TW201804159A - 測速方法以及測速裝置 - Google Patents

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Abstract

一種測速裝置，包含：一影像擷取裝置，用以擷取一待測物的至少一待測物影像；以及一速度計算裝置，用以根據該待測物影像的殘影長度來計算該待測物的一移動速度。

Description

測速方法以及測速裝置
本發明有關於測速方法以及測速裝置，特別有關於可以影像來測速的測速方法以及測速裝置。
習知的測速裝置通常會使用雷達測速或雷射測速來偵測待測物與測速裝置的相對速度。
雷達測速是利用聲波的都卜勒效應（Doppler Effect）。當待測物向測速裝置靠近時，聲波訊號的反射頻率高於聲波訊號的發射頻率。相反的，當待測物遠離測速裝置時，聲波訊號的反射頻率低於聲波訊號的發射頻率。藉由偵測聲波訊號的反射頻率的改變，可計算出待測物與測速裝置的相對速度。雷射測速是將光投射到待測物上，然後再以反射光的傳送時間來計算待測物與測速裝置的相對速度。
然而，前述兩種測速方法都有其缺點存在。雷達測速的缺點是測速裝置發出聲波的方向必須正對著待測物靠近的方向，否則測得的速度會不精確。電射測速的缺點是無法於測速裝置為移動狀態下使用，因此須將測速裝置固定在同一位置。此外，習知的測速裝置無論是使用那一種測速方法，其價格都相當昂貴。
因此，本案一目的為提供一種可以影像來偵測速度的測速方法和測速裝置。
本案另一目的為提供一種可偵測待測物距離來增加速度偵測之精確度的測速方法和測速裝置。
本發明一實施例揭露了一種測速裝置，包含：一影像擷取裝置，用以擷取一待測物的至少一待測物影像；以及一速度計算裝置，用以根據該待測物影像的殘影長度來計算該待測物的一移動速度。
本發明另一實施例揭露了一種測速裝置，包含：一距離計算裝置，用以計算該測速裝置與一待測物間的一待測物距離；以及一速度計算裝置，用以根據該待測物距離來計算該待測物的一移動速度。
本發明其他實施例揭露了相對應的測速方法，於此不再贅述。
根據前述實施例，可以影像來測試待測物的速度，改善習知技術的缺點。此外，更可計算待測物與影像擷取裝置的距離做為測速的依據，以增加測速的精確度。
以下將以不同實施例來說明本發明的主要內容。以下各實施例中所描述的各元件可以硬體 (例如電路)，或是硬體加軟體 (例如將程式寫入處理器)來實現。
第1圖繪示了根據本發明一實施例的以手機偵測待測物速度的示意圖。如第1圖所示，被測試者UT把待測物OT (此例中為一顆球)丟出時，使用者U會以包含影像擷取裝置(例如相機)的手機M (亦可為其他電子裝置) 對待測物OT進行拍照以得到待測物OT的至少一待測物影像。然後手機M裡的速度計算裝置會根據待測物影像的殘影長度來計算待測物的一移動速度。
以下將詳細說明如何根據待測物影像的殘影長度來計算待測物的移動速度。然請留意，以下實施例均以待測物OT為球時來進行說明，然而待測物OT不限於球或是如球一般的小型物體，待測物OT亦可其他任意物體。舉例來說，在第2圖所示的實施例中，待測物OT為一汽車。使用者U一樣可使用手機M中的影像擷取裝置對待測物OT進行拍照以得到待測物OT的至少一待測物影像，並以手機M中的速度計算裝置根據待測物影像的殘影長度來計算待測物OT的一移動速度。
第3圖繪示了根據本發明一實施例的待測物影像。如第3圖所示，當待測物OT移動時，待測物影像OTI_1會包含殘影BL，此殘影BL的兩端影像OTL和OTB間的距離即為殘影長度。此殘影長度會正比於待測物OT的速度且正比於影像擷取時間區間。影像擷取時間區間表示擷取一張影像所需的時間，可取決於多種參數，例如，影像擷取裝置的快門時間或影像擷取裝置中的影像感測器的圖框率 (frame rate)。
當影像擷取時間區間一樣時，待測物OT的速度越快，其殘影長度會越長。在一實施例中，第3圖中的待測物影像OTI_1與第4圖中的待測物影像OTI_2是以相同的影像擷取時間區間來擷取，而第3圖中的待測物影像OTI_1之殘影長度比第4圖中的待測物影像OTI_2之殘影長度來得長。因此，第3圖中的待測物速度比第4圖中的待測物速度快。而如何計算出實際速度將於其他圖示中詳述。
除了待測物影像的殘影長度外，更可依據待測物與測速裝置間的一待測物距離來計算待測物的移動速度。於一實施例中，前述手機M更包含一距離計算裝置，用以計算測速裝置與待測物間的一待測物距離。許多種裝置可用以實現此距離計算裝置。舉例來說，距離計算裝置可為使用雷射的距離計算裝置。此外，距離計算裝置可為景深 (depth)感應器，其可讓產生影像擷取裝置所擷取的影像具有景深資訊例如景深地圖 (depth map)。藉由這些景深資訊可得知測速裝置與待測物間的一待測物距離 (實質上等於影像擷取裝置與待測物間的距離)。在一實施例中，手機可更包含一發光裝置 (例如LED燈)，在計算待測物距離前會使發光裝置照亮待測物，如此可得到較清楚的待測物影像，增加計算待測物距離的精確度。
