式。参见图8b，该图为多个光电探测单元共同触发光子保存逻辑的示意图。仅当多个邻近的光电探测单元在相同时间间隔内都探测到光子时，才执行如图中所示的后续操作，将光子
对应的飞行时间保存到内存中，否则丢弃不保存。
[0122]
在以上介绍的三种技术方案中，第一种技术方案为了复用内存空间，需要增加曝光次数，造成激光能量的大量浪费，并且降低了面阵的帧率，测距时间大大增加。第二种技术方案需要预先利用其他的距离传感器获得目标物体的距离先验信息，因此增加了额外的硬件成本。第三种技术方案中在强环境光场景下效果有限，并且多个光电探测单元共同触发光子保存逻辑的实现方式也增加了额外的硬件成本。
[0123]
基于以上分析，为提升对远距离目标返回的光子的检出能力，目前采取的方案中浪费激光能量、帧率低、测距时间长、强环境光条件下效果不显著和成本高等问题。基于此，本技术提供了一种测距方法及电子设备。在本技术提供的技术方案中，向目标物体周期性地发射激光脉冲；获取光强信息，光强信息用于表示环境光的光强；当光强信息满足第一条件时，通过执行第一预设操作提升远距离的光子保存的概率；其中，第一条件包括环境光的光强超过第一光强阈值；根据保存的光子生成直接飞行时间dtof直方图；根据dtof直方图进行寻峰操作，得到目标物体的距离。可见，在本技术技术方案中，依据环境光的光强对光子的保存进行控制，在环境光光强较强时通过第一预设操作提升远距离光子保存的概率，在时间维度上打破优先保存近距离光子的方式，避免在强环境光条件下近距离目标返回的环境光光子保存数量(保存一个光子的飞行时间即相当于保存的光子数加1)率先累积至光电探测单元的内存空间存储上限。本技术技术方案能够在测量远距离目标时，抵抗强光环境干扰，提升对远距离目标返回的光子的保存概率，进而实现对远距离目标距离的准确测量。并且本技术技术方案在为远距离目标测距时，曝光时间短、次数少，不会浪费激光能量，帧率高，测距时间短。此外，对于强光环境的抵抗效果较好，且不需要增加额外的硬件成本。
[0124]
下面介绍本技术技术方案提供的测距方法。
[0125]
方法实施例：
[0126]
参见图9a，该图为本技术实施例提供的一种测距方法的流程图。如图9a所示，该测距方法包括：
[0127]
s901：向目标物体周期性地发射激光脉冲。
[0128]
本技术实施例中，激光发射器以预设的脉冲周期向场景中的目标物体发射激光脉冲。区别于环境光，由激光发射器发射的激光脉冲又可称为信号光脉冲。每个脉冲周期产生一个信号光脉冲。通过周期性地发射激光脉冲，以便于光电传感器的光电探测单元在多个脉冲周期后累积探测到充足的信号光的光子。在一种示例实现方式中，设定的脉冲周期为100ns。实际应用中，还可以根据帧率或成像速度等要求，设定其他时间长度的脉冲周期，此处对脉冲周期的具体长度不做限定。
[0129]
s902：获取光强信息，所述光强信息用于表示环境光的光强。
[0130]
需要说明的是，本步骤可以在s901之前或之后执行。例如可以在每一次发射光脉冲之前，执行本步骤。
[0131]
场景中的环境光在时间上呈现随机分布；而信号光是以脉冲方式打出，因此信号光相比于环境光在时间上的分布相对集中。
[0132]
实际应用中，如果不约束光子检出，则生成的dtof直方图可能难以识别出信号光：生成的dtof直方图通常表现为近距离(短飞行时间)的光子检出数量较多，而远距离(长飞行时间)的光子检出数量较少，如果目标物体恰好位于远距离区间内，即严重影响信号光光
子的检出，进而影响获得目标物体的距离。
[0133]
例如，场景中近距离环境光过强，使光电探测单元累积探测到的光子数量早早到达器件可探测的光子数量上限，干扰了远距离的目标物体反射的信号光光子的检出。作为示例，光电探测单元可以为单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode,spad)或者雪崩式光电二极管(avalanche photon diode,apd)。此处对于光电探测单元的具体类型不做限定。
[0134]
在本步骤中，获取用于表示环境光光强的光强信息，目的是后续衡量环境光的光强是否过强。在前面的介绍中已经分析过，当环境光光强时，容易对远距离返回的信号光光子保存造成妨碍，影响远距离目标的探测。为此，通过获取环境光的光强信息以及后续的判断流程可确定是否需要执行第一预设操作以提升远距离的光子保存的概率。
[0135]
本步骤可通过多种方式实现。例如可以通过场景中设置的光电传感器的光电探测单元测量获得环境光的光强信息。此外，也可以借助其他传感器测量的数据得到环境光的光强信息。例如rgb相机的色温传感器获得环境光照度，本步骤通过分析环境光的照度获得环境光的光强信息。此处对于获得光强信息的实现方式不做限定。
[0136]
此外需要说明的是，本技术实施例中对于光强信息的具体形式不做限定。可以将环境光光子密度的数值作为光强信息，也可以通过其他参数的数值作为光强信息。例如，可以将一个脉冲周期内一个光电探测单元探测到的环境光光子数量的最大值、平均值或标准差中的至少一个作为光强信息。
[0137]
s903：判断光强信息是否满足第一条件，如果是，则执行s904。
[0138]
本步骤判断的过程即是在衡量环境光是否过强。此处，第一条件包括所述环境光的光强超过第一光强阈值。也就是说，当光强信息表示的环境光的光强大小超过第一光强阈值时，则可以确定环境光的光强过强，为了实现对远距离目标的距离的准确测量，需要执行下述s904对光子的保存进行干预。
[0139]
具体实现时，可以按照实际需求对第一光强阈值进行设置。例如，当要求测距精度达到s1时，设置较低的第一光强阈值；当要求测距精度达到s2时，设置较高的第一光强阈值。此处，s1代表的精度高于s2代表的精度。
[0140]
s904：通过执行第一预设操作提升远距离的光子保存的概率。
[0141]
在本技术实施例中，步骤s904包含多种实现方式。
[0142]
在同一个脉冲周期内，飞行时间均是以信号光脉冲的发射时间作为参照起始时间，因此无论是信号光光子还是环境光光子，先探测到的光子的飞行时间短于后探测到的光子的飞行时间。因此，在本步骤的一种可能的实现方式中，将光电探测单元后探测到的若干个光子各自的飞行时间优先保存至该光电探测单元对应的内存空间。这种优先保存后探测到的光子的策略，可以提升远距离光子的保存概率。尽管形成的直方图中可能存在畸变，但是优先保证了远距离目标的探测性能。该实现方式通过设置光子保存模式来约束光子检出，为探测目标物体的距离提供一种以距离远近控制光子保存的逻辑。
