CN111351468A - 电子装置及其图像测距方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电子装置及其图像测距方法，包括：惯性测量单元、相机装置以及运算单元。惯性测量单元用以检测电子装置的一水平俯仰角度。相机装置用以对焦于一目标物件并拍摄一物件图像。运算单元用以执行一图像测距程序以执行下列步骤：由一作业系统取得相应于物件图像的一镜头焦距参数；依据镜头焦距参数及水平俯仰角度以计算出水平俯仰角度所对应的多个端点参数；将水平俯仰角度所对应的端点参数转换为水平俯仰角度所对应的多个线性参数；以及依据线性参数的一线性关系式及该上对焦距离及该下对焦距离以计算出目标物件至相机装置的一物件距离。本发明的实施例所提供的电子装置及其图像测距方法可快速且有效地计算出目标物件的距离信息。

Description

电子装置及其图像测距方法
技术领域
本发明是有关于图像处理，特别是有关于一种电子装置及其图像测距方法。
背景技术
随着科技发展，可携式电子装置通常都配备相机装置可进行拍照。传统的电子装置虽然可利用增强现实以预先建立空间环境的距离信息，再进而计算出目标物件的距离。然而，利用增强现实进行计算，将会耗费相当多的系统资源及功耗。此外，当增强现实所检测的平面不正确或不精准时，所测量的距离信息的误差也会变大。传统的电子装置亦可额外配备激光测距装置以检测目标物件的距离，但是需要额外的成本，且便利性较差。
因此，如何快速有效率地取得目标物件至相机之间的物件距离成为一个重要的课题。
发明内容
本发明的一实施例是提供一种电子装置，包括：一惯性测量单元，用以检测该电子装置的一水平俯仰角度；一相机装置，用以对焦于一目标物件并拍摄一物件图像，该相机装置具有一对焦距离范围，其中该对焦距离范围具有一上对焦距离及一下对焦距离；一储存装置，用以储存一作业系统及一图像测距程序；以及一运算单元，用以执行该图像测距程序以执行下列步骤：由该作业系统取得相应于该物件图像的一镜头焦距参数；依据该镜头焦距参数及该电子装置的该水平俯仰角度以计算出该水平俯仰角度所对应的多个端点参数；将该水平俯仰角度所对应的所述多个端点参数转换为该水平俯仰角度所对应的多个线性参数；以及依据所述多个线性参数的一线性关系式及该相机装置的该对焦距离范围的该上对焦距离及该下对焦距离以计算出该目标物件至该相机装置的一物件距离。
本发明的另一实施例是提供一种图像测距方法，用于一电子装置，其中该电子装置包括一惯性测量单元及一相机装置。该方法包括：利用该惯性测量单元检测该电子装置的一水平俯仰角度；利用该相机装置对焦于一目标物件并拍摄一物件图像，其中该相机装置具有一对焦距离范围，且该对焦距离范围具有一上对焦距离及一下对焦距离；由该电子装置所运行的一作业系统取得相应于该物件图像的一镜头焦距参数；依据该镜头焦距参数及该电子装置的该水平俯仰角度以计算出该水平俯仰角度所对应的多个端点参数；将该水平俯仰角度所对应的所述多个端点参数转换为该水平俯仰角度所对应的多个线性参数；以及依据所述多个线性参数的一线性关系式及该相机装置的该对焦距离范围的该上对焦距离及该下对焦距离以计算出该目标物件至该相机装置的一物件距离。
本发明的实施例提供一种电子装置及其图像测距方法，可以计算出目标物件至相机装置的物件距离；相较于先前技术，本发明的实施例可不需使用增强现实的技术以预先建立空间的距离信息才能得到目标物件的距离信息、也不需配备额外的测距装置以测量目标物件的距离信息。因此，本发明的实施例所提供的电子装置及其图像测距方法可快速且有效地计算出目标物件的距离信息。
附图说明
图1为依据本发明一实施例中的电子装置的方块图。
图2A-图2B为依据本发明一实施例中的电子装置在不同水平俯仰角度的示意图。
图3A为依据本发明一实施例中的电子装置在90度水平俯仰角度的镜头焦距参数与焦距的关系曲线的示意图。
图3B为依据本发明一实施例中的电子装置在0度水平俯仰角度的镜头焦距参数与焦距的关系曲线的示意图。
图4A为依据本发明一实施例中镜头的视角、物件图像、及物件距离的关系的示意图。
图4B为依据本发明一实施例中的图像测距程序的使用者界面的示意图。
图5A～图5B为依据本发明一实施例中的图像测距方法的流程图。
附图标号：
100～电子装置
101～前表面
102～后表面
105～相机装置
110～相机模组
111～镜头
112～彩色滤光片阵列
113～图像传感器
115～控制器
116～自动对焦模组
120～运算单元
130～存储器单元
140～储存装置
141～作业系统
142～图像测距程序
150～通讯接口
160～显示面板
