CN110148167A - 一种距离测量方法及终端设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种距离测量方法及终端设备,涉及终端技术领域,用于解决现有技术中终端设备测量空间中两点之间的距离时严重依赖的IMU的问题。该方法包括:获取第一帧色彩图像以及各特征点的深度数据;根据第一帧色彩图像和第一特征点的深度数据确定第一位置信息;获取第二帧色彩图像至第M帧色彩图像以及每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据;根据第一帧色彩图像至第M帧色彩图像、各特征点的深度数据以及第一位姿信息,确定第二位姿信息;根据第一位姿信息、第二位姿信息、第一位置信息、第M帧色彩图像以及第二特征点的深度数据,确定第一特征点和第二特征点之间的距离。本发明实施例用于通过终端设备测量空间中两点之间的距离。
Description
技术领域
本发明涉及终端技术领域,尤其涉及一种距离测量方法及终端设备。
背景技术
在导航、测绘等过程中常常需要测量空间中两点之间的距离,因此通过终端设备测量空间中无遮挡两点之间的距离已成为一个研究热点。
现有技术中,一种通过终端设备测量空间中无遮挡两点之间的距离的方案包括:对终端设备的摄像头采集到的图像序列进行计算机视觉分析,识别出每一帧图像中的特征点;然后结合终端设备的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)采集的数据与特征点在相邻图像帧之间的位置变化,得到终端设备位置和偏转信息;再通过对特征点的计算和识别,识别出环境中的真实平面,最后在识别的真实平面上建立坐标系,计算出平面上两点的距离。现有技术中的距离测量方案在一定场景和条件下,可以较为精确的测量空间中两点之间的距离,但严重依赖IMU,若终端设备的IMU停止工作,则无法获取终端设备的位置和偏转信息,进而导致测量失败;此外,即使终端设备的IMU能够持续采集数据,但若终端设备的IMU的精度较差,那么最终获得的测量数据也会有较大的误差。
发明内容
本发明实施例提供一种距离测量方法及终端设备,用于解决现有技术中终端设备测量空间中两点之间的距离时严重依赖IMU的问题。
为了解决上述技术问题,本发明实施例是这样实现的:
第一方面,本发明的实施例提供了一种距离测量方法,应用于终端设备,所述方法包括:
获取第一帧色彩图像以及所述第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,所述第一帧色彩图像中包括第一特征点;
根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定第一位置信息,所述第一位置信息用于指示采集所述第一帧色彩图像时,所述第一特征点与所述终端设备的相对位置;
获取第二帧色彩图像至第M帧色彩图像以及所述第二帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,所述第M帧色彩图像包括第二特征点,M为大于或等于2的整数;
根据所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及第一位姿信息,确定第二位姿信息,所述第一位姿信息用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态,所述第二位姿信息用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态;
根据所述第一位姿信息、所述第二位姿信息、所述第一位置信息、所述第M帧色彩图像以及所述第二特征点的深度数据,确定所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离。
第二方面,本发明的实施例提供了一种终端设备,包括:
采集单元,用于获取第一帧色彩图像以及所述第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,所述第一帧色彩图像中包括第一特征点;
确定单元,用于根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定第一位置信息,所述第一位置信息用于指示采集所述第一帧色彩图像时,所述第一特征点与所述终端设备的相对位置;
所述采集单元,还用于获取第二帧色彩图像至第M帧色彩图像以及所述第二帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,所述第M帧色彩图像包括第二特征点,M为大于或等于2的整数;
所述确定单元,还用于根据所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及第一位姿信息,确定第二位姿信息,所述第一位姿信息用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态,所述第二位姿信息用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态;
处理单元,用于根据所述第一位姿信息、所述第二位姿信息、所述第一位置信息、所述第M帧色彩图像以及所述第二特征点的深度数据,确定所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离。
第三方面,本发明的实施例提供了一种终端设备,包括:处理器、存储器、存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现如第一方面所述的距离测量方法的步骤。
第四方面,本发明的实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的距离测量方法的步骤。
