TW201425871A - 測距方法及電腦程式產品 - Google Patents

Abstract

一種測距方法包括：驅動移動件相對目標物移動至第一位置、在第一位置利用移動件上的影像擷取模組擷取目標物的影像以得到第一影像、進行第一影像的特徵分析以得到第一特徵圖像、驅動移動件從第一位置相對目標物移動至第二位置、在第二位置利用影像擷取模組擷取目標物的影像以得到第二影像；進行第二影像的特徵分析以得到第二特徵圖像、以及利用處理單元以第一和第二位置之間的距離與第一和第二特徵圖像之間的尺寸變化計算出在第二位置的移動件與目標物之間的距離。其中，第一特徵圖像與第二特徵圖像為目標物的同一特徵物件的圖像。

Description

測距方法及電腦程式產品

本發明是關於一種測距方法，特別是關於一種利用影像變化的測距方法及此測距方法之電腦程式產品。

在科技迅速發展的時代裡，越來越多事務趨向於機器自動化。在三維空間的自動化控制上，一般多是利用鐳射測距儀、紅外線測距儀或超音波測距儀來提供相對距離的資訊。

鐳射測距儀的原理係由一鐳射發射器對目標物發射出一脈衝信號，再利用接收到之反射信號即可計算出目標物之距離。然而，鐳射測距儀成本較為昂貴，常應用在太空測距領域。再者，鐳射測距儀在使用上有對人體的造成傷害的風險，因此不適用在相對人體的移動的測距應用上。

紅外線測距儀是用調制的紅外光進行精密測距的儀器。紅外線測距儀的原理是對目標物發射出一紅外線，再根據紅外線發出到被泛射而接受到的時間及紅外線的傳播速度來算出距離。然而，紅外線測距儀雖然較便、易製且安全，但精度低且方向性差。

超音波測距儀的原理是通過不斷檢測超音波發射後遇到目標物所反射的回波，從而測出發射超音波和接收到回波的時間差，然後求出距離。然而，由於超音波受周圍環境影響較大，因此精度較低。

在一實施例中，一種測距方法包括：驅動一移動件相對一目 標物移動至一第一位置；在第一位置利用設置在移動件上的一影像擷取模組擷取目標物的影像以得到一第一影像；進行第一影像的特徵分析以得到一第一特徵圖像；驅動移動件從第一位置相對目標物移動至一第二位置；在第二位置利用影像擷取模組擷取目標物的影像以得到一第二影像；進行第二影像的特徵分析以得到一第二特徵圖像；以及利用一處理單元以第一位置和第二位置之間的距離與第一特徵圖像與第二特徵圖像之間的尺寸變化計算出在第二位置的移動件與目標物之間的距離。其中，第一特徵圖像與第二特徵圖像為目標物的同一特徵物件的圖像。

在一些實施例中，尺寸變化可為第一特徵圖像與第二特徵圖像之間的圖像放大率。

在一些實施例中，測距方法可更包括：比較計算出之距離與一閥值；以及當距離小於或等於閥值時，判定移動件達到定位。

在一些實施例中，目標物的位置可為固定不變。

在另一實施例中，一種測距方法包括：驅動一移動件帶動移動件上的一影像擷取模組相對一目標物移動；根據一時間間隔利用影像擷取模組依序擷取目標物的影像以分別得到複數個影像；進行各影像的特徵分析以得到各影像中對應目標物的相同特徵的特徵圖像；以及利用一處理單元依序以相鄰二影像的特徵圖像之間的尺寸變化和在擷取相鄰二影像之間移動件的移動距離計算出移動件與目標物之間的距離。

在一些實施例中，進行第二影像的邊緣分析以得到一第二邊緣的步驟可包括：根據第一位置、第二位置及影像擷取模組的攝 像參數調整第二影像的尺寸；以及進行調整後的第二影像的邊緣分析以得到第二邊緣。

在一些實施例中，進行第一影像的邊緣分析以得到一第一邊緣的步驟可包括：根據第一位置、第二位置及影像擷取模組的攝像參數調整第一影像的尺寸；以及進行調整後的第一影像的邊緣分析以得到第一邊緣。

在一些實施例中，比較第一邊緣和第二邊緣的步驟可包括：比較第一邊緣的像素數與第二邊緣的像素數。其中，當第一邊緣和第二邊緣的該像素數的差具有既定變化量時，判定移動件達到定位。

在一些實施例中，第一邊緣為第一影像中探針的圖像的邊緣，並且第二邊緣為第二影像中探針的圖像的邊緣。

於此，比較第一邊緣和第二邊緣的步驟可包括：利用目標物的特徵或探針所銜接之本體的圖像將第一影像與第二影像對位；以及比較第一邊緣的圖像位置與第二邊緣的圖像位置。其中，當第一邊緣和第二邊緣的圖像位置的差異具有既定變化量時，判定移動件達到定位。