[0143]
在本步骤的另一种可能的实现方式中，可以依据环境光先验信息获得光子保存的时延门限，再依据该时延门限约束光电探测单元对应的内存空间保存光子的飞行时间。通过此方式约束光子保存，使得存入内存空间中的光子飞行时间在时间维度上呈现更为稀疏、均匀的分布。如此能够减除直方图中的畸变，使远距离目标对应的峰值更加容易识别。
如此也保证了远距离目标的探测性能。该实现方式以时延门限作为判定是否保存光子飞行时间的基准值，为探测目标物体的距离提供一种以时间间隔控制光子保存的逻辑。在此实现方式中，无需对目标物体的距离先验信息进行探测，因此节省了硬件成本。
[0144]
s905：根据保存的光子生成直接飞行时间dtof直方图。
[0145]
根据保存的光子生成dtof直方图属于本领域比较成熟的技术，故此处对于本步骤的具体实现流程不做赘述。
[0146]
在本步骤中，通过执行第一预设操作提升远距离的光子保存的概率，从而可以生成时间维度上均衡化的dtof直方图。均衡化具体为：均衡远距离和近距离返回光子的综合检出性能，提升远距离信号光光子的检出概率。例如，对于来自近距离与远距离光子都要进行检测且保证一定的检测性能，而不能只顾及近距离光子的检测及牺牲远距离光子检测的性能。换言之，均衡化需要考虑远距离与近距离检出目标物体的概率(通过检测返回的光子来知道有物体且知道物体的距离)，不能出现其中一种距离下(如近距离)检出率过高(如98％)，而另一种距离(如远距离)检出率过低(如低于50％)的情况。通过均衡化，即便可能其中一种距离下的检测率会有所降低(如近距离检出率降到95％)，但两种距离下的检测率均能满足实际测量需要。
[0147]
s906：根据dtof直方图进行寻峰操作，得到目标物体的距离。
[0148]
即便目标物体与光电探测单元的距离较远，即便环境光的光强较强，通过执行以上步骤s904也能够降低在dtof直方图中寻找信号光的难度，使信号光更加容易通过直方图中的最高峰处体现。在直方图中寻峰属于本领域比较成熟的技术，因此，此处对寻峰的实现细节不做赘述，对于寻峰的实现方式也不进行限定。
[0149]
dtof直方图中，纵坐标表示计数，横坐标表示飞行时间(有时也以距离来表示)。当横坐标表示飞行时间时，通过寻峰便可以获得纵坐标峰值对应的飞行时间，即信号光光子对应的飞行时间。目标物体的距离计算公式如下：
[0150][0151]
公式(1)中，δt表示信号光光子的飞行时间，c表示光速。由公式(1)可知，信号光光子的飞行时间越长，目标物体的距离越远；反之，信号光光子的飞行时间越短，目标物体的距离越近。即目标物体的距离与信号光光子的飞行时间成正比。
[0152]
以上即为本技术实施例提供的测距方法。该测距方法中，向目标物体周期性地发射激光脉冲；获取光强信息，光强信息用于表示环境光的光强；当光强信息满足第一条件时，通过执行第一预设操作提升远距离的光子保存的概率；其中，第一条件包括环境光的光强超过第一光强阈值；根据保存的光子生成直接飞行时间dtof直方图；根据dtof直方图进行寻峰操作，得到目标物体的距离。可见，在本技术技术方案中，依据环境光的光强对光子的保存进行控制，在环境光光强较强时通过第一预设操作提升远距离光子保存的概率，在时间维度上打破优先保存近距离光子的方式，避免在强环境光条件下近距离目标返回的环境光光子保存数量率先累积至光电探测单元的内存空间存储上限。本技术技术方案能够在测量远距离目标时，抵抗强光环境干扰，提升对远距离目标返回的光子的保存概率，进而生成均衡化的dtof直方图，实现对远距离目标距离的准确测量。并且本技术技术方案在为远距离目标测距时，曝光时间短、次数少，不会浪费激光能量，帧率高，测距时间短。此外，对于
强光环境的抵抗效果较好，且不需要增加额外的硬件成本。
[0153]
需要说明的是，依照本技术实施例技术方案获得的dtof直方图来进行目标测距的方式，不局限于深度成像，还可以应用于激光雷达测距和rgb相机的单点测距传感器实现测距。此处对本方案的具体应用场景不做限制。
[0154]
参见图10，该图为本技术实施例提供的第一种通过执行第一预设操作提升远距离的光子保存的概率以进行测距的方法流程图。
[0155]
在第一种实现方式中，可以根据预先设定的脉冲周期内的保存模式来提升远距离光子保存的概率。
[0156]
s1001：关闭激光发射器，对所述目标物体所在的场景的环境光进行探测，获得单个光电探测单元的实测环境光光子密度。
[0157]
当激光发射器关闭时，无法向目标物体发射信号光脉冲。因此，光电探测单元仅可能探测到场景中的环境光光子。具体实现时可以通过极少量的曝光时间来获得环境光的先验信息。激光发射器关闭时，令光电探测单元采集环境光光子t
exposure
秒，形成直方图。计算直方图中连续l个未畸变的时间网格(bin)中光子计数的平均值。其中，l小于或等于未畸变的bin的总数，且未畸变的bin的总数小于或等于tdc bin的总数n。将上述平均值作为实测环境光光子密度，表达式如下：
[0158][0159]
公式(2)中，λm表示单个光电探测单元的实测环境光光子密度，[h
1 h
2 h3ꢀ…ꢀhn
]分别表示长度为n的直方图中每个bin对应的计数值，t
exposure
表示曝光时间，l表示计算实测环境光光子密度时所应用到的未畸变的bin的数量。
[0160]
s1002：根据实测环境光光子密度和脉冲周期获得脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数的期望值和标准差。
[0161]
公式(3)和(4)分别为计算脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数的期望值及标准差的表达式。
[0162]nthre
＝λm*t
p
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(3)
[0163][0164]
公式(3)和(4)中，n
thre