本发明实施例提供的距离测量方法,首先获取包括第一特征点的第一帧色彩图像以及所述第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,然后根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定采集所述第一帧色彩图像时所述第一特征点与所述终端设备的相对位置;再获取第二帧色彩图像至第M帧色彩图像以及所述第二帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,并根据所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态的第一位姿信息,确定用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态的第二位姿信息,最后根据所述第一位姿信息、所述第二位姿信息、所述第一位置信息、所述第M帧色彩图像以及所述第二特征点的深度数据,确定所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离。即,本发明实施例在测量第一特征点和第二特征点之间的距离时,可以根据第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态的第一位姿信息,确定用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态的第二位姿信息,进而获取第一特征点和第二特征点之间的距离,无需使用IMU,因此本发明实施例可以解决现有技术中终端设备测量空间中两点之间的距离时严重依赖终端设备的IMU的问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的安卓操作***的架构图;
图2为本申请实施例提供的距离测量方法的步骤流程图;
图3为本发明实施例提供的终端设备的示意性结构图;
图4为本发明实施例提供的终端设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系;在公式中,字符“/”,表示前后关联对象是一种“相除”的关系。如果不加说明,本文中的“多个”是指两个或两个以上。
为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案,在本发明的实施例中,采用了“第一”、“第二”等字样对功能或作用基本相同的相同项或相似项进行区分,本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。
本发明实施例中,“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。在本发明实施例中,除非另有说明,“多个”的含义是指两个或者两个以上。
现有技术中的距离测量方案在一定场景和条件下,可以较为精确的测量空间中两点之间的距离,但严重依赖终端设备的IMU,若终端设备的IMU停止工作,则无法获取终端设备的位置和偏转信息,进而导致测量失败;此外,即使终端设备的IMU能够持续采集数据,但若终端设备的IMU的精度较差,那么最终获得的测量数据也会有较大的误差。
为了解决上述问题,本发明实施例提供了一种距离测量方法及终端设备,该距离测量方法,首先获取包括第一特征点的第一帧色彩图像以及所述第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,然后根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定采集所述第一帧色彩图像时所述第一特征点与所述终端设备的相对位置;再获取第二帧色彩图像至第M帧色彩图像以及所述第二帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,并根据所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态的第一位姿信息,确定用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态的第二位姿信息,最后根据所述第一位姿信息、所述第二位姿信息、所述第一位置信息、所述第M帧色彩图像以及所述第二特征点的深度数据,确定所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离。即,本发明实施例在测量第一特征点和第二特征点之间的距离时,可以根据第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态的第一位姿信息,确定用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态的第二位姿信息,进而获取第一特征点和第二特征点之间的距离,无需使用IMU,因此本发明实施例可以解决现有技术中终端设备测量空间中两点之间的距离时严重依赖终端设备的IMU的问题。
本申请实施例提供的终端设备的控制方法可以应用于终端设备,该终端设备可以为具有操作***的终端设备。该操作***可以为安卓操作***,也可以为iOS操作***,还可以为其他可能的操作***,本申请实施例不作限定。
下面以安卓操作***为例,介绍一下本申请实施例提供的终端设备的控制方法所应用的软件环境。
如图1所示,为本申请实施例提供的一种可能的安卓操作***的架构示意图。在图1中,安卓操作***的架构包括4层,分别为:应用程序层、应用程序框架层、***运行库层和内核层(具体可以为Linux内核层)。
其中,应用程序层包括安卓操作***中的各个应用程序(包括***应用程序和第三方应用程序)。
应用程序框架层是应用程序的框架,开发人员可以在遵守应用程序的框架的开发原则的情况下,基于应用程序框架层开发一些应用程序。
***运行库层包括库(也称为***库)和安卓操作***运行环境。库主要为安卓操作***提供其所需的各类资源。安卓操作***运行环境用于为安卓操作***提供软件环境。
内核层是安卓操作***的操作***层,属于安卓操作***软件层次的最底层。内核层基于Linux内核为安卓操作***提供核心***服务和与硬件相关的驱动程序。
以安卓操作***为例,本申请实施例中,开发人员可以基于上述如图1所示的安卓操作***的***架构,开发实现本申请实施例提供的终端设备的控制方法的软件程序,从而使得该终端设备的控制方法可以基于如图1所示的安卓操作***运行。即处理器或者终端设备可以通过在安卓操作***中运行该软件程序实现本申请实施例提供的终端设备的控制方法。
本申请实施例提供的终端设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer,UMPC)、上网本、个人数字助理(personaldigital assistant,PDA)、智能手表、智能手环等终端设备,或者该终端设备还可以为其他类型的终端设备,本申请实施例不作限定。
