TWI382150B

TWI382150B - 目標物距離偵測方法與裝置及其電腦程式產品

Info

Publication number: TWI382150B
Application number: TW98122825A
Authority: TW
Inventors: Cheng Shiun Jan; Chun Hsiang Huang; Chi Pang Chiang; Bing Sheng Lin
Original assignee: Htc Corp
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2013-01-11
Also published as: TW201102615A

Description

目標物距離偵測方法與裝置及其電腦程式產品

本發明是有關於一種目標物距離偵測方法與裝置及其電腦程式產品，且特別是有關於一種能估測出目標物之距離並據以提供目標物之資訊的目標物距離偵測方法、裝置及其電腦程式產品。

一般而言，當使用者想知道某一目標物與目前所在位置間的距離時，可藉由影像處理的方式來得知。舉例來說，可先對一目標物進行拍攝，再對所拍攝的影像進行辨識以找出此目標物的多個特徵點。接著，再將此些特徵點與事先建立的影像資料庫中的特徵點資料進行比對，以獲得此目標物之位置資訊(例如目標物之座標)。最後便可藉由此目標物的座標和目前所在位置的座標計算出目標物與目前所在位置間的距離。

然而，由於此方法需要事先建立包含大量特徵點資料的影像資料庫，故會提高準備資料庫的負擔。而且，還要逐一比對影像資料庫中所有特徵點的資料，更會耗費大量的運算資源與運算時間。

有鑑於此，本發明提供一種目標物距離偵測方法與裝置及其電腦程式產品，藉由在兩個不同拍攝地點和目標物的所在地點所形成的幾何關係，利用在兩拍攝地點所取得的兩張影像的影像內容和對應的拍攝資訊來求得兩拍攝地點所對應的兩個方位角，並配合兩拍攝地點的座標，來估測出目標物的距離。如此，能夠達到節省運算資訊與時間的功效。於一實施例中，還能具有快速查詢目標物資訊的優點。

根據本發明之第一方面，提出一種偵測目標物距離的方法，包括下列步驟。首先，於一第一拍攝地點取得一第一影像，並偵測該第一影像之一第一拍攝方向與一參考方向所夾的一第一參考角與該第一拍攝地點之一第一座標。接著，於一第二拍攝地點取得一第二影像，並偵測該第二影像之一第二拍攝方向與該參考方向所夾的一第二參考角與該第二拍攝地點之一第二座標。其中該第一影像與該第二影像包含至少一相同目標物。之後，從該至少一相同目標物中決定一待測目標物，並依據該待測目標物於該第一影像中之位置與該第一參考角，計算該第一拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之一第一方位角，並依據該待測目標物於該第二影像中之位置與該第二參考角，計算該第二拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之一第二方位角。另外，依據該第一座標與該第二座標，計算該第一拍攝地點與該第二拍攝地點間之一距離，並依據該第一座標與該第二座標，計算該第一拍攝地點和該第二拍攝地點間之連線與該參考方向所夾之一第三方位角。最後，依據該距離、該第一方位角、該第二方位角與該第三方位角，計算該第一、第二拍攝地點中之一拍攝地點與該待測目標物間之距離。

根據本發明之第二方面，提出一種電腦程式產品。當電子裝置載入此電腦程式產品並執行後，可完成如上所述之目標物距離偵測方法。

根據本發明之第三方面，提出一種偵測目標物距離的裝置，包括一影像擷取模組、一角度偵測模組、一位置偵測模組、及一處理模組。影像擷取模組用以於一第一拍攝地點及一第二拍攝地點分別取得一第一影像及一第二影像，其中第一影像與第二影像包含至少一相同目標物。角度偵測模組用以於該第一拍攝地點偵測該第一影像之一第一拍攝方向與一參考方向所夾的一第一參考角，並於該第二拍攝地點偵測該第二影像之一第二拍攝方向與該參考方向所夾的一第二參考角。位置偵測模組用以於該第一拍攝地點偵測該第一拍攝地點之一第一座標，並於該第二拍攝地點偵測該第二拍攝地點之一第二座標。處理模組耦接至該影像擷取模組、該角度偵測模組、及該位置偵測模組。處理模組用以從至少一相同目標物中決定一待測目標物，並用以依據該待測目標物於該第一影像中之位置與該第一參考角，計算該第一拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之一第一方位角，以及依據待該測目標物於該第二影像中之位置與該第二參考角，計算該第二拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之一第二方位角。處理模組另用以依據該第一座標與該第二座標，計算該第一拍攝地點與該第二拍攝地點間之一距離，以及依據該第一座標與該第二座標，計算該第一拍攝地點和該第二拍攝地點間之連線與該參考方向所夾之一第三方位角。處理模組更用以依據該距離、該第一方位角、該第二方位角與該第三方位角來計算該第一、第二拍攝地點中之一拍攝地點與該待測目標物間之距離。

