CN101729765B - 提供被摄物gps坐标的摄像装置与侦测被摄物gps坐标的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提供被摄物GPS坐标的摄像装置与侦测被摄物GPS坐标的方法,其中侦测被摄物GPS坐标的方法包含有取得摄像装置所在位置的第一经度、第一纬度与第一海拔高度;将摄像装置的摄像模块对焦于被摄物并得到摄像模块对该被摄物的一对焦距离;于摄像模块对焦于被摄物时,量测摄像装置与水平方向所夹的仰角角度以及摄像装置与正北方向所夹的水平角度;根据第一经度、第一纬度、第一海拔高度、对焦距离、仰角角度与水平角度计算得被摄物所在位置的第二经度、第二纬度与第二海拔高度。
Description
技术领域
本发明是关于一种全球定位系统(Global Positioning System,GPS)坐标的侦测方法,特别是一种具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置与侦测被摄物全球定位系统坐标的方法。
背景技术
全球定位系统(Global Positioning System,GPS)是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。它可以为地球表面绝大部分地区(98%)提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。全球定位系统是由美国国防部研制和维护,可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。该系统包括太空中的24颗GPS卫星;地面上的1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为客户端的GPS接收机。最少只需其中4颗卫星,就能迅速确定客户端在地球上所处的位置及海拔高度;所能连接到的卫星数越多,译码出来的位置就越精确。
由于GPS具有不受天气影响、全球高覆盖率(98%)与可移动定位等特性,因此除了军事用途外,大量用于民生的导航(例如:飞机导航、船舶导航与行车导航等)与定位(例如:车辆防盗、行动通讯装置的定位等)等。
近年来,由许多厂商在数字相机、摄影机等中装置了GPS,用以在所拍摄的相片或影片中显示拍摄时的所在位置。现在流行的GPS相片,就是在摄像装置内加装了GPS,在拍照时能自动记录GPS坐标,可以让使用者来制作个人旅游日志。
但是装置了GPS的摄像装置,所拍出的照片仅能让使用者知道摄像装置的所在位置,而无法让使用者知道所拍摄的被摄物所在位置。
发明内容
本发明提供一种具有提供被摄物全球定位系统(Global PositioningSystem,GPS)坐标功能的摄像装置与侦测被摄物全球定位系统坐标的方法,可以让使用者知道所拍摄的被摄物所在位置。
根据本发明所揭露的具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置包含有全球定位系统接收器、摄像模块、仰角器、指北器与运算单元。
全球定位系统接收器用以取得第一经度、第一纬度与第一海拔高度。摄像模块用以对焦于被摄物,以得到对焦距离。仰角器用以量测摄像装置与水平方向所夹的仰角角度。指北器用以量测摄像装置与正北方向所夹的水平角度。运算单元用以根据第一经度、第一纬度、第一海拔高度、对焦距离、仰角角度与水平角度计算得被摄物所在位置的第二经度、第二纬度与第二海拔高度。
其中,根据本发明所揭露的具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置更包含有显示单元。显示单元电性连接运算单元,用以显示第二经度、第二纬度与第二海拔高度。
根据本发明所揭露的侦测被摄物全球定位系统坐标的方法,应用于摄像装置,用以取得被摄物的所在位置。侦测被摄物全球定位系统坐标的方法包含有:首先,取得摄像装置所在位置的第一经度、第一纬度与第一海拔高度;接着,将摄像装置的摄像模块对焦于被摄物并得到摄像模块对被摄物的对焦距离;并于摄像模块对焦于被摄物时,量测摄像装置与水平方向所夹的仰角角度;并于摄像模块对焦于被摄物时,量测摄像装置与正北方向所夹的水平角度;最后,根据第一经度、第一纬度、第一海拔高度、对焦距离、仰角角度与水平角度计算得被摄物所在位置的第二经度、第二纬度与第二海拔高度。
其中,计算得出被摄物所在位置的第二经度、第二纬度与第二海拔高度的步骤是包含:根据对焦距离与仰角角度计算得被摄物与摄像装置的高度差与水平距离差;根据水平距离差与水平角度计算得被摄物与摄像装置的经度差与纬度差;由经度差与第一经度加总,以得出第二经度;由纬度差与第一纬度加总,以得出第二纬度;以及由高度差与第一海拔高度加总,以得出第二海拔高度。