表示脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数的期望值。公式(3)中，t
p
表示脉冲周期。由于光子的到达满足泊松分布，因此如公式(4)，根据泊松分布的性质，光子数的标准差为期望值n
thre
的开平方。
[0165]
s1003：根据期望值、预设系数和标准差得到脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数最大值作为光强信息。
[0166]
单个光电探测单元探测到的光子数最大值n
det
表示为：
[0167][0168]
公式(5)中，β为预设系数，β的取值在1至3之间。
[0169]
首先对两种不同的光子保存模式进行说明。fifo(first in first out，先入先出)模式是指将先进入缓存的若干个光子的飞行时间先保存至内存。lifo(last in first out，后入先出)模式是指将后进入缓存的若干个光子的飞行时间先保存至内存中。进入缓
存的时间先与后对应于检出的光子的距离近与远。
[0170]
可以理解的是，当n
det
小于或等于内存中分配给单个光电探测单元的内存空间能够保存光子数量的限值n
mem
(即该内存空间至多能够保存对应的光电探测单元探测到的n
mem
个光子的飞行时间)时，光电探测单元探测的所有光子对应的飞行时间均可以保存到该光电探测单元对应的内存空间中，不需要额外区分光子来源的远近进行约束，即fifo模式和filo模式均可。而如果n
det
大于n
mem
，表示必须要额外约束部分光子，即丢弃部分光子对应的飞行时间，避免内存空间中数据溢出，即选择lifo模式。为确定不同情况下的光子保存模式，具体执行如下步骤s1004进行比较和判断。
[0171]
s1004：判断光强信息是否满足第一条件，如果是，则进入s1005；如果否，则进入s1006。
[0172]
光强信息用于表示环境光的光强。在上文描述中，将脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数最大值n
fet
作为光强信息。第一条件包括所述环境光的光强超过第一光强阈值。本实施例中，将分配给单个光电探测单元的内存空间中保存的光子数的限值n
mem
作为第一光强阈值。本步骤判断光强信息是否满足第一条件，具体是判断n
det
与n
mem
的大小情况。也就是说，如果n
det
＞n
mem
则进入s1005。
[0173]
s1005：向目标物体周期性地发射激光脉冲，将光电探测单元后探测到的若干个光子各自的飞行时间优先保存至该光电探测单元对应的内存空间，进入s1008。
[0174]
当确定光子数最大值n
det
大于分配给单个光电探测单元的内存空间保存光子事件((光子事件表示记入缓存或内存的光子的关联数据，光子事件包括光子的飞行时间))数量的限值n
mem
时，将lifo模式作为脉冲周期内的光子保存模式，可使远距离返回的光子对应的飞行时间被率先从缓存移入内存(具体可以是检出该光子的光电探测单元对应的内存空间)。由于近距离的回波信号强，远距离的回波信号相对较弱，因此lifo模式可以优先保证远距离的目标回波对应的光子飞行时间保存至内存中。而lifo模式下适当牺牲近距离的回波不会削弱远距离目标物体的测距效果。
[0175]
s1006：判断光强信息是否满足第二条件，如果是，则执行s1007。
[0176]
此处，第二条件包括环境光的光强未超过第二光强阈值。第二光强阈值也可以依据实际需求进行设置。需要说明的是，此处第二光强阈值小于或等于第一光强阈值。
[0177]
由于第二光强阈值小于或等于第一光强阈值，因此，当光强信息满足第二条件时，表示环境光光强较弱，不会影响或者过度影响远距离的信号光光子的检测。
[0178]
以第二光强阈值等于第一光强阈值为例，光强信息满足第二条件，则n
det
≤n
mem
。表示为光电探测单元分配的内存空间足以容纳所有该光电探测单元探测到的光子的飞行时间，将这些探测到的光子完全计数。此时，采用fifo模式或lifo模式均不会漏保存远距离的目标回波对应的光子，因此n
det
≤n
mem
时，fifo模式和lifo模式均可作为脉冲周期内的光子保存模式，在执行s1007时择一即可。在一些可能的实现方式中，为了进一步节省功耗，可以从fifo模式和lifo模式中优先选用fifo模式作为光子保存模式。
[0179]
s1007：向目标物体周期性地发射激光脉冲，将光电探测单元后探测到的若干个光子各自的飞行时间优先保存至该光电探测单元对应的内存空间，或者，将光电探测单元先探测到的若干个光子各自的飞行时间优先保存至该光电探测单元对应的内存空间，进入s1008。
[0180]
lifo模式和fifo模式的示意图分别参见图9b和图9c。以图9b为例，如果需要将两个光子事件(光子事件表示记入缓存或内存的光子的关联数据，光子事件包括光子的飞行时间)从缓存buffer中存入内存memory，则光子事件3和光子事件4被存入内存。以图9c为例，如果需要将两个光子事件从buffer中存入memory，则光子事件1和光子事件2被存入memory。
[0181]
结合s1005的相关描述可知，当确定采用lifo模式对光子事件进行保存时，优先选取远距离返回的光子。
[0182]
例如，强环境光场景每一个脉冲周期内都可能接收ne个光子并对应于ne个tdc光子事件，且ne大于系统分配给每个光电探测单元的内存空间所能保存的光子事件个数n
mem
。考虑ne个光子事件在时间上依次发生且时间分别为对应于最前面t1，t2的几个光子事件来自环境光或者近距离目标的回波，对应于最后面个光子事件来自环境光或者近距离目标的回波，对应于最后面的几个光子事件来自环境光或远距离目标的回波。lifo模式即保存最后面自环境光或远距离目标的回波。lifo模式即保存最后面等时间发生的光子事件，fifo模式即保存前面t1，t2等时间发生的光子事件。
[0183]
s1008：根据保存的光子生成直接飞行时间dtof直方图。
[0184]
s1009：根据所述dtof直方图进行寻峰操作，得到所述目标物体的距离。
[0185]