根據本發明之第四方面，提出一種偵測目標物距離的裝置，包括複數個手段。其中，一第一手段用以於一第一拍攝地點及一第二拍攝地點分別取得一第一影像及一第二影像，其中該第一影像與該第二影像包含至少一相同目標物。一第二手段用以於該第一拍攝地點偵測該第一影像之一第一拍攝方向與一參考方向所夾的一第一參考角，並於該第二拍攝地點偵測該第二影像之一第二拍攝方向與該參考方向所夾的一第二參考角。一第三手段用以於該第一拍攝地點偵測該第一拍攝地點之一第一座標，並於該第二拍攝地點偵測該第二拍攝地點之一第二座標。一第四手段用以：從該至少一相同目標物中決定一待測目標物；依據該待測目標物於該第一影像中之位置與該第一參考角，計算該第一拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之一第一方位角；依據該待測目標物於該第二影像中之位置與該第二參考角，計算該第二拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之一第二方位角；依據該第一座標與該第二座標，計算該第一拍攝地點與該第二拍攝地點間之一距離；依據該第一座標與該第二座標，計算該第一拍攝地點和該第二拍攝地點間之連線與該參考方向所夾之一第三方位角；以及依據該距離、該第一方位角、該第二方位角與該第三方位角來計算該第一、第二拍攝地點中之一拍攝地點與該待測目標物間之距離。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

於本發明之一實施例中，藉由在兩個不同拍攝地點和目標物的所在地點所形成的幾何關係，利用在兩拍攝地點所取得的兩張影像的影像內容和對應的拍攝資訊來求得兩拍攝地點所對應的兩個方位角，並配合兩拍攝地點的座標，來估測出目標物的距離。

請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施例之目標物距離偵測方法之流程圖。此目標物距離偵測方法包括下列步驟S110~S180。此些步驟S110~S180之順序僅係用以說明所用，並非用以限制此目標物距離偵測方法之實施方式。以下將以一種實施方式為例來說明。

首先，於步驟S110中，於一第一拍攝地點取得一第一影像，並於第一拍攝地點偵測第一影像之一第一拍攝方向與一參考方向所夾的一第一參考角與第一拍攝地點之一第一座標。接著，於步驟S120中，於一第二拍攝地點取得一第二影像，並於第二拍攝地點偵測第二影像之一第二拍攝方向與該參考方向所夾的一第二參考角與該第二拍攝地點之一第二座標。其中，第一影像與第二影像包含至少一相同目標物。

接著，於步驟S130中，從至少一相同目標物中決定一待測目標物。

接著，於步驟S140中，依據待測目標物於第一影像中之位置與第一參考角，計算第一拍攝地點和待測目標物之連線與參考方向所夾之一第一方位角。並於步驟S150中，依據待測目標物於第二影像中之位置與第二參考角，計算第二拍攝地點和待測目標物之連線與參考方向所夾之一第二方位角。

另外，於步驟S160中，依據第一座標與第二座標，計算第一拍攝地點與第二拍攝地點間之一距離。並於步驟S190中，依據第一座標與第二座標，計算第一拍攝地點和第二拍攝地點間之連線與參考方向所夾之一第三方位角。

最後，於步驟S170中，依據距離、第一方位角、第二方位角、及第三方位角，計算第一、第二拍攝地點中之一拍攝地點與待測目標物間之距離。

上述流程圖之步驟順序僅為目標物距離偵測方法之一例。由於步驟S110及S120為取得影像、影像之拍攝方向與參考方向間之夾角與影像之拍攝地點的座標之步驟，其等應無先後順序之限制，故步驟S110及S120可為任意之順序。而決定待測目標物及偵測第一、第二方位角之步驟S130、S140、S150與偵測距離和第三方位角之步驟S160、S170亦無實質上之相依性，故亦無先後順序之限制。舉例來說，步驟S160、S170應可於步驟S130、S140、S150前來執行。或者，部分之步驟，如步驟S140及S150，亦可以平行處理的方式來同時執行。然本發明亦不限於此。目標物距離偵測方法所包含的步驟應可以合理的順序來執行。

茲以應用第1圖之目標物距離偵測方法之一目標物距離偵測裝置並配合多個圖示詳細說明如下。請參照第2圖，其繪示依照本發明一實施例之目標物距離偵測裝置之方塊圖。此目標物距離偵測裝置200包括一影像擷取模組210、一位置偵測模組220、一角度偵測模組230、及一處理模組240。如第2圖所示，處理模組240耦接至影像擷取模組210、位置偵測模組220、及角度偵測模組230。

影像擷取模組210用以擷取包含同一目標物之兩影像。舉例來說，請同時參照第3A~3D圖，第3A圖為影像擷取模組210分別於兩拍攝地點A及B對目標物Obj進行拍攝之範例示意圖。第3B及3C圖分別為於兩拍攝地點A及B所擷取之兩影像Ima及Imb之一範例。第3D圖為第3A圖中之兩拍攝地點A及B與目標物Obj之幾何關係的示意圖。影像擷取模組210例如是分別於兩拍攝地點A及B對目標物Obj進行拍攝來取得兩影像Ima及Imb。

