CN102980561B - 一种移动终端测距方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动终端测距方法及装置，该方法包括以下的步骤：S100、启动摄像***，移动成像透镜，使得被测物体的成像对比度达到最大值；S200、读取成像透镜与图像传感器的距离，并获取成像透镜的焦距；S300、依据成像透镜与图像传感器的距离、成像透镜的焦距推导出被测物体的距离。实施本发明，无需额外增加器件，就能在带有拍照功能的移动终端上就能实现测量距离。避免了对移动终端增加而外的重量和影响移动终端的续航能力。

Description

一种移动终端测距方法及装置

技术领域

本发明涉及测距技术，更具体地说，涉及一种移动终端测距方法及装置。

背景技术

随着科技的发展，移动终端（例如平板电脑、智能手机）的功能日趋丰富，例如拍照、定位、导航等等，有生产商为用终端加入测距的功能，例如在申请号201120171586.X的专利申请中，通过在原设备上增加激光发射器，通过激光点准确的固定设备两端间的距离。类似的方法还有：在设备上增加红外测距或者超声测距等外设，以实现相关的功能。

然而通过增加专门的测距器件必然会带来以下的问题：移动终端的重量增大、耗电量增大导致续航能力下降。因此，现在急需一种用于移动终端设备的测距***及测距方法而不会额外增加移动终端的重量和耗电量。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有的移动终端在进行测距时，需要增加专门的测距器件，导致重量增大、耗电量增大的缺陷，提供一种移动终端测距方法及装置。

本发明解决上述问题的方案是，提供一种移动终端测距方法，包括以下步骤：

S100、启动摄像***，移动成像透镜，使得被测物体的成像对比度达到最大值；

S200、读取成像透镜与图像传感器的距离，并获取成像透镜的焦距；

S300、依据成像透镜与图像传感器的距离、成像透镜的焦距推导出被测物体的距离，该距离为：

$u=\frac{\mathrm{f\υ}}{f+\mathrm{\υ}}$

其中，u为被测物体的距离，f为成像透镜的焦距，v为成像透镜与图像传感器的距离。

本发明的移动终端测距方法，其中步骤S100为：

驱动电机带动成像透镜步进，图像传感器获取步进过程中的成像图像，图像处理装置分析成像图像的对比度。

本发明的移动终端测距方法，其中步骤S300还包括：

若选取多个被测物体，则对每个被测物体进行距离测量，获得每个被测物体的距离，以及被测物体在成像图像上的距离；

依据被测物体的距离，以及被测物体在成像图像上的距离，推导出被测物体的实际间距。

本发明还提供一种移动终端测距装置，包括：图像传感器和成像透镜，图像传感器和成像透镜设置在相同的光轴上；移动终端测距装置还包括用于分析成像对比度的图像处理装置以及用于计算被测物体距离的距离计算装置，图像处理装置与图像传感器连接，距离计算装置分别与图像处理装置和成像透镜连接；

移动成像透镜，图像传感器获取图像，并传送至图像处理装置分析成像对比度；

当移动成像透镜获得最大的成像对比度时，距离计算装置测量此时的成像透镜焦距和成像透镜与图像传感器的距离，推导出被测物体的距离，该距离为：

$u=\frac{\mathrm{f\υ}}{f+\mathrm{\υ}}$

其中，u为被测物体的距离，f为成像透镜的焦距，v为成像透镜与图像传感器的距离。

本发明的移动终端测距装置还包括驱动电机，驱动电机与成像透镜连接。

本发明的移动终端测距装置还包括像素测量装置，像素测量装置与图像传感器连接。

实施本发明的移动终端测距方法及装置，获得以下的有益效果：无需额外增加器件，就能在带有拍照功能的移动终端上就能实现测量距离。避免了对移动终端增加而外的重量和影响移动终端的续航能力。

附图说明

以下结合附图对本发明进行说明，其中：

图1为本发明移动终端测距方法的流程图；

图2为本发明测量多个物体实际间距的示意图；

图3为本发明移动终端测距***的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示为本发明移动终端测距方法的流程图，移动终端测距方法包括以下步骤：