在一种可能的实现方式中，在s1008之后，还可以进一步对直方图进行滤波，得到滤波后的dtof直方图。通过滤波，使信号光更容易被识别出来。因此，s1009具体可以为根据滤波后的直方图寻峰，进而得到目标物体的距离。
[0186]
每次获得环境光先验信息后均可以基于环境光先验信息对fifo模式和lifo模式自适应切换。平衡近距离目标和远距离目标返回的光子被检出并保存(光子飞行时间存入内存)的概率，在略微牺牲近距离测距性能的代价下最大提升远距离目标的检测性能。
[0187]
图11为lifo模式下不同距离目标的回波能量的比对图。图12为fifo模式下不同距离目标的回波能量的比对图。结合图11和图12可知，fifo模式下远距离12米处的回波信号量非常小(小于4米和6米处噪声的能量)，较难保证目标的有效检出。而lifo模式下远距离12米目标的回波能量较fifo模式提升了2倍以上且高于噪声的峰值，能够保证目标的有效检出。对于近距离目标，fifo模式的目标回波能量是lifo模式的2.5倍左右，但由于两种模式下目标回波的能量都远高于噪声的能量，均能保证目标的高概率检出。综上，lifo模式相比于fifo模式能更好的平衡远距离和近距离目标的检出，在强环境光条件下也可以表现出较好的信号光检出效果。以上实施例中，依据光子保存模式约束保存光子飞行时间的方式，提升了强环境光场景下的远距离目标测距性能。
[0188]
在前文介绍的第二种约束光子保存的方式中，根据场景的环境光先验信息来获得光子保存的时延门限，并基于此时延门限提升远距离的光子保存的概率。在该实现方式中，获得的时延门限用于对光子的保存提供延时。例如，不做此延时，则光子的检出仅仅受到光电探测单元的死区时间的限制，光子的到达时刻未落在死区时间便可以将此光子的飞行时间保存至内存。这样导致检出的光子通常集中分布在较短的到达时间内，光电探测单元对应的内存空间中保存的光子数量早早到达上限，影响了远距离光子的检出。本技术实施例中，时延门限通过对光子的保存提供延时，使得光电探测单元在内存中所保存光子到达时刻的最小时间差大于光电探测单元的死区时间。使得存入内存的光子的到达时刻在时间维度上呈现更为稀疏、均匀的分布。以下结合图13对第二种通过执行第一预设操作提升远距
离的光子保存的概率的实现方式进行说明。
[0189]
参见图13，该图为本技术实施例提供的利用第二种通过执行第一预设操作提升远距离的光子保存的概率以进行测距的方法流程图。
[0190]
正如上文介绍，在第二种实现方式中，可以根据预先设定的时延门限来约束光子检出。光子保存的时延门限可以根据场景中的环境光先验信息来确定，以下结合s1301～s1304描述根据环境光先验信息获得时延门限的实现流程。
[0191]
s1301：关闭激光发射器，对所述目标物体所在的场景的环境光进行探测，获得单个光电探测单元的实测环境光光子密度。
[0192]
本步骤的实现方式与前述实施例中s1001的实现方式基本相同，因此本步骤的相关描述可以参照前述实施例及公式(2)。
[0193]
s1302：根据实测环境光光子密度和脉冲周期获得脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数的期望值和标准差；以及，根据实测环境光光子密度和单个光电探测单元的死区时间获得脉冲周期内单个光电探测单元探测的光子密度理论值。
[0194]
单个光电探测单元探测到的光子数的期望值和标准差的计算公式可以参照前述实施例中公式(3)和(4)，此处不再赘述。
[0195]
结合上文介绍的图3及对于图3的相关描述可知，光电探测单元存在死区时间。死区时间的存在影响光子的探测，因此根据s1301求得的单个光电探测单元的实测环境光光子密度以及单个光电探测单元固有的死区时间可以获得脉冲周期内单个光电探测单元在死区时间影响下探测的光子密度理论值λ，具体参见公式(6)：
[0196][0197]
在公式(6)中，λm表示单个光电探测单元的实测环境光光子密度，t
dead
表示单个光电探测单元的死区时间。
[0198]
s1303：根据期望值、预设系数和标准差得到脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数最大值。
[0199]
本步骤的实现方式与前述实施例中s1003的实现方式基本相同，因此本步骤的相关描述可以参照前述实施例和公式(5)，此处不再赘述。
[0200]
s1304：根据脉冲周期、光子数最大值和光子密度理论值得到时延门限。
[0201]
本技术实施例中，设置时延门限的目的在于在时间维度上更加均匀地降低光子的保存概率。强环境光条件下，降低光子的保存概率对环境光光子的保存起到极大的约束和抑制作用。即便对信号光光子的保存同样产生抑制效果，该抑制效果也远远小于对环境光光子的保存的抑制效果。本实施例中，时延门限大于光电探测单元的死区时间，以时延门限来约束光子检出，相当于延长了原本固有的死区时间，使光子即便落在原本固有的死区时间之外，飞行时间也可以不被保存。
[0202]
假设脉冲周期内有时延门限的时间长度无法保存光子的飞行时间，若以时延门限作为脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数恰好达到光子数最大值的临界死区时间，则可以基于公式(3)和公式(6)联立推导出的关系式：
[0203]
[0204]
公式(7)中，n
det
表示单个光电探测单元探测到的光子数最大值，t
p
表示脉冲周期，τ
delay
表示时延门限，λ表示脉冲周期内单个光电探测单元探测的光子密度理论值。
[0205]
基于公式(5)-(7)可以进一步得出时延门限的计算公式：
[0206][0207]
公式(8)中，β为预设系数，β的取值在1至3之间，λm表示单个光电探测单元的实测环境光光子密度。
[0208]
以上s1301～s1304描述了根据场景的环境光先验信息确定脉冲周期内的时延门限。测距时便可采用预先确定的时延门限作为约束光子保存的依据。
[0209]
s1305：获取光强信息，所述光强信息用于表示环境光的光强。
[0210]
s1306：向目标物体周期性地发射激光脉冲。
[0211]
s1307：判断光强信息是否满足第一条件，如果是，则执行s1308。
[0212]
s1308：对于脉冲周期内光电探测单元连续探测到的光子，判断当前光子与前一成功保存飞行时间的光子的到达时刻之差是否大于所述时延门限，如果是，则执行s1309；如果否，则执行s1310。
