CN102572066A - 具有测距功能的手持电子装置及其测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有测距功能的手持电子装置，用于测量所述手持电子装置与目标物之间的距离，包括本体，还包括：定位系统，用于设定所述本体与所述目标物之间的位置关系；目标物成像系统，用于在所述本体上获取所述目标物的虚像；数据处理装置，用于根据所述虚像在所述本体中不同的显示位置换算得到所述手持电子装置与所述目标物之间的距离。本发明还公开了一种手持电子装置的测距方法。本发明的装置和方法摆脱了人为因素的干扰，具有测距结果准确，可重复性高，应用简便等有益效果。

Description

具有测距功能的手持电子装置及其测距方法

技术领域

本发明涉及电子通信技术领域，尤其涉及一种具有测距功能的手持电子装置，例如手机，及其测距方法。

背景技术

人们在工作生活中经常会需要测量远处目标物的距离。除了利用卷尺等实体工具做丈量外，测量距离还可以采用其他原理和方法。

如利用声波，公开号为CN1979088的中国发明专利公开了一种利用声波进行距离测量的手机装置及其距离测量方法，该装置需要两部手机配合使用，使其应用具有很大的局限性。

如利用超声波，公开号为CN201153276的中国实用新型公开了一种具有超声测距功能的手机，其技术方案为在手机中嵌入了超声波发射器、接收器部件等。

如利用激光，公开号为CN101078772的中国发明专利公开了一种移动终端以及利用移动终端进行测量的方法，其技术方案为在移动终端中设置了激光发射器、激光接收器，计时单元等部件。

如利用红外线，公开号为CN201509234U中国实用新型公开了一种具备测距功能的手机，其技术方案为在手机中设置了红外线发射模块、红外线接收模块和处理模块等部件。

上述各种技术方案虽然测量精度较高，但都在移动设备中增加了较多的功能部件，即增加了物料成本，也增加了设备的体积和重量，降低了其便携性和移动性。

在身边没有配备测距设备的情况下，人们还会使用“大拇指测距法”利用自身的双眼和手臂来估计目标物的距离，该方法被经常地应用在步兵作战或地质调查中。如图1所示为“大拇指测距法”的原理图，其测距步骤是：

1、伸出右手臂保持水平，并与两肩的连线相垂直，同时向上竖起右手大拇指B；

2、闭上左眼E2，使右眼E1、大拇指B的左侧边、目标物A三者重叠在一条直线上；

3、右手臂和大拇指B保持不动；闭上右眼E1，张开左眼E2观测大拇指B左侧边；此时，大拇指B左侧边位于目标物A右侧，大拇指B在经过目标物A的投影面上的成像B1与目标物A之间形成有一间距值B1A；

4、估算该间距值B1A；将该间距值B1A×10倍(人的右臂长E1B除以左右两瞳孔间距E1E2的平均比值)，得数即为测距者举起的大拇指B与目标物A的距离BA，大致等于测距者与目标物A的距离。

“大拇指测距法”的原理是利用相似三角形的等比例关系。但上述测距步骤中，关键的间距值B1A是人为估算的，因此最终获得的目标物距离也严重依赖于人为因素。该测距方法的精确度主要依赖于测距者的经验，具有精度低，重复性差，难以推广等缺点。

因此本领域的技术人员一直致力于开发一种成本低，结构简单，测距精确的具有测距功能的手持电子装置及其测距方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种成本低，结构简单，测距精确的具有测距功能的手持电子装置。

本发明的另一目的是提供一种简便的手持电子装置的测距方法。

为实现上述技术目的，本发明提供了一种具有测距功能的手持电子装置，用于测量所述手持电子装置与目标物之间的距离，包括本体，还包括：定位系统，用于设定所述本体与所述目标物之间的位置关系；目标物成像系统，用于在所述本体上获取所述目标物的虚像；数据处理装置，用于根据所述虚像在所述本体中不同的显示位置换算得到所述手持电子装置与所述目标物之间的距离。

较佳地，所述目标物成像系统包括用于成像的第一摄像头，及显示所述虚像的显像部件。所述数据处理装置为所述显像部件上设置的参照刻度尺，以标示所述虚像在所述本体中的不同显示位置；所述参照刻度尺上标示有不同的距离数值，所述距离数值与所述虚像在所述本体中的不同显示位置之间具有一一对应关系。

较佳地，所述定位系统包括基点和参照点，用于在所述基点、所述参照点、所述目标物构成一连线的状态时，使所述本体与所述连线相垂直。具体地，所述定位系统包括一参照杆，所述参照点为所述参照杆的位移端；所述参照杆可转动地设置在所述本体上，并具有收纳于所述本体内的第一位置和垂直于所述本体的第二位置。

