CN104601766A - 一种具有长度测量功能的智能手机及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手机，具体地说是具有长度测量功能的智能手机以及其测量方法：包括核心模块、外设模块和测量处理模块，核心模块包括模拟基带处理模块、应用处理器、存储器和数字信号处理器，外设模块包括射频模块、液晶屏、触摸屏、闪光灯和摄像头，测量处理模块包括图像采集处理、测量结果显示处理、边缘/角点检测处理、交互式标注处理、摄像头隐参数标定和目标长度测量处理，各个模块根据需要连接在一起进行数据采集、数据传输和数据处理。本发明具有研发和制造成本低，测量方法还有范围大、测量精度高的优势。

Description

一种具有长度测量功能的智能手机及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种手机，具体地说是具有长度测量功能的智能手机以及其测量方法。

背景技术

手机从出现到普及，再到几乎成为生活的必需品，硬件配置越来越高，功能也远远不只是语音和短信。潜移默化中，它改变着人们的生活乃至行为习惯。在日常生活中，人们可能随时随地有长度测量需求，却没有随身携带测量工具。手机则是现今社会人人随身必备的物品，利用当前智能手机的硬件潜力，开发出长度测量功能，既能省去携带额外的测量工具，又可使手机具有更多的附加值，提高使用者的便利性。

现有技术中，已有一些基于智能手机的长度测量技术。中国专利申请公布号CN102624954A, 申请公布日2012.08.01，一种具有长度测量功能的手机及其测量方法，公布了一种具有长度测量功能的手机及其测量方法，该发明基于红外技术实现长度测量，但需要配备当前手机配置中并不常见的红外LED灯；又如中国专利申请公布号CN103167079A，申请公布日2013.06.19，一种手机测量系统及方法，公布了一种手机测量系统及方法，该发明将手机沿着被测实物的边线进行移动，利用安装在手机中的加速度传感器，获取移动的速度和时间，从而计算出长度，测量原理简单，效率高，但测量精度不高；再如中国专利申请公布号CN103209261A，申请公布日2013.07.17，一种手机上设置测量直尺的方法及其系统，公布了一种手机上设置测量直尺的方法及其系统，该发明先计算出手机屏幕每毫米对应的像素点数，然后通过控制点亮的像素个数，在手机屏幕上绘制一个虚拟的直尺，该方法测量精度较高，但测量范围受限。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是要提供一种具有长度测量功能的手机，使其具有硬件配置大众化、测量精度高、测量范围大等优势。

为了解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：一种具有长度测量功能的智能手机，其特征在于，包括核心模块、外设模块和测量处理模块。核心模块包括模拟基带处理模块、应用处理器、存储器和数字信号处理器；外设模块包括射频模块、液晶屏、触摸屏、闪光灯和摄像头；测量处理模块包括图像采集处理、测量结果显示处理、边缘/角点检测处理、交互式标注处理、摄像头隐参数标定和目标长度测量处理。其中，射频模块与模拟基带处理模块相连，模拟基带处理模块与应用处理器相连，液晶屏与应用处理器相连，触摸屏与应用处理器相连，闪光灯与应用处理器相连，摄像头分别与应用处理器和存储器相连，应用处理器与存储器相连，存储器与数字信号处理器相连，核心模块中的应用处理器、存储器与测量处理模块相连。

本发明中，核心模块中的模拟基带处理模块、应用处理器、储存器和数字信号处理器，都可以设置在现有智能手机上的主板上，其中，模拟基带处理模块相当于一个协处理器，主要功能为基带编码/译码、声音编码及语音编码等；应用处理器是手机的主处理器，协同各协处理器共同完成智能机功能，主要负责管理手机的基本输入输出管理、人机交互处理等；数字信号处理器是一个协处理器，主要负责以数字信号的形式对手机音频、图像等信息进行处理；储存器是存储数据的设备，用来存储手机上的语音、文字、动画等数据，在本发明中可以用来存储图片。

本发明中，外设模块中的射频模块是接收、发送和处理高频无线电波的功能模块，主要是用来接收手机信号的；液晶屏的作用是用来显示相关信息；触摸屏的作用是用户与手机人机交互的平台，可以作为输入设备使用；摄像头和闪光灯是现有智能手机上固有的硬件配置，作用是用来摄像和在光线较差的时候为摄像提供光亮。

本发明中，测量处理模块可以通过编程实现，将程序植入智能手机固件中，或者通过安装手机APP，就可以实现图像采集、边缘/角点检测处理、交互式处理、摄像头隐参数标定、目标长度测量处理和测量结果显示处理等功能。

本发明的进一步改进，还包括壳体，壳体的后盖是可拆卸的，壳体的后盖上刻印标准网格图形。

这个技术方案的作用是为了待测物体设定一个参照物，以便对测量到的图片进行处理，这也是对现有的手机壳体做进一步的技术加工，不产生新的硬件，便于生产，节省材料和用户携带。

