CN101672620A - 电子设备及测量物体尺寸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子设备，其包括镜头模组、第一测距装置、第二测距装置、影像感测器、处理器及存储器，第一测距装置测量物距，第二测距装置测量像距，影像感测器有成像区，存储器存储成像区多个方向上的边界间距。处理器包括：方向选取模块，用于选取过成像区几何中心的特定方向；距离获取模块，用于获取所述物距及像距；像尺寸获取模块，当像沿特定方向填满成像区时，其根据边界间距得出像沿特定方向的像尺寸；视角计算模块，根据像距及像尺寸计算被测物体沿特定方向的视角；物体尺寸计算模块，根据视角及物距计算被测物体沿特定方向的物尺寸。本发明电子设备可直接测量物体尺寸，提高使用的便利性。另，本发明还提供一种测量物体尺寸的方法。

Description

电子设备及测量物体尺寸的方法

技术领域

本发明涉及一种电子设备，尤其涉及一种测量物体尺寸的电子设备及方法。

背景技术

照相利用的是针孔成像原理，并使用感光介质而保存影像。物体依据针孔成像原理穿过相机的镜头后投射到如底片、感光耦合元件或互补性氧化金属半导体等感光介质上，从而能够在拍摄后将物体的光线记录下来，并可透过光学或数字流程转换为影像。

然而，现在的摄像装置并没有办法从照相机拍摄后所产生的影像得知物体的实际尺寸。所以，若遇到需要标示尺寸作为参考依据的物体，通常会在拍摄时在被测物体的附近放置一个可以作为长度参考依据的参考物体，例如尺或常用的硬币等。这种方法无法直接得到被测物体的实际尺寸，由此造成了使用上的不便。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种可直接测量物体尺寸的电子设备及方法。

一种电子设备，其包括镜头模组、第一测距装置、第二测距装置、影像感测器、处理器及存储器。所述第一测距装置用于测量被测物体的物距，第二测距装置用于测量所述被测物体的像距。所述影像感测器具有成像区，所述存储器用于存储所述成像区多个方向上的边界间距。所述处理器包括：方向选取模块，用于选取特定方向，该特定方向过所述成像区几何中心；距离获取模块，用于获取所述物距及所述像距；像尺寸获取模块，用于当所述像沿特定方向填满所述影像感测器的成像区时，根据所述边界间距得出所述像沿特定方向的像尺寸；视角计算模块，用于根据所述像距及所述像沿特定方向的像尺寸计算出被测物体沿特定方向的视角；物体尺寸计算模块，用于根据所述特定方向的视角及物距计算出所述被测物体沿特定方向的物尺寸。

一种测量物体尺寸的方法，被测物体的像位于影像感测器的成像区，包括以下步骤：选取经过所述成像区几何中心的特定方向；调整像距使得被测物体的像沿特定方向填满所述影像感测器的成像区；测量被测物体的像沿特定方向的像尺寸；测量所述被测物体的像距；测量被测物体的物距；根据所述像沿特定方向的像尺寸及像距计算出所述被测物体沿特定方向的视角；根据所述物距，视角计算出被测物体沿特定方向的物尺寸。

利用本发明所提供的电子设备，无需使用参照物便可以通过照相直接测量被测物体的尺寸，由此大大的提高了人们使用的便利性。另外，由于本发明只需要被测物体成的像填满影像感测器的成像区即可，所以即使采用变焦镜头也不会影响被测物体尺寸的测量，并且影像感测器成像区的尺寸、物距、像距均直接测得，所以测量的精度高。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的电子设备的硬件架构图。

图2是本发明实施方式提供的电子设备测量物体尺寸的示意图。

图3是本发明实施方式提供的电子设备的处理器的功能模块图。

图4是本发明实施方式提供的电子设备测量物体尺寸的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1、图2及图3，为本发明实施方式提供的电子设备100，所述电子设备100可以是具有摄像功能的手机、具有摄像功能的掌上电脑、数码相机或数码摄像机等。本实施方式中，所述电子设备100为数码相机。