本发明实施例提供的距离测量方法,该距离测量方法应用于终端设备。参照图2所示,本发明实施例提供的距离测量方法包括如下步骤11至步骤15。
步骤11、获取第一帧色彩图像以及所述第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据。
其中,所述第一帧色彩图像中包括第一特征点。
具体的,可以控制终端设备的色彩相机和深度相机同时进行数据采集,从而在获取一帧色彩图像的同时,获取该色彩图像中的各特征点的深度数据。
此外,获取色彩图像的硬件装置可以为终端设备的RGB相机,获取深度数据的硬件装置可以为飞行时间(Time Of Flight,TOF)相机。即,第一帧色彩图像可以为RGB图像,第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据可为第一帧色彩图像中的各特征点的TOF数据。
进一步的,上述实施例中的第一特征点可以由用户选定。用户选定第一特征点的过程可以包括如下步骤111和步骤112。
步骤111、接收用户的第一输入,所述第一输入为对预览画面中的某一特征点的输入。
步骤112、响应于第一输入,将接收用户第一输入的预览画面确定为第一帧色彩图像以及将预览画面中接收用户第一输入的特征点确定为第一特征点。
步骤12、根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定第一位置信息。
其中,所述第一位置信息用于指示采集所述第一帧色彩图像时,所述第一特征点与所述终端设备的相对位置。
具体的,由于终端设备采集色彩图像的视场角为固定值,且可以获取第一特征点在第一帧色彩图像中的位置以及第一特征点与终端设备的距离,因此可以根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定第一位置信息。
可选的,上述步骤12中根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定第一位置信息,可以包括如下步骤121和步骤122。
步骤121、以所述采集所述第一帧色彩图像时所述终端设备的位置为原点建立世界坐标系。
即,采集所述第一帧色彩图像时所述终端设备的世界坐标为(0,0,0)。
步骤122、根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度色彩图像计算所述第一特征点的世界坐标。
即,根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度色彩图像计算第一特征点在建立的世界坐标系中的坐标。
可选的,在上述步骤12(根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定第一位置信息)之前,本发明本发明实施例提供的方法还可以包括:
对第一帧色彩图像以及第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据进行数据预处理。
具体的,对第一帧色彩图像以及第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据进行数据预处理可以包括:对第一帧色彩图像以及第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据进行非线性校正、零点偏移校正、切斜校正、时间过滤、畸变校正、平面校正、飞行像素校正中的一项或多项。
步骤13、获取第二帧色彩图像至第M帧色彩图像以及所述第二帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据。
其中,所述第M帧色彩图像包括第二特征点,M为大于或等于2的整数。
同样,上述实施例中的第二特征点可以由用户选定。用户选定第二特征点的过程可以为包括如下步骤131和步骤132。
步骤131、在用户选定第一特征点后,连续进行色彩图像以及色彩图像中的特征点的深度的采集,并实时将采集的色彩图像显示在终端设备的屏幕上,直到接收到用户输入的第二输入。
步骤132、响应于第二输入,停止进行色彩图像采集,将所述接收第二输入的预览画面确定为第M帧色彩图像以及将预览画面中接收用户第二输入的特征点确定为第二特征点。
步骤14、根据所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及第一位姿信息,确定第二位姿信息。
其中,所述第一位姿信息用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态,所述第二位姿信息用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态。
可选的,上述步骤14中根据所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及第一位姿信息,确定第二位姿信息的实现过程可以包括:依次对所述第二帧色彩图像至第M帧色彩图像执行如下步骤141和步骤142。
步骤141、对第N帧色彩图像与第N-1帧色彩图像进行特征点匹配,获取匹配特征点。
其中,所述匹配特征点为所述第N帧色彩图像和所述第N-1帧色彩图像中成功匹配的特征点,N为整数,且M≥N≥2。
具体的,上述步骤141的实现过程可以包括:分别对第N帧色彩图像和第N-1帧色彩图像进行特征点提取,然后将从第N帧色彩图像中提取的特征点与从第N-1帧色彩图像中提取的所有特征点进行匹配;若匹配成功,则将该特征点确定为匹配特征点,并将从第N帧色彩图像中提取的下一个特征点与从第N-1帧色彩图像中提取的所有特征点进行匹配;若匹配不成功,则直接将从第N帧色彩图像中提取的下一个特征点与从第N-1帧色彩图像中提取的所有特征点进行匹配,直到从第N帧色彩图像中提取的所有特征点均与后一帧色彩图像中提取的所有特征点进行了匹配为止。
步骤142、根据所述终端设备的相机的内参数和外参数、所述第N帧色彩图像中所述匹配特征点的深度数据、所述第N-1帧色彩图像中所述匹配特征点的深度数据,以及采集所述第N-1帧色彩图像时所述终端设备的位置和姿态,确定采集所述第N帧色彩图像时所述终端设备的位置和姿态。