170～惯性测量单元
171～陀螺仪
172～加速度计
173～磁力计
210～水平线
FOV～视角
W1～实际宽度
D～物件距离
PW1、PW2～像素宽度
PH1、PH2～像素高度
400～目标物件
410～矩形方框
420～物件图像
S500－S590～步骤
具体实施方式
为使本发明的实施例的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
必须了解的是，以下的揭露提供一或多个实施例或范例，用以实现本发明的实施例的不同特征。以下揭露的特定的范例的元件以及安排是用以简化本发明的实施例，当然，并非用以限定于这些范例。另外，图式中的特征并非按照比例绘制，仅用于解释说明的目的。
图1为依据本发明一实施例中的电子装置的方块图。电子装置100例如为一可携式电子装置，例如是一智能手机、一平板电脑、一笔记本电脑等等，但本发明的实施例并不限于此。
如图1所示，电子装置100包括一相机装置105、一运算单元120、一存储器单元130、一储存装置140、一通讯接口150、一显示面板160、及一惯性测量单元170。相机模组110是用于拍摄一物件图像。举例来说，相机装置105包括至少一相机模组110、一控制器115、及一自动对焦模组116。
相机模组110包括一镜头111、一彩色滤光片阵列112、一图像传感器113。彩色滤光片阵列112包括多个红色滤光片、绿色滤光片、及蓝色滤光片，且红色滤光片、绿色滤光片、及蓝色滤光片以一预定模式排列，例如是拜耳模式(Bayer pattern)或其他类型的模式。图像传感器113为一彩色图像传感器，例如可由电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)传感器或互补式金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)传感器所实现。控制器115例如可为一微控制器(microcontroller)，但本发明的实施例并不限于此。
来自目标物件的场景的入射光穿过镜头111及彩色滤光片阵列112并在图像传感器113上成像，使得图像传感器113中的各个像素的光电元件将所感测到的光线转换为电信号，并传送电信号至控制器115。控制器115则可将所获取的图像的各像素传送至运算单元120。自动对焦模组116例如包括一步进电机(step motor)，用以依据来自控制器115的一控制信号以调整镜头111或整个相机模组110的焦距(focal length)。
控制器115例如可对图像传感器113所获取的图像执行一被动自动对焦(passiveAF)算法(例如对比检测或相位检测自动对焦算法)、或是可由显示面板160接收一对焦触控信号，藉以控制自动对焦模组116微调镜头111或整个相机模组110的位置，使得图像传感器113可准确地对焦于目标物件以获取其物件图像。此外，控制器115传送至相机模组110的对焦信息至运算单元120，其中对焦信息例如可为焦距、步进电机的阶数等信息，但本发明的实施例并不限于此。
在一些实施例中，电子装置100包括两个或以上的相机模组110，其中不同的相机模组110的镜头111例如具有不同的焦距范围，且控制器115可利用不同的相机模组110所拍摄的图像进行自动对焦，并控制自动对焦模组116微调具有相应的焦距范围的镜头111或其相机模组110，使得上述相机模组110中的图像传感器113可以正确地对焦在目标物件。控制器115亦可传送自动对焦所选择的相机模组110的对焦信息至运算单元120，其中对焦信息例如可为焦距、步进电机的阶数等信息，但本发明的实施例并不限于此。
运算单元120电连接至相机装置105，运算单元120可使用多种方式实施，例如专用硬件电路或通用硬件实现(例如，单一处理器、具平行处理能力的多处理器或其他具运算能力的处理器)、上述实现方式例如可为一中央处理器(central processing unit)、一通用处理器(general-purpose processor)、或一微控制器(microcontroller)，但本发明的实施例并不限于此。
储存装置140例如为一非易失性存储器，例如为一硬盘(hard disk drive)、一固态硬盘(solid-state disk)、或一只读存储器(read-only memory)等等，但本发明的实施例并不限于此。储存装置140用以储存电子装置100用以进行运作的作业系统141(例如是iOS或Android作业系统等等)及图像测距程序142，其中图像测距程序142用于依据相机装置105的视角(Field of view，FOV)以及由作业系统141所回报的一镜头焦距参数以估计在相机装置105所拍摄的物件图像中的目标物件的维度(dimension)信息，其中维度信息例如可为目标物件的宽度及高度。