待測物距離不限於使用距離計算裝置來產生。一實施例中，會根據一距離設定訊號設定待測物距離，此距離設定訊號可由使用者自行輸入。除了根據距離設定訊號直接設定待測物距離外，更可根據距離設定訊號設定一距離區間，若距離計算裝置計算出的待測物距離大於此距離區間時便不予考慮，如此可增加計算待測物距離的精確度。
第5圖繪示了根據本發明一實施例的如何計算待測試物速度的示意圖。如第5圖所示，影像擷取裝置中的影像感測器IS會擷取到一待測物影像，而待測物影像中的兩端影像OTL和OTR對影像感測器IS形成的角度為60度。此外，待測物距離為a，因此可計算出待測物影像中的殘影長度換算成實際距離的長度約為1.15a。當a為一公尺時，影像中殘影長度換算成實際距離的長度便約為1.15公尺，若圖框率為每秒37張，表示擷取一張影像的時間約為0.027秒。如此可計算出待測物的移動速度為41.67 m/sec，亦即150 km/hr。
於上述實施例中，由於待測物的移動距離是透過換算影像中的殘影長度，因此，待測物與影像感測器間的已知距離便相當重要。舉例來說，待測物與影像感測器的距離不同但移動速度一樣時，則距離較遠的待測物於影像中所產生的殘影長度便會小於距離較近的待測物於影像中所產生的殘影長度。
基於上述內容，若欲取得較精確的移動距離或速度，在進行計算時需要大略獲知待測物的距離範圍。然而，若僅欲知相對的移動速度，則可不需要待測物與影像感測器間的已知距離。
請留意，前述實施例中均以一張待測物影像來做說明，但在一實施例中是根據複數的待測物影像的殘影長度來計算待測物的一移動速度。舉例來說，連拍三張待測物影像，將這三張待測物影像的殘影長度平均後，再據以計算待測物的移動速度，如此可增加計算待測物的移動速度的精確度。
根據前述實施例，可得到一種測速方法，施行在包含一影像擷取裝置的電子裝置上，包含下列步驟：以影像擷取裝置擷取一待測物的至少一待測物影像 (例如第3圖中的OTI_1)；以及根據待測物影像的殘影長度來計算待測物的一移動速度。
在另一實施例中，會根據待測物與測試裝置的距離來計算待測物的移動速度以增加精確度，但計算移動速度的方法不限於前述的以待測物影像來計算。此測速方法可簡示為：以距離計算裝置計算測速裝置與待測物間的一待測物距離；以及根據待測物距離來計算該待測物的一移動速度。
第6圖繪示了根據本發明一實施例的測速裝置600的示意圖。如第6圖所示，測速裝置600包含一影像擷取裝置601以及一速度計算裝置603。影像擷取裝置601用以擷取一待測物的至少一待測物影像OTI。速度計算裝置603用以根據待測物影像OTI的殘影長度來計算待測物的一移動速度。如前所述，測速裝置600可更包含一距離計算裝置605，用以計算待測物與測速裝置600間的待測物距離OTD。測速裝置600可整合在任何電子裝置並和此電子裝置共用元件。舉例來說，當測速裝置600整合在一手機時，影像擷取裝置601為手機內的相機。而速度計算裝置603和距離計算裝置605可整合至手機的處理器。
此外，如前所述，於一實施例中，可使用不以影像來測速的測速方法再以距離計算裝置605計算待測物距離來增加測速的精確度。在此類實施例中，測速裝置600可不包含影像擷取裝置601。
根據前述實施例，可以影像來測試待測物的速度，改善習知技術的缺點。此外，更可計算待測物與影像擷取裝置的距離做為測速的依據，以增加測速的精確度。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
UT‧‧‧被測試者
U‧‧‧使用者
M‧‧‧手機
OT‧‧‧待測物
BL‧‧‧殘影
OTL和OTB兩端影像‧‧‧OTI_1,
OTI_2‧‧‧待測物影像
IS‧‧‧影像感測器
600‧‧‧測速裝置
601‧‧‧影像擷取裝置
603‧‧‧速度計算裝置
605‧‧‧距離計算裝置
第1圖繪示了根據本發明一實施例的以手機偵測待測物速度的示意圖。 第2圖繪示了根據本發明另一實施例的以手機偵測待測物速度的示意圖。 第3圖繪示了根據本發明一實施例的待測物影像。 第4圖繪示了根據本發明另一實施例的待測物影像。 第5圖繪示了根據本發明一實施例的計算待測試物速度的步驟的示意圖。 第6圖繪示了根據本發明一實施例的測速裝置的示意圖。
600‧‧‧測速裝置
601‧‧‧影像擷取裝置
603‧‧‧速度計算裝置
605‧‧‧距離計算裝置