具体的,终端设备的相机内参数是与相机自身特性相关的参数,一般情况下,相机的内参数由如下的两部分组成,一部分为:射影变换本身的参数,相机的焦点到成像平面的距离,也就是焦距,另一部分为:从成像平面坐标系到像素坐标系的变换矩阵;而相机的外参数用于描述相机在静态场景下相机的运动,或者在相机固定时,相机所拍摄的物体的运动,通过相机外参数可以获得相机在连续拍摄的多幅图像相对运动。终端设备的相机的内参数和外参数为固定参数,且一般存储于终端设备中,可以直接从终端设备中读取终端设备的相机的内参数和外参数。
进一步的,所述终端设备的相机的内参数和外参数包括:采集色彩图像的相机的内参数、采集色彩图像的相机的外参数、采集深度数据的相机的内参数以及采集深度数据的相机的外参数。在采集色彩图像的相机为RGB相机、采集深度数据的相机为TOF相机的情况下,终端设备的相机的内参数和外参数包括:RGB相机的内参数和外参数、TOF相机的内参数和外参数。
示例性的,以下以M=3为例对上述步骤14的实现过程进行举例说明,当M=3时上述确定确定第二位姿信息的过程包括如下步骤a至步骤d。
步骤a、对第二帧色彩图像与第一帧色彩图像进行特征点匹配,获取第一匹配特征点。
步骤b、根据所述终端设备的相机的内参数和外参数、所述第一帧色彩图像中所述第一匹配特征点的深度数据、所述第二帧色彩图像中所述第一匹配特征点的深度数据,以及采集所述第一帧色彩图像时所述终端设备的位置和姿态,确定采集所述第二帧色彩图像时所述终端设备的位置和姿态。
步骤c、对第三帧色彩图像与第二帧色彩图像进行特征点匹配,获取第二匹配特征点。
步骤d、根据所述终端设备的相机的内参数和外参数、所述第三帧色彩图像中所述第二匹配特征点的深度数据、所述第二帧色彩图像中所述第二匹配特征点的深度数据,以及采集所述第二帧色彩图像时所述终端设备的位置和姿态,确定采集所述第三帧色彩图像时所述终端设备的位置和姿态(第二位姿信息)。
同样,在上述步骤14(根据所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及第一位姿信息,确定第二位姿信息)之前,本发明实施例也可以多对第二帧色彩图像至第M帧色彩图像以及所述第二帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据进行数据预处理。
步骤15、根据所述第一位姿信息、所述第二位姿信息、所述第一位置信息、所述第M帧色彩图像以及所述第二特征点的深度数据,确定所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离。
可选的,在以所述采集所述第一帧色彩图像时所述终端设备的位置为原点建立世界坐标系的情况下,上述步骤15中根据所述第一位姿信息、所述第二位姿信息、所述第一位置信息、所述第M帧色彩图像以及所述第二特征点的深度数据,确定所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离,包括如下步骤151至步骤154。
步骤151、根据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息,确定采集第M帧色彩图像时所述终端设备的世界坐标和偏转角度。
具体的,第一位姿信息用指示采集所述第一帧色彩图像时终端设备的位置和姿态,且世界坐标是以所述采集所述第一帧色彩图像时所述终端设备的位置为原点建立的,因此首先可以确定采集第M帧色彩图像时所述终端设备的世界坐标;其次,在建立世界坐标系后,可以确定采集所述第一帧色彩图像时终端设备在各个方向的偏转角度,例如:可以使世界坐标系的一条坐标轴的方向与终端设备采集第一帧色彩图像时的焦距所在方向相同,从而使终端设备在各个方向的偏转角度均为零;因此根据采集所述第一帧色彩图像时终端设备在各个方向的偏转角度,还能够计算出采集第M帧色彩图像时所述终端设备的在各个方向的偏转角度。
步骤152、根据所述第M帧色彩图像和所述第二特征点的深度数据,确定第二位置信息。
其中,所述第二位置信息用于指示采集所述第M帧色彩图像时,所述第二特征点与所述终端设备的相对位置。
根据第M帧色彩图像和所述第二特征点的深度数据确定第二位置信息的原理与根据第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定第一位置信息的原理相同,再此不再赘述。
步骤153、根据所述第二位置信息以及采集第M帧色彩图像时所述终端设备的世界坐标和偏转角度,确定所述第二特征点的世界坐标。
具体的,由于获取了采集第M帧色彩图像时所述终端设备的世界坐标和偏转角度,且第二位置信息可以指示采集所述第M帧色彩图像时所述第二特征点与所述终端设备的相对位置,因此可以根据所述第二位置信息以及采集第M帧色彩图像时所述终端设备的世界坐标和偏转角度确定出所述第二特征点的世界坐标。
步骤154、根据所述第一特征点的世界坐标和所述第二特征点的世界坐标,计算所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离。
由于获取了需要测量的两个特征点(第一特征点和第二特征点)在同一坐标系(世界坐标系)中坐标,因此将第一特征点的世界坐标(x1,y1,z1)和第二特征点的世界坐标(x2,y2,z2)代入公式:
可以计算出所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离|AB|。
本发明实施例提供的距离测量方法,首先获取包括第一特征点的第一帧色彩图像以及所述第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,然后根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定采集所述第一帧色彩图像时所述第一特征点与所述终端设备的相对位置;再获取第二帧色彩图像至第M帧色彩图像以及所述第二帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,并根据所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态的第一位姿信息,确定用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态的第二位姿信息,最后根据所述第一位姿信息、所述第二位姿信息、所述第一位置信息、所述第M帧色彩图像以及所述第二特征点的深度数据,确定所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离。即,本发明实施例在测量第一特征点和第二特征点之间的距离时,可以根据第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态的第一位姿信息,确定用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态的第二位姿信息,进而获取第一特征点和第二特征点之间的距离,无需使用IMU,因此本发明实施例可以解决现有技术中终端设备测量空间中两点之间的距离时严重依赖终端设备的IMU的问题。