存储器单元130例如为一易失性存储器，例如是静态随机存取存储器(staticrandom access memory，SRAM)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)，但本发明的实施例并不限于此。存储器单元130可做为作业系统141的执行空间以及图像测距程序142所产生的暂存数据的储存空间、以及图像缓冲器。举例来说，运算单元120可将储存于储存装置140中的作业系统141及图像测距程序142读取至存储器单元130并执行。通讯接口150例如包括有线/无线的传输接口，用以将电子装置100连接至其他电子装置或服务器等等。
显示面板160例如可为一液晶(liquid crystal)显示面板、发光二极管(light-emitting diode)显示面板、有机发光二极管(organic light-emitting diode)显示面板、电子墨水(e-Ink)等等，但本发明的实施例并不限于此。在一些实施例中，显示面板160例如可整合一触控装置(未绘示)以进行触控操作，例如是电容式或电阻式的触控装置，且显示面板160例如可称为一触控面板，但本发明的实施例并不限于此。
惯性测量单元(inertial measurement unit)170包括一陀螺仪(gyroscope)171、一加速度计(accelerometer)172、及一磁力计(magnetometer)173。陀螺仪171用以测量电子装置100的方向(orientation)及角速度(angular speed)，加速度计172用以测量电子装置100的加速度，磁力计173用以测量在电子装置100的磁场强度及方向，其中陀螺仪171、加速度计172、及磁力计173所测量到的数据均属于惯性信息。举例来说，惯性测量单元170中的加速度计172及磁力计173可检测出电子装置100的水平俯仰角度(pitch)。
在一实施例中，若电子装置100为iPhone 4S或以上的型号，且作业系统141为iOS8或以上的版本，则作业系统141所回报的镜头焦距参数例如为lensPosition。其中，镜头焦距参数lensPosition例如为介于0至1之间的数值，且数值0表示镜头111所能对焦的最近距离，数值1表示表示镜头111所能对焦的最远距离，但最远距离不表示为无限远。需注意的是，镜头焦距参数lensPosition并未直接表示镜头111的焦距数值，而是一个经过作业系统141所转换过的数值，且并不等于(固定常数/焦距)。此外，作业系统141所回报的镜头焦距参数lensPosition的数值亦会随着电子装置100的水平俯仰角度(pitch)不同而改变。
在另一实施例中，电子装置100所使用的作业系统141例如为Android作业系统，则经过自动对焦后，作业系统141所回报的镜头焦距参数例如为：LENS_INFO_FOCUS_DISTANCE_CALIBRATION。其中，上述镜头焦距参数亦为介于0至1之间的数值，且为经过作业系统141的应用程序接口(API)所校正过的数值。数值0表示镜头111所能对焦的最近距离，数值1表示表示镜头111所能对焦的最远距离，但最远距离不表示为无限远。举例来说，当目标物件与镜头111的距离处于特定焦距范围中(例如约为10～25公分)且电子装置100的倾斜角度处于一特定角度(例如0度或90度)时，镜头111所使用的焦距f例如可由式(1)计算而得：
Figure BDA0001942475390000071
然而，在上述焦距范围之外，则利用式(1)所计算出的焦距则会具有误差，且目标物件的距离愈远，其误差愈大。此外，若电子装置100的水平俯仰角度不在上述特定角度，则式(1)所计算出的焦距则同样具有误差。此外，作业系统141所回报的镜头焦距参数LENS_INFO_FOCUS_DISTANCE_CALIBRATION的数值亦会随着电子装置100的水平俯仰角度不同而改变。
为了便于说明，在下面的实施例中，将以作业系统141为iOS 8或以上的版本且镜头焦距参数为lensPosition为准进行说明。
图2A-图2B为依据本发明一实施例中的电子装置在不同水平俯仰角度的示意图。
图3A为依据本发明一实施例中的电子装置在90度水平俯仰角度的镜头焦距参数与焦距的关系曲线的示意图。图3B为依据本发明一实施例中的电子装置在0度水平俯仰角度的镜头焦距参数与焦距的关系曲线的示意图。