[0213]
本技术实施例中，以时延门限约束了光子检出的有效性。当前光子与前一成功保存飞行时间(即成功检出)的光子的到达时刻之差若大于时延门限，表示不需要约束当前光子的检出，当前光子的飞行时间可以保存至内存。而当前光子与前一成功保存飞行时间的光子的到达时刻之差若小于或等于时延门限，表示需要约束当前光子的检出，使当前光子的飞行时间不可保存至内存。通过本步骤的判断和时延门限的约束，均匀降低了环境光光子的保存概率，降低强环境光条件下对远距离目标返回的信号光光子的探测干扰。
[0214]
在此实现方式中，每个脉冲周期内，时延门限以外的区域为保存光子飞行时间的使能区域，时延门限以内的区域为保存光子飞行时间的非使能区域。以下结合s1309～s1310及图14具体介绍以时延门限约束光子保存的实现方式。
[0215]
s1309：当确定当前光子与前一成功保存飞行时间的光子的到达时刻之差是否大于所述时延门限时，将当前光子的飞行时间保存至该光电探测单元对应的内存空间。
[0216]
s1310：当确定当前光子与前一成功保存飞行时间的光子的到达时刻之差小于或等于时延门限时，将当前光子的飞行时间丢弃。
[0217]
参见图14，该图为以时延门限约束光子保存的示意图。如图14所示，死区时间t
dead
短于时延门限τ
delay
，并且起始时刻一致。光子141和光子142为有效触发并且飞行时间被有效保存至内存的光子；光子143为位于死区内无法触发的光子；光子144为有效触发但与前一有效触发并且飞行时间被有效保存至内存的光子(光子141)的到达时刻时间之差小于时延门限的光子，即不满足本实施例光子保存逻辑。因此，光子142对应的飞行时间被保存至内存，光子143和光子144对应的飞行时间被丢弃。
[0218]
s1311：根据保存的光子生成直接飞行时间dtof直方图。
[0219]
s1312：根据所述dtof直方图进行寻峰操作，得到所述目标物体的距离。
[0220]
在以上实施例中，介绍了设定时延门限的实现方式，并介绍了以时延门限约束光子保存的示例操作。图15为本技术实施例提供的强环境光场景下不同死区时间(4ns、10ns、20ns及30ns死区时间)对应的直方图的比对图。如图15所示，通过延长死区时间(时延门限
为光子的保存提供延时)可以降低保存了飞行时间的光子的数量，消除直方图中远近距离的畸变。在该实施例中，不需要再对直方图进行滤波操作，如此，避免因为滤波操作带来的信号衰减，降低了后端算法的复杂度，也降低对系统算力的要求。
[0221]
以上实施例均是通过光子飞行时间保存阶段执行的约束操作实现抗强环境光的远距离目标测距。此外，还可以通过设置tdc时间网格的门控概率的方式，在光子探测阶段实现对光子检出的约束，从而达到抗强环境光的远距离目标测距目的。具体实现过程包括：根据为tdc的所有时间网格预先设置的在脉冲周期内的门控概率控制tdc的时间网格使能，以约束光子检出，提升远距离的光子保存的概率。假设tdc共有n个时间网格(n为大于1的整数)，按照对应的光子飞行时间从短到长的顺序依次为第1个时间网格，第2个时间网格
…
第n个时间网格。以第i个时间网格为例(i为1至n中任一整数)，第i个时间网格在脉冲周期内的门控概率表示：以第i个时间网格为脉冲周期内门控使能的起始时间网格，并且以第n个时间网格为脉冲周期内门控使能的终止时间网格的概率。
[0222]
例如，第4个时间网格的门控概率为0.3，表示以第4个时间网格和第n个时间网格分别作为脉冲周期内门控使能的起始时间网格和终止时间网格的概率为0.3。tdc的门控使能的时间网格可以正常执行时间到数字的转换操作，光子检出生效。在此实现方式中，通过设置门控概率来调配时间网格的使能情况，为探测目标物体的距离提供一种tdc时间网格的门控概率设置逻辑。
[0223]
在介绍门控概率设置方式之前，为便于理解，首先对本技术实施例提及的门控概率进行介绍。
[0224]
图16为tdc bin的门控示意图。假设tdc共n个bin，n为大于1的整数，i和j均为1至n中任一整数。i小于j，第i个bin(bin i)对应的光子飞行时间小于第j个bin(bin j)对应的光子飞行时间。
[0225]
若一个bin的时间长度为t
bin
，则脉冲周期t
p
可以表示为：
[0226]
t
p
＝t
bin
*n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(9)
[0227]
如果从第i个bin对应的时刻作为门控使能的起始时刻，则脉冲周期内光电探测单元的使能时间窗口为[i*t
bin
，t
bin
*n]，而光电探测单元在[0，i*t
bin
]时间内无法有效检出光子并保存光子飞行时间。
[0228]
由于光子的到达满足泊松分布，根据泊松分布可知在0到τ时间内检出光子的概率为：
[0229]
p
acc
(n(t)≥0|,0≤t≤τ)＝1-e-λ’τ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(10)
[0230]
公式(10)中λ’为泊松分布的期望和方差。依据公式(10)可以求得在时间窗口内检出光子的概率为:
[0231][0232]
根据公式(11)可知，单位时间窗口内检出光子的概率是个与时间窗口的位置无关的常数。如果每个bin对应的门控概率为：[p
1 p
2 p3ꢀ…ꢀ
pn]，则第i个bin处于非使能状态的概率p
disable
(i)为门控使能的起始时刻大于t
bin
*i的所有可能情况的概率之和，由如下公式表示：
[0233][0234]
根据公式(12)不难发现：随着bin的索引号的增大，该bin没有被使能的概率降低，表示更多的光子能够检出并且其飞行时间被保存下来。由于远距离目标相比近距离目标的回波能量要弱很多，需要优先保证远距离回波对应bin被使能的概率。为了优先保证远距离回波对应bin被使能的概率，基于门控概率的含义，可以对较长的光子飞行时间对应的bin设定较小的门控概率(甚至设置门控概率为0，即不进行门控)，对较短的光子飞行时间对应的bin设定较大的门控概率。如此，可以保证了远距离目标返回的信号光光子有更大的概率被检出。