进一步地，所述定位系统包括用作所述基点的第二摄像头。

较佳地，所述数据处理装置为一数据处理系统，依据所述本体的固定参数值、所述目标物成像系统获得的所述虚像不同的所述显示位置，根据相似三角形的比例关系计算获得所述手持电子装置与目标物之间的距离。

本发明采用上述结构设计，通过在手持电子装置如手机上设置参照杆来定位目标物与手持电子装置的位置，然后通过目标物成像系统获得目标物在手持电子装置中的虚像，最后根据该虚像的位置来推算出目标物的距离。与现有技术中的各种测距设备相比，本发明的手持电子装置的测距原理摆脱了人为因素的干扰，具有测距结果准确，可重复性高，应用简便等有益效果。

尤其是，本发明的装置在实际应用中结合双摄像头手机结构等手持电子装置，还具有成本低，操作简单等优点。

为实现本发明的另一技术目的，本发明还提供了一种手持电子装置的测距方法，用于测量所述手持电子装置与目标物之间的距离，包括以下步骤：

步骤一，利用所述手持电子装置上的定位系统，使基点、参照点、目标物构成一连线的状态，同时使所述手持电子装置与所述连线相垂直；

步骤二，通过所述手持电子装置上的第一摄像头获取所述目标物在所述手持电子装置的显像部件上的虚像；

步骤三，根据所述虚像在所述显像部件中不同的显示位置对应得到所述手持电子装置与所述目标物之间的距离。

较佳地，所述显像部件上设置有数据处理装置，所述数据处理装置为参照刻度尺，所述参照刻度尺上标示有不同的距离数值；所述步骤三中，所述虚像在所述显像部件中不同的显示位置与不同的所述距离数值一一对应。

较佳地，所述手持电子装置还包括数据处理装置，所述数据处理装置为数据处理系统；所述步骤三中，所述数据处理系统根据所述虚像在所述显像部件中对应的像素位置换算得到所述手持电子装置与所述目标物之间的距离。

较佳地，所述定位系统包括一参照杆，所述参照点为所述参照杆的位移端；所述参照杆可转动地设置在所述手持电子装置上，并具有收纳于所述手持电子装置内的第一位置和垂直于所述手持电子装置的第二位置；所述步骤一为，首先使所述参照杆由所述第一位置变为所述第二位置，然后通过视线将基点、所述参照点与所述目标物连为一直线。进一步地，所述基点为第二摄像头。

本发明采用上述步骤，通过在手持电子装置如手机上设置参照杆来定位目标物与手持电子装置的位置，然后通过目标物成像系统获得目标物在手持电子装置中的虚像，最后根据该虚像的位置来推算得到出目标物的距离。与现有的测距方法相比，本发明的测距方法步骤简单，操作简便，摆脱了人为因素的干扰，具有测距结果准确，可重复性高，应用简便等有益效果。

尤其是，结合双摄像头手机等手持电子装置，本发明的测距方法在实际应用中还具有成本低，操作简便等优点。

附图说明

图1是现有技术中“大拇指测距法”的原理图；

图2是本发明的测距方法的原理示意图；

图3是本发明的装置一具体实施例的结构示意图；

图4是图3所示实施例的侧面结构示意图；

图5是图3所示实施例的正面结构示意图；

图6是本发明的装置另一具体实施例的正面结构示意图。

具体实施方式

以下首先说明本发明的原理。本发明的测距方法利用了相似三角形的等比例关系原理，通过测定出一个变动的参数值，辅以两个固定的参数值，通过等比例关系，最终获得标的数据。

如图2所示，一手持电子装置上设置有基点E1，摄像头E2，还具有一参照点B。欲测定的标的数据为目标物A与基点E1之间的距离E1A。映射点e为手持电子终端的摄像头E2中目标物A在经过参照点B、并与该手持电子终端平面(即连线E1E2所在平面)平行的平面上的映射，虚像E为该映射点e在该手持电子终端的显像部件中的虚像。

上述结构中，参照点B与基点E1的连线BE1通过结构设计与连线E1E2保持垂直。进过参照点B和映射点e的平面与连线E1E2所在平面相平行。映射点e与其虚像E的连线eE因与连线E1E2垂直而与连线BE1平行。

根据几何学原理，直角三角形AE2E1与直角三角形eE2E为相似三角形：E2E∶E2E1＝E1B∶E1A

由此得出：标的数据E1A＝(E2E1*E1B)/E2E。

上述计算公式中，E2E1为固定值，由手持电子终端的结构数据获得。E1B同样为固定值，由手持电子终端的结构数据获得。因此，只要获得数据E2E即可通过上述公式计算获得相应的标的数据E1A。