所述电子设备100包括镜头模组10、第一测距装置20、第二测距装置30、影像感测器40、处理器50、存储器60及马达70。

所述第一测距装置20可以采用激光、超声波或红外线等测距装置。本实施方式中，所述第一测距装置20采用激光测距装置来获取被测物体1的物距u。本实施方式中采用激光测距装置通过发射激光束至被测物体1，利用反射光束精确计算距离，以此获取激光物距u，而不采用自动对焦焦长推算出物距u，可以避免由于物距u过大导致精度下降的问题。因为采用自动对焦焦长推算物距u时，当被测物体1与电子设备100之间超过一定距离时，自动对焦对影像感测器40的调节就不再改变了，所以虽然物距u发生了变化，但是影像感测器40不再移动，而焦距也不再变化，从而再利用焦长推算物距u就会导致测量精度下降，被测物体1的尺寸计算不准确。

所述马达70用于调整所述镜头模组10与所述影像感测器40之间的距离。所述影像感测器40具有成像区41。本实施方式中，所述成像区41为矩形。所述镜头模组10光学中心O1与所述成像区41几何中心O2位于同一光轴L上。根据成像原理当所述被测物体1的像2经过所述成像区41的几何中心O2，并填满所述影像感测器40的成像区41时，即所述被测物体1的像2边缘的两端均接触边界41a时。所述被测物体1的视角θ1等于所述像2两端与所述光学中心O1连接而成的三角形的顶角θ2。

所述存储器60内存有所述成像区41多个方向上的边界间距M。所述边界间距M可以是所述成像区41的宽度方向、高度方向或对角线方向的边界间距M。本实施方式中，所述边界间距M为成像区41的高度方向的边界间距M，即所述成像区41的高度。所述第二测距装置30用于测量当所述被测物体1的像2经过所述成像区41的几何中心O2，并填满所述影像感测器40的成像区41的高度边界时，所述被测物体1的像距v。本实施方式中，所述第二测距装置30通过读取镜头模组10变焦时马达70的步数得出所述被测物体1的像距v。

所述处理器50包括方向选取模块51、距离获取模块52、像尺寸获取模块53、视角计算模块54及物体尺寸计算模块55。

所述方向选取模块51用于选取特定方向A。所述特定方向A通过所述成像区41的几何中心O2。所述特定方向A可以是所述成像区41的宽度方向、高度方向或对角线方向。当所述特定方向A是多个方向时，就采用与测量一个方向相同的步骤分别进行多个方向的测量。本实施方式中，所述特定方向A是过所述成像区41的几何中心O2的高度方向。

所述距离获取模块52用于获取所述物距u及所述像距v。本实施方式中，所述距离获取模块52分别从所述第一测距装置20及第二测距装置30获取所述物距u及所述像距v。

像尺寸获取模块53用于获取所述像2沿特定方向A的像尺寸。本实施方式中，所述像尺寸获取模块53用于当所述像2过所述成像区41的几何中心O2沿特定方向A填满所述影像感测器40的成像区41时，根据所述边界间距M计算出所述像2沿特定方向A的像尺寸N。当所述边界间距M不能通过影像感测器40的产品规格例如高度、宽度或对角线长度的尺寸直接得到时，由于所述特定方向A过所述成像区41几何中心O2，所述像尺寸获取模块53可以根据特定方向A与所述成像区41的宽度方向或高度方向的夹角及影像感测器40的宽度方向或高度方向的边界间距M，所以可以根据简单的几何公式换算出所述成像区41沿特定方向A的边界间距M。本实施方式中，所述像2过所述成像区41的几何中心O2在高度方向填满所述成像区41，所述像2的高度就等于所述成像区41的高度，即所述像2的像尺寸N等于边界间距M。所述像尺寸获取模块53获取存储器60存有的所述成像区41的高度。