在一些實施例中，進行第一影像的邊緣分析以得到一第一邊緣的步驟可包括：進行第一影像的特徵分析以得到探針的圖像；以探針的圖像為中心展開具有既定尺寸之一分析視窗；以及進行分析視窗中第一影像的影像區塊的邊緣分析以得到第一邊緣。其中，既定尺寸小於第一影像的影像尺寸。

於此，進行第二影像的邊緣分析以得到一第二邊緣的步驟可 包括：進行第二影像的特徵分析以得到探針的圖像；以探針的圖像為中心展開具有既定尺寸之分析視窗；以及進行分析視窗中第二影像的影像區塊的邊緣分析以得到第二邊緣。其中，既定尺寸小於第二影像的影像尺寸。

在一些實施例中，測距方法可更包括：當第一邊緣和第二邊緣之間的變化小於既定變化量時，繼續驅動移動件朝目標物移動。

在一些實施例中，測距方法可更包括：當第一邊緣和第二邊緣之間的變化大於既定變化量時，驅動移動件朝遠離目標物的方向移動。

在又一實施例，一種電腦程式產品，經由電腦載入該程式並執行後可實現如上述之測距方法。

綜上，根據本發明之測距方法及電腦程式產品利用影像的變化來精準且安全地判定移動件是否達到定位。

以下述及之「第一」、「第二」等術語，其係用以區別所指之元件，而非用以排序或限定所指元件之差異性，且亦非用以限制本發明之範圍。

參照第1至3圖，移動裝置10包括一移動件110、一驅動單元150、一影像擷取模組170及一處理單元190。

影像擷取模組170設置在移動件110上，並且影像擷取模組170的感測面172面向目標物20。驅動單元150電性連接移動件110，並且驅動移動件110以使移動件110帶動影像擷取模組170相對一目標物20移動，即延著Z坐標軸移動(步驟S31)。處理 單元190連接在驅動單元150和影像擷取模組170之間。處理單元190分析影像擷取模組170所擷取到的影像，以判斷移動件110與目標物20之間的距離。

換言之，在移動件110的移動過程中，影像擷取模組170根據一時間間隔依序擷取目標物20的影像以分別得到複數個影像(步驟S33)。

處理單元190接收影像擷取模組170所擷取到的影像。於此，處理單元190依序分析各影像，以依序比較接續擷取到的二影像之間的圖像差異。然後，處理單元190再根據圖像差異的比較結果判斷移動件110是否達到Z坐標軸上的定位。其中，圖像差異可為影像尺寸變化或邊緣變化。

首先範例性說明分析影像尺寸變化的實施態樣。處理單元190依序進行各影像的特徵分析，以得到各影像中對應目標物20的相同特徵的特徵圖像(步驟S35)。並且，處理單元190依序以相鄰二影像的特徵圖像之間的尺寸變化和在擷取相鄰二影像之間移動件110的移動距離計算出移動件110與目標物20之間的距離(步驟S37)。在一些實施例中，特徵圖像可為一點、一線條、一環或影像中任意完整圖案等。

在一些實施例中，處理單元190可根據一閥值來控制驅動單元150的運作。處理單元190比較計算出的距離與閥值(步驟S39)，以判斷計算出的距離是否大於閥值(步驟S40)。當距離小於或等於閥值時，處理單元190判定移動件110達到Z坐標軸上的定位(步驟S41)。此時，若移動件110無需進行下一定位點的 移動，處理單元190控制驅動單元150停止驅動移動件110。若移動件110需進行下一定位點的移動，處理單元190則控制驅動單元150驅動移動件110往下一定位點移動，即返回步驟S31重新執行各步驟。當距離大於閥值時，處理單元190判定移動件110未達到Z坐標軸上的定位。此時，處理單元190再控制驅動單元150驅動移動件110相對目標物20移動，以使移動件110移動至下一位置(步驟S31)。

以下示範性說明處理單元190在移動件110在Z坐標軸上的移動位置的控制。

為了方便說明，以下將移動件110先移動到的位置稱之為第一位置、移動件110從第一位置而移動到的下一位置稱之為第二位置、先擷取到的影像(即，在第一位置擷取到的影像)稱之為第一影像、以及接續第一影像而擷取到的影像(即，在第二位置擷取到的影像)稱之為第二影像。

搭配參照第4及5圖，處理單元190控制驅動單元150驅動移動件110朝目標物20接近，以使移動件110帶動影像擷取模組170而移動至第一位置(步驟S311)。

在當前位置(此時為第一位置)上，利用影像擷取模組170擷取目標物20的影像，以得到第一影像(步驟S331)。

處理單元190接收第一影像，並進行第一影像的特徵分析以得到第一影像中的特徵圖像(為了方便說明，以下稱之為第一特徵圖像)(步驟S351)。

於擷取完第一影像後，驅動單元150再驅動移動件110朝目 標物20接近，以使移動件110帶動影像擷取模組170而從第一位置移動至下一位置(即，第二位置)(步驟S313)。