影像擷取模組210例如包括鏡頭、快門、及影像感測元件(未繪示)。鏡頭可包括一個或多個鏡片，用以接收光線並將光線聚焦於影像感測元件上。快門例如是電子式快門或機械式快門，用以控制穿越鏡頭之光線的量。影像感測元件用以接收穿越鏡頭及快門之光線，並將光線轉換成影像。影像感測元件例如是互補式金屬-氧化層-半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)或電荷耦合元件(CCD，Charge-coupled Device)。於實作中，影像擷取模組210所提供的影像(影像Ima或Imb)的檔案格式例如是可交換影像檔案格式(Exchangeable image file format,EXIF)，其所提供的拍攝參數例如包含影像感測元件的大小、影像的解析度及其單位、影像的尺寸(影像寬度×影像高度)、光圈大小、快門、及鏡頭的焦距。

位置偵測模組220用以偵測拍攝地點A之座標Pa與拍攝地點B之座標Pb。舉例來說，位置偵測模組220可包括一全球定位系統(Global Position System,GPS)模組，其可接收GPS之定位資訊。如此，位置偵測模組220在接收GPS定位資訊後，便可據以提供與拍攝地點A及B相關且包含其經度與緯度資訊的座標Pa及Pb。

角度偵測模組230用以偵測影像之拍攝方向與一參考方向N所夾的角度。舉例來說，角度偵測模組可包括一電子羅盤(E-compass)，而參考方向N則例如(但不受限地)是拍攝地點朝向北極的地磁方向。電子羅盤可依據影像的拍攝方向(如影像擷取模組210之鏡頭方向)來設置，並提供拍攝方向與地磁北極方向所夾的角度。如此，角度偵測模組230將能利用電子羅盤來偵測影像Ima之拍攝方向Vao與參考方向N所夾的一參考角∠Ra，及影像Imb之拍攝方向Vbo與參考方向N所夾的一參考角∠Rb。

於本實施例中，兩影像Ima及Imb包含至少一相同目標物，其中相同目標物例如包含樹木、廣告招牌、或建築物。而處理模組240則用以從至少一相同目標物中決定一待測目標物。在本實施例中，處理模組240例如決定以一建築物作為待測目標物Obj，如第3A圖示。

於一實際應用中，處理模組240可根據從使用者所接收之一選取指令，來從兩影像Ima及Imb之至少一相同目標物中決定待測目標物Obi。舉例來說，目標物距離偵測裝置200設置於一電子裝置(例如：行動電話)中，此選取指令例如為使用者以目視的方式來從行動電話之一顯示螢幕上所顯示的影像中選取出待測目標物Obj，並以行動電話之觸碰螢幕、或操作按鍵的輸入方式所提供的選取指令。如此，處理模組240便可根據此選取指令決定出待測目標物Obj。

於另一實際應用中，處理模組240則是對影像Ima及Imb進行影像辨識，來從至少一相同目標物中決定待測目標物Obj。舉例來說，如第3B及3C圖所示，處理模組240在對影像Ima及Imb進行影像辨識後，可分別取得代表目標物Obj之多個特徵點F1及F2。處理模組240例如是以尺度不變性特徵轉換(Scale Invariant Feature Transform,SIFT)或加速強健特徵擷取(Speeded Up Robust Features,SURF)之演算法來對影像Ima進行影像辨識。之後，處理模組240更依據特徵點F1及F2分別決定出作為代表其之一畫素，並將所選之兩畫素分別視為待測目標物Obj於兩影像之成像位置Sa及Sb。

決定出成像位置之後，處理模組240依據待測目標物Obj於影像Ima中之成像位置Sa與參考角∠Ra，計算拍攝地點A和待測目標物Obj之連線與參考方向N所夾之一方位角∠NAO(如第3D圖中所示)。

處理模組240計算方位角∠NAO的方式例如如下。首先，處理模組240依據影像Ima之影像內容估測出目標物Obj在影像Ima中的一第一偏移量。接著，處理模組240另依據此第一偏移量及影像Ima的拍攝參數計算出一偏移角度∠Ca(未繪示)。之後，處理模組240更依據偏移角度∠Ca與參考角∠Ra計算出拍攝地點A和待測目標物Obj之連線與參考方向N所夾之方位角∠NAO。

處理模組240在計算第一偏移量時，例如是計算待測目標物Obj於影像Ima中之成像位置Sa相對於影像Ima之一參考軸(例如中心鉛直軸X)的一水平偏移量Ha，其單位例如為畫素個數。

接著，處理模組240在依據水平偏移量Ha及影像Ima的拍攝參數估算偏移角度∠Ca時，例如係依據影像的檔案格式(如EXIF)所提供的拍攝參數來估算。換言之，處理模組240可依據水平偏移量Ha及影像Ima的拍攝參數所包含的影像寬度Wa和拍攝視角來估算出偏移角度∠Ca。於實作中，處理模組240例如是以水平偏移量Ha與影像寬度Wa的比例，來估測出此拍攝視角對應至此比例之一角度，並將此角度作為偏移角度∠Ca。亦即，∠Ca=(Ha/Wa)×∠Va，其中∠Va為影像Imb的拍攝視角。

或者，處理模組240亦可利用與拍攝視角相關的鏡頭焦距與影像感測元件大小來估測出拍攝視角。例如，處理模組240可利用以下的公式來計算拍攝視角：其中，∠V表示為拍攝視角；d表示為影像感測元件的寬度(大小=寬度×高度)；而f表示為鏡頭焦距。

