CN103063138A - 移动终端摄像头测量物体尺寸和速度的方法及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用移动终端的摄像头测量物体尺寸的方法，包括：在所述摄像头的镜头移动前，获得物体的第一次成像高度或宽度h₁；移动所述摄像头的镜头，获得所述镜头移动的距离D和所述物体的第二次成像高度或宽度h₂；根据所述成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D，获得所述物体的物距和/或尺寸。本发明还公开了一种利用移动终端的摄像头测量物体运动速度的方法及移动终端。通过上述方式，本发明能够在没有增加额外设备和没有输入参数的情况下，自动获得被测物体的尺寸和运动速度。

Description

移动终端摄像头测量物体尺寸和速度的方法及移动终端

技术领域

本发明涉及物体尺寸和速度测量的技术领域，特别是涉及一种利用移动终端的摄像头测量物体尺寸和运动速度的方法以及利用摄像头测量物体尺寸和运动速度的移动终端。

背景技术

现在带摄像头的移动终端等电子设备逐渐普及，当用户想知道一辆行驶的汽车的速度、一个车载或家用设备的具体尺寸时，通过摄像头可以获知这些数据。

目前，市面上已有的利用摄像头测试距离和速度的方案，大致有两种：第一种，需要红外发射光或者其它感测被测物体的设备，通过这些已知设备与摄像头之间的距离，以及被测物体在感光芯片上的成像大小，换算出被测物体的实际物距大小；第二种，需要事先知道被测物体的高度或宽度，手动输入被测物体的高度或宽度，然后利用相关软件换算出被测物体的物距的大小。

在长期的研发过程中，本申请的发明人发现，第一种方法的不足之处是需要额外的设备，成本高，且占用移动终端的空间，对产品结构有很大限制。第二种方法的不足之处是事先需要知道一个参数，然后手动输入，在实际情况中，这些参数都不能轻易方便地获得，因此这种方法实用性不高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种利用移动终端的摄像头测量物体尺寸和运动速度的方法以及利用摄像头测量物体尺寸和运动速度的移动终端，能够在没有增加额外设备和没有输入参数的情况下，自动获得被测物体的物距和/或尺寸以及运动速度。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种利用移动终端的摄像头测量物体尺寸的方法，包括：在所述摄像头的镜头移动前，获得物体的第一次成像高度或宽度h₁；移动所述摄像头的镜头，获得所述镜头移动的距离D和所述物体的第二次成像高度或宽度h₂；根据所述成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D，获得所述物体的物距和/或尺寸。

其中，所述根据所述成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D，获得所述物体的物距和/或尺寸的步骤，包括：根据所述成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D，利用第一公式

获得所述物体到镜头的物距U，其中，所述物距U是在所述摄像头的镜头移动前，所述物体到镜头之间的距离，所述像距V是在所述摄像头的镜头移动前，所述物体的成像到镜头之间的距离；利用第二公式或第三公式

获得所述物体的高度或宽度。

其中，所述物体的尺寸包括所述物体的高度、宽度或面积。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种利用移动终端的摄像头测量物体运动速度的方法，包括：在第一次移动所述摄像头的镜头的前后，分别获得物体的第一组成像高度或宽度h₁、h₂以及所述镜头移动的距离D₁；在预定时间t内，在第二次移动所述摄像头的镜头的前后，分别获得物体的第二组成像高度或宽度h₃、h₄以及所述镜头移动的距离D₂，其中所述时间t是所述物体第一组成像和第二组成像之间的时间间隔；根据所述成像高度或宽度h₁、h₂、h₃、h₄、所述镜头移动的距离D₁和D₂以及所述时间t，获得所述物体的相对运动速度ν。

其中，所述根据所述成像高度或宽度h₁、h₂、h₃、h₄、所述镜头移动的距离D₁和D₂以及所述时间t，获得所述物体的相对运动速度ν的步骤，包括：根据所述成像高度或宽度h₁、h₂、h₃、h₄以及所述镜头移动的距离D₁和D₂，获得所述物体到镜头的第一物距U₁和第二物距U₂；根据所述物体到镜头的第一物距U₁和第二物距U₂以及所述时间t，获得所述物体的相对运动速度ν，即