然後，在當前位置(此時為第二位置)上，利用影像擷取模組170再次擷取目標物20的影像，以得到第二影像(步驟S333)。

處理單元190接收第二影像，並進行第二影像的特徵分析以得到第二影像中的特徵圖像(為了方便說明，以下稱之為第二特徵圖像)(步驟S353)。

在一些實施例中，在第一影像Po1中具有對應目標物20的特徵的第一特徵圖像Pf1，如第6及8圖所示。而在第二影像Po2中具有對應目標物20的特徵的第二特徵圖像Pf2，如第7及9圖所示。並且，第二影像Po2中的第二特徵圖像Pf2與第一影像Po1中的第一特徵圖像Pf1對應目標物20的相同特徵。

以目標物20為花瓶為例，參照第6及7圖，當花瓶(目標物20)上具有一環狀圖案(目標物20的特徵)時，處理單元190則分別找出擷取到的第一影像Po1中此環狀圖案的圖像(即，第一特徵圖像Pf1)和第二影像Po2中同一個環狀圖案的圖像(即，第二特徵圖像Pf1)。

以目標物20為人臉為例，參照第8及9圖，當人臉(目標物20)上具有一顆痣(目標物20的特徵)時，處理單元190則分別找出擷取到的第一影像Po1中此顆痣的圖像(即，第一特徵圖像Pf1)和第二影像Po2中同一顆痣的圖像(即，第二特徵圖像Pf1)。

處理單元190計算第一特徵圖像Pf1和第二特徵圖像Pf1的尺寸變化(步驟S371)。於此，處理單元190可計透過算第一特徵圖 像Pf1和第二特徵圖像Pf1的面積比、像素比、或像長比等圖像放大率來得知尺寸變化。

然後，處理單元190再以計算出的尺寸變化和和移動件110的移動距離(即，第一位置和第二位置之間的距離)計算出在擷取第二影像時移動件110與目標物20之間的距離，即第二位置與目標物20之間的距離(步驟S373)。

舉例來說，第一影像的放大率為下式1，而第二影像的放大率為下式2。並且，由第一位置和第二位置可得知P1與P2之具有下式3之關係。

h1/H=P1/Q 式1

h2/H=P2/Q 式2

P1=P2+X 式3

其中，h1為第一影像的像長、H為物高、P1為擷取第一影像時的物距、Q為影像擷取模組的像距、h2為第二影像的像長、P2為擷取第二影像時的物距、及X為第一位置和第二位置之間的距離。並且，當第二位置相較第一位置靠近目標物20時，X為正值。反之，當第二位置相較第一位置遠離目標物20時，X為負值。

由式1、式2及式3可得第一影像與第二影像之間具有下列式4之關係。

其中，h1/h2即表示第一特徵圖像與第二特徵圖像之間的尺寸變化。

在一些實施例中，假設計算出的距離是用以判定移動件110上所承載之特定工具與目標物20的表面之間的距離是否恰當，在元件組裝時，可使特定工具的前端(靠近目標物20的一側)對準影像擷取模組170的透鏡，或者是處理單元190在計算距離(步驟S37)時或設定判斷用之閥值時一併考量特定工具與影像擷取模組170的透鏡之間的相對距離。

接著，處理單元190比較計算出的距離與閥值(步驟S39)，以判斷計算出的距離是否大於閥值(步驟S40)。

當距離大於閥值時，處理單元190判定移動件尚未達到定位(步驟S411)。此時，驅動單元150再驅動移動件110朝目標物20移動，以使移動件11移動至下一位置(步驟S313)。然後，利用設置影像擷取模組170再次擷取目標物20的影像，以得到下一影像(步驟S333)。此時，在接續執行的步驟(步驟S35及步驟S37)中，即可以前一次的第二影像(即，前一次步驟S333所擷取到的影像)作為此次流程的第一影像，而此次步驟S333中所擷取到的新影像則為此次流程的第二影像。此時，第一影像則可不用再次進行特徵分析(步驟S351)，而在步驟S371中是直接使用先前所得到的特徵分析結果(即，以前一次步驟353中所分析得的第二特徵圖像作為此次的第一特徵圖像)來進行計算。

當距離小於或等於閥值時，處理單元190判定移動件達到定位(步驟S413)。若移動件110無需進行下一定位點的移動(步驟S45)時，處理單元190控制驅動單元150停止驅動移動件110。若移動件110需進行下一定位點的移動(步驟S45)，處理單元190 則控制驅動單元150驅動移動件110往下一定位點移動，即返回步驟S311重新執行各步驟。

在一些實施例中，閥值可為介於由第一數值與第二數值所限定的一既定範圍之間。其中，第一數值小於第二數值。

換言之，處理單元190將計算出的距離與既定範圍相比(步驟S39)。

當計算出的距離落在第一數值與第二數值之間，即，等於第一數值或第二數值、或者大於第一數值且小於第二數值(步驟S40)時，處理單元190判定移動件110達到定位(步驟S413)。