之後，處理模組240在依據偏移角度∠Ca與參考角 ∠Ra估算方位角∠NAO時，例如但不受限地可以是依據偏移角度∠Ca與參考角∠Ra之和來計算出方位角∠NAO。於本實施例中，方位角例如為磁方位角(即從參考方向N開始以順時針方向起算的夾角)。

相仿地，處理模組240更依據待測目標物Obj於影像Imb中之位置與參考角∠Rb，計算拍攝地點B和待測目標物Obj之連線與參考方向N所夾之一方位角∠NBO(如第3D圖中所示)。舉例來說，處理模組240計算出待測目標物Obj於影像Imb中相對於影像Imb之一參考軸(例如中心鉛直軸X)的一水平偏移量Hb。接著，處理模組240另依據水平偏移量Hb及影像Imb的拍攝參數估算出另一偏移角度∠Cb。最後，處理模組240更依據偏移角度∠Cb與參考角∠Rb計算出拍攝地點B和待測目標物Obj之連線與參考方向N所夾之一方位角∠NBO。由於水平偏移量Hb、偏移角度∠Cb、與方位角∠NBO的計算方式相仿於上述水平偏移量Ha、偏移角度∠Ca、與方位角∠NAO的計算方式，故於此不再重述。

此外，處理模組240更計算拍攝地點A與B之間的距離Dab(如第3D圖中所示)。在本實施例中，處理模組240利用位置偵測模組220所提供的拍攝地點A與B的座標Pa及Pb來計算Dab。

舉例來說，處理模組240可利用半正矢公式(Haversine Formula)來計算拍攝地點A與B之間的距離Dab。半正矢公式如下：

令a=haversin(d/R)，且c=d/R，則： d=R×c

其中，R表示為地球之半徑，於實作中，R之數值可以地球之平均半徑(約6,371公里)來代表；lat1及long1分別表示為拍攝地點A之座標Pa的緯度及經度資訊；lat2及long2分別表示為拍攝地點B之座標Pb的緯度及經度資訊；△lat及△long分別表示為兩拍攝地點A及B之座標Pa及Pb之緯度差值與經度差值；d表示為兩拍攝地點A與B間的距離Dab。

再者，處理模組240更計算拍攝地點A和B之間的連線與參考方向N所夾之一方位角∠BAN(如第3D圖中所示)。在本實施例中，處理模組240亦利用位置偵測模組220所提供的兩座標Pa及Pb來計算方位角∠BAN。

舉例來說，方位角∠BAN之計算方式例如如下：θ=arctan 2[sin(△lat)×cos(lat2),cos(lat1)×cos(lat2)-sin(lat1)×cos(lat2)×cos(△long)]

其中，lat1及long1分別表示拍攝地點A之座標Pa的緯度及經度資訊；lat2及long2分別表示拍攝地點B之座標Pb的緯度及經度資訊；△lat及△long分別表示兩拍攝地點A及B之座標Pa及Pb之緯度差值與經度差值；θ表示方位角∠BAN。

最後，處理模組240便依據距離Dab及三個方位角∠ NAO、∠NBO、及∠BAN來計算兩拍攝地點A及B中之一拍攝地點與待測目標物Obj間之距離(如第3D圖中所示距離Dao或Dbo)。

茲以一例說明處理模組240如何計算兩拍攝地點A及B中之一拍攝地點與待測目標物Obj間之距離。請參照前述之第3D圖。如第3D圖中所示，拍攝地點A及B與待測目標物Obj係形成一三角形。如此，處理模組240便可利用三角運算方式來計算兩拍攝地點A及B中之一拍攝地點與待測目標物Obj間之距離。

舉例來說，於此三角形中，處理模組240可依據此三個方位角∠NAO、∠NBO、及∠BAN來計算出此三角形的兩個內角。之後，再依據三角形之兩個內角及一斜邊的長度(例如兩拍攝地點A與B間之距離Dab)，來計算其他兩個斜邊之一的長度(例如拍攝地點A與待測目標物Obj間之距離Dao，或拍攝地點B與待測目標物座標Obj間之距離Dbo)。

於第3D圖所示之例中，處理模組240可依據方位角∠BAN及∠NAO之和取得拍攝地點A於三角形中之一第一內角∠A，並依據方位角∠NBO及∠NAO及之差取得待測目標物Obj於三角形中之一第二內角∠Obj。處理模組240更利用三角運算方式於三角形中依據距離Dab、第一內角∠A、與第二內角∠Obj來計算出拍攝地點B與待測目標物Obj間的距離Dbo。

詳言之，處理模組240可依據三角運算方式之正弦定理，將距離Dab與第一內角∠A之正弦值的乘積除以第二內角∠Obj之正弦值，來取得距離Dbo。處理模組240之運算方式如以下公式所示：