本发明的一些实施例可以根据上述方法示例对终端设备进行功能模块的划分。例如,可以对应各个功能划分各个功能模块,也可以将两个或两个以上的功能集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是,本发明的一些实施例中对模块的划分是示意性的,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式。
在采用集成的单元的情况下,图3示出了上述实施例中所涉及的终端设备的一种可能的结构示意图,该终端设备300包括:
采集单元31,用于获取第一帧色彩图像以及所述第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,所述第一帧色彩图像中包括第一特征点;
确定单元32,用于根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定第一位置信息,所述第一位置信息用于指示采集所述第一帧色彩图像时,所述第一特征点与所述终端设备的相对位置;
所述采集单元31,还用于获取第二帧色彩图像至第M帧色彩图像以及所述第二帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,所述第M帧色彩图像包括第二特征点,M为大于或等于2的整数;
所述确定单元32,还用于根据所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及第一位姿信息,确定第二位姿信息,所述第一位姿信息用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态,所述第二位姿信息用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态;
处理单元33,用于根据所述第一位姿信息、所述第二位姿信息、所述第一位置信息、所述第M帧色彩图像以及所述第二特征点的深度数据,确定所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离。
可选的,所述确定单元32,具体用于依次对所述第二帧色彩图像至第M帧色彩图像执行如下操作:
对第N帧色彩图像与第N-1帧色彩图像进行特征点匹配,获取匹配特征点,所述匹配特征点为所述第N帧色彩图像和所述第N-1帧色彩图像中成功匹配的特征点,N为整数,且M≥N≥2;
根据所述终端设备的相机的内参数和外参数、所述第N帧色彩图像中所述匹配特征点的深度数据、所述第N-1帧色彩图像中所述匹配特征点的深度数据,以及采集所述第N-1帧色彩图像时所述终端设备的位置和姿态,确定采集所述第N帧色彩图像时所述终端设备的位置和姿态。
可选的,所述确定单元32,具体用于以所述采集所述第一帧色彩图像时所述终端设备的位置为原点建立世界坐标系,根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度色彩图像计算所述第一特征点的世界坐标。
可选的,所述处理单元33,具体用于根据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息,确定采集第M帧色彩图像时所述终端设备的世界坐标和偏转角度;根据所述第M帧色彩图像和所述第二特征点的深度数据,确定第二位置信息,所述第二位置信息用于指示采集所述第M帧色彩图像时,所述第二特征点与所述终端设备的相对位置;根据所述第二位置信息以及采集第M帧色彩图像时所述终端设备的世界坐标和偏转角度,确定所述第二特征点的世界坐标;根据所述第一特征点的世界坐标和所述第二特征点的世界坐标,计算所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离。
可选的,任一帧色彩图像为RGB图像,
任一帧色彩图像中的各特征点的深度数据为该帧色彩图像中的各特征点的TOF数据。
本发明实施例提供的终端设备,包括:采集单元、确定单元以及处理单元;其中,采集单元能够获取包括第一特征点的第一帧色彩图像以及所述第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据;确定单元能够根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定采集所述第一帧色彩图像时所述第一特征点与所述终端设备的相对位置;采集单元还能够获取第二帧色彩图像至第M帧色彩图像以及所述第二帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,确定单元还能够根据所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态的第一位姿信息,确定用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态的第二位姿信息,处理单元能够根据所述第一位姿信息、所述第二位姿信息、所述第一位置信息、所述第M帧色彩图像以及所述第二特征点的深度数据,确定所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离。即,本发明实施例在测量第一特征点和第二特征点之间的距离时,可以根据第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态的第一位姿信息,确定用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态的第二位姿信息,进而获取第一特征点和第二特征点之间的距离,无需使用IMU,因此本发明实施例可以解决现有技术中终端设备测量空间中两点之间的距离时严重依赖终端设备的IMU的问题。
