一种测距和定位装置、方法及终端的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种采用双摄像头进行测距的测距方法，包括步骤：采用第一摄像头和第二摄像头分别捕捉待测物的图像；根据待测物上待测点分别在第一摄像头和第二摄像头中的成像位置，得出所述待测物同一点的射入第一摄像头的入射光线方位角度和射入第二摄像头的入射光线的方位角度；以及根据所述待测物上待测点的入射至第一摄像头的入射光线方位角度和入射至第二摄像头的入射光线的方位角度、以及第一摄像头的中心点和第二摄像头中心点之间的距离，计算所述待测物待测点与第一摄像头的中心点和第二摄像头中心点之间连线中点的距离。本发明还对应提供一种测距装置及终端。本发明能够实现采用双摄像头进行简单且快速的进行测距。
【专利说明】一种测距和定位装置、方法及终端
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学测距【技术领域】，尤其涉及一种利用双摄像头进行测距和定位的装 置、方法及终端。
【背景技术】
[0002] 随着科技的发展，终端的各种个性化功能、应用为我们的生活带来许多便利，利用 终端的摄像头拍照、录制视频等是现代终端均具备的基本功能。
[0003] 现有技术中，已经出现采用摄像头来测量待测物与摄像头之间的距离。具体可以 为：移动终端在摄像头拍照模式下，目标物体的外边缘被持续识别跟踪，用户将移动终端面 向目标物体平移，移动终端根据目标物体在屏幕上显示宽度的变化或者移动终端屏幕取景 宽度的变化、以及移动终端平移的距离，计算出移动终端与目标物体间的距离。整个测距的 过程基于现有的移动终端图像处理及运动感知功能来完成。在上述的测距方法中，需要终 端需要持续跟踪目标物体，并且终端还需要具有运动感知功能，测距过程相对繁琐。
[0004] 因此，如何提供一种能够简单且快速测距的测距装置、方法及终端，是本领域技术 人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种采用双摄像头进行测距的测距装置、方法及终端，以解决现有 技术存在的问题。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供采用双摄像头进行测距的测距装置、方法及终端。
[0007] -种采用双摄像头进行测距的测距方法，包括步骤：
[0008] 采用第一摄像头和第二摄像头分别捕捉待测物的图像；
[0009] 根据待测物上待测点分别在第一摄像头和第二摄像头中的成像位置，得出所述待 测物同一点的射入第一摄像头的入射光线方位角度和射入第二摄像头的入射光线的方位 角度；以及
[0010] 根据所述待测物上待测点的入射至第一摄像头的入射光线方位角度和入射至第 二摄像头的入射光线的方位角度、以及第一摄像头的中心点和第二摄像头中心点之间的距 离，计算所述待测物待测点与第一摄像头的中心点和第二摄像头中心点之间连线中点的距 离。
[0011] 其中，所述第一摄像头包括第一成像透镜和第一光敏器件，所述第二摄像头包括 第二成像透镜和第二光敏器件，所述第一摄像头的光轴与第二摄像头的光轴相互平行，所 述第一成像透镜的中心点与所述第二成像透镜的中心点位于垂直于第一摄像头光轴的同 一平面内。
[0012] 其中，定义经过第一成像透镜的中心点和第二成像透镜的中心点的直线定义为X 轴，定义第一成像透镜的中心点和第二成像透镜的中心点连线的中点为坐标原点〇,待测物 上待测点入射至第一摄像头的第一成像透镜中心点的入射光为第一入射光线，入射至第二 摄像头的第二成像透镜中心点的入射光为第二入射光线，所述待测物待测点的入射第一摄 像头的入射光线方位角度为第一入射光与X轴所成的角度α，所述射入第二摄像头的入射 光线的方位角度为第二入射光与X轴所成的角度β。
[0013] 其中，根据第一入射光与X轴所成的角度α、第二入射光与X轴所成的角度β以 及第一摄像头的中心点和第二摄像头的中心点之间的距离，计算得出所述待测物的待测点 与第一摄像头的中心点和第二摄像头中心点之间连线中点的距离。
[0014] 一种采用双摄像头测距的测距装置，其包括：
[0015] 摄像模块，所述摄像模块包括第一摄像头和第二摄像头，所述第一摄像头和第二 摄像头均用于捕捉待测距的待测物的图像；
[0016] 角度获取模块，用于根据待测物上待测点在第一摄像头和第二摄像头中所成的图 像中的位置，得出所述待测物上待测点的入射至第一摄像头的入射光方位角度和入射至第 二摄像头的入射光的方位角度；以及
[0017] 距离计算模块，用于根据所述待测物待测点的入射至第一摄像头的入射光线方位 角度和入射至第二摄像头的入射光线的方位角度、以及第一摄像头的中心点和第二摄像头 中心点之间的距离，计算待测物待测点与第一摄像头的中心点和第二摄像头中心点之间连 线中点的距离。