當計算出的距離小於第一數值(步驟S40)時，處理單元190判定移動件110未達到定位(步驟S411)，並且控制驅動單元150再驅動移動件110朝遠離目標物20的方向移動，以使移動件110移動至下一位置，即返回步驟S313重新執行各步驟。

當計算出的距離大於第二數值(步驟S357)時，處理單元190判定移動件110未達到定位(步驟S411)，並且控制驅動單元150再驅動移動件110朝目標物20移動，以使移動件110移動至下一位置，即返回步驟S313重新執行各步驟。

在一些實施例中，當目標物20上無特徵時，可利用一探針來判定是否達到定位(即，分析影像中邊緣變化的實施態樣)。

參照第10及11圖，移動裝置10可更包括一探針130。探針130設置在移動件110上。

合併參照第12圖，當驅動單元150驅動移動件110移動時，移動件110可同時帶動影像擷取模組170及探針130相對目標物 20移動(步驟S31)。

在移動件110的移動過程中，影像擷取模組170依序擷取目標物20與探針130的影像以得到多個影像(步驟S34)。換言之，影像擷取模組170所擷取到的影像中除了目標物20的圖像外還具有探針130的圖像。

處理單元190依序進行各影像的邊緣分析以得到各影像中的邊緣(步驟S36)，以及依序分析相鄰二影像之間的邊緣變化(步驟S42)。

當相鄰二影像之間的邊緣變化達一既定變化量時，處理單元190判定移動件110達到Z坐標軸上的定位(步驟S43)。若移動件110無需進行下一定位點的移動時，處理單元190控制驅動單元150停止驅動移動件110。若移動件110需進行下一定位點的移動時，處理單元190則控制驅動單元150驅動移動件110往下一定位點移動，即返回步驟S31重新執行各步驟。

以下示範性說明各相鄰二影像之間的邊緣變化的分析步驟。為了方便說明，以下將先移動到的位置稱之為第一位置、接續第一位置而移動到的下一位置稱之為第二位置、先擷取到的影像(即，在第一位置擷取到的影像)稱之為第一影像、以及接續第一影像而擷取到的影像(即，在第二位置擷取到的影像)稱之為第二影像。

參照第10、11、13及14圖，驅動單元150驅動移動件110朝目標物20接近，以使移動件110移動至一位置(即，第一位置)，同時帶動探針130及影像擷取模組170向目標物20移動(步驟 S311)。

在當前位置(此時為第一位置)上，利用影像擷取模組170擷取目標物20與探針130的影像，以得到一影像(即，第一影像)(步驟S341)。

於擷取完第一影像後，驅動單元150再驅動移動件110朝目標物20接近，以使移動件11移動至下一位置(即，第二位置)，同時帶動探針130向目標物20移動(步驟S313)。

然後，在當前位置(此時為第二位置)上，再利用影像擷取模組170擷取目標物20與探針130的影像，以得到另一影像(即，第二影像)(步驟S343)。

其中，在步驟S341和步驟S343中所擷取到的影像中，個別具有目標物20的局部圖像和探針130的圖像。

處理單元190進行相鄰二影像中之第一影像的邊緣分析以得到一第一邊緣(步驟S361)，以及進行相鄰二影像中之第二影像的邊緣分析以得到一第二邊緣(步驟S363)。

接著，處理單元190比較第一邊緣和第二邊緣(步驟S421)，以確定兩者間的變化。

當第一邊緣和第二邊緣之間的變化具有一既定變化量(步驟S423)時，處理單元190判定移動件110達到定位(步驟S431)。

當第一邊緣和第二邊緣之間無變化(步驟S423)時，驅動單元150再驅動移動件110朝目標物20移動，以使移動件110移動至下一位置，同時帶動探針130向目標物20移動(步驟S313)。然後，利用設置影像擷取模組170再次擷取目標物20與探針130 的影像，以得到下一影像(步驟S343)。此時，在接續執行的步驟S42中，即可以前一次的第二影像(即，前一次步驟S343所擷取到的影像)作為此次流程的第一影像，而此次步驟S343中所擷取到的新影像則為此次流程的第二影像。此時，第一影像則可不用再次進行邊緣分析(步驟S361)，而在步驟S421中是直接使用先前所得到的邊緣分析結果(即，前一次的步驟363中所分析得的第二邊緣)來進行比較。