S100、启动摄像***，移动成像透镜，使得被测物体的成像对比度达到最大值；

S200、读取成像透镜与图像传感器的距离，并获取成像透镜的焦距；

S300、依据成像透镜与图像传感器的距离、成像透镜的焦距推导出被测物体的距离，依据透镜成像中的一般关系：

$\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{\mathrm{\υ}}$

被测物体的距离为：

$u=\frac{\mathrm{f\υ}}{f+\mathrm{\υ}}$

其中，u为被测物体的距离，f为成像透镜的焦距，v为成像透镜与图像传感器的距离。

在一些移动终端中，使用的是单个的成像透镜，其焦距f并不会改变，在测量的时候，步骤S200可以略去测量f，直接在移动终端中输入固定的参数。

为了使计算的过程更加快速，在步骤S100中，使用驱动电机，以等距离步进的方式移动透镜，例如将驱动马达的最大移动范围细分为相等的1024份。

预先测量透镜对每一个步进位置上的对应成像的距离进行测量，得到一个透镜在不同位置时，对应被测物体距离的数据表，当使用者进行实际测量时，可以通过查找该表格，直接得到被测物体的距离。

以上的步骤为针对单个的测量目标进行的，当拍摄的画面中有多个需要测量的目标时，可以在步骤S100中，先选取这些被测量目标，当测量目标的成像对比度达到最大的时候，记录此时的成像透镜的对应位置。并在步骤S300中，对每个记录的位置进行距离的计算。

进一步的，当测量了多个目标与移动终端间的距离后，还能对这些测量目标之间的相对距离进行测量，其原理如图2所示。

两个不同的目标，第一目标701和第二目标702，使用本发明的测距方法测量后，获得两个目标距离成像透镜100的距离为U1和U2，分别对焦后成像为A和B，两个像点与成像透镜100的距离分别为V1和V2。第一目标701和第二目标702距离成像透镜100光轴的距离分别为H1和H2，两个像点距离成像透镜100光轴的距离分别为H1’和H2’。

由几何关系和成像关系有：

$\frac{1}{f}=\frac{1}{U1}+\frac{1}{V1};$

$\frac{1}{f}=\frac{1}{U2}+\frac{1}{V2};$

D²＝(H1-H2)²+(U1-U2)²；

$\frac{H1}{{H1}^{\′}}=\frac{U1}{V1};$

$\frac{H2}{{H2}^{\′}}=\frac{U2}{V2};$

所以有：

$D=f\sqrt{{(\frac{{H1}^{\′}}{V1+f}-\frac{{H2}^{\′}}{V2+f})}^2+{(\frac{V1}{V1+f}-\frac{V2}{V2+f})}^2};$

因此，通过测量两次成像的像距（成像透镜与图像传感器的距离）以及该成像透镜的焦距、两次成像距离成像中心的距离，即可得到两个物体的实际间距。

通过上述的步骤，不仅获得了多个目标与移动终端的距离，还得到这些选定的目标之间的相对间距。

图3为本发明移动终端测距***一则优选实施例的结构示意图。在本实施例中，移动终端测距装置包括：图像传感器300和成像透镜100，图像传感器300和成像透镜100设置在相同的光轴600上；移动终端测距装置还包括用于分析成像对比度的图像处理装置500以及用于计算被测物体距离的距离计算装置400，图像处理装置500与图像传感器300连接，距离计算装置400分别与图像处理装置500和成像透镜100连接。

进一步的成像透镜由驱动电机200带动，移动的范围为图3中的AB两点。驱动电机200采用等距离步进的方式移动，预先测量透镜对每一个步进位置上的对应成像的距离进行测量，得到一个透镜在不同位置时，对应被测物体距离的数据表，当使用者进行实际测量时，可以通过查找该表格，直接得到被测物体的距离。

作为本实施例的一种改进，移动测距装置还包括像素测量装置，像素测量装置用于测量被测物体在图像传感器上距离图像中心的距离（即图2中的H1’和H2’）。该装置用于测量多个被测物体之间的相对间距。在本实施例中，像素测量装置整合在图像处理装置500内。