获得数据E2E的方法主要有以下两种：

方法一，积累大量实测数据，在数据E1A与数据E2E之间建立一一对应的数据库，并以此为依据制作一用作数据处理装置的参照刻度尺。当虚像E出现在该参照刻度尺的不同位置时，参照刻度尺的标值直接显示出与该位置相对应的E1A数值。

方法二，在手持电子终端中设置一用作数据处理装置的数据处理系统。该数据处理系统可根据虚像E的位置，计算出虚像E与第一摄像头E2之间区域中晶体的数量并以此折算出E2E的数值。然后再根据上述计算公式获得标的数据E1A，并将该标的数据E1A显示在手持电子终端的显示部件上。

下面结合附图给出本发明的较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

实施例1：

如图3、图4所示为本发明的装置一具体实施例，包括手持电子装置本体1，该本体1主要是手持电子装置的壳部件。该手持电子装置还包括一定位系统、一目标物成像系统及一数据处理装置。

具体地，该定位系统包括一参照杆2，该参照杆2本身为一直角构件，可转动地设置在本体1上。参照杆2具有收纳于本体1内的第一位置(参见图3所示状态)和垂直于本体1的第二位置(参见图4所示状态)。

参照杆2的位移端B与基点E1处于同一水平面。本实施例中，基点E1为第二摄像头。

上述定位系统用于设定手持电子装置与目标物之间的位置关系，具体为在基点E1、参照点B、目标物A之间构成一连线，并使本体1与该连线E1A相垂直。

具体地，目标物成像系统包括用于成像的第一摄像头E2，及显示目标物A的虚像E的显像部件4，该显像部件4具体为一液晶显示屏，设置在本体1中，与本体1平行设置。此为现有技术，本文不再赘述。

本实施例中，数据处理装置为显像部件上设置的参照刻度尺3，参照刻度尺3上标示有不同的距离数值，如本实施例中的0、50、100、500、1K等等(图5中未完整显示)，单位为米，标示距离数值。该参照刻度尺3的制作需要依据实测数据库，以在该距离数值与虚像E在本体1中的不同显示位置之间形成一一对应关系。

进一步地，该参照刻度尺以0为开始，从右到左增大；刻度0与参照杆2的位置重合，标记的刻度直线与液晶显示屏的上、下边框线相平行。

为了使显示刻度更容易分辨，还可以将刻度和背景颜色做成鲜明的对比色。

由此，当目标物A的映射点e投射在显像装置4中形成虚像E时，本发明的装置可以利用前文所述的原理，根据该虚像E在本体1中不同的显示位置，显示出手持电子装置与目标物A之间的距离。

实施例2：

如图6所示为本发明的装置的另一具体实施例。本实施例与上述实施例的结构基本相同，所不同之处在于，其中的数据处理装置为一数据处理系统而非参照刻度尺。

该数据处理系统为一与液晶显示屏的控制电路相关联的内置计算程序。当目标物A的虚像E显示在液晶显示屏上的同时，该数据处理系统根据该显示位置对应的像素数据，折算得到该虚像E与第一摄像头E2之间的实际距离E2E，再结合本体1的固定参数值E2E1、E1B，利用上述计算公式，获得标的数据E1A，并将该数据E1A直接以数码显示在液晶显示屏上，如图6中显示的“目的物距离：518米”字样。

在本发明的装置的其他实施例中，基点E1也可以不是摄像头，而只是本体1上某一特定点，如设置在本体1的边框上。但基点E1的高度位置要求与第一摄像头E2相同。其在本体1中的具体位置应保证连线E1E2与本体1中的显像部件平行。

实施例3：

本发明的测距方法是对上述装置的应用，结合图3、图4所示，该方法在一具体实施例中包括以下步骤：

步骤一，利用手持电子装置上的定位系统，使基点E1、参照点B、目标物A构成一连线，同时使手持电子装置的本体1与连线E1B相垂直；

具体地，首先使参照杆2由图3所示的第一位置变为图4所示的第二位置，然后通过视线将用作基点的第二摄像头E1、参照点B与目标物A连为一直线，即第二摄像头E1的取景界面中参照物B完全遮挡住目标物A。

步骤二，通过手持电子装置的本体1上的第一摄像头E2获取目标物A在显像部件4上的虚像E。

具体地，在不移动手持电子终端本体1的情况下，使用第一摄像头E2观察参照物B和目标物A的映射e。在第一摄像头E2的取景界面中计算出参照物B同映射e的实际距离E1E。