本实施方式中，采用像2填满成像区41，并利用成像区41的边界间距M求取像2的高度比利用像素求像高有更好的辨识性及更高的精度。因为像素本身很小，使用者选取像的边界时会有一定差别，从而造成计算时的误差，所以利用像2填满成像区41比使用者直接选取像的边界更容易辨识。本实施方式中，成像区41的尺寸是已知的，所以直接采用成像区41的边界间距M取代像2的尺寸进行计算，比利用像素数量乘以像素大小得到像高而言进一步减小了误差，提高精度。

所述视角计算模块54，用于根据所述像距v及所述像2沿特定方向A的像尺寸N计算出所述被测物体1沿特定方向A的视角θ1。所述被测物体1的视角θ1等于所述像2两端与所述光学中心O1连接而成的三角形的顶角θ2。本实施方式中，所述特定方向A为高度方向。根据成像原理及几何关系，利用三角公式可得θ2＝2×arctan(N/(2×v))，由于像尺寸N等于边界间距M，所以公式转化为θ2＝2×arctan(M/(2×v))。由于θ1＝θ2从而计算出所述被测物体1在高度方向的视角θ1。

物体尺寸计算模块55用于根据所述特定方向A的视角θ1及物距u计算出所述被测物体1沿特定方向A的物尺寸B。本实施方式中，所述特定方向A为高度方向。根据成像原理及几何关系，利用三角公式B＝2×u×tan(θ1/2)计算出所述被测物体1的高度。

本实施方式中，当利用电子设备100对被测物体1进行高度测量时，只需选取特定方向A为高度方向，再使得被测物体1的像2在所述成像区41过所述成像区41的几何中心O2沿高度方向上填满成像区41，所述电子设备100就会根据测得的物距u、像距v、成像区41的边界间距M算出被测物体1的高度。当需要测量宽度时，只需选取特定方向A宽度方向。当测量其他方向时，选取不同的特定方向A即可。对于被测物体1填满所述成像区41，可以是使用者直接调整像距v使得被测物体1的像2在高度方向填满所述成像区41。本实施方式中，为了节约调整时间及提高调整精度，采用使用者直接调整的方式。

请参阅图4，为本发明测量物体尺寸方法的流程图。

步骤S110：选取经过所述成像区41几何中心O2的特定方向A。本实施方式中，所述方向选取模块51用于选取特定方向A。所述特定方向A可以是所述成像区41的宽度方向、高度方向或对角线方向。当所述特定方向A是多个方向时，就采用与测量一个方向相同的步骤分别进行多个方向的测量。本实施方式中，所述特定方向A是所述成像区41的高度方向。

步骤S115：调整像距v使得被测物体1的像2沿特定方向A填满影像感测器40的成像区41。该调整可以是使用者直接调整像距v使得被测物体1的像2在所述成像区41的高度方向填满所述成像区41。本实施方式中，为了节约调整时间及提高调整精度，采用使用者直接调整的方式。

步骤S120：测量所述被测物体1的像沿特定方向A2的像尺寸N。像尺寸获取模块53获取所述像2沿特定方向A的像尺寸N。本实施方式中，当所述像2过所述成像区41的几何中心O2沿特定方向A填满所述影像感测器40的成像区41时，所述像尺寸获取模块53根据所述边界间距M计算出所述像2沿特定方向A的像尺寸N。当所述边界间距M不能通过影像感测器40的产品规格例如高度、宽度或对角线长度的尺寸直接得到时，由于所述特定方向A过所述成像区41几何中心O2，所述像尺寸获取模块53可以根据特定方向A与所述成像区41的宽度方向或高度方向的夹角及影像感测器40的宽度方向或高度方向的边界间距M，所以可以根据简单的几何公式换算出所述成像区41沿特定方向A的边界间距M。本实施方式中，所述像2过所述成像区41的几何中心O2在高度方向填满所述成像区41，所述像2的高度就等于所述成像区41的高度，即所述像2的像尺寸N等于边界间距M。所述像尺寸获取模块53直接获取存储器60存有的所述成像区41的高度作为边界间距M。

步骤S125：测量所述被测物体1的像距v。所述距离获取模块52获取所述像距v。本实施方式中，所述距离获取模块52从所述第二测距装置30获取所述像距v。所述第二测距装置30通过读取镜头模组10变焦时马达70的步数得出所述被测物体1的像距v。