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种利用摄像头测量物体尺寸的移动终端，所述移动终端包括摄像头、图像成像感应器、驱动控制模块、图像分析处理模块以及数据输出模块；所述驱动控制模块用于移动所述摄像头的镜头，获得所述镜头移动的距离D；所述图像成像感应器用于在所述摄像头的镜头移动前，获得物体的第一次成像高度或宽度h₁，在所述驱动控制模块移动所述摄像头的镜头后，获得所述物体的第二次成像高度或宽度h₂；所述图像分析处理模块用于根据所述成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D，获得所述物体的物距和/或尺寸；所述数据输出模块用于输出并显示所述物体的物距和/或尺寸。

其中，所述图像分析处理模块包括：第一处理单元，用于根据所述成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D，利用第一公式

获得所述物体到镜头的物距U，其中，所述物距U是在所述摄像头的镜头移动前，所述物体到镜头之间的距离，所述像距V是在所述摄像头的镜头移动前，所述物体的成像到镜头之间的距离；第二处理单元，用于利用第二公式或第三公式

获得所述物体的高度或宽度。

其中，所述物体的尺寸包括所述物体的高度、宽度或面积。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种利用摄像头测量物体运动速度的移动终端，所述移动终端包括摄像头、图像成像感应器、驱动控制模块、图像分析处理模块以及数据输出模块；所述驱动控制模块用于移动所述摄像头的镜头，获得所述镜头第一次移动的距离D₁和第二次移动的距离D₂；所述图像成像感应器用于在第一次移动所述摄像头的镜头的前后，分别获得物体的第一组成像高度或宽度h₁和h₂，在预定时间t内，在第二次移动所述摄像头的镜头的前后，分别获得物体的第二组成像高度或宽度h₃和h₄，其中所述时间t是所述物体第一组成像和第二组成像之间的时间间隔；所述图像分析处理模块用于根据所述成像高度或宽度h₁、h₂、h₃、h₄、所述镜头移动的距离D₁和D₂以及所述时间t，获得所述物体的相对运动速度ν；所述数据输出模块用于输出并显示所述物体的相对运动速度ν。

其中，所述图像分析处理模块包括：第一处理单元，用于根据所述成像高度或宽度h₁、h₂、h₃、h₄以及所述镜头移动的距离D₁和D₂，获得所述物体到镜头的第一物距U₁和第二物距U₂；第二处理单元，用于根据所述物体到镜头的第一物距U₁和第二物距U₂以及所述时间t，获得所述物体的相对运动速度ν，即

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明获得摄像头的镜头移动前后，物体的两次成像高度；根据两次的成像高度以及镜头移动的距离，获得物体的尺寸；在给定时间内，分两组获得摄像头的镜头两次移动前后，物体的四次成像高度以及镜头两次移动的距离，获得物体的运动速度。通过这种方式，只需要控制镜头的移动，即可在没有增加额外设备和没有输入参数的情况下，自动获得被测物体的物距和/或尺寸和运动速度。

附图说明

图1是本发明利用移动终端的摄像头测量物体尺寸的方法一实施方式的流程图；

图2是本发明光学成像时的光路示意图；

图3是本发明利用移动终端的摄像头测量物体运动速度的方法一实施方式的流程图；

图4是本发明利用摄像头测量物体尺寸的移动终端一实施方式的结构示意图；

图5是本发明利用摄像头测量物体运动速度的移动终端一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

参阅图1，图1是本发明利用移动终端的摄像头测量物体尺寸的方法一实施方式的流程图，包括：

步骤S101：在摄像头的镜头移动前，获得物体的第一次成像高度或宽度h₁。

摄像头对物体进行拍照，即可在图像成像感应器上获得该物体的成像。图像成像感应区的尺寸大小和总像素数已知，根据图像成像感应区的尺寸大小和总像素数，可得出每个像素大小，因而可以获得物体的成像高度。以1200万像素的某款摄像头为例：长4000（像素）×宽3000（像素），图像成像区尺寸为4000um×3000um，每个像素为1um×1um，如果物体的成像是：长400（像素）×宽300（像素），那么物体的成像高度是400um，物体的成像宽度是300um。