本发明的进一步改进，壳体的后盖上刻印标准网格图形为交替排列的黑白相间正方形，每个正方形的边长为1cm。

本发明长度测量方法的具体步骤如下：

步骤一：输入待测物体的图像：首先将手机后盖卸下，置于待测物体所在场景中，使得手机后盖与待测物体共面，保持手机后盖上刻印标准网格图形的一面朝向手机摄像头，然后开启手机摄像头，拍摄并保存包含待测物体和手机后盖的场景图像，最后关闭摄像头，将手机后盖安装到手机上；

    步骤二：对包含待测物体和手机后盖的场景图像进行自动处理和人工标注：首先启动测量模块，打开包含待测物体和手机后盖的场景图像，然后对图像进行边缘检测、直线检测、角点检测处理，将图像已经检测到的边缘、线段以及角点显示在手机屏幕上，接着通过手机触摸屏在图像上人工选择待测目标所对应的线段，标注手机后盖网格图形所对应的9个相邻角点，手机数字信号处理器根据已知位置的9个角点坐标，计算摄像头的隐参数矩阵M，根据得到的M矩阵和待测目标所对应的图像线段的端点坐标，计算待测物体的长度，最后将计算结果输出到手机屏幕上，完成待测物体长度的测量工作。

   与现有技术相比，本发明披露的技术方案，由于各部件可设置在现有手机的主板上，只需要在手机后盖上印制标准网格图形，研发和制造成本低，本发明的测量方法还有测量范围大、精度高的优势。

附图说明

图1是本发明的模块示意图。

图2是本发明手机后盖上所印标准网格图形结构示意图。

图3是使用本发明进行长度测量流程图。

图4是本发明图像获取操作流程图。

图5是使用本发明计算待测物体长度流程图。

图6是本发明操作过程中在后盖标准网格图形人工标注9个角点的示意图。

图7是本发明摄像头成像模型示意图。

其中，1-核心模块，2-外设模块，3-测量处理模块，11-模拟基带处理模块，12-应用处理器，13-数字信号处理器，14-存储器，21-射频模块，22—液晶屏，23-触摸屏，24-闪光灯，25-摄像头，31-图像采集处理，32——边缘/角点检测处理，33-交互式标注处理，34-摄像头隐参数标定，35-目标长度测量处理，36-测量结果显示处理。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

实施例

如图1所示，本发明公开了一种具有长度测量功能的智能手机，包括核心模块1、外设模块2和测量处理模块3，核心模块1包括模拟基带处理模块11、应用处理器12、存储器14和数字信号处理器13，外设模块2包括射频模块21、液晶屏22、触摸屏23、闪光灯24和摄像头25，测量处理模块3包括图像采集处理31、测量结果显示处理36、边缘/角点检测处理32、交互式标注处理33、摄像头隐参数标定34和目标长度测量处理35，其中，射频模块21与模拟基带处理模块11相连，模拟基带处理模块11与应该处理器12相连，液晶屏22与应用处理器12相连，触摸屏23与应用处理器12相连，闪光灯24与应用处理器12相连，摄像头25分别与应用处理器12和存储器14相连，应用处理器12与存储器14相连，存储器14与数字信号处理器13相连，核心模块1中的应用处理器12、存储器14与测量处理模块3相连。

其中，核心模块1中的模拟基带处理模块11、应用处理器12、储存器14和数字信号处理器13，都是现有智能手机不可缺少的硬件设备，都可以设置在智能手机上的主板上；外设模块2中的射频模块21、液晶屏22、触摸屏23、闪光灯24和摄像头25都是现有智能手机上的硬件设备，在本实施例中所起到的作用也与其他智能手机相同。

如图2所示，本实施例还可以包括壳体，壳体的后盖是可拆卸的，壳体的后盖上刻印标准网格图形，壳体的后盖上刻印标准网格图形为交替排列的黑白相间正方形，每个正方形的边长为1cm。