在一些實施例中，當第一邊緣和第二邊緣之間的變化具有一既定變化量時，可表示探針130已接觸到目標物20，即可判定移動件110達到定位。

當第一邊緣和第二邊緣之間的無變化時，則表示探針130並未接觸或剛好接觸到目標物20，因此則可再驅使移動件110向目標物20前進。

在一些實施例中，既定變化量可為介於由第一閥值與第二閥值所限定的一既定範圍之間。其中，第一閥值小於第二閥值。

換言之，處理單元190計算第一邊緣和第二邊緣之間的變化量，並將第一邊緣和第二邊緣之間的變化量與既定範圍相比(步驟S421)。

當第一邊緣和第二邊緣之間的變化量落在第一閥值與第二閥值之間，即，等於第一閥值或第二閥值、或者大於第一閥值且小於第二閥值(步驟S423)時，處理單元190判定移動件110達到定位(步驟S431)。

當第一邊緣和第二邊緣之間的變化量小於第一閥值(步驟 S423)時，處理單元190判定移動件110未達到定位。此時，驅動單元150再驅動移動件110朝目標物20移動，以使移動件110移動至下一位置，同時帶動探針130向目標物20移動(步驟S313)。

當第一邊緣和第二邊緣之間的變化量大於第二閥值(步驟S423)時，處理單元190判定移動件110未達到定位。此時，驅動單元150再驅動移動件110朝遠離目標物20的方向移動，以使移動件110移動至下一位置，同時帶動探針130向遠離目標物20的方向移動(步驟S313)。

在一些實施例中，參照第15及16圖，在每一張影像的邊緣分析(步驟S361或步驟S363)中，處理單元190可先進行影像的特徵分析以得到影像中探針的圖像(步驟S3611或步驟S3631)，並且以探針的圖像為中心展開一分析視窗(步驟S3613或步驟S3633)。其中，分析視窗具有小於影像的影像尺寸之一既定尺寸。然後，處理單元190進行分析視窗中的影像區塊的邊緣分析以得到影像區塊中的邊緣(步驟S3615或步驟S3635)。

在一些實施例中，在進行比較步驟(步驟S421)之前，處理單元190會先進行先後取得之兩張影像的其中一影像(或其邊緣圖像)的尺寸調整，以致使先後取得的兩張影像(或其邊緣圖像)具有相同放大率。

在一些實施例中，參照第17及18圖，在一影像的邊緣分析過程(即，步驟S361或步驟S363)中，處理單元190可先根據第一位置、第二位置及影像擷取模組170的攝像參數(例如：焦距、像距等)調整第一影像或第二影像的影像尺寸(步驟S3612 或步驟S3632)，以使第一影像和第二影像具有相同放大率。然後，處理單元190進行調整後的第一影像或調整後的第二影像的邊緣分析以得到影像中的邊緣(第一邊緣或第二邊緣)(步驟S3614或步驟S3634)。

其中，當處理單元190是調整先取得之影像(即，第一影像)的尺寸時，第一影像的邊緣分析步驟(步驟S361)則要在處理單元190取得第二位置的資訊後(即，步驟S313之後)執行。

當第一位置與目標物20的距離較第二位置與目標物20的距離遠時，在調整第一影像的影像尺寸(步驟S3612)上，處理單元190是根據第一位置、第二位置及影像擷取模組的攝像參數放大第一影像。再者，當第一位置與目標物20的距離較第二位置與目標物20的距離遠時，在調整第二影像的影像尺寸(步驟S3632)上，處理單元190是根據第一位置、第二位置及影像擷取模組的攝像參數縮小第二影像。

反之，當第一位置與目標物20的距離較第二位置與目標物20的距離近時，在調整第一影像的影像尺寸(步驟S3612)上，處理單元190是根據第一位置、第二位置及影像擷取模組的攝像參數縮小第一影像。再者，當第一位置與目標物20的距離較第二位置與目標物20的距離遠時，在調整第二影像的影像尺寸(步驟S3632)上，處理單元190是根據第一位置、第二位置及影像擷取模組的攝像參數放大第二影像。

舉例來說，第一影像的放大率為下式5，而第二影像的放大率為下式6。並且，由第一位置和第二位置可得知P1與P2之具有 下式7之關係。

h1/H=P1/Q 式5

h2/H=P2/Q 式6

P1=P2+X 式7

其中，h1為第一影像的像長、H為物高、P1為擷取第一影像時的物距、Q為影像擷取模組的像距、h2為第二影像的像長、P2為擷取第二影像時的物距、及X為第一位置和第二位置之間的距離。

由式5、式6、式7及式8可得第一影像與第二影像之間具有下列式9之關係。

1/P2+1/Q=1/f2 式8

h1/h2=1+X/P2=1+X(1/f2+1/Q) 式9

其中，f2為擷取第二影像時的焦距。

因此，處理單元190可根據式9進行影像尺寸或邊緣圖像尺寸的調整。

在一些實施例中，參照第19圖，處理單元190可根據第一位置、第二位置及影像擷取模組的攝像參數直接調整第一邊緣的邊緣圖像的尺寸(步驟S4211)，然後再將第二邊緣與調整後第一邊緣比較來分析兩者之間的變化(步驟S4213)。