图4为实现本发明的实施例的一种终端设备的硬件结构示意图,该终端设备100包括但不限于:射频单元101、网络模块102、音频输出单元103、输入单元104、传感器105、显示单元106、用户输入单元107、接口单元108、存储器109、处理器110以及电源111等部件。本领域技术人员可以理解,图4中示出的终端设备结构并不构成对终端设备的限定,终端设备可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。在本申请实施例中,终端设备包括但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载终端、可穿戴设备以及计步器等。
其中,所述输入单元104,用于获取第一帧色彩图像以及所述第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,所述第一帧色彩图像中包括第一特征点;
所述处理器110,用于根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定第一位置信息,所述第一位置信息用于指示采集所述第一帧色彩图像时,所述第一特征点与所述终端设备的相对位置;
所述输入单元104,还用于获取第二帧色彩图像至第M帧色彩图像以及所述第二帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,所述第M帧色彩图像包括第二特征点,M为大于或等于2的整数;
所述处理器110,还用于根据所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及第一位姿信息,确定第二位姿信息,以及根据所述第一位姿信息、所述第二位姿信息、所述第一位置信息、所述第M帧色彩图像以及所述第二特征点的深度数据,确定所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离;其中,所述第一位姿信息用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态,所述第二位姿信息用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态。
本发明实施例提供的终端设备能够获取包括第一特征点的第一帧色彩图像以及所述第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据;根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定采集所述第一帧色彩图像时所述第一特征点与所述终端设备的相对位置;获取第二帧色彩图像至第M帧色彩图像以及所述第二帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,根据所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态的第一位姿信息,确定用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态的第二位姿信息,根据所述第一位姿信息、所述第二位姿信息、所述第一位置信息、所述第M帧色彩图像以及所述第二特征点的深度数据,确定所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离。即,本发明实施例在测量第一特征点和第二特征点之间的距离时,可以根据第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态的第一位姿信息,确定用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态的第二位姿信息,进而获取第一特征点和第二特征点之间的距离,无需使用IMU,因此本发明实施例可以解决现有技术中终端设备测量空间中两点之间的距离时严重依赖终端设备的IMU的问题。
应理解的是,本申请实施例中,射频单元101可用于收发信息或通话过程中,信号的接收和发送,具体的,将来自基站的下行数据接收后,给处理器110处理;另外,将上行的数据发送给基站。通常,射频单元101包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器、双工器等。此外,射频单元101还可以通过无线通信***与网络和其他设备通信。
终端设备通过网络模块102为用户提供了无线的宽带互联网访问,如帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等。
音频输出单元103可以将射频单元101或网络模块102接收的或者在存储器109中存储的音频数据转换成音频信号并且输出为声音。而且,音频输出单元103还可以提供与终端设备100执行的特定功能相关的音频输出(例如,呼叫信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出单元103包括扬声器、蜂鸣器以及受话器等。
输入单元104用于接收音频、视频信号以及光信号。输入单元104可以包括:色彩摄像头、深度摄像头、图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)1041、麦克风1042等装置。其中,图形处理器1041对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置(如摄像头)获得的静态图片或视频的色彩图像进行处理。处理后的图像帧可以显示在显示单元106上。经图形处理器1041处理后的图像帧可以存储在存储器109(或其它存储介质)中或者经由射频单元101或网络模块102进行发送。麦克风1042可以接收声音,并且能够将这样的声音处理为音频数据。处理后的音频数据可以在电话通话模式的情况下转换为可经由射频单元101发送到移动通信基站的格式输出。