在一实施例中，电子装置100例如为iPhone X，且iPhone X的后相机(例如为相机装置105)的广角镜头(wide lens)为例，其规格例如为一千两百万像素的CMOS传感器、光圈f/1.8、焦距28mm、单位像素宽度1.22μm、光学防抖(OIS)、相位检测自动对焦(PDAF)。因此，电子装置100的镜头111的对焦距离例如在介于10～40公分的范围。
当电子装置100的相机装置105对焦在一目标物件后，作业系统141会回报镜头焦距参数lensPosition的数值。需注意的是，若电子装置100为其他型号的iPhone，例如iPhone 8、iPhone 7、iPhone 7Plus等等，因为不同型号的iPhone所配置的相机模组的规格不同，在相同的对焦距离下，作业系统141所回报的镜头焦距参数lensPosition的数值也会随之不同。
此外，因为受到重力的影响，惯性测量单元170会依据感测到的磁力及弹簧而调整回报至运算单元120的对焦信息。因此，在相同的对焦距离下，若电子装置100的水平俯仰角度不同，作业系统141所回报的镜头焦距参数lensPosition的数值亦会随着改变。
举例来说，当利用电子装置100进行拍照时，电子装置100的水平俯仰角度例如可由0度变化至90度。举例来说，若电子装置100的前表面101及后表面102与水平线210垂直时，则惯性测量单元170可检测到电子装置100的水平俯仰角度为90度，如图2A所示。
因此，可以将电子装置100的水平俯仰角度设定为90度时，事先测量目标物件与镜头111的距离(例如可称为物件距离)介于10～40公分的范围中的不同物件距离所分别对应的镜头焦距参数lensPosition的数值，并建立物件距离与镜头焦距参数的关系曲线。经过重复多次测量，可取得电子装置100的水平俯仰角度在90度时的不同关系曲线，如图3A所示。
若电子装置100的前后表面与水平线210完全水平时，则惯性测量单元170可检测到电子装置100的水平俯仰角度为0度，如图2B所示。
因此，可以将电子装置100的水平俯仰角度设定为0度时，事先测量目标物件与镜头111的物件距离介于10～40公分的范围中的不同物件距离所分别对应的镜头焦距参数lensPosition的数值，并建立物件距离与镜头焦距参数的关系曲线。经过重复多次测量，可取得电子装置100的水平俯仰角度在0度时的不同关系曲线，如图3B所示。
由图3A～图3B可得知镜头焦距参数lensPosition与物件距离的关系并不是单纯的正比或反比关系，且会随着电子装置100的不同的水平俯仰角度而变化。图3A及图3B中的不同曲线所计算出的平均数值例如可储存于一查找表(图1未绘示)以供运算单元120查询使用。
举例来说，可利用事先测量所得到的镜头焦距参数Lens1090、Lens100、Lens4090、Lens400，并依据式(2)及式(3)分别计算出电子装置100目前的水平俯仰角度pitch在物件距离为10公分及40公分时的端点参数Lens10及Lens40：
Lens10＝Lens1090+(–Lens1090+Lens100)×cos(pitch) (2)
Lens40＝Lens4090+(–Lens4090+Lens400)×cos(pitch) (3)
其中，镜头焦距参数Lens1090及Lens100表示物件距离为10公分且电子装置100的水平俯仰角度分别为90度及0度时，作业系统141所回报的镜头焦距参数lensPosition的数值。镜头焦距参数Lens4090及Lens400表示物件距离为40公分且电子装置100的水平俯仰角度分别为90度及0度时，作业系统141所回报的镜头焦距参数lensPosition的数值。
需注意的是，上述镜头焦距参数Lens1090、Lens100、Lens4090、Lens400的数值例如是由图3A及图3B中的不同曲线所计算出的平均数值。举例来说，在图3A～图3B的不同曲线经过平均后可得到镜头焦距参数Lens1090、Lens100、Lens4090、Lens400的数值分别为0.3245100、0.4823529、0.7176470、及0.8640523。
接着，将式(2)及式(3)所得到的端点参数Lens10及Lens40、以及实际测量所得到的镜头焦距参数lensPosition的数值分别通过式(4)、(5)、(6)以分别转换为线性参数L10、L40及L：
Figure BDA0001942475390000091
Figure BDA0001942475390000092