同理，目標距離Dao之計算方式應可以相仿於目標距離Dbo的計算方式來以予推導，故不於此贅述。

再者，上述係計算方位角∠BAN及∠NAO之和來取得第一內角∠A，並計算方位角∠NBO及∠NAO及之差來取得第二內角∠Obj，然本發明應不限制於此。只要能在兩拍攝地點A、B與待測目標物Obj所形成之三角形中，藉由三個方位角∠NAO、∠NBO、及∠BAN計算出三角形之兩個內角，再利用兩拍攝地點間之距離推算出拍攝地點與待測目標物之間的距離，皆為本發明之可行實施例。

此外，請參照第2圖，本實施例之目標物距離偵測裝置200更可藉由存取儲存多個景點之資訊與其對應的座標的一景點座標資料庫250，以取得待測目標物Obj之資訊。舉例來說，景點座標資料庫。如第2圖所示，景點座標資料庫250例如係儲存於一遠端伺服器(未繪示)中，然而，此並非為本發明之限制。在本發明之其他實施例中，此景點座標資料庫亦可儲存於目標物距離偵測裝置200之記憶體(未繪示)中。

在一實施例中，處理模組240便可依據拍攝地點A、B與待測目標物Obj間之距離Dao、Dbo與拍攝地點A、B之座標Pa、Pb，計算出待測目標物Obj之座標Po，並利用待測目標物座標Po從景點座標資料庫250中查詢待測目標物Obj的資訊。在另一實施例中，處理模組240亦可依據拍攝地點A與待測目標物Obj間之距離Dao、拍攝地點A之座標Pa與方位角∠NAO，或依據拍攝地點B與待測目標物Obj間之距離Dbo、拍攝地點B之座標Pb與方位角∠NBO，計算出待測目標物Obj之座標Po。接著，目標物距離偵測裝置200便可利用計算出的座標Po至景點座標資料庫250查詢待測目標物Obj相關資訊(例如：建築物名稱)或其週邊地理範圍內的資訊，並顯示於目標物距離偵測裝置200之顯示螢幕上，以供使用者參考。

於另一實施例中，目標物距離偵測裝置200亦可提供(1)兩距離Dao、Dbo及兩座標Pa、Pb；(2)距離Dao、座標Pa及方位角∠NAO；(3)距離Dbo、座標Pb及方位角∠NBO三組資訊中之一組資訊給儲存景點座標資料庫250之外部裝置，而由外部裝置據以自行計算目標物的座標Po，以查詢待測目標物Obj相關資訊，而此一設計變化亦隸屬於本發明之範疇。

相較於傳統建立包含大量待徵點的影像資料庫並從影像資料庫中來對影像的特徵點逐一進行比對之作法，本實施例可利用所擷取的座標來估測出的方位角並進一步地估測出目標物的距離(與座標)。如此，本實施例將能節省運算資源與運算時間，且能提高查詢目標物資訊的速度。

本發明實施例所揭露之偵測目標物距離的方法係可應用於一電子裝置，如目標物距離偵測裝置200。而目標物距離偵測裝置200例如可以實施為可攜式電子裝置或行動設備。於實際應用中，目標物距離偵測裝置200例如但不受限地可實施於手機、GPS定位裝置、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、數位相機、筆記型電腦，或甚至包含內建或外建週邊設備的電腦系統，如個人或車用電腦系統。

此外，於上述之實施例中，係以執行第1圖之目標物距離偵測方法的目標物距離偵測裝置200為例作說明，然本發明亦不限於此。於另一實施例中，目標物距離偵測方法亦可從一儲存模組(未繪示)中來取得事先拍攝的兩張影像，來對影像中的目標物進行距離偵測。於其他實施例中，目標物距離偵測裝置200還能應用於移動之環境中，例如設置於車輛中，來對遠方的目標物拍攝多張影像或攝影並連續地依據兩張影像進行距離偵測。進一步地，目標物距離偵測裝置200還可將所偵測之距離顯示於一顯示螢幕(未繪示)上，以供駕駛人或乘客參考。

此外，上述實施例係以包含一個目標物(如目標物Obj)的兩張影像為例做說明，然本發明亦不限於此。目標物距離偵測方法及裝置亦可對包含多個目標物的影像來進行距離偵測，來估測出各個目標物的距離。或者，目標物距離偵測方法及裝置亦可依據使用者的選擇指令來對被選定的目標物進行偵測。然此些應用僅係用以說明本實施例所用，並非作為本實施例之限制。

本發明實施例另揭露一種電腦可讀式資訊儲存媒體，其上儲存有程式，此程式可用於執行本發明實施例的目標物距離偵測方法。本實施例的電腦可讀式資訊儲存媒體比如但不受限於，光學式資訊儲存媒體或磁式資訊儲存媒體。光學式資訊儲存媒體比如包括CD、DVD、HD-DVD、及藍光DVD。磁式資訊儲存媒體比如包括軟碟機、硬碟機、磁帶機、及磁光碟機(Magnetic Optical)。此外，電腦可讀式資訊儲存媒體亦包括可在網路/傳遞媒介(如空氣等)上傳遞的程式碼等。

本發明實施例另揭露一種電腦程式產品。當具有緩衝記憶體的電子裝置載入此電腦程式產品後，此電子裝置執行多個程式指令，該些程式指令用於執行本發明實施例的目標物距離偵測方法。