终端设备100还包括至少一种传感器105,比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地,光传感器包括环境光传感器及接近传感器,其中,环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板1061的亮度,接近传感器可在终端设备900移动到耳边时,关闭显示面板1061和/或背光。作为运动传感器的一种,加速计传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小,静止时可检测出重力的大小及方向,可用于识别终端设备姿态(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等;传感器105还可以包括指纹传感器、压力传感器、虹膜传感器、分子传感器、陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等,在此不再赘述。
显示单元106用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息。显示单元106可包括显示面板1061,可以采用液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)等形式来配置显示面板1061。
用户输入单元107可用于接收输入的数字或字符信息以及产生与终端设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地,用户输入单元107包括触控面板1071以及其他输入设备1072。触控面板1071,也称为触摸屏,可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板1071上或在触控面板1071附近的操作)。触控面板1071可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中,触摸检测装置检测用户的触摸方位,并检测触摸操作带来的信号,将信号传送给触摸控制器;触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息,并将它转换成触点坐标,再送给处理器110,接收处理器110发来的命令并加以执行。此外,可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板1071。除了触控面板1071,用户输入单元107还可以包括其他输入设备1072。具体地,其他输入设备1072可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆,在此不再赘述。
进一步的,触控面板1071可覆盖在显示面板1061上,当触控面板1071检测到在其上或附近的触摸操作后,传送给处理器110以确定触摸事件的类型,随后处理器110根据触摸事件的类型在显示面板1061上提供相应的视觉输出。虽然在图4中,触控面板1071与显示面板1061是作为两个独立的部件来实现终端设备的输入和输出功能,但是在某些实施例中,可以将触控面板1071与显示面板1061集成而实现终端设备的输入和输出功能,具体此处不做限定。
接口单元108为外部装置与终端设备100连接的接口。例如,外部装置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。接口单元108可以用于接收来自外部装置的输入(例如,数据信息、电力等等)并且将接收到的输入传输到终端设备100内的一个或多个元件或者可以用于在终端设备100和外部装置之间传输数据。
存储器109可用于存储软件程序以及各种数据。存储器109可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等;存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外,存储器109可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
处理器110是终端设备的控制中心,利用各种接口和线路连接整个终端设备的多个部分,通过运行或执行存储在存储器109内的软件程序和/或模块以及调用存储在存储器109内的数据,执行终端设备的各种功能和处理数据,从而对终端设备进行整体监控。处理器110可包括一个或多个处理单元;优选的,处理器110可集成应用处理器和调制解调处理器,其中,应用处理器主要处理操作***、用户界面和应用程序等,调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是,上述调制解调处理器也可以不集成到处理器110中。
终端设备100还可以包括给多个部件供电的电源111(比如电池),优选的,电源111可以通过电源管理***与处理器110逻辑相连,从而通过电源管理***实现管理充电、放电以及功耗管理等功能。
另外,终端设备100包括一些未示出的功能模块,在此不再赘述。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机,计算机,服务器,空调器,或者网络侧设备等)执行本发明多个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,均属于本发明的保护之内。
Claims (11)
1.一种距离测量方法,其特征在于,应用于终端设备,所述方法包括:
获取第一帧色彩图像以及所述第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,所述第一帧色彩图像中包括第一特征点;
根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定第一位置信息,所述第一位置信息用于指示采集所述第一帧色彩图像时,所述第一特征点与所述终端设备的相对位置;
获取第二帧色彩图像至第M帧色彩图像以及所述第二帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,所述第M帧色彩图像包括第二特征点,M为大于或等于2的整数;
根据所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及第一位姿信息,确定第二位姿信息,所述第一位姿信息用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态,所述第二位姿信息用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态;