步骤S130：测量所述被测物体1的物距v。所述距离获取模块52获取所述物距u。本实施方式中，所述距离获取模块52从所述第一测距装置20获取所述物距u。所述第一测距装置20可以采用激光、超声波或红外线等测距装置。本实施方式中，所述第一测距装置20采用激光测距装置通过发射激光束至被测物体1，利用反射光束精确计算距离，以此获取激光物距u，来获取被测物体1的物距u。

步骤S135：根据所述像2沿特定方向A的像尺寸N及像距v计算出所述被测物体1沿特定方向A的视角θ。所述被测物体1的视角θ1等于所述像2两端与所述光学中心O1连接而成的三角形的顶角θ2。本实施方式中，所述特定方向A为高度方向。根据成像原理及几何关系，利用三角公式可得θ22×arctan(N/(2×v))，由于像尺寸N等于边界间距M，所以公式转化为θ2＝2×arctan(M/(2×v))。由于θ1＝θ2从而计算出所述被测物体1在高度方向的视角θ1。

步骤S140：根据所述物距u，视角θ计算出被测物体1沿特定方向A的物尺寸B。所述物体尺寸计算模块55根据所述特定方向A的视角θ及物距u计算出所述被测物体1沿特定方向A的物尺寸B。本实施方式中，所述特定方向A为高度方向。根据成像原理及几何关系，利用公式B＝2×u×tan(θ/2)计算出所述被测物体1的高度。

所述步骤S120到步骤S130可以不分先后顺序，或同时进行。

利用本发明所提供的电子设备，无需使用参照物便可以通过照相直接测量被测物体的尺寸，由此大大的提高了人们使用的便利性。另外，由于本发明只需要被测物体成的像填满影像感测器，而焦距的改变对于计算没有影响，所以即使采用变焦镜头也不会影响被测物体尺寸的测量。并且影像感测器成像区的尺寸、物距、像距均直接测得，所以测量的精度高。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种电子设备，其包括镜头模组、第一测距装置、第二测距装置、影像感测器、处理器及存储器，所述第一测距装置用于测量被测物体的物距，第二测距装置用于测量所述被测物体的像距，所述影像感测器具有成像区，所述存储器用于存储所述成像区多个方向上的边界间距，其特征在于，所述处理器包括：

方向选取模块，用于选取特定方向，该特定方向经过所述成像区的几何中心；

距离获取模块，用于获取所述物距及所述像距；

像尺寸获取模块，用于当所述像沿所述特定方向填满所述影像感测器的成像区时，根据所述边界间距得出所述像沿所述特定方向的像尺寸；

视角计算模块，用于根据所述像距及所述像沿所述特定方向的像尺寸计算出被测物体沿所述特定方向的视角；

物体尺寸计算模块，用于根据所述特定方向的视角及物距计算出所述被测物体沿所述特定方向的物尺寸。

2.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述特定方向为所述成像区的高度方向、宽度方向或对角线方向。

3.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述成像区为矩形，所述边界间距为所述成像区的高度、宽度或对角线长度。

4.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述第一测距装置采用激光、超声波或红外线等测距装置获取所述物距。

5.一种测量物体尺寸的方法，被测物体的像位于影像感测器的成像区，包括以下步骤：

选取经过所述成像区几何中心的特定方向；

调整像距使得被测物体的像沿所述特定方向填满所述成像区；

测量被测物体的像沿特定方向的像尺寸；

测量所述被测物体的像距；

测量被测物体的物距；

根据所述像沿所述特定方向的像尺寸及像距计算出所述被测物体沿所述特定方向的视角；

根据所述物距，视角计算出被测物体沿所述特定方向的物尺寸。

6.如权利要求5所述的用于测量物体尺寸的方法，其特征在于，所述特定方向为所述成像区的高度方向、宽度方向或对角线方向。

7.如权利要求5所述的用于测量物体尺寸的方法，其特征在于，所述测量被测物体的物距的步骤中，采用激光、超声波或红外线等测距方式获取所述物距。

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