[0018] 其中，所述第一摄像头包括第一成像透镜和第一光敏器件，所述第二摄像头包括 第二成像透镜和第二光敏器件，所述第一摄像头的光轴与第二摄像头的光轴相互平行，所 述第一成像透镜的中心点与所述第二成像透镜的中心点位于垂直于第一摄像头光轴的同 一平面内。
[0019] 其中，定义经过第一成像透镜的中心点和第二成像透镜的中心点的直线定义为X 轴，定义第一成像透镜的中心点和第二成像透镜的中心点连线的中点为坐标原点0,待测物 上待测点入射至第一摄像头的第一成像透镜中心点的入射光为第一入射光线，入射至第二 摄像头的第二成像透镜中心点的入射光为第二入射光线，所述角度获取模块用于获取第一 入射光与X轴所成的角度α以及第二入射光与X轴所成的角度β。
[0020] 其中，所述距离计算模块用于根据第一入射光与X轴所成的角度α、第二入射光 与X轴所成的角度β以及第一摄像头的中心点和第二摄像头的中心点之间的距离，计算得 出所述待测物的待测点与第一摄像头的中心点和第二摄像头中心点之间连线中点的距离。
[0021] 一种采用双摄像头进行测距的测距终端，所述测距终端包括所述的测距装置。
[0022] 其中，所述测距终端为手机。
[0023] 本技术方案提供的采用双摄像头进行测距的测距装置、方法及终端，通过对待测 物上待测点在两个摄像头所成像的位置，得出所述待测物上待测点的入射至第一摄像头的 入射光线入射的方位角度和入射至第二摄像头的入射光线的入射的方位角度，根据两个摄 像头的中心点之间的距离、以及所述入射至第一摄像头的入射光线入射的方位角度和入射 至第二摄像头的入射光线的入射的方位角度，计算得到待测物上待测点与两摄像头中心点 连线的中点的距离。本技术方案提供的测距装置，在测量过程中，仅需要一次选取待测物的 待测点即可，并不需要固定摄像头与待测物的位置，测量过程及计算方法简单，并且能够提 高测量的精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为本技术方案第一实施方式提供的测距装置的结构框图；
[0025] 图2为本技术方案测距装置与待测物位置关系示意图；
[0026] 图3为本技术方案的待测物上待测点在第一摄像头所成图像中位置关系示意图；
[0027] 图4是本技术方案第二实施方式提供的测距方法的流程图。
【具体实施方式】
[0028] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0029] 请参阅图1，本发明的第一实施方式提供一种采用双摄像头进行测距的测距装置 100。所述测距装置100可以应用于手机、平板电脑等智能设备。
[0030] 所述测距装置100包括摄像模块110、角度获取模块120及距离计算模块130。
[0031] 所述第一摄像头111和第二摄像头112的光轴相互平行。所述第一摄像头111包 括第一成像透镜1111和第一光敏器件1112,所述第二摄像头112包括第二成像透镜和第 二光敏器件。在进行测距时，第一成像透镜1111的中心点和第二成像透镜的中心点位于同 一平面内。定义经过第一成像透镜1111的中心点和第二成像透镜的中心点的直线定义为 X轴，定义第一成像透镜1111的中心点和第二成像透镜的中心点连线的中点为坐标原点0， 垂直于第一摄像头的光轴和第二摄像头光轴的平面为XY平面，平行于第一摄像头的光轴 和第二摄像头的光轴的方向定义为Z轴方向，所述Y轴及Z轴均经过坐标原点0。优选地， 第一光敏器件1112和第二光敏器件的光敏表面垂直于第一摄像头的光轴。
[0032] 所述角度获取模块120用于根据待测物上待测点分别在第一摄像头111和第二摄 像头112中所成的图像中的位置，得出所述待测物上待测点的入射至第一摄像头的入射光 线方位角度和入射至第二摄像头的入射光线的方位角度。
[0033] 本实施方式中，所述角度获取模块120具体用于待测物上待测点在第一摄像头 111和第二摄像头112中所成的图像中的位置，得出所述待测物上待测点入射至第一摄像 头111的入射光线与X轴所成的角度以及入射至第二摄像头112的入射光线与X轴所成的 角度。
[0034] 具体的，如图2所示，待测物选定的待测点A反射的光线入射至第一摄像头111的 第一成像透镜1111中心点01的入射光为第一入射光线，第一入射光线经过第一成像透镜 1111中心点01后在第一光敏器件1112成像，可以根据所述点A在第一光敏器件1112成 像的位置以及第一成像透镜1111的中心点01与第一光敏器件1112之间的距离，可以确定 入射至第一摄像头111的第一成像透镜1111中心点01的第一入射光与第一摄像头111光 轴所成的角度，也可以得出第一入射光与第一光敏器件1112所成的角度，即第一入射光与 XY平面所成的角度，进而也可以得出第一入射光与X轴所成的角度α。如图3所示，经过 第一成像透镜1111中心点垂直入射至第一光敏器件1112的入射光的成像点设定为C，第一 入射光在光敏器件成像点的位置为Κ，根据C点与Κ点之间的距离及第一成像透镜1111的 中心点与第一光敏器件1112之间的距离，根据三角函数关系，可以得到第一入射光与第一 光敏器件1112所成的角度。并根据在X轴方向上，C点与Κ点之间的距离，可以计算得出 第一入射光与X轴所成的角度α。