步骤S102：移动摄像头的镜头，获得镜头移动的距离D和物体的第二次成像高度或宽度h₂。

移动摄像头的镜头，对物体进行第二次拍照，即可在图像成像感应器上获得物体的第二次成像高度或宽度h₂。同时获得镜头移动的距离D。

步骤S103：根据成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D，获得物体的物距和/或尺寸。

在成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D已知的情况下，根据凸透镜成像原理，由光学成像时三角形函数关系，即可计算获得物体的物距和/或尺寸。物体的尺寸包括但不限于物体的高度、宽度或面积。

其中，步骤S103具体包括：

（1)根据成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D，利用第一公式

获得物体到镜头的物距U，其中，物距U是在摄像头的镜头移动前，物体到镜头之间的距离，像距V是在摄像头的镜头移动前，物体的成像到镜头之间的距离。

请参阅图2，图2是光学成像时的光路示意图，如图所示，摄像机的镜头移动前后，物体分别成像两次，光路分别为I、Ⅱ所示。

第一公式的推导过程如下，由相似三角形函数关系，有以下关系式：

关系式一： $\frac{h_1}{V}=\frac{H}{U}=\tan \mathrm{\α},$

关系式二： $\frac{h_2}{V+D}=\frac{H}{U-D}=\tan \mathrm{\β},$

由关系式一获得第二公式：

由关系式二获得第三公式：

由第二公式和第三公式，可以获得：

$\frac{h_{1}U}{V}=\frac{h_2(U-D)}{V+D},$

即有：Vh₁U+Dh₁U=Vh₂U-Vh₂D，

即有：U(Vh₂-Vh₁-Dh₁)=Vh₂D，

据此，可以获得第一公式

其中，物距U是在摄像头的镜头移动前，物体到镜头之间的距离，像距V是在摄像头的镜头移动前，物体的成像到镜头之间的距离。因此，根据第一公式可以获得物体到镜头的物距U。

（2）利用第二公式

或第三公式

获得物体的高度或宽度。获得物距U后，根据第二公式或第三公式即可获得物体的高度或宽度。

本发明获得摄像头的镜头移动前后，物体的两次成像高度；根据两次的成像高度以及镜头移动的距离，获得物体的物距和/或尺寸。通过这种方式，只需要控制镜头的移动，即可在没有增加额外设备和没有输入参数的情况下，自动获得被测物体的物距和/或尺寸。

参阅图3，图3是本发明利用移动终端的摄像头测量物体运动速度的方法一实施方式的流程图，包括：

步骤S201：在第一次移动摄像头的镜头的前后，分别获得物体的第一组成像高度或宽度h₁、h₂以及镜头移动的距离D₁。

对物体第一次拍照，获得物体的第一组成像高度或宽度h₁，第一次移动摄像头的镜头，对物体第二次拍照，获得物体的第一组成像高度或宽度h₂，同时获得第一次移动镜头时，镜头移动的距离D₁。步骤S201可以获得物体的第一次物距。

步骤S202：在预定时间t内，在第二次移动摄像头的镜头的前后，分别获得物体的第二组成像高度或宽度h₃、h₄以及镜头移动的距离D₂，其中时间t是物体第一组成像和第二组成像之间的时间间隔。

在预定时间t内，对物体进行第三次拍照，获得物体的第二组成像高度或宽度h₃，第二次移动摄像头的镜头，对物体第四次拍照，获得物体的第二组成像高度或宽度h₄，同时获得第二次移动镜头时，镜头移动的距离D₂。步骤S202可以获得物体的第二次物距。

需要说明的是，第一组与第二组的拍照时间间隔t要远大于组内两次成像的时间间隔，同组内成像的时间间隔为毫秒级可忽略，当然也可以通过数据输出软件修正误差。

步骤S203：根据成像高度或宽度h₁、h₂、h₃、h₄、镜头移动的距离D₁和D₂以及时间t，获得物体的相对运动速度ν。

步骤S203具体包括：

（a）根据成像高度或宽度h₁、h₂、h₃、h₄以及镜头移动的距离D₁和D₂，获得物体到镜头的第一物距U₁和第二物距U₂。

具体来说，根据成像高度或宽度h₁、h₂以及镜头移动的距离D₁获得物体到镜头的第一物距U₁，根据成像高度或宽度h₃、h₄以及镜头移动的距离D₂，获得物体到镜头的第二物距U₂。