在一些實施例中，參照第20圖，處理單元190可根據第一位置、第二位置及影像擷取模組的攝像參數直接調整第二邊緣的邊緣圖像的尺寸(步驟S4212)，然後再將第一邊緣與調整後第二邊緣比較來分析兩者之間的變化(步驟S4214)。

在一些實施例中，上述之邊緣變化(第一邊緣和第二邊緣之間的變化)可對應於為探針130因接觸到目標物20所發生的形變、或是目標物20因探針130的壓迫所發生的壓痕(例如：凹陷、紋路)。

舉例來說，若在擷取第二影像時探針130未發生形變，第一影像中的第一邊緣(即，探針130的圖像的邊緣)的位置和第二影像中的第二邊緣(即，探針130的圖像的邊緣)的位置大致上相同，即第二邊緣的位置是落在第二影像中第一邊緣的對應位置上。

而若在擷取第二影像時探針130因接觸到目標物20而發生形變，第一邊緣的位置和第二邊緣的位置則對應上會不同，即，第二邊緣的位置會偏移，因而不在第一邊緣的對應位置上。

於此，參照第21圖，在進行比較步驟(步驟S421)之前，處理單元190可先進行第一影像和第二影像的對位(步驟S38)。

在對位步驟(步驟S38)中，處理單元190進行第一影像和第二影像的特徵分析以得到第一影像和第二影像相同特徵的圖像(例如：目標物20上特殊標記的圖像或探針130之本體的圖像)(步驟S381)，並且利用目標物20上的特徵圖像或探針130所銜接之本體的圖像將第一影像和第二影像對位(步驟S383)。然後，處理單元190再進行第一邊緣和第二邊緣的比較步驟(步驟S421)。

在另一種情況下，若在擷取第二影像時探針130未壓迫到目標物20，第一影像中的第一邊緣(即，探針130的圖像的邊緣) 的像素數和第二影像中的第二邊緣(即，探針130的圖像的邊緣)的像素數大致上相同。

而若在擷取第二影像時探針130壓迫到目標物20而致使目標物20發生壓痕時，第一影像中的第一邊緣(即，探針130的圖像的邊緣)的像素數會小於第二影像中的第二邊緣(即，探針130的圖像的邊緣及壓痕的圖像的邊緣)的像素數。

再者，即便是第一影像和第二影像擷取時探針130都壓迫到目標物20，但因移動件110的移動距離不同，第一影像和第二影像擷取時探針130壓迫的深度不同，因而目標物20所發生的壓痕的尺寸會不同。例如：深度越深壓痕的尺寸越大(凹陷越深或紋路越多)。此時，第一影像和第二影像中邊緣的像素數亦會因壓痕的尺寸差異而有所不同(例如：尺寸越大像素數越多)。

以探針130為毛筆、而目標物20為使用者的臉頰為例，移動件110在第一位置時，毛筆(探針130)尚未接觸到使用者的臉頰(目標物20)。此時，影像擷取模組170在第一位置所擷取到的第一影像Po1中具有毛筆筆尖的圖像Pp(即，探針130的圖像)，如第22圖。參照第22圖，經第一影像Po1的邊緣分析後，可得到第一邊緣為毛筆筆尖的圖像Pp的筆尖邊緣e1。

接著，移動件110在第二位置時，毛筆(探針130)接觸到使用者的臉頰(目標物20)。此時，影像擷取模組170在第二位置所擷取到的第二影像Po2中同樣具有毛筆筆尖的圖像Pp(即，探針130的圖像)，但毛筆因壓迫到臉頰而所形變，如第23圖所示。參照第23圖，經第二影像Po2的邊緣分析後，可得到第二邊緣為毛 筆筆尖的圖像Pp的筆尖邊緣e2。

將筆尖邊緣e1和筆尖邊緣e2相比，可得到筆尖邊緣e2中的部份像素的位置不同於筆尖邊緣e1中的對應像素。換言之，第一邊緣和第二邊緣之間的變化量(即，對應位置不同的像素量)落在第一閥值與第二閥值之間，因此處理單元190可判定移動件110在Z坐標軸上的位置達到定位。

再以探針130為眉筆為例，移動件110在第一位置時，眉筆(探針130)尚未接觸到使用者的臉頰(目標物20)。此時，影像擷取模組170在第一位置所擷取到的第一影像Po1中具有眉筆筆尖的圖像Pp(即，探針130的圖像)，如第24圖所示。參照第24圖，經第一影像Po1的邊緣分析後，可得到第一邊緣為眉筆筆尖的圖像Pp的筆尖邊緣e1。

接著，移動件110在第二位置時，眉筆(探針130)接觸到使用者的臉頰(目標物20)。此時，影像擷取模組170在第二位置所擷取到的第二影像Po2中同樣具有眉筆筆尖的圖像Pp(即，探針130的圖像)並且還有眉筆筆尖壓迫到臉頰所產生壓痕的圖像Ps，如第25圖所示。參照第25圖，經第二影像Po2的邊緣分析後，可得到第二邊緣包括眉筆筆尖的圖像Pp的筆尖邊緣e21和壓痕的圖像Ps的壓痕邊緣e22。