本發明上述實施例所揭露之目標物距離偵測方法與裝置及其電腦可讀式資訊儲存媒體，藉由在兩個拍攝地點對包含同一目標物進行拍攝的兩張影像，並利用兩張影像之拍攝地點的兩座標與兩張影像之拍攝方向與一參考方向所夾的兩參考角，便能估測出目標物的距離。如此，將能夠達到節省運算資訊與時間的功效，並具有快速查詢目標物資訊的優點。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

200‧‧‧目標物距離偵測裝置

210‧‧‧影像擷取模組

220‧‧‧位置偵測模組

230‧‧‧角度偵測模組

240‧‧‧處理模組

250‧‧‧景點座標資料庫

A、B‧‧‧拍攝地點

Dab‧‧‧兩拍攝地點間之距離

Dao、Dbo‧‧‧拍攝地點與目標物間之距離

F1、F2‧‧‧特徵點

Ha、Hb‧‧‧水平偏移量

Ima、Imb‧‧‧影像

N‧‧‧參考方向

Obj‧‧‧目標物

Pa、Pb、Po‧‧‧座標

Sa、Sb‧‧‧成像位置

S110~S200‧‧‧流程步驟

Vao、Vbo‧‧‧拍攝方向

X‧‧‧垂直參考軸

∠Ra、∠Rb‧‧‧參考角

∠Ca、∠Cb‧‧‧偏移角度

∠NAO、∠NBO、∠BAN‧‧‧方位角

第1圖繪示依照本發明一實施例之目標物距離偵測方法之流程圖。

第2圖繪示依照本發明一實施例之目標物距離偵測裝置之方塊圖。

第3A圖繪示乃第2圖之影像擷取模組對目標物進行拍攝之示意圖。

第3B及3C圖為於兩拍攝地點所分別擷取之兩影像之一例。

第3D圖繪示乃第3A圖之兩拍攝地點與目標物之座標的幾何關係之一例。

S110~S180‧‧‧流程步驟

Claims

一種偵測目標物距離的方法，應用於一電子裝置，包括：於一第一拍攝地點取得一第一影像，並於一第二拍攝地點取得一第二影像，其中該第一影像與該第二影像包含至少一相同目標物；於該第一拍攝地點偵測該第一影像之一第一拍攝方向與一參考方向所夾的一第一參考角，並於該第二拍攝地點偵測該第二影像之一第二拍攝方向與該參考方向所夾的一第二參考角；於該第一拍攝地點偵測該第一拍攝地點之一第一座標，並於該第二拍攝地點偵測該第二拍攝地點之一第二座標；從該至少一相同目標物中決定一待測目標物；依據該待測目標物於該第一影像中之位置與該第一參考角，計算該第一拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之一第一方位角；依據該待測目標物於該第二影像中之位置與該第二參考角，計算該第二拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之一第二方位角；依據該第一座標與該第二座標，計算該第一拍攝地點與該第二拍攝地點間之一距離；依據該第一座標與該第二座標，計算該第一拍攝地點和該第二拍攝地點間之連線與該參考方向所夾之一第三方位角；以及依據該距離、該第一方位角、該第二方位角與該第三方位角，計算該第一、第二拍攝地點中之一拍攝地點與該待測目標物間之距離。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該參考方向係包含一地磁方向。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中根據該第一座標與該第二座標計算該第一拍攝地點與該第二拍攝地點間之該距離之步驟中，係利用半正矢公式(Haversine Formula)來計算。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中依據該待測目標物於該第一影像中之位置與該第一參考角，計算該第一方位角之步驟包括：計算該待測目標物於該第一影像中的一第一偏移量；依據該第一偏移量及該第一影像的一第一拍攝參數計算一第一偏移角度；以及依據該第一偏移角度及該第一參考角計算該第一拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之該第一方位角；以及依據該待測目標物於該第二影像中之位置與該第二參考角，計算該第二方位角之步驟包括：計算該待測目標物於該第二影像中的一第二偏移量；依據該第二偏移量及該第二影像的一第二拍攝參數計算一第二偏移角度；以及依據該第二偏移角度及該第二參考角計算該第二拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之該第二方位角。
如申請專利範圍第4項所述之方法，其中計算該待測目標物於該第一影像中的該第一偏移量之步驟包括：計算該待測目標物相對於該第一影像之中心鉛直軸的一第一水平偏移量；以及計算該待測目標物於該第二影像中的該第二偏移量之步驟包括：計算該待測目標物相對於該第二影像之中心鉛直軸的一第二水平偏移量。
如申請專利範圍第5項所述之方法，其中依據該第一水平偏移量及該第一影像的拍攝參數計算該第一偏移角度之步驟包括：依據該第一水平偏移量及該第一影像的拍攝參數所包含的影像寬度和拍攝視角來計算該第一偏移角度；以及依據該第二水平偏移量及該第二影像的拍攝參數計算該第二偏移角度之步驟包括：依據該第二水平偏移量及該第二影像的拍攝參數所包含的影像寬度和拍攝視角來計算該第二偏移角度。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中從該至少一相同目標物中決定該待測目標物的步驟包括：根據從使用者所接收之一選取指令，從該至少一相同目標物中決定該待測目標物。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中從該至少一相同目標物中決定該待測目標物的步驟包括：對該第一影像及該第二影像進行影像辨識，來從該至少一相同目標物中決定該待測目標物。