测量多个被测物体之间的相对间距的过程如下：首先移动成像透镜，获得多个被测物体的对应最佳成像位置（成像对比度最大时的位置）；查找距离表格，获得各个被测物体与成像透镜的距离；像素测量装置获得被测物体距离图像中心的距离（即图2中的H1’和H2’）；最后依据几何光学成像关系得到被测物体间的实际间距。

以上仅为本发明具体实施方式，不能以此来限定本发明的范围，本技术领域内的一般技术人员根据本创作所作的均等变化，以及本领域内技术人员熟知的改变，都应仍属本发明涵盖的范围。

Claims (2)

1.一种移动终端测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100、启动摄像***，移动成像透镜，使得被测物体的成像对比度达到最大值；

S200、读取成像透镜与图像传感器的距离，并获取成像透镜的焦距；

S300、依据成像透镜与图像传感器的距离、成像透镜的焦距推导出被测物体的距离，该

距离为：

u＝fv/(f+v)；

其中，u为被测物体的距离，f为成像透镜的焦距，v为成像透镜与图像传感器的距离；

所述步骤S100为：

驱动电机带动成像透镜步进，图像传感器获取步进过程中的成像图像，图像处理装置分析成像图像的对比度；

所述S100步骤还包括：使用驱动电机，以等距离步进的方式移动透镜，将驱动马达的最大移动范围细分为相等的1024份；预先测量透镜对每一个步进位置上的对应成像的距离，得到一个透镜在不同位置时，对应被测物体距离的数据表，当使用者进行实际测量时，通过查找该表，直接得到被测物体的距离；

所述步骤S300还包括：

若选取第一目标(701)和第二目标(702)为被测物体，分别对第一目标(701)和第二目标(702)进行对焦，获取第一目标(701)的像点与成像透镜的距离V1，并获取第二目标(702)的像点与成像透镜的距离V2；获取第一目标(701)距离成像透镜光轴的距离H1，并获取第二目标(702)距离成像透镜光轴的距离H2；获得第一目标(701)的像点距离成像透镜光轴的距离H1’，并获取第二目标(702)的像点距离成像透镜光轴的距离H2’；

计算得到第一目标(701)和第二目标(702)之间的实际间距D

为：

$D=f\sqrt{{(\frac{{H1}^{\′}}{V1+f}-\frac{{H2}^{\′}}{V2+f})}^2+{(\frac{V1}{V1+f}-\frac{V2}{V2+f})}^2}.$

2.一种移动终端测距装置，其特征在于，包括：图像传感器(300)和成像透镜(100)，图像传感器(300)和成像透镜(100)设置在同一光轴(600)上；所述移动终端测距装置还包括用于分析成像对比度的图像处理装置(500)以及用于计算被测物体距离的距离计算装置(400)，所述图像处理装置(500)与所述图像传感器(300)连接，所述距离计算装置(400)分别与图像处理装置(500)和成像透镜(100)连接；

移动成像透镜(100)，图像传感器(300)获取图像，并传送至图像处理装置(500)分析成像对比度；

当移动成像透镜(100)获得最大的成像对比度时，距离计算装置(400)测量此时的成像透镜焦距和成像透镜与图像传感器的距离，推导出被测物体的距离，该距离为：

u＝fv/(f+v)；

其中，u为被测物体的距离，f为成像透镜的焦距，v为成像透镜与图像传感器的距离；

还包括驱动电机(200)，驱动电机(200)与成像透镜(100)连接；

所述驱动电机(200)通过等距离步进移动透镜，将驱动马达的最大移动范围细分为相等的1024份；并且预先测量透镜对每一个步进位置上的对应成像的距离，得到一个透镜在不同位置时对应被测物体距离的数据表，通过查找该表，直接得到被测物体的距离；

所述移动终端测距装置还包括像素测量装置，该像素测量装置与图像传感器连接；该像素测量装置还用于测量第一目标(701)和第二目标(702)这两个被测物体之间的实际间距D。