將第一邊緣和第二邊緣相比，可得到第二邊緣比第一邊緣多出壓痕邊緣e22。換言之，第一邊緣和第二邊緣之間的變化量(即，壓痕邊緣e22的像素量)落在第一閥值與第二閥值之間，因此處理單元190可判定移動件110在Z坐標軸上的位置達到定位。

其中，上述步驟的執行順序非本發明之限制，在合理範圍下，有些步驟可對調其執行順序或同時執行。

舉例來說，在一些實施例中，處理單元190可在影像擷取模組170擷取到影像後，即立即接續進行影像的特徵分析。再者，處理單元190亦可在影像擷取模組170擷取到下一影像時，才進行先前影像的特徵分析。換言之，步驟S351可在步驟S331與步驟S313之間執行、或者是與步驟S313或步驟S353同時執行、或者是在步驟S313與步驟S353之間執行。

在一些實施例中，處理單元190可在影像擷取模組170擷取到影像後，即立即接續進行影像的邊緣分析。再者，處理單元190亦可在影像擷取模組170擷取到下一影像時，才進行先前影像的邊緣分析。換言之，步驟S361可在步驟S341與步驟S313之間執行、或者是與步驟S313或步驟S363同時執行、或者是在步驟S313與步驟S363之間執行。

在一些實施例中，步驟S33和步驟S34可為同一步驟，而當步驟S35找不到特徵時，則改為接續執行步驟S36、步驟S42及步驟S43，藉以由對應探針130的邊緣變化來判定是否達到定位。

在一些實施例中，根據本發明之測距方法可由一電腦程式產品實現，以致於當電腦(即，任一電子裝置之處理單元190)載入程式並執行後可完成根據本發明任一實施例之自動彩妝機的彩妝工具的移動方法。在一些實施例中，電腦程式產品可為一可讀取記錄媒體，而上述程式則儲存在可讀取記錄媒體中供一電腦載入。在一些實施例中，上述程式本身即可為電腦程式產品，並且 經由有線或無線的方式傳輸至電腦中。

綜上所述，根據本發明之測距方法及電腦程式產品利用影像的變化來來確認移動件與目標物之間的距離，藉以精準且安全地判定移動件是否達到定位。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧移動裝置

20‧‧‧目標物

110‧‧‧移動件

130‧‧‧探針

150‧‧‧驅動單元

170‧‧‧影像擷取模組

172‧‧‧感測面

190‧‧‧處理單元

Po1‧‧‧第一影像

Po2‧‧‧第二影像

Pf1‧‧‧第一特徵圖像

Pf2‧‧‧第二特徵圖像

Pp‧‧‧筆尖的圖像

Ps‧‧‧壓痕的圖像

e1‧‧‧筆尖邊緣

e2‧‧‧筆尖邊緣

e21‧‧‧筆尖邊緣

e22‧‧‧壓痕邊緣

第1圖為根據本發明一實施例之移動裝置的立體示意圖。

第2圖為根據本發明一實施例之移動裝置的概要方塊圖。

第3圖為根據本發明第一實施例之測距方法的流程圖。

第4及5圖為根據本發明第二實施例之測距方法的流程圖。

第6圖為第一影像之第一實施例的示意圖。

第7圖為第二影像之第一實施例的示意圖。

第8圖為第一影像之第二實施例的示意圖。

第9圖為第二影像之第二實施例的示意圖。

第10圖是根據本發明另一實施例之移動裝置的立體示意圖。

第11圖是根據本發明另一實施例之移動裝置的概要方塊圖。

第12圖是根據本發明第三實施例之測距方法的流程圖。

第13及14圖是根據本發明第四實施例之測距方法的流程圖。

第15圖是步驟361之一實施例的細部流程圖。

第16圖是步驟363之一實施例的細部流程圖。

第17圖是步驟361之另一實施例的細部流程圖。

第18圖是步驟363之另一實施例的細部流程圖。

第19圖是步驟421之一實施例的細部流程圖。

第20圖是步驟423之一實施例的細部流程圖。

第21圖是根據本發明第五實施例之測距方法的局部流程圖。

第22圖是第一影像之第三實施例的示意圖。

第23圖是第二影像之第三實施例的示意圖。

第24圖是第一影像之第四實施例的示意圖。

第25圖是第二影像之第四實施例的示意圖。

Claims (19)