如申請專利範圍第8項所述之方法，其中在對該第一影像及該第二影像進行影像辨識之步驟中，係以尺度不變性特徵轉換(Scale Invariant Feature Transform,SIFT)之演算法來進行影像辨識。
如申請專利範圍第8項所述之方法，其中在對該第一影像及該第二影像進行影像辨識之步驟中，係加速強健特徵擷取(Speeded Up Robust Features,SURF)之演算法來進行影像辨識。
如申請專利範圍第1項所述之方法，更用以取得該目標物之資訊，該方法更包括：依據該第一、第二拍攝地點中之該拍攝地點之座標、該拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之方位角，及該拍攝地點與該待測目標物間之距離，計算該待測目標物之座標；以及利用該待測目標物之座標從一景點座標資料庫中查詢該待測目標物的資訊。
一種電腦程式產品，經由一電子裝置載入該電腦程式產品並執行後，可完成如申請專利範圍第1項所述之目標物距離偵測方法。
一種偵測目標物距離的裝置，包括：一影像擷取模組，用以於一第一拍攝地點取得一第一影像，並於一第二拍攝地點取得一第二影像，其中該第一影像與該第二影像包含至少一相同目標物；一角度偵測模組，用以於該第一拍攝地點偵測該第一影像之一第一拍攝方向與一參考方向所夾的一第一參考角，並於該第二拍攝地點偵測該第二影像之一第二拍攝方向與該參考方向所夾的一第二參考角；一位置偵測模組，用以於該第一拍攝地點偵測該第一拍攝地點之一第一座標，並於該第二拍攝地點偵測該第二拍攝地點之一第二座標；以及一處理模組，耦接至該影像擷取模組、該角度偵測模組、及該位置偵測模組，其中該處理模組用以：從該至少一相同目標物中決定一待測目標物；依據該待測目標物於該第一影像中之位置與該第一參考角，計算該第一拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之一第一方位角；依據該待測目標物於該第二影像中之位置與該第二參考角，計算該第二拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之一第二方位角；依據該第一座標與該第二座標，計算該第一拍攝地點與該第二拍攝地點間之一距離；依據該第一座標與該第二座標，計算該第一拍攝地點和該第二拍攝地點間之連線與該參考方向所夾之一第三方位角；以及依據該距離、該第一方位角、該第二方位角與該第三方位角來計算該第一、第二拍攝地點中之一拍攝地點與該待測目標物間之距離。
如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該參考方向係包含一地磁方向。
如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該處理模組在根據該第一座標與該第二座標計算該第一拍攝地點與該第二拍攝地點間之該距離時，係利用半正矢公式(Haversine Formula)來計算。
如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該處理模組係計算該待測目標物於該第一影像中的一第一偏移量，並依據該第一偏移量及該第一影像的一第一拍攝參數計算一第一偏移角度，更依據該第一偏移角度及該第一參考角計算該第一拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之該第一方位角；以及其中，該處理模組係計算該待測目標物於該第二影像中的一第二偏移量，並依據該第二偏移量及該第二影像的一第二拍攝參數計算一第二偏移角度，更依據該第二偏移角度及該第二參考角計算該第二拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之該第二方位角。
如申請專利範圍第16項所述之裝置，其中該處理模組在計算該待測目標物於該第一影像中的該第一偏移量時，係計算該待測目標物相對於該第一影像之中心鉛直軸的一第一水平偏移量；以及其中，該處理模組在計算該待測目標物於該第二影像中的該第二偏移量時，係計算該待測目標物相對於該第二影像之中心鉛直軸的一第二水平偏移量。
如申請專利範圍第17項所述之裝置，其中該處理模組係依據該第一水平偏移量及該第一拍攝參數所包含的影像寬度和拍攝視角來計算該第一偏移角度，且該處理模組係依據該第二水平偏移量及該第二拍攝參數所包含的影像寬度和拍攝視角來計算該第二偏移角度。
如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該處理模組係根據從使用者所接收之一選取指令，來從該至少一相同目標物中決定該待測目標物。
如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該處理模組係對該第一影像及該第二影像進行影像辨識，來從該至少一相同目標物中決定該待測目標物。
如申請專利範圍第20項所述之裝置，其中該處理模組在對該第一影像及該第二影像進行影像辨識時，係以尺度不變性特徵轉換(Scale Invariant Feature Transform,SIFT)之演算法來進行影像辨識。
如申請專利範圍第20項所述之裝置，其中該處理模組在對該第一影像及該第二影像進行影像辨識時，係以加速強健特徵擷取(Speeded Up Robust Features,SURF)之演算法來進行影像辨識。