（b）根据物体到镜头的第一物距U₁和第二物距U₂以及时间t，获得物体的相对运动速度ν，即

根据物体到镜头的第一物距U₁和第二物距U₂的变化量|U₁-U₂|以及时间t，即可获得物体的相对运动速度ν。

本发明获得摄像头的镜头移动前后，物体的两次成像高度；根据两次的成像高度以及镜头移动的距离，获得物体的尺寸；在给定时间内，分两组获得摄像头的镜头两次移动前后，物体的四次成像高度以及镜头两次移动的距离，获得物体的运动速度。通过这种方式，只需要控制镜头的移动，即可在没有增加额外设备和没有输入参数的情况下，自动获得被测物体的物距和运动速度。

参阅图4，图4是本发明利用摄像头测量物体尺寸的移动终端一实施方式的结构示意图，该移动终端包括：摄像头101、图像成像感应器102、驱动控制模块103、图像分析处理模块104以及数据输出模块105。

驱动控制模块103用于移动摄像头101的镜头，获得镜头移动的距离D。

图像成像感应器102用于在摄像头101的镜头移动前，获得物体的第一次成像高度或宽度h₁，在驱动控制模块103移动摄像头101的镜头后，获得物体的第二次成像高度或宽度h₂。

图像分析处理模块104用于根据成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D，获得物体的物距和/或尺寸。物体的尺寸包括但不限于物体的高度、宽度或面积。

其中，图像分析处理模块104包括：第一处理单元和第二处理单元。

第一处理单元用于根据成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D，利用第一公式

获得物体到镜头的物距U，其中，物距U是在摄像头的镜头移动前，物体到镜头之间的距离，像距V是在摄像头的镜头移动前，物体的成像到镜头之间的距离。

第二处理单元用于利用第二公式或第三公式

获得物体的高度或宽度。

数据输出模块105用于输出并显示物体的物距和/或尺寸。

本发明获得摄像头的镜头移动前后，物体的两次成像高度；根据两次的成像高度以及镜头移动的距离，获得物体的物距和/或尺寸。通过这种方式，只需要控制镜头的移动，即可在没有增加额外设备和没有输入参数的情况下，自动获得被测物体的物距和/或尺寸。

参阅图5，图5是本发明利用摄像头测量物体运动速度的移动终端一实施方式的结构示意图，该移动终端包括：摄像头201、图像成像感应器202、驱动控制模块203、图像分析处理模块204以及数据输出模块205。

驱动控制模块203用于移动摄像头201的镜头，获得镜头第一次移动的距离D₁和第二次移动的距离D₂。

图像成像感应器202用于在第一次移动摄像头201的镜头的前后，分别获得物体的第一组成像高度或宽度h₁和h₂，在预定时间t内，在第二次移动摄像头201的镜头的前后，分别获得物体的第二组成像高度或宽度h₃和h₄，其中时间t是物体第一组成像和第二组成像之间的时间间隔。

图像分析处理模块204用于根据成像高度或宽度h₁、h₂、h₃、h₄、镜头移动的距离D₁和D₂以及时间t，获得物体的相对运动速度ν。

其中，图像分析处理模块204包括：第一处理单元和第二处理单元。

第一处理单元用于根据成像高度或宽度h₁、h₂、h₃、h₄以及镜头移动的距离D₁和D₂，获得物体到镜头的第一物距U₁和第二物距U₂。

第二处理单元用于根据物体到镜头的第一物距U₁和第二物距U₂以及时间t，获得物体的相对运动速度ν，即

数据输出模块用于输出并显示物体的相对运动速度ν。

本发明获得摄像头的镜头移动前后，物体的两次成像高度；根据两次的成像高度以及镜头移动的距离，获得物体的尺寸；在给定时间内，分两组获得摄像头的镜头两次移动前后，物体的四次成像高度以及镜头两次移动的距离，获得物体的运动速度。通过这种方式，只需要控制镜头的移动，即可在没有增加额外设备和没有输入参数的情况下，自动获得被测物体的物距和运动速度。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用移动终端的摄像头测量物体尺寸的方法，其特征在于，包括：

在所述摄像头的镜头移动前，获得物体的第一次成像高度或宽度h₁；

移动所述摄像头的镜头，获得所述镜头移动的距离D和所述物体的第二次成像高度或宽度h₂；

根据所述成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D，获得所述物体的物距和/或尺寸。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D，获得所述物体的物距和/或尺寸的步骤，包括：