1. 一種測距方法，包括：驅動一移動件相對一目標物移動至一第一位置；在該第一位置利用設置在該移動件上的一影像擷取模組擷取該目標物的影像以得到一第一影像；進行該第一影像的特徵分析以得到一第一特徵圖像；驅動該移動件從該第一位置相對該目標物移動至一第二位置；在該第二位置利用該影像擷取模組擷取該目標物的影像以得到一第二影像；進行該第二影像的特徵分析以得到一第二特徵圖像，其中該第一特徵圖像與該第二特徵圖像為該目標物的同一特徵物件的圖像；以及利用一處理單元以該第一位置和該第二位置之間的距離與該第一特徵圖像與該第二特徵圖像之間的尺寸變化計算出在該第二位置時該移動件與該目標物之間的距離。
2. 如請求項1所述之測距方法，其中該尺寸變化為該第一特徵圖像與該第二特徵圖像之間的圖像放大率。
3. 如請求項1或2所述之測距方法，更包括：比較計算出的該距離與一閥值；以及當該距離小於或等於該閥值時，判定該移動件達到定位。
4. 如請求項3所述之測距方法，其中該目標物的位置是固定不變。
5. 如請求項1或2所述之測距方法，其中該目標物的位置是固定 不變。
6. 一種電腦程式產品，經由電腦載入該程式並執行後可實現如請求項1或2所述之測距方法。
7. 一種電腦程式產品，經由電腦載入該程式並執行後可實現如請求項3所述之測距方法。
8. 一種電腦程式產品，經由電腦載入該程式並執行後可實現如請求項5所述之測距方法。
9. 一種測距方法，包括：驅動一移動件相對一目標物移動至一第一位置，以致使設置在該移動件上的一探針相對該目標物移動；在該第一位置利用設置在該移動件上的一影像擷取模組擷取該目標物與該探針的影像以得到一第一影像；進行該第一影像的邊緣分析以得到一第一邊緣；驅動該移動件相對該目標物移動，以致使該探針從該第一位置相對該目標物移動至一第二位置；在該第二位置利用該影像擷取模組擷取該目標物與該探針的影像以得到一第二影像；進行該第二影像的邊緣分析以得到一第二邊緣；比較該第一邊緣和該第二邊緣；以及當該第一邊緣和該第二邊緣具有一既定變化量時，判定該移動件達到定位。
10. 如請求項9所述之測距方法，其中該進行該第二影像的邊緣分析以得到一第二邊緣的步驟包括： 根據該第一位置、該第二位置及該影像擷取模組的攝像參數調整該第二影像的尺寸；以及進行調整後的該第二影像的邊緣分析以得到該第二邊緣。
11. 如請求項9所述之測距方法，其中該進行該第一影像的邊緣分析以得到一第一邊緣的步驟包括：根據該第一位置、該第二位置及該影像擷取模組的攝像參數調整該第一影像的尺寸；以及進行調整後的該第一影像的邊緣分析以得到該第一邊緣。
12. 如請求項9所述之測距方法，其中該比較該第一邊緣和該第二邊緣的步驟包括：比較該第一邊緣的像素數與該第二邊緣的像素數，其中當該第一邊緣和該第二邊緣的該像素數的差具有該既定變化量時，判定該移動件達到定位。
13. 如請求項9所述之測距方法，其中該第一邊緣為該第一影像中該探針的圖像的邊緣，並且該第二邊緣為該第二影像中該探針的圖像的邊緣。
14. 如請求項13所述之測距方法，其中該比較該第一邊緣和該第二邊緣的步驟包括：利用該目標物的特徵或該探針所銜接之本體的圖像將該第一影像與該第二影像對位；以及比較該第一邊緣的圖像位置與該第二邊緣的圖像位置，其中當該第一邊緣和該第二邊緣的該些圖像位置之間的差異具有該既定變化量時，判定該移動件達到定位。
15. 如請求項9所述之測距方法，其中該進行該第一影像的邊緣分析以得到一第一邊緣的步驟包括：進行該第一影像的特徵分析以得到該探針的圖像；以該探針的該圖像為中心展開具有既定尺寸之一分析視窗，其中該既定尺寸小於該第一影像的影像尺寸；以及進行該分析視窗中該第一影像的影像區塊的邊緣分析以得到該第一邊緣。
16. 如請求項15所述之測距方法，其中該進行該第二影像的邊緣分析以得到一第二邊緣的步驟包括：進行該第二影像的特徵分析以得到該探針的圖像；以該探針的該圖像為中心展開具有該既定尺寸之該分析視窗，其中該既定尺寸小於該第二影像的影像尺寸；以及進行該分析視窗中該第二影像的影像區塊的邊緣分析以得到該第二邊緣。
17. 如請求項9所述之測距方法，更包括：當該第一邊緣和該第二邊緣之間的變化小於該既定變化量時，繼續驅動該移動件朝該目標物移動。
18. 如請求項9所述之測距方法，更包括：當該第一邊緣和該第二邊緣之間的變化大於該既定變化量時，驅動該移動件朝遠離該目標物的方向移動。
19. 一種電腦程式產品，經由電腦載入該程式並執行後可實現如請求項9至18中之任一項所述之測距方法。