如申請專利範圍第13項所述之裝置，更用以取得該目標物之資訊，其中該處理模組係依據該第一、第二拍攝地點中之該拍攝地點之座標、該拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之方位角，及該拍攝地點與該待測目標物間之距離，計算該待測目標物之座標。
如申請專利範圍第23項所述之裝置，更利用待測該目標物之座標從一景點座標資料庫中查詢該待測目標物的資訊。
如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該角度偵測模組包括一電子羅盤。
如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該位置偵測模組包括一全球定位系統(Global Position System,GPS)模組。
一種偵測目標物距離的裝置，包括：一第一手段，用以於一第一拍攝地點取得一第一影像，並於一第二拍攝地點取得一第二影像，其中該第一影像與該第二影像包含至少一相同目標物；一第二手段，用以於該第一拍攝地點偵測該第一影像之一第一拍攝方向與一參考方向所夾的一第一參考角，並於該第二拍攝地點偵測該第二影像之一第二拍攝方向與該參考方向所夾的一第二參考角；一第三手段，用以於該第一拍攝地點偵測該第一拍攝地點之一第一座標，並於該第二拍攝地點偵測該第二拍攝地點之一第二座標；以及一第四手段，用以：從該至少一相同目標物中決定一待測目標物；依據該待測目標物於該第一影像中之位置與該第一參考角，計算該第一拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之一第一方位角；依據該待測目標物於該第二影像中之位置與該第二參考角，計算該第二拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之一第二方位角；依據該第一座標與該第二座標，計算該第一拍攝地點與該第二拍攝地點間之一距離；依據該第一座標與該第二座標，計算該第一拍攝地點和該第二拍攝地點間之連線與該參考方向所夾之一第三方位角；以及依據該距離、該第一方位角、該第二方位角與該第三方位角來計算該第一、第二拍攝地點中之一拍攝地點與該待測目標物間之距離。
如申請專利範圍第27項所述之裝置，其中該參考方向係包含一地磁方向。
如申請專利範圍第27項所述之裝置，其中該第四手段在根據該第一座標與該第二座標計算該第一拍攝地點與該第二拍攝地點間之該距離時，係利用半正矢公式(Haversine Formula)來計算。
如申請專利範圍第27項所述之裝置，其中該第四手段於依據該待測目標物於該第一影像中之位置與該第一參考角計算該第一方位角時，係用以：計算該待測目標物於該第一影像中的一第一偏移量；依據該第一偏移量及該第一影像的一第一拍攝參數計算一第一偏移角度；以及依據該第一偏移角度及該第一參考角計算該第一拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之該第一方位角；以及其中，該第四手段於依據該待測目標物於該第二影像中之位置與該第二參考角計算該第二方位角時，係用以：計算該待測目標物於該第二影像中的一第二偏移量；依據該第二偏移量及該第二影像的一第二拍攝參數計算一第二偏移角度；以及依據該第二偏移角度及該第二參考角計算該第二拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之該第二方位角。
如申請專利範圍第30項所述之裝置，其中，該第四手段於計算該待測目標物於該第一影像中的該第一偏移量時，係用以：計算該待測目標物相對於該第一影像之中心鉛直軸的一第一水平偏移量；以及其中，該第四手段於計算該待測目標物於該第二影像中的該第二偏移量時，係用以：計算該待測目標物相對於該第二影像之中心鉛直軸的一第二水平偏移量。
如申請專利範圍第31項所述之裝置，其中，該第四手段於依據該第一水平偏移量及該第一影像的拍攝參數計算該第一偏移角度時，係用以：依據該第一水平偏移量及該第一影像的拍攝參數所包含的影像寬度和拍攝視角來計算該第一偏移角度；以及其中，該第四手段於依據該第二水平偏移量及該第二影像的拍攝參數計算該第二偏移角度時，係用以：依據該第二水平偏移量及該第二影像的拍攝參數所包含的影像寬度和拍攝視角來計算該第二偏移角度。
如申請專利範圍第27項所述之裝置，其中，該第四手段於從該至少一相同目標物中決定該待測目標物時，係用以：根據從使用者所接收之一選取指令，從該至少一相同目標物中決定該待測目標物。
如申請專利範圍第27項所述之裝置，其中，該第四手段於從該至少一相同目標物中決定該待測目標物時，係用以：對該第一影像及該第二影像進行影像辨識，來從該至少一相同目標物中決定該待測目標物。
如申請專利範圍第34項所述之裝置，其中，該第四手段在對該第一影像及該第二影像進行影像辨識時，係以尺度不變性特徵轉換(Scale Invariant Feature Transform,SIFT)之演算法來進行影像辨識。
如申請專利範圍第34項所述之裝置，其中，該第四手段在對該第一影像及該第二影像進行影像辨識時，係以加速強健特徵擷取(Speeded Up Robust Features,SURF)之演算法來進行影像辨識。
如申請專利範圍第27項所述之裝置，更用以取得該目標物之資訊，該第四手段更用以：依據該第一、第二拍攝地點中之該拍攝地點之座標、該拍攝地點和該待測目標物之連線與該參考方向所夾之方位角，及該拍攝地點與該待測目標物間之距離，計算該待測目標物之座標；以及利用該待測目標物之座標從一景點座標資料庫中查詢該待測目標物的資訊。