Figure BDA0001942475390000093
其中，参数k1及k2是经由图3A～图3B中的平均数据曲线及公式拟合曲线的相近程度与误差值所测定的数值，其中k1＝0.155、k2＝0.13。需注意的是，当电子装置100的型号不同或是相机装置105的规格不同，则上述参数k1及k2的数值亦需视实际情况而进行调整。举例来说，上述镜头焦距参数Lens1090、Lens100、Lens4090、Lens400的数值、以及参数k1及k2的数值可事先测量而得，且可储存于电子装置100中的一非易失性存储器(例如只读存储器)，但本发明的实施例并不限于此。
当计算出线性参数L10、L40及L后，线性参数L10、L40及L的关系例如可用线性关系式，例如式(7)，以计算出镜头111与目标物件之间的物件距离D：
Figure BDA0001942475390000094
其中fL表示镜头111的对焦距离范围的下限值(下对焦距离)，例如10公分；fH表示镜头111的对焦距离范围的上限值(上对焦距离)，例如40公分，所以在式(7)中的物件距离D的初始值为fL。简单来说，经过式(2)～式(6)的计算，可将非线性的镜头焦距参数lensPosition转换为具有线性关系的线性参数L10、L40及L。因此，运算单元120可利用线性参数L10、L40及L、以及上对焦距离及下对焦距离以计算出物件距离D。
当运算单元120计算出镜头111与目标物件之间的物件距离D后，即可由物件距离D以计算出图像传感器113所获取的整个物件图像的实际宽度W1及实际高度H1。若图像传感器113所获取的物件图像为画像模式(portrait mode)，且物件图像具有像素宽度PW1及像素高度PH1，且PW1:PH1＝9:16，则实际高度H1可依相同的比例换算为实际宽度W1*(16/9)。若图像传感器113所获取的物件图像的像素宽度PW1及像素高度PH1的比例PW1:PH1＝3:4，则实际高度H1可依相同比例换算为实际宽度W1*(4/3)。
需注意的是，本发明的图像传感器113所获取的图像的宽高比例并不限定于上述比例，且可视电子装置100实际所配备的图像传感器113的规格及所设置的方向(例如为画像模式或是风景模式)而定。
图4A为依据本发明一实施例中镜头的视角、物件图像、及物件距离的关系的示意图。图4B为依据本发明一实施例中的图像测距程序的使用者界面的示意图。
详细而言，镜头的视角FOV、物件图像所对应的实际宽度W、及物件距离D的关系可由图4A-图4B所示的比例关系进行计算，例如可用式(8)表示上述比例关系：
Figure BDA0001942475390000101
其中镜头的视角FOV为已知，例如可参考电子装置100的制造厂商所提供的规格书，且不同型号的电子装置的相机视角会不同。物件距离D则可由前述实施例的式(2)～式(7)依序计算而得。因此，运算单元120可计算出物件图像所对应的实际宽度
Figure BDA0001942475390000102
因为物件图像所对应的实际宽度W1与实际高度H1为一预定比例R(例如9/16或3/4)，所以运算单元120可利用所计算出的实际宽度W1除以预定比例R即可得到实际高度H1。选择性地，若运算单元120利用图4-图4B的比例关系先计算出实际高度H1，则运算单元120可利用所计算出的实际高度H1乘以预定比例即可得到实际宽度W1。需注意的是，物件图像所对应的实际宽度W1与实际高度H1例如可用公分表示。
此外，若欲计算图像传感器113所获取的整个物件图像的实际面积A，运算单元120可将物件图像的实际宽度W1乘以实际高度H1即可得到实际面积A1，例如A1＝H1*W1。
请参考图4B，在一实施例中，使用者可先在电子装置100上开启图像测距程序142，并将电子装置100的相机装置105对焦在目标物件400后并拍摄物件图像420，且运算单元120将物件图像420在显示面板160上播放。此时，运算单元120可由作业系统141取得镜头焦距参数lensPosition的数值，并由惯性测量单元170取得电子装置100的水平倾仰角度(pitch)。
接着，运算单元120可依据式(2)～式(7)以计算出物件图像所对应的实际宽度W1(或实际高度H1)，并依据实际宽度W1与实际高度H1的预定比例以计算出实际高度H1(或实际宽度W1)。