根据本发明所揭露的侦测被摄物全球定位系统坐标的方法更包含:显示第二经度、第二纬度与第二海拔高度。
根据本发明所揭露的具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置与侦测被摄物全球定位系统坐标的方法,先行利用摄像装置中所装置的全球定位系统来得知摄像装置的所在位置,并藉由摄像模块来取得摄像装置与被摄物之间的对焦距离,再由仰角器与指北器来取得摄像装置与水平方向所夹的仰角角度、摄像装置与正北方向所夹的水平角度,再经由三角函数计算,即可得到被摄物与摄像装置之间的经度差、纬度差与高度差,经由加总摄像装置所在位置的第一经度、第一纬度与第一海拔高度,就可以得知被摄物所在位置的第二经度、第二纬度与第二海拔高度,并显示被摄物所在位置第二经度、第二纬度与第二海拔高度于显示单元上,以方便使用者观看被摄物的所在位置。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1是根据本发明的具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置示意图;
图2是摄像装置对焦于被摄物时与水平方向的夹角示意图;
图3是摄像装置对焦于被摄物时与正北方向的夹角示意图;
图4是根据本发明第一实施例的侦测被摄物全球定位系统坐标的方法的第一流程图;
图5是根据本发明第二实施例的侦测被摄物全球定位系统坐标的方法的第二流程图。
其中,附图标记
11................全球定位系统接收器
12................摄像模块
13................仰角器
14................指北器
15................运算单元
16................显示单元
100................具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置
200................被摄物
X1................第一经度
Y1................第一纬度
Z1................第一海拔高度
X2................第二经度
Y2................第二纬度
Z2................第二海拔高度
D1................对焦距离
D2................水平距离差
dH................高度差
dX................经度差
dY................纬度差
L.................水平面方向
N.................正北方向
θ1................仰角角度
θ2................水平角度
具体实施方式
请参照图1。图1是为根据本发明的具有提供被摄物全球定位系统(GlobalPositioning System,GPS)坐标功能的摄像装置示意图。
在图1中,具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100是包含有全球定位系统接收器11、摄像模块12、仰角器13、指北器14、运算单元15与显示单元16。
全球定位系统接收器11用以取得第一经度、第一纬度与第一海拔高度。
摄像模块12用以对焦于被摄物,以得到对焦距离。
仰角器13用以量测具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100与水平面方向所夹的仰角角度。
指北器14用以量测具有提供被摄物全球定位是统坐标功能的摄像装置100与正北方向所夹的一水平角度。指北器14当然也可以量测具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100与正南方向所夹的一水平角度。
运算单元15用以根据第一经度、第一纬度、第一海拔高度、对焦距离、仰角角度与水平角度计算得被摄物所在位置的第二经度、第二纬度与第二海拔高度。
显示单元16电性连接运算单元15,用以显示第二经度、第二纬度与第二海拔高度。
摄像模块12可以是包含有镜片组、步进马达、影像感测组件与处理单元等。由步进马达控制镜片组的间距来调整焦距,用以对焦于被摄物。被摄物的影像经由镜片组投射到影像感测组件上。由处理单元分析影像感测组件所接收的影像是否对焦于被摄物上,并由镜片组各镜片的焦距组合来计算出具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100与被摄物之间的对焦距离。