Claims (16)

  1. 一種測速方法，施行在包含一影像擷取裝置的測速裝置上，包含： (a) 以該影像擷取裝置擷取一待測物的至少一待測物影像；以及 (b) 根據該待測物影像的殘影長度來計算該待測物的一移動速度。
  2. 如請求項第1項所述的測速方法，其中該步驟(b) 根據複數的該待測物影像的該殘影長度來計算該待測物的一移動速度。
  3. 如請求項第1項所述的測速方法，其中該步驟(a)根據一影像擷取時間區間來擷取該待測物影像，其中該步驟(b)更根據該影像擷取時間區間計算該移動速度。
  4. 如請求項第1項所述的測速方法，其中該測速裝置更包含一距離計算裝置，該測速方法更包含： (c) 以該距離計算裝置計算該測速裝置與該待測物間的一待測物距離； 其中該步驟(b)更根據該待測物距離計算該移動速度。
  5. 如請求項第4項所述的測速方法，該測速裝置更包含一發光裝置，其中該步驟(c)在計算該待測物距離前會使該發光裝置照亮該待測物。
  6. 如請求項第4項所述的測速方法，更包含； 根據一距離設定訊號設定該測速裝置與該待測物間的一待測物距離的距離區間； 其中該步驟(c)更依據該距離區間計算該待測物距離。
  7. 如請求項第1項所述的測速方法，更包含： 根據一距離設定訊號設定該測速裝置與該待測物間的一待測物距離； 其中該步驟(b)更根據該待測物距離計算該移動速度。
  8. 一種測速方法，施行在包含一距離計算裝置以及一速度計算裝置的測速裝置上，包含： (a) 以該距離計算裝置計算該測速裝置與一待測物間的一待測物距離；以及 (b) 以該速度計算裝置根據該待測物距離來計算該待測物的一移動速度。
  9. 一種測速裝置，包含： 一影像擷取裝置，用以擷取一待測物的至少一待測物影像；以及 一速度計算裝置，用以根據該待測物影像的殘影長度來計算該待測物的一移動速度。
  10. 如請求項第9項所述的測速裝置，其中該速度計算裝置根據複數的該待測物影像的該殘影長度來計算該待測物的一移動速度。
  11. 如請求項第10項所述的測速裝置，其中該影像擷取裝置根據一影像擷取時間區間來擷取該待測物影像，其中該速度計算裝置更根據該影像擷取時間區間計算該移動速度。
  12. 如請求項第9項所述的測速裝置，更包含一距離計算裝置，用以計算該測速裝置與該待測物間的一待測物距離，其中該速度計算裝置更根據該待測物距離計算該移動速度。
  13. 如請求項第12項所述的測速裝置，該測速裝置更包含一發光裝置，其中該距離計算裝置在計算該待測物距離前會使該發光裝置照亮該待測物。
  14. 如請求項第12項所述的測速裝置，更根據一距離設定訊號設定該測速裝置與該待測物間的一待測物距離的距離區間，其中該距離計算裝置更依據該距離區間計算該待測物距離。
  15. 如請求項第9項所述的測速裝置，更根據一距離設定訊號設定該測速裝置與該待測物間的一待測物距離，其中該速度計算裝置更根據該待測物距離計算該移動速度。
  16. 一種測速裝置，包含： 一距離計算裝置，用以計算該測速裝置與一待測物間的一待測物距離；以及 一速度計算裝置，用以根據該待測物距離來計算該待測物的一移動速度。
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