根据所述成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D，利用第一公式

获得所述物体到镜头的物距U，其中，所述物距U是在所述摄像头的镜头移动前，所述物体到镜头之间的距离，所述像距V是在所述摄像头的镜头移动前，所述物体的成像到镜头之间的距离；

利用第二公式

或第三公式

获得所述物体的高度或宽度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物体的尺寸包括所述物体的高度、宽度或面积。

4.一种利用移动终端的摄像头测量物体运动速度的方法，其特征在于，包括：

在第一次移动所述摄像头的镜头的前后，分别获得物体的第一组成像高度或宽度h₁、h₂以及所述镜头移动的距离D₁；

在预定时间t内，在第二次移动所述摄像头的镜头的前后，分别获得物体的第二组成像高度或宽度h₃、h₄以及所述镜头移动的距离D₂，其中所述时间t是所述物体第一组成像和第二组成像之间的时间间隔；

根据所述成像高度或宽度h₁、h₂、h₃、h₄、所述镜头移动的距离D₁和D₂以及所述时间t，获得所述物体的相对运动速度ν。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述成像高度或宽度h₁、h₂、h₃、h₄、所述镜头移动的距离D₁和D₂以及所述时间t，获得所述物体的相对运动速度ν的步骤，包括：

根据所述成像高度或宽度h₁、h₂、h₃、h₄以及所述镜头移动的距离D₁和D₂，获得所述物体到镜头的第一物距U₁和第二物距U₂；

根据所述物体到镜头的第一物距U₁和第二物距U₂以及所述时间t，获得所述物体的相对运动速度ν，即

6.一种利用摄像头测量物体尺寸的移动终端，其特征在于，

所述移动终端包括摄像头、图像成像感应器、驱动控制模块、图像分析处理模块以及数据输出模块；

所述驱动控制模块用于移动所述摄像头的镜头，获得所述镜头移动的距离D；

所述图像成像感应器用于在所述摄像头的镜头移动前，获得物体的第一次成像高度或宽度h₁，在所述驱动控制模块移动所述摄像头的镜头后，获得所述物体的第二次成像高度或宽度h₂；

所述图像分析处理模块用于根据所述成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D，获得所述物体的物距和/或尺寸；

所述数据输出模块用于输出并显示所述物体的物距和/或尺寸。

7.根据权利要求6所述的移动终端，其特征在于，所述图像分析处理模块包括：

第一处理单元，用于根据所述成像高度或宽度h₁、h₂以及距离D，利用第一公式

获得所述物体到镜头的物距U，其中，所述物距U是在所述摄像头的镜头移动前，所述物体到镜头之间的距离，所述像距V是在所述摄像头的镜头移动前，所述物体的成像到镜头之间的距离；

第二处理单元，用于利用第二公式

或第三公式

获得所述物体的高度或宽度。

8.根据权利要求6所述的移动终端，其特征在于，所述物体的尺寸包括所述物体的高度、宽度或面积。

9.一种利用摄像头测量物体运动速度的移动终端，其特征在于，

所述移动终端包括摄像头、图像成像感应器、驱动控制模块、图像分析处理模块以及数据输出模块；

所述驱动控制模块用于移动所述摄像头的镜头，获得所述镜头第一次移动的距离D₁和第二次移动的距离D₂；

所述图像成像感应器用于在第一次移动所述摄像头的镜头的前后，分别获得物体的第一组成像高度或宽度h₁和h₂，在预定时间t内，在第二次移动所述摄像头的镜头的前后，分别获得物体的第二组成像高度或宽度h₃和h₄，其中所述时间t是所述物体第一组成像和第二组成像之间的时间间隔；

所述图像分析处理模块用于根据所述成像高度或宽度h₁、h₂、h₃、h₄、所述镜头移动的距离D₁和D₂以及所述时间t，获得所述物体的相对运动速度ν；

所述数据输出模块用于输出并显示所述物体的相对运动速度ν。

10.根据权利要求9所述的移动终端，其特征在于，所述图像分析处理模块包括：

第一处理单元，用于根据所述成像高度或宽度h₁、h₂、h₃、h₄以及所述镜头移动的距离D₁和D₂，获得所述物体到镜头的第一物距U₁和第二物距U₂；

第二处理单元，用于根据所述物体到镜头的第一物距U₁和第二物距U₂以及所述时间t，获得所述物体的相对运动速度ν，即

Images