此外，使用者可通过电子装置100的显示面板160上的一触控信号以在显示面板160上显示出一矩形方框，并调整矩形方框410的尺寸以符合目标物件或一感兴趣区域的大小。举例来说，矩形方框410具有像素宽度PW2及像素高度PH2，且运算单元120可计算出矩形方框410的像素宽度PW2及像素高度PH2分别相对于整张物件图像的像素宽度PW1及像素高度PH1的比例RW及RH。接着，运算单元120可将所计算出的物件图像所对应的实际宽度W1及实际高度H1分别乘上比例RW及RH即可得到矩形方框410所对应的实际宽度W2及实际高度H2。运算单元120并可将实际宽度W2及实际高度H2的数值标示于矩形方框410的相应位置或是标示在显示面板160中的一特定位置。
需注意的是，若使用不同型号的电子装置100、或是电子装置100使用Android作业系统，则同样可利用类似的流程，例如式(2)～式(6)，依据作业系统141所回报的镜头焦距参数以推导出相应的端点参数及线性参数，并据以计算出目标物件至相机装置105之间的物件距离D。接着，运算单元120可依据图4A-图4B所示的三角关系及式(8)以计算出物件图像所对应的实际宽度W1及实际高度H1。
图5A～图5B为依据本发明一实施例中的图像测距方法的流程图。
在步骤S500，利用惯性测量单元170检测电子装置100的一水平俯仰角度。举例来说，当利用电子装置100进行拍照时，电子装置100的水平俯仰角度(pitch)例如可由0度变化至90度，且惯性测量单元170可检测到电子装置100的水平俯仰角度的变化。
在步骤S510，利用电子装置100的相机装置105对焦于一目标物件并拍摄一物件图像，其中该相机装置105具有一对焦距离范围，且该对焦距离范围具有一上对焦距离及一下对焦距离。举例来说，上对焦距离及下对焦距离例如可依据相机装置105中的镜头111的规格所计算而得。若电子装置100以iPhone X为例，其镜头111的对焦距离范围在10～40公分，意即上对焦距离为40公分，且下对焦距离为10公分。
在步骤S520，由电子装置100运行的作业系统141取得该物件图像相应的一镜头焦距参数。举例来说，若电子装置100为iPhone 4S或以上的型号且作业系统141为iOS 8或以上的版本，则利用电子装置100的相机装置105对焦于一目标物件时，作业系统141会回报镜头焦距参数lensPosition，其中镜头焦距参数lensPosition例如为介于0至1之间的数值，且数值0表示镜头111所能对焦的最近距离，数值1表示表示镜头111所能对焦的最远距离，但最远距离不表示为无限远。需注意的是，镜头焦距参数lensPosition并未直接表示镜头111的焦距数值，而是一个经过作业系统141所转换过的数值，且并不等于(固定常数/焦距)。此外，作业系统141所回报的镜头焦距参数lensPosition的数值亦会随着电子装置100的水平俯仰角度(pitch)不同而改变。
在步骤S530，依据镜头焦距参数及电子装置100的水平俯仰角度以计算出水平俯仰角度所对应的多个端点参数。举例来说，运算单元120可由作业系统141取得相机装置105在该下对焦距离(例如10公分)且该水平俯仰角度分别为0度及90度的一第一镜头焦距参数(例如Lens100)及一第二镜头焦距参数(例如Lens1090)，并由作业系统141取得相机装置105在上对焦距离(例如40公分)且该水平俯仰角度分别为0度及90度的一第三镜头焦距参数(例如Lens400)及一第四镜头焦距参数(例如Lens4090)。上述端点参数例如包括第一端点参数及第二端点参数，且运算单元120并依据第一镜头焦距参数、该第二镜头焦距参数及该水平俯仰角度(例如利用式(2))以计算出该第一端点参数(例如Lens10)，并依据该第三镜头焦距参数、该第四镜头焦距参数及该水平俯仰角度以计算出该第二端点参数(例如利用式(3))以计算出第二端点参数(例如Lens40)。
在步骤S540，将该水平俯仰角度所对应的所述多个端点参数转换为水平俯仰角度所对应的多个线性参数。举例来说，上述线性参数包括相应于第一端点参数的一第一线性参数(例如L10)、相应于第二端点参数的一第二线性参数(例如L40)、及一第三线性参数(例如L)。运算单元120依据第一端点参数及水平俯仰角度(例如依据式(4))以计算出第一线性参数，并依据第二端点参数及水平俯仰角度以计算出第二线性参数(例如依据式(5))，以及依据镜头焦距参数lensPosition及水平俯仰角度以计算出该第三线性参数(例如依据式(6))。
在步骤S550，依据所述多个线性参数的一线性关系式及相机装置105的对焦距离范围的上对焦距离及下对焦距离以计算出目标物件至相机装置105的一物件距离。举例来说，当计算出第一线性参数(L10)、第二线性参数(L40)、及第三线性参数(L)后，运算单元120例如可使用第一线性参数、第二线性参数、及第三线性参数、以及上对焦距离及下对焦距离之间的线性关系式(例如式(7))以计算出目标物件至相机装置105之间的物件距离。