[0235]
例如，第n-1个bin的门控概率设为0.01，第2个bin的门控概率设为0.6，如果远距离目标返回的光子对应的bin为第n-3个bin，且2＜n-3＜n-1，则由于第n-1个bin的门控概率非常小，导致第n-3个bin漏检信号光光子的概率非常小。如此设置可以保证远距离目标返回的信号光光子检出概率提升。
[0236]
参见图17，该图为本技术实施例提供的利用门控方式提升远距离的光子保存的概率以进行测距的方法流程图。
[0237]
首先结合s1701～s1702介绍为tdc的所有bin设置在脉冲周期内的门控概率的实现流程。
[0238]
s1701：获得门控期望曲线。
[0239]
tdc共有n个bin，其中n为tdc bin的总数量。本步骤获得门控期望曲线的目的是为了后续利用该门控期望曲线获得每个bin的门控概率。门控期望曲线是指dtof深度估计算法能够接受的环境光基线畸变，即存在上述环境光基线的直方图经过滤波后的结果能够满足测距的要求。例如，近距离对应的畸变区能量仍然满足对测距成功率和精度的要求，远距离对应的直方图不存在畸变。
[0240]
门控期望曲线包括两部分，其中第一部分为近距离畸变区，第二部分为远距离非畸变区。第一部分与第二部分以预设分界值i
thre
为界。预设分界值i
thre
可以依据目标距离和回波能量的关系设置。参见图18，该图示意了回波能量与目标距离的变化关系：距离越远，回波能量越小。图中横线代表能量门限，在该回波能量与目标距离的变化曲线上，能量门限对应的距离映射在bin的索引号即可以作为预设分界值i
thre
。例如，在该回波能量与目标距离的变化曲线上，能量门限对应的距离为x，根据距离和飞行时间的关系，得到距离x对应的飞行时间为t’，而t’对应的bin为bin y(即第y个bin)，则可以将y作为预设分界值i
thre
。
[0241]
门控期望曲线的第一部分的获取方式和第二部分的获取方式分别如下：
[0242]
当i的取值小于或等于预设分界值时，根据bin的时间长度t
bin
、i、光速c和激光脉冲的能量a获得门控期望曲线的第一部分，以下表达式(13)中的第一行。
[0243]
当i的取值大于预设分界值时，根据时间网格的时间长度、预设分界值、光速c和激光脉冲的能量a获得门控期望曲线的第二部分，参见以下表达式(13)中的第二行。
[0244][0245]
公式(13)完整地展示了门控期望曲线b(i)。根据公式(13)可知，在门控期望曲线
的第一部分，门控期望曲线的值随i取值的增而增大，而在门控期望曲线的第二部分，门控期望曲线的值为定值。图19为本技术实施例提供的一种门控期望曲线示意图，该图中在预设分界值i
thre
以左为门控期望曲线的第一部分，在预设分界值i
thre
以右为门控期望曲线的第二部分。
[0246]
结合图18和图19可知，在本技术实施例中，对于接收回波能量小于能量门限(也即索引号大于i
thre
)的bin不做门控操作，对于接收回波能量大于或等于能量门限(也即索引号小于或等于i
thre
)的bin进行门控操作。
[0247]
s1702：根据门控期望曲线得到tdc的所有时间网格在脉冲周期内的门控概率。
[0248]
如果每个bin对应的门控概率为：[p
1 p
2 p3ꢀ…ꢀ
pn]，则每个bin的门控概率和门控期望曲线b(i)满足表达式(14)和(15)：
[0249]
b(i)＝1-(p
i 1
p
i 2

…
pn)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(14)
[0250]
b(i-1)＝1-(pi p
i 1
p
i 2

…
pn)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(15)
[0251]
基于公式(14)和公式(15)，将门控期望曲线上第i个bin对应的取值与第i-1个bin对应的取值做减法计算，得到第i个bin在脉冲周期内的门控概率如下：
[0252]
pi＝b(i)-b(i-1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(16)
[0253]
对于上述公式(16)，由于b(0)＝0，因此当i＝1时，p1＝b(1)。
[0254]
最后，可以对不同bin的门控概率做归一化，得到每个bin归一化后的门控概率p
gate
(i)：
[0255][0256]
以上s1701～s1702描述了为bin设置门控概率的具体实现过程。s1701～s1702可以在正式测距之前预先执行，正式测距便可采用预先为每个bin设置的门控概率约束光子检出。
[0257]
在s1701～s1702执行之前，也可以用于表示环境光光强的光强信息，并判断该光强信息是否满足第一条件，在满足第一条件的情况下，按照s1701～s1702描述的实现方式设置bin的门控概率。s1701～s1702为前文描述的第一预设操作的又一种具体实现方式。
[0258]
s1703：向目标物体周期性地发射激光脉冲。
[0259]
s1704：根据为时间数字转换器tdc的所有时间网格预先设置的在脉冲周期内的门控概率控制tdc的时间网格使能，以约束光子检出，提升远距离的光子保存的概率。
[0260]
作为示例，第5个bin在脉冲周期内的门控概率为0.3，则在脉冲周期内，有0.3的概率以第5个bin为门控使能的起始bin并以第n个bin为门控使能的终止bin。
[0261]
s1705：根据保存的光子生成直接飞行时间dtof直方图。
[0262]
s1706：根据所述dtof直方图进行寻峰操作，得到所述目标物体的距离。
[0263]
在以上实施例中，介绍了为bin设置门控概率的实现方式，并介绍了按照预设的门控概率控制bin使能以约束光子检出的示例操作。以s1702设置的bin门控概率控制bin使能，进而约束光子检出：使能的bin可以检出光子，未使能的bin无法检出光子。门控概率的设置提升了远距离光子的检出概率，进而提升了远距离光子的保存概率。因此，便利于强环境光条件下为远距离的目标物体测距。
[0264]
在一种可能的实现方式中，在s1705之后，还可以进一步对直方图进行滤波，得到