仰角器13可以是陀螺仪等器具。
指北器14可以是指北针或指南针等具有用以被地磁吸引、具有固定方向的器具。
运算单元15可以是微处理器。运算单元15可以是指单一个微处理器,也可以是指多个微处理器。
显示单元16可以是液晶显示器、发光二极管显示器或有机发光二极管显示器等。
请参照图2与第图3,并合并参照图1。图2是摄像装置对焦于被摄物时与水平方向的夹角示意图。图3是摄像装置对焦于被摄物时与正北方向的夹角示意图。
在图2中,先行取得具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100所在位置的GPS坐标(X1,Y1,Z1)。其中,X1是具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100所在位置的第一经度;Y1是具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100所在位置的第一纬度;Z1是具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100所在位置的第一海拔高度。
利用步进马达来调整摄像模块12内的镜片组间距,用以对焦于被摄物200(例如:飞机、汽车或山等)上。摄像模块12内的处理单元分析所接收的被摄物200影像来判断是否对焦于被摄物200上,并由镜片组各镜片的焦距组合来计算出具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100与被摄物200之间的对焦距离D1。
于摄像模块12对焦于被摄物200时,利用具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100内的仰角器13量测具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100与水平面方向L所夹的仰角角度θ1。由对焦距离D1与仰角角度θ1,利用三角函数计算得到公式a与公式b。
D2=D1×Cosθ1 公式a
dH=D1×Sinθ1 公式b
D2是被摄物200与具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100之间的水平距离差。dH是被摄物200与具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100之间的高度差。
在图3中,于摄像模块12对焦于被摄物200时,利用具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100内的指北器14量测具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100与正北方向N所夹的水平角度θ2。由公式a、水平距离差D2与水平角度θ2,利用三角函数计算得到公式c与公式d。
dX=D2×Sinθ2=D1×Cosθ1×Sinθ2 公式c
dY=D2×Cosθ2=D1×Cosθ1×Cosθ2 公式d
dX是被摄物200与具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100之间的经度差。dY是被摄物200与具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置100之间的纬度差。
经纬度是在东经0度及北纬0度做基准开始计算的,由于θ2是从正北方向N开始计算,因此三角函数算出来的经度差dX,与第一经度X1计量增加的方向是相反的,所以第一经度X1与经度差dX的加总计算必须要用相减的方式。由第一经度X1、第一纬度Y1、第一海拔高度Z1、公式b、公式c与公式d计算得到公式e、公式f与公式g。
X2=X1-dX=X1-D2×Sinθ2=X1-D1×Cosθ1×Sinθ2 公式e
Y2=Y1+dY=Y1+D2×Cosθ2=Y1+D1×Cosθ1×Cosθ2 公式f
Z2=Z1+dH=Z1+D1×Sinθ1 公式g
X2是被摄物200所在位置的第二经度。Y2是被摄物200所在位置的第二纬度。Z2是被摄物200所在位置的第二海拔高度。由上述计算所得的X2、Y2与Z2,即为被摄物200所在位置的GPS坐标(X2,Y2,Z2)。
请参照图4。图4是根据本发明第一实施例的侦测被摄物全球定位系统坐标的方法的流程图。