在步骤S560，依据物件距离及相机装置105的视角以计算出物件图像相应的一第一实际宽度及一第一实际高度。因为运算单元120已计算出物件距离，且镜头111的视角为已知，故可以利用镜头的视角、物件图像所对应的第一实际宽度、及物件距离的关系式(例如可参考图4A-图4B及式(8))以计算出物件图像相应的第一实际宽度。因为物件图像所对应的第一实际宽度与第一实际高度为一预定比例R(例如9/16或3/4)，所以运算单元120可利用所计算出的第一实际宽度除以预定比例R即可得到第一实际高度。
在步骤S570，依据在显示面板160上的一触控信号以在显示面板160上显示一矩形方框。举例来说，使用者可通过电子装置100的显示面板160上的一触控信号以在显示面板160上显示出一矩形方框，并调整矩形方框410的尺寸以符合目标物件或是一感兴趣区域的大小。
在步骤S580，依据矩形方框相对于物件图像的图像宽度及图像高度的一第一比例及一第二比例以分别计算矩形方框所对应的一第二实际宽度及一第二实际高度。举例来说，矩形方框的图像宽度相对于物件图像的图像宽度的比例(即第一比例)亦等同于矩形方框相应的第二实际宽度相对于物件图像相应的第一实际宽度的比例。因此，当计算出物件图像相应的第一实际宽度后，即可将物件图像的第一实际宽度乘以第一比例即可得到矩形方框相应的第二实际宽度。矩形方框相应的第二实际高度亦可用类似方式计算而得。
在步骤S590，在显示面板160上显示矩形方框的第二实际宽度及第二实际高度。举例来说，运算单元120可将矩形方框相应的第二实际宽度及第二实际高度的数值标示于矩形方框的相应位置或是标示在显示面板160中的一特定位置。
综上所述，本发明的实施例提供一种电子装置及其图像测距方法，其可利用镜头的视角、作业系统回报的镜头焦距参数、以及电子装置的水平俯仰角度即可计算出目标物件至相机装置的物件距离。相较于先前技术，本发明的实施例可不需使用增强现实的技术以预先建立空间的距离信息才能得到目标物件的距离信息、也不需配备额外的测距装置以测量目标物件的距离信息。因此，本发明的实施例所提供的电子装置及其图像测距方法可快速且有效地计算出目标物件的距离信息。
于权利要求中使用如"第一"、"第二"、"第三"等词是用来修饰权利要求中的元件，并非用来表示之间具有优先权顺序，先行关系，或者是一个元件先于另一个元件，或者是执行方法步骤时的时间先后顺序，仅用来区别具有相同名字的元件。
本发明的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明实施例的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求范围所界定的为准。

Claims (12)

1.一种电子装置，其特征在于，包括：
一惯性测量单元，用以检测该电子装置的一水平俯仰角度；
一相机装置，用以对焦于一目标物件并拍摄一物件图像，该相机装置具有一对焦距离范围，其中该对焦距离范围具有一上对焦距离及一下对焦距离；
一储存装置，用以储存一作业系统及一图像测距程序；以及
一运算单元，用以执行该图像测距程序以执行下列步骤：
由该作业系统取得相应于该物件图像的一镜头焦距参数；
依据该镜头焦距参数及该电子装置的该水平俯仰角度以计算出该水平俯仰角度所对应的多个端点参数；
将该水平俯仰角度所对应的所述多个端点参数转换为该水平俯仰角度所对应的多个线性参数；以及
依据所述多个线性参数的一线性关系式及该相机装置的该对焦距离范围的该上对焦距离及该下对焦距离以计算出该目标物件至该相机装置的一物件距离。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，当依据该镜头焦距参数及该电子装置的该水平俯仰角度以计算出该水平俯仰角度所对应的多个端点参数时，该运算单元由该作业系统取得该相机装置在该下对焦距离且该水平俯仰角度分别为0度及90度的一第一镜头焦距参数及一第二镜头焦距参数，并由该作业系统取得该相机装置在该上对焦距离且该水平俯仰角度分别为0度及90度的一第三镜头焦距参数及一第四镜头焦距参数；
其中，该端点参数包括相应于该下对焦距离的一第一端点参数及相应于该上对焦距离的一第二端点参数，且该运算单元是依据该第一镜头焦距参数、该第二镜头焦距参数及该水平俯仰角度以计算出该第一端点参数，并依据该第三镜头焦距参数、该第四镜头焦距参数及该水平俯仰角度以计算出该第二端点参数。