滤波后的dtof直方图。通过滤波，使信号光更容易被识别出来。因此，s1706具体可以为根据滤波后的直方图寻峰，进而得到目标物体的距离。
[0265]
在以上提供的各实施例中，测距方法还可以进一步包括：将光电探测单元配置为自由触发模式。自由触发模式是指每个脉冲周期不需要对光电探测单元进行主动电路淬灭操作。主动电路淬灭是指当光电探测单元检测出光子、进入雪崩状态并拉低电压后，对光电探测单元进行快速充电操作，使得电压超过触发门限从而能够响应新到达的光子。
[0266]
传统雷达一般会在每个脉冲周期都对光电探测单元进行主动电路淬灭操作，保证了每个脉冲周期的起始时刻光电探测单元始终处于待触发状态，从而导致直方图在起始时刻被环境光触发的概率大于直方图中后部位置被环境光触发的概率，最终导致直方图畸变，参见图20所示的在每个脉冲周期开始进行主动淬灭操作的直方图。
[0267]
而在多个脉冲周期之间不进行任何主动电路淬灭操作，光子的检出仅受光电探测单元死区时间影响，因此在直方图前面若干bin的光子检出概率与中后部的检出概率相同，不存在直方图起始处的畸变。参见图21所示的自由触发模式的直方图。通过比较图21和图20可知，自由触发模式相比于在脉冲周期内执行主动电路淬灭操作，有利于克服直方图中短飞行时间处发生畸变。
[0268]
以上结合图10、图13和图17分别介绍了三种提升远距离光子保存概率对目标物体测距的具体实现方法。
[0269]
其中，对于图10所示的方法，只需要确定好光子保存模式便可以控制光子飞行时间的保存情况，不需要添加额外的光子到达逻辑判断电路，因此不会增加额外的成本和功耗。
[0270]
对于图13所示的方法，只需要根据先验的环境光信息和器件固有的死区时间，以时延门限为光子的保存提供延时，以此降低了环境光光子的保存概率，使远近距离的光子探测性能更加均衡，强环境光条件下远距离信号光的识别更加便捷和准确。此外，此方式可以消除直方图的畸变，不需要对直方图滤波，进而避免了直方图滤波操作带来的信号衰减，降低了后端算法的复杂度。
[0271]
对于图17所示的方法，针对近距离目标的检出能量富余，远距离目标的检出能量过低的现象，通过为各个bin设置门控概率平衡了远距离和近距离的能量，以牺牲部分近距离的测量性能为代价提升远距离的测量性能，所以不需要增加额外的曝光时间便可以保证远距离目标的检出。
[0272]
结合以上对各个实施例的描述和介绍，本技术实施例提供的技术方案实现简单，由于不添加额外的硬件，因此便利于生产微型化尺寸的测距产品，适用于集成在手机、平板电脑等设备中。此外，不带来额外的功耗，不需要牺牲帧率便可以对强光环境下的远距离目标物体进行准确的测距。
[0273]
基于前述实施例提供的测距方法，相应地，本技术还提供了可实现测距的电子设备。以下结合实施例和附图对该电子设备的具体实现进行说明。
[0274]
电子设备实施例：
[0275]
参见图22，该图为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图22所示，电子设备包括：
[0276]
电子设备包括：激光发射器401、控制器404、光电传感器403、时间数字转换器tdc
和内存memory；光电传感器403包括多个光电探测单元，每个光电探测单元在内存memory具有对应的内存memory空间；激光发射器401、tdc及内存memory均与控制器404连接；光电传感器403连接tdc；
[0277]
控制器404，用于控制激光发射器401向目标物体周期性地发射激光脉冲；
[0278]
光电探测单元，用于探测光子；光子来自目标物体所在的场景；
[0279]
tdc，用于记录光电探测单元探测到的光子的飞行时间；对于光电探测单元，远距离的光子的飞行时间大于近距离的光子的飞行时间；
[0280]
控制器404，还用于获取光强信息；当光强信息满足第一条件时，通过执行第一预设操作提升远距离的光子保存的概率；根据保存的光子生成直接飞行时间dtof直方图；根据dtof直方图进行寻峰操作，得到目标物体的距离；光强信息用于表示环境光的光强，第一条件包括环境光的光强超过第一光强阈值；
[0281]
内存memory，用于根据控制器404的控制来保存光子的飞行时间。
[0282]
本技术实施例提供的电子设备，依据环境光的光强对光子的保存进行控制，在环境光光强较强时通过第一预设操作提升远距离光子保存的概率，打破优先保存近距离光子的固有实现方式，从而避免了强环境光条件下，近距离目标返回的环境光光子保存数量率先累积至光电探测单元的内存memory空间存储上限导致远距离光子无法成功保存的问题。可见，第一方面提供的测距方法能够在测距时，抵抗强光环境干扰，提升对远距离目标返回的光子的保存概率，进而生成时间维度上更加均衡化的dtof直方图，提升对远距离目标的测距性能。并且本技术实施例的电子设备在具体实现时，曝光时间短、曝光次数少，不会浪费激光能量，且帧率高，测距时间短。此外，对于强光环境的抵抗效果较好，且不需要增加额外的硬件成本。
[0283]
在本技术实施例的一种可能的实现方式中可以基于环境光的先验信息获得表示环境光光强的光强信息。第一光强阈值为分配给单个光电探测单元的内存memory空间中保存的光子数的限值；
[0284]
控制器404，具体用于控制关闭激光发射器401，通过光电传感器403对目标物体所在的场景的环境光进行探测，获得单个光电探测单元的实测环境光光子密度；根据实测环境光光子密度和脉冲周期获得脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数的期望值和标准差；根据期望值、预设系数和标准差得到脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数最大值作为光强信息。
[0285]
在关闭激光发射器401时，通过获得单个光电探测单元的实测环境光光子密度得到了环境光先验信息，并依照上述方式获得了光子数最大值。可以理解的是，当环境光光强越强，该光子数最大值越大，当环境光光强越弱，该光子数最大值越小。因此，该光子数最大值可以用于表征环境光光强大小，从而可以作为判定是否满足第一条件的光强信息。该电子设备通过预先获得的光强信息，可以用于选择具体的光子保存模式，即选定fifo模式或lifo模式。从而后续依据选定的光子保存模式来进行保存。