侦测被摄物全球定位系统坐标的方法,应用于一摄像装置,用以取得一被摄物的所在位置,包含有:首先,取得摄像装置所在位置的第一经度、第一纬度与第一海拔高度(步骤21);接着,将摄像装置的摄像模块对焦于被摄物并得到摄像模块对被摄物的对焦距离(步骤22);并于摄像模块对焦于被摄物时,量测摄像装置与水平方向所夹的仰角角度(步骤23);并于摄像模块对焦于被摄物时,量测摄像装置与正北方向所夹的水平角度(步骤24);接着,根据第一经度、第一纬度、第一海拔高度、对焦距离、仰角角度与水平角度计算得被摄物所在位置的第二经度、第二纬度与第二海拔高度(步骤25);最后,显示第二经度、第二纬度与第二海拔高度(步骤26)。
请参照图5。图5是根据本发明第二实施例的侦测被摄物全球定位系统坐标的方法的流程图。图5的流程图大致与图4相同。其中,步骤25更可以是包含有:接着,根据对焦距离与仰角角度计算得被摄物与摄像装置的高度差与水平距离差(步骤27);然后,根据水平距离差与水平角度计算得被摄物与摄像装置的经度差与纬度差(步骤28);接着,由经度差与第一经度加总,以得出第二经度(步骤29);接着,由纬度差与第一纬度加总,以得出第二纬度(步骤30);接着,以及由高度差与第一海拔高度加总,以得出第二海拔高度(步骤31)。
根据本发明所揭露的具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置与侦测被摄物全球定位系统坐标的方法,先行利用摄像装置中所装置的全球定位系统来得知摄像装置的所在位置,并藉由摄像模块来取得摄像装置与被摄物之间的对焦距离,再由仰角器与指北器来取得摄像装置与水平方向所夹的仰角角度、摄像装置与正北方向所夹的水平角度,再经由三角函数计算,即可得到被摄物与摄像装置之间的经度差、纬度差与高度差,经由加总摄像装置所在位置的第一经度、第一纬度与第一海拔高度,即可以得知被摄物200所在位置的第二经度、第二纬度与第二海拔高度,并显示被摄物所在位置第二经度、第二纬度与第二海拔高度于显示单元上,以方便使用者观看被摄物的所在位置。
当然,本发明还可有其他多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置,其特征在于,包含有:
一全球定位系统接收器,用以取得该摄像装置所在位置的一第一经度、一第一纬度与一第一海拔高度;
一摄像模块,用以对焦于一被摄物,以得到一对焦距离;
一仰角器,用以量测该摄像装置与一水平方向所夹的一仰角角度;
一指北器,用以量测该摄像装置与一正北方向所夹的一水平角度;
一运算单元,用以根据该第一经度、该第一纬度、该第一海拔高度、该对焦距离、该仰角角度与该水平角度计算得该被摄物所在位置的一第二经度、一第二纬度与一第二海拔高度;
其中,该运算单元根据该对焦距离与该仰角角度计算得该被摄物与该摄像装置的一高度差与一水平距离差,根据该水平距离差与该水平角度计算得该被摄物与该摄像装置的一经度差与一纬度差,由该经度差与该第一经度加总,以得出该第二经度,由该纬度差与该第一纬度加总,以得出该第二纬度,由该高度差与该第一海拔高度加总,以得出该第二海拔高度。
2.根据权利要求1所述的具有提供被摄物全球定位系统坐标功能的摄像装置,其特征在于,包含有:
一显示单元,电性连接该运算单元,用以显示该第二经度、该第二纬度与该第二海拔高度。
3.一种侦测被摄物全球定位系统坐标的方法,应用于一摄像装置,用以取得一被摄物的所在位置,其特征在于,包含有:
取得该摄像装置所在位置的一第一经度、一第一纬度与一第一海拔高度;
将该摄像装置的一摄像模块对焦于一被摄物并得到该摄像模块对该被摄物的一对焦距离;
于该摄像模块对焦于该被摄物时,量测该摄像装置与一水平方向所夹的一仰角角度;
于该摄像模块对焦于该被摄物时,量测该摄像装置与一正北方向所夹的一水平角度;
根据该第一经度、该第一纬度、该第一海拔高度、该对焦距离、该仰角角度与该水平角度计算得该被摄物所在位置的一第二经度、一第二纬度与一第二海拔高度;
其中计算得出该被摄物所在位置的该第二经度、该第二纬度与该第二海拔高度的步骤是包含:
根据该对焦距离与该仰角角度计算得该被摄物与该摄像装置的一高度差与一水平距离差;
根据该水平距离差与该水平角度计算得该被摄物与该摄像装置的一经度差与一纬度差;
由该经度差与该第一经度加总,以得出该第二经度;
由该纬度差与该第一纬度加总,以得出该第二纬度;
由该高度差与该第一海拔高度加总,以得出该第二海拔高度。
4.根据权利要求3所述的侦测被摄物全球定位系统坐标的方法,其特征在于,包含有:
显示该第二经度、该第二纬度与该第二海拔高度。
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