根据所述第一位姿信息、所述第二位姿信息、所述第一位置信息、所述第M帧色彩图像以及所述第二特征点的深度数据,确定所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及第一位姿信息,确定第二位姿信息,包括:
依次对所述第二帧色彩图像至第M帧色彩图像执行如下操作:
对第N帧色彩图像与第N-1帧色彩图像进行特征点匹配,获取匹配特征点,所述匹配特征点为所述第N帧色彩图像和所述第N-1帧色彩图像中成功匹配的特征点,N为整数,且M≥N≥2;
根据所述终端设备的相机的内参数和外参数、所述第N帧色彩图像中所述匹配特征点的深度数据、所述第N-1帧色彩图像中所述匹配特征点的深度数据,以及采集所述第N-1帧色彩图像时所述终端设备的位置和姿态,确定采集所述第N帧色彩图像时所述终端设备的位置和姿态。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定第一位置信息,包括:
以所述采集所述第一帧色彩图像时所述终端设备的位置为原点建立世界坐标系;
根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度色彩图像计算所述第一特征点的世界坐标。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一位姿信息、所述第二位姿信息、所述第一位置信息、所述第M帧色彩图像以及所述第二特征点的深度数据,确定所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离,包括:
根据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息,确定采集第M帧色彩图像时所述终端设备的世界坐标和偏转角度;
根据所述第M帧色彩图像和所述第二特征点的深度数据,确定第二位置信息,所述第二位置信息用于指示采集所述第M帧色彩图像时,所述第二特征点与所述终端设备的相对位置;
根据所述第二位置信息以及采集第M帧色彩图像时所述终端设备的世界坐标和偏转角度,确定所述第二特征点的世界坐标;
根据所述第一特征点的世界坐标和所述第二特征点的世界坐标,计算所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法,其特征在于,
任一帧色彩图像为RGB图像,
任一帧色彩图像中的各特征点的深度数据为该帧色彩图像中的各特征点的飞行时间数据。
6.一种终端设备,其特征在于,包括:
采集单元,用于获取第一帧色彩图像以及所述第一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,所述第一帧色彩图像中包括第一特征点;
确定单元,用于根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度数据确定第一位置信息,所述第一位置信息用于指示采集所述第一帧色彩图像时,所述第一特征点与所述终端设备的相对位置;
所述采集单元,还用于获取第二帧色彩图像至第M帧色彩图像以及所述第二帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据,所述第M帧色彩图像包括第二特征点,M为大于或等于2的整数;
所述确定单元,还用于根据所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像、所述第一帧色彩图像至所述第M帧色彩图像中每一帧色彩图像中的各特征点的深度数据以及第一位姿信息,确定第二位姿信息,所述第一位姿信息用于指示所述终端设备在采集所述第一帧色彩图像时的位置和姿态,所述第二位姿信息用于指示所述终端设备在采集第M帧色彩图像时的位置和姿态;
处理单元,用于根据所述第一位姿信息、所述第二位姿信息、所述第一位置信息、所述第M帧色彩图像以及所述第二特征点的深度数据,确定所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离。
7.根据权利要求6所述的终端设备,其特征在于,所述确定单元,具体用于依次对所述第二帧色彩图像至第M帧色彩图像执行如下操作:
对第N帧色彩图像与第N-1帧色彩图像进行特征点匹配,获取匹配特征点,所述匹配特征点为所述第N帧色彩图像和所述第N-1帧色彩图像中成功匹配的特征点,N为整数,且M≥N≥2;
根据所述终端设备的相机的内参数和外参数、所述第N帧色彩图像中所述匹配特征点的深度数据、所述第N-1帧色彩图像中所述匹配特征点的深度数据,以及采集所述第N-1帧色彩图像时所述终端设备的位置和姿态,确定采集所述第N帧色彩图像时所述终端设备的位置和姿态。
8.根据权利要求6所述的终端设备,其特征在于,所述确定单元,具体用于以所述采集所述第一帧色彩图像时所述终端设备的位置为原点建立世界坐标系,根据所述第一帧色彩图像和所述第一特征点的深度色彩图像计算所述第一特征点的世界坐标。
9.根据权利要求8所述的终端设备,其特征在于,所述处理单元,具体用于根据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息,确定采集第M帧色彩图像时所述终端设备的世界坐标和偏转角度;根据所述第M帧色彩图像和所述第二特征点的深度数据,确定第二位置信息,所述第二位置信息用于指示采集所述第M帧色彩图像时,所述第二特征点与所述终端设备的相对位置;根据所述第二位置信息以及采集第M帧色彩图像时所述终端设备的世界坐标和偏转角度,确定所述第二特征点的世界坐标;根据所述第一特征点的世界坐标和所述第二特征点的世界坐标,计算所述第一特征点和所述第二特征点之间的距离。
10.根据权利要求6-9任一项所述的终端设备,其特征在于,
任一帧色彩图像为RGB图像,
任一帧色彩图像中的各特征点的深度数据为该帧色彩图像中的各特征点的飞行时间数据。
11.一种终端设备,其特征在于,包括:处理器、存储器、存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的距离测量方法的步骤。
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