3.如权利要求2所述的电子装置，其特征在于，所述多个线性参数包括相应于该第一端点参数的一第一线性参数、相应于该第二端点参数的一第二线性参数、及一第三线性参数，且该运算单元是依据该第一端点参数及该水平俯仰角度以计算出该第一线性参数，并依据该第二端点参数及该水平俯仰角度以计算出该第二线性参数，以及依据该镜头焦距参数及该水平俯仰角度以计算出该第三线性参数。
4.如权利要求3所述的电子装置，其特征在于，该线性关系式表示为：
Figure FDA0001942475380000021
其中D为该物件距离；L10为该第一线性参数；L40为该第二线性参数；L为该第三线性参数；fH为该上对焦距离；fL为该下对焦距离。
5.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，响应于该运算单元计算出该物件距离，该运算单元更依据该物件距离及该相机装置的视角以计算出该物件图像相应的一第一实际宽度及一第一实际高度。
6.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，该运算单元是依据在该电子装置的一显示面板上的一触控信号以在该显示面板上显示一矩形方框，并依据该矩形方框相对于该物件图像的图像宽度及图像高度的一第一比例及一第二比例以分别计算该矩形方框所对应的一第二实际宽度及一第二实际高度；
其中该运算单元更在该显示面板上显示该矩形方框的该第二实际宽度及该第二实际高度。
7.一种图像测距方法，其特征在于，用于一电子装置，该电子装置包括一惯性测量单元及一相机装置，该方法包括：
利用该惯性测量单元检测该电子装置的一水平俯仰角度；
利用该相机装置对焦于一目标物件并拍摄一物件图像，其中该相机装置具有一对焦距离范围，且该对焦距离范围具有一上对焦距离及一下对焦距离；
由该电子装置所运行的一作业系统取得相应于该物件图像的一镜头焦距参数；
依据该镜头焦距参数及该电子装置的该水平俯仰角度以计算出该水平俯仰角度所对应的多个端点参数；
将该水平俯仰角度所对应的所述多个端点参数转换为该水平俯仰角度所对应的多个线性参数；以及
依据所述多个线性参数的一线性关系式及该相机装置的该对焦距离范围的该上对焦距离及该下对焦距离以计算出该目标物件至该相机装置的一物件距离。
8.如权利要求7所述的图像测距方法，其特征在于，该端点参数包括相应于该下对焦距离的一第一端点参数及相应于该上对焦距离的一第二端点参数，且依据该镜头焦距参数及该电子装置的该水平俯仰角度以计算出该水平俯仰角度所对应的多个端点参数的步骤包括：
由该作业系统取得该相机装置在该下对焦距离且该水平俯仰角度分别为0度及90度的一第一镜头焦距参数及一第二镜头焦距参数；
由该作业系统取得该相机装置在该上对焦距离且该水平俯仰角度分别为0度及90度的一第三镜头焦距参数及一第四镜头焦距参数；
依据该第一镜头焦距参数、该第二镜头焦距参数及该水平俯仰角度以计算出该第一端点参数；以及
依据该第三镜头焦距参数、该第四镜头焦距参数及该水平俯仰角度以计算出该第二端点参数。
9.如权利要求8所述的图像测距方法，其特征在于，所述多个线性参数包括相应于该第一端点参数的一第一线性参数、相应于该第二端点参数的一第二线性参数、及一第三线性参数，且依据所述多个线性参数的一线性关系式及该相机装置的该对焦距离范围的该上对焦距离及该下对焦距离以计算出该目标物件至该相机装置的一物件距离的步骤包括：
依据该第一端点参数及该水平俯仰角度以计算出该第一线性参数，并依据该第二端点参数及该水平俯仰角度以计算出该第二线性参数，以及依据该镜头焦距参数及该水平俯仰角度以计算出该第三线性参数。
10.如权利要求9所述的图像测距方法，其特征在于，该线性关系式表示为：
Figure FDA0001942475380000031
其中D为该物件距离；L10为该第一线性参数；L40为该第二线性参数；L为该第三线性参数；fH为该上对焦距离；fL为该下对焦距离。
11.如权利要求7所述的图像测距方法，其特征在于，更包括：
响应于计算出该物件距离，依据该物件距离及该相机装置的视角以计算出该物件图像相应的一第一实际宽度及一第一实际高度。
12.如权利要求11所述的图像测距方法，其特征在于，更包括：
依据在该电子装置的一显示面板上的一触控信号以在该显示面板上显示一矩形方框；
依据该矩形方框相对于该物件图像的图像宽度及图像高度的一第一比例及一第二比例以分别计算该矩形方框所对应的一第二实际宽度及一第二实际高度；以及
在该显示面板上显示该矩形方框的该第二实际宽度及该第二实际高度。
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