这样的设计是在现有技术的基础上改进的，没有增加新的硬件设备，研发和生产成本低，且便于携带。

如图3所示，本实施例中对待测物体长度测量的方法包括输入待测物体的图像步骤和对包含待测物体和手机后盖的场景图像进行自动处理和人工标注，其中输入待测物体的图像步骤具体如图4所示，首先将手机后盖卸下，置于待测物体所在场景中，使得手机后盖与待测物体共面，保持手机后盖上刻印标准网格图形的一面朝向手机摄像头，然后开启手机摄像头，拍摄并保存包含待测物体和手机后盖的场景图像，最后关闭摄像头，将手机后盖安装到手机上；对包含待测物体和手机后盖的场景图像进行自动处理和人工标注步骤具体如图5所示，首先启动测量模块，打开包含待测物体和手机后盖的场景图像，然后对图像进行边缘检测、直线检测、角点检测处理，将图像已经检测到的边缘、线段以及角点显示在手机屏幕上，接着通过手机触摸屏在图像上人工选择待测目标所对应的线段，标注手机后盖网格图形所对应的9个相邻角点（如图6），手机数字信号处理器根据已知位置的9个角点坐标，计算摄像头的隐参数矩阵M，根据得到的M矩阵和待测目标所对应的图像线段的端点坐标，计算待测物体的长度，最后将计算结果输出到手机屏幕上，完成待测物体长度的测量工作。

如图7所示，是本实施例摄像头成像模型示意图，不失一般性，本实施例利用小孔成像模型描述手机摄像头的成像过程，图7中，                                                表示物平面，表示像平面，点表示摄像头光心，摄像头依据小孔成像原理将物平面透视投影到像平面，设空间一点在世界坐标系中的坐标为，在摄像头坐标系中的坐标为，其像点在图像坐标系中的坐标为，则透视变换可描述为：

 其中，

根据摄像头标定理论，已知场景中6个物点的坐标即可标定出矩阵。矩阵确定了物平面和像平面的对应关系，基于此矩阵，可由像点坐标推断物点坐标，进而实现长度测量的目的。为了方便求解矩阵，本实施例中提出将标准网格图形刻印在手机后盖上，如图2所示，黑白相间的正方形交替排列，每个正方形的边上为1cm。

    本实施例中，用户使用摄像头25采集包含待测物体和手机后盖的场景图像，如果光线不好，可以开启闪光灯24辅助照明，采集到的图像通过数字信号处理器13处理压缩成数字信号保存在存储器14中，对待测物体长度进行测量时开启通过触摸屏23调用包含待测物体和手机后盖的场景图像，存储器14中的数字信号通过应用处理器12解压还原成图像显示在液晶屏22上，供用户操作，用户通过触摸屏23调用测量处理模块3中的图像采集处理31、边缘/角点检测处理32、交互式标注处理33、摄像头隐参数标定34等功能实现目标长度测量处理35，然后将测量结果通过测量结果显示处理36功能显示在智能手机的液晶屏22上。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种具有长度测量功能的智能手机，其特征在于，包括核心模块、外设模块和测量处理模块，所述核心模块包括模拟基带处理模块、应用处理器、存储器和数字信号处理器，所述外设模块包括射频模块、液晶屏、触摸屏、闪光灯和摄像头，所述测量处理模块包括图像采集处理、测量结果显示处理、边缘/角点检测处理、交互式标注处理、摄像头隐参数标定和目标长度测量处理，其中，所述射频模块与模拟基带处理模块相连，所述模拟基带处理模块与应该处理器相连，所述液晶屏与应用处理器相连，所述触摸屏与应用处理器相连，所述闪光灯与应用处理器相连，所述摄像头分别与应用处理器和存储器相连，所述应用处理器与存储器相连，所述存储器与数字信号处理器相连，所述核心模块中的应用处理器、存储器与所述测量处理模块相连。

2.根据权利要求1所述的具有长度测量功能的智能手机，其特征在于，还包括壳体，所述壳体的后盖是可拆卸的，所述壳体的后盖上刻印标准网格图形。

3.根据权利要求2所述的具有长度测量功能的智能手机，其特征在于，所述壳体的后盖上刻印标准网格图形为交替排列的黑白相间正方形，每个正方形的边长为1cm。

4.一种长度测量方法，使用如权利要求1-3任一项所述的具有长度测量功能的智能手机，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：输入待测物体的图像：首先将手机后盖卸下，置于待测物体所在场景中，使得手机后盖与待测物体共面，保持手机后盖上刻印标准网格图形的一面朝向手机摄像头，然后开启手机摄像头，拍摄并保存包含待测物体和手机后盖的场景图像，最后关闭摄像头，将手机后盖安装到手机上；

    步骤二：对包含待测物体和手机后盖的场景图像进行自动处理和人工标注：首先启动测量模块，打开包含待测物体和手机后盖的场景图像，然后对图像进行边缘检测、直线检测、角点检测处理，将图像已经检测到的边缘、线段以及角点显示在手机屏幕上，接着通过手机触摸屏在图像上人工选择待测目标所对应的线段，标注手机后盖网格图形所对应的9个相邻角点，手机数字信号处理器根据已知位置的9个角点坐标，计算摄像头的隐参数矩阵M，根据得到的M矩阵和待测目标所对应的图像线段的端点坐标，计算待测物体的长度，最后将计算结果输出到手机屏幕上，完成待测物体长度的测量工作。