步骤三，根据虚像E在显像部件4中不同的显示位置对应得到目标物A的距离。

本实施例中，数据处理装置为参照刻度尺3，设置在显像部件4上。参照刻度尺3上标示有不同的距离数值，该参照刻度尺3的制作需要依据实测数据库，以在该距离数值与虚像E在本体1中的不同显示位置之间形成一一对应关系，并通过参照刻度尺3显示出来。

实施例4：

本发明的方法的另一具体实施例。本实施例与上述实施例的步骤基本相同，所不同之处在于，其中步骤三中的数据处理装置为一数据处理系统而非参照刻度尺。

具体地，该数据处理系统为一与液晶显示屏的控制电路相关联的内置计算程序。当目标物A的虚像E显示在液晶显示屏上的同时，该数据处理系统根据该显示位置对应的像素数据，折算得到该虚像E与第一摄像头E2之间的实际距离E2E，再结合本体1的固定参数值E2E1、E1B，利用上述计算公式，获得标的数据E1A，并将该数据E1A直接以数码显示在液晶显示屏上，如图6中显示的“目的物距离：518米”字样。

以上虽然描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种具有测距功能的手持电子装置，用于测量所述手持电子装置与目标物之间的距离，包括本体，其特征在于，还包括：

定位系统，用于设定所述本体与所述目标物之间的位置关系；

目标物成像系统，用于在所述本体上获取所述目标物的虚像；

数据处理装置，用于根据所述虚像在所述本体中不同的显示位置换算得到所述手持电子装置与所述目标物之间的距离。

2.如权利要求1所示的手持电子装置，其特征在于：所述目标物成像系统包括用于成像的第一摄像头，及显示所述虚像的显像部件。

3.如权利要求2所示的手持电子装置，其特征在于：所述数据处理装置为所述显像部件上设置的参照刻度尺，以标示所述虚像在所述本体中的不同显示位置；所述参照刻度尺上标示有不同的距离数值，所述距离数值与所述虚像在所述本体中的不同显示位置之间具有一一对应关系。

4.如权利要求1所述的手持电子装置，其特征在于：所述定位系统包括基点和参照点，用于在所述基点、所述参照点、所述目标物构成一连线的状态时，使所述本体与所述连线相垂直。

5.如权利要求4所述的手持电子装置，其特征在于：所述定位系统包括一参照杆，所述参照点为所述参照杆的位移端；所述参照杆可转动地设置在所述本体上，并具有收纳于所述本体内的第一位置和垂直于所述本体的第二位置。

6.如权利要求4所述的手持电子装置，其特征在于：所述定位系统包括用作所述基点的第二摄像头。

7.如权利要求1所述的手持电子装置，其特征在于：所述数据处理装置为一数据处理系统，依据所述本体的固定参数值、所述目标物成像系统获得的所述虚像不同的所述显示位置，根据相似三角形的比例关系计算获得所述手持电子装置与目标物之间的距离。

8.一种手持电子装置的测距方法，用于测量所述手持电子装置与目标物之间的距离，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，利用所述手持电子装置上的定位系统，使基点、参照点、目标物构成一连线的状态，同时使所述手持电子装置与所述连线相垂直；

步骤二，通过所述手持电子装置上的第一摄像头获取所述目标物在所述手持电子装置的显像部件上的虚像；

步骤三，根据所述虚像在所述显像部件中不同的显示位置对应得到所述手持电子装置与所述目标物之间的距离。

9.如权利要求8所示的测距方法，其特征在于：所述显像部件上设置有数据处理装置，所述数据处理装置为参照刻度尺，所述参照刻度尺上标示有不同的距离数值；所述步骤三中，所述虚像在所述显像部件中不同的显示位置与不同的所述距离数值一一对应。

10.如权利要求8所示的测距方法，其特征在于：所述手持电子装置还包括数据处理装置，所述数据处理装置为数据处理系统；所述步骤三中，所述数据处理系统根据所述虚像在所述显像部件中对应的像素位置换算得到所述手持电子装置与所述目标物之间的距离。

11.如权利要求8所示的测距方法，其特征在于：所述定位系统包括一参照杆，所述参照点为所述参照杆的位移端；所述参照杆可转动地设置在所述手持电子装置上，并具有收纳于所述手持电子装置内的第一位置和垂直于所述手持电子装置的第二位置；所述步骤一为，首先使所述参照杆由所述第一位置变为所述第二位置，然后通过视线将基点、所述参照点与所述目标物连为一直线。

12.如权利要求11所示的测距方法，其特征在于：所述基点为第二摄像头。

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