[0035] 可以理解的是，待测物选定的待测点Α反射的光线入射至第二摄像头112的第二 成像透镜中心点02的入射光为第二入射光线，按照相同的方法，可以分析得到第二入射光 与X轴所成的角度β。
[0036] 可以理解的是，所述角度获取模块120也可以一并获取第一入射光或者第二入射 光与ΧΖ平面所成的角度，所述第一入射光或者第二入射光与ΧΖ平面所成的角度可以用来 确定待测物的待测点与第一摄像头111和第二摄像头112的方位关系。
[0037] 所述距离计算模块130用于根据所述待测物上待测点的入射至第一摄像头的入 射光线方位角度和入射至第二摄像头的入射光线的方位角度、以及第一摄像头的中心点和 第二摄像头中心点之间的距离，计算待测物待测点与第一摄像头的中心点和第二摄像头中 心点之间连线中点的距离。具体的，所述距离计算模块130可以根据第一摄像头111的中 心点和第二摄像头112的中心点之间的距离、第一入射光与X轴所成的角度α以及第二入 射光与X轴所成的角度β，计算原点〇与待测物待测点Α之间的距离。本实施方式中，设定 所述第一摄像头的中心点位所述第一成像透镜1111的中心点，所述第二摄像头的中心点 设定为第二成像透镜的中心点。
[0038] 可以理解的是，第一入射光、第二入射光均与X轴相交组成一个三角形0102A，在 所述三角形0102A内，0102的长度可以根据智能设备的设计得知，角度α及角度β通过角 度获取模块120获取，0与待测物待测点Α之间的距离0Α即为三角形0102Α的边0102的 中线。可以先根据正弦定理，计算得出01A的长度或者02A的长度，然后在三角形010A或 三角形002A内，根据余弦定理，计算得出0A的长度。
[0039] 本技术方案提供的采用双摄像头进行测距的测距装置，通过对待测物上待测点在 两个摄像头所成像的位置，得出所述待测物上待测点的入射至第一摄像头的入射光线入射 的方位角度和入射至第二摄像头的入射光线的入射的方位角度，根据两个摄像头的中心点 之间的距离、以及所述入射至第一摄像头的入射光线入射的方位角度和入射至第二摄像头 的入射光线的入射的方位角度，计算得到待测物上待测点与两摄像头中心点连线的中点的 距离。本技术方案提供的测距装置，在测量过程中，仅需要一次选取待测物的待测点即可， 并不需要固定摄像头与待测物的位置，测量过程及计算方法简单，并且能够提高测量的精 度。
[0040] 请参阅图4,本技术方案的第二实施方式对应提供一种采用双摄像头进行测距的 测距方法，可以采用所述的测距装置100实现，所述测距方法包括步骤：
[0041] S101，采用第一摄像头和第二摄像头分别捕捉待测物的图像。
[0042] 所述第一摄像头111和第二摄像头112的光轴相互平行。所述第一摄像头111包 括第一成像透镜1111和第一光敏器件1112,所述第二摄像头112包括第二成像透镜和第 二光敏器件。在进行测距时，第一成像透镜1111的中心点和第二成像透镜的中心点位于同 一平面内。定义经过第一成像透镜1111的中心点和第二成像透镜的中心点的直线定义为 X轴，定义第一成像透镜1111的中心点和第二成像透镜的中心点连线的中点为坐标原点0， 垂直于第一摄像头的光轴和第二摄像头光轴的平面为XY平面，平行于第一摄像头的光轴 和第二摄像头的光轴的方向定义为Z轴方向，所述Y轴及Z轴均经过坐标原点0。优选地， 第一光敏器件1112和第二光敏器件的光敏表面垂直于第一摄像头的光轴。
[0043] S102,根据待测物上待测点分别在第一摄像头111和第二摄像头112中所成的图 像中的位置，得出所述待测物上待测点的入射至第一摄像头的入射光线方位角度和入射至 第二摄像头的入射光线的方位角度。
[0044] 本实施方式中，所述角度获取模块120具体用于待测物上待测点在第一摄像头 111和第二摄像头112中所成的图像中的位置，得出所述待测物上待测点入射至第一摄像 头的入射光线与X轴所成的角度以及入射至第二摄像头的入射光线与X轴所成的角度。
[0045] 具体的，待测物选定的待测点A反射的光线入射至第一摄像头111的第一成像透 镜1111中心点01的入射光为第一入射光线，所述第一入射光线经过第一成像透镜1111中 心点01后在第一光敏器件1112成像，可以根据所述点A在第一光敏器件1112成像的位置 以及第一成像透镜1111的中心点01与第一光敏器件1112之间的距离，可以确定入射至第 一摄像头111的第一成像透镜1111中心点01的第一入射光与第一摄像头111光轴所成的 角度，也可以得出第一入射光与第一光敏器件1112所成的角度，即第一入射光与XY平面所 成的角度，进而也可以得出第一入射光与X轴所成的角度α。如图3所示，经过第一成像透 镜1111中心点垂直入射至光敏器件的入射光的成像点设