[0286]
例如，当光强信息满足第一条件时，表示环境光光强过强，需要对环境光光子的保存加以约束。控制器404，具体用于控制内存memory将光电探测单元后探测到的若干个光子各自的飞行时间优先保存至该光电探测单元对应的内存memory空间。
[0287]
将光电探测单元后探测到的若干个光子各自的飞行时间优先保存至该光电探测
单元对应的内存memory空间。即，选定lifo模式，优先保存远距离的光子的飞行时间，从而避免近距离光子率先保存而内存memory空间过早到达存储上限，以此方式，提升远距离光子的保存概率，提升远距离目标的探测性能。
[0288]
本技术实施例提供的电子设备还可以进一步包含缓存buffer，缓存buffer和内存memory在所述控制器404的控制下保存光子的飞行时间；内存memory存入光子事件(光子事件表示记入缓存或内存的光子的关联数据，光子事件包括光子的飞行时间)来自缓存buffer。
[0289]
前面提到，在光强信息满足第一条件时表示环境光的光强过强，需要以lifo模式保存光子来进行干预，以提升远距离光子的保存概率。此外，当光强信息不满足第一条件时，控制器404，还可以用于当光强信息满足第二条件时，将光电探测单元后探测到的若干个光子各自的飞行时间优先保存至该光电探测单元对应的内存memory空间，或者，将光电探测单元先探测到的若干个光子各自的飞行时间优先保存至该光电探测单元对应的内存memory空间；第二条件包括环境光的光强未超过第二光强阈值；第二光强阈值小于或等于第一光强阈值。
[0290]
当光强信息满足第二条件时，表示光电探测单元足以存储环境光光子和信号光光子，环境光光子数量不会对信号光光子的保存造成干扰和阻碍，因此可以从lifo模式和fifo模式中任选一种保存模式对光子的飞行时间进行保存。如果为了进一步降低功耗，在光强信息满足第二条件时，可以优选fifo模式作为光子保存模式。
[0291]
通过以上方案，依据光强信息、第一条件和第二条件进行判断，选定光子保存模式，即优先存储后探测到的若干光子的飞行时间或优先存储先探测到的若干光子的飞行时间。以此提升了远距离光子的保存概率。最终即便近距离光子的探测性能稍有下降，也能够满足探测需求。关键的是，该电子设备有效提升了远距离光子的探测性能，从而便于在强环境光条件下实现对远距离目标的精准测距。
[0292]
在本技术实施例的另一种可能的实现方式中，可以基于环境光先验信息获得用于对光子的保存提供延时的时延门限，在实际探测光子和保存光子飞行时间时，以该时延门限作为限制条件约束光子飞行时间的保存。下面对控制器404执行第一预设操作提升远距离的光子保存的概率的另一实现方式，即时延门限应用方式，进行介绍和说明。
[0293]
控制器404，具体用于获得光子保存的时延门限；对于脉冲周期内光电探测单元连续探测到的光子，判断当前光子与前一成功保存飞行时间的光子的到达时刻之差是否大于时延门限，如果是，则控制内存memory将当前光子的飞行时间保存至该光电探测单元对应的内存memory空间；时延门限用于对光子的保存提供延时，使得光电探测单元对应的内存memory空间连续保存飞行时间的两个光子的到达时刻之差大于该光电探测单元的死区时间；光子的到达时刻为光电探测单元探测到该光子的时刻。
[0294]
在本技术实施例的此实现方式中，利用时延门限将保存的光子从时间维度上稀疏化，在强环境光条件下对环境光光子的保存约束力度远大于信号光光子的保存约束力度。因此，可以避免保存的环境光光子数过早到达存储空间的存储上限，从而不会对远距离信号光光子飞行时间的保存造成干扰妨碍。以此，提升远距离光子的保存概率，提升了远距离目标的探测性能，实现对远距离目标的精准测距。
[0295]
在此实现方式中，由于直方图中不存在畸变或者畸变程度非常微小，因此不需要
额外的滤波操作。如此节省了硬件成本。
[0296]
可选地，控制器404，具体用于控制关闭激光发射器401，通过光电传感器403对目标物体所在的场景的环境光进行探测，获得单个光电探测单元的实测环境光光子密度；根据实测环境光光子密度和脉冲周期获得脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数的期望值和标准差；以及，根据实测环境光光子密度和单个光电探测单元的死区时间获得脉冲周期内单个光电探测单元探测的光子密度理论值；根据期望值、预设系数和标准差得到脉冲周期内单个光电探测单元探测到的光子数最大值；根据脉冲周期、光子数最大值和光子密度理论值得到时延门限。
[0297]
依据激光发射器401关闭时获得的环境光先验信息来得到时延门限，可以使设定的时延门限更加贴合当前实际的环境光条件。如此，对光子保存的约束更加准确和精密，一方面避免时延门限过长，约束力度过大影响测距的问题；另一方面避免时延门限过短，约束力度较弱导致远距离光子保存概率提升不明显，测距效果的提升不理想的问题。
[0298]
可选地，时延门限具体通过以下公式获得：
[0299][0300]
其中，n
det
表示单个光电探测单元探测到的光子数最大值，t
p
表示脉冲周期，τ
delay
表示时延门限，λ表示脉冲周期内单个光电探测单元探测的光子密度理论值。
[0301]
在探测光子时，光电探测单元具体可以工作在自由触发模式。相比于在脉冲周期内执行主动电路淬灭的操作，自由触发模式下光电探测单元能够有效弱化最后生成的直方图中短飞行时间处的畸变，进而削弱对寻峰造成的干扰，提升远距离目标的测距准确性。
[0302]
在本技术实施例提供的电子设备中，在一些实现方式中，直接根据保存的光子形成直方图，直方图中可能还存在畸变，因此电子设备，控制器404还可以用于根据dtof直方图进行滤波，得到滤波后的dtof直方图；再具体用于根据滤波后的dtof直方图寻峰，得到峰值对应的直接飞行时间；根据峰值对应的直接飞行时间和光速，获得目标物体的距离。
[0303]
通过对直方图滤波，提升了寻峰的准确性和精度，进而提升了目标测距的精度和准确性。在以第一预设操作提升远距离光子的保存概率的基础上，进一步地保证了远距离目标的探测性能。
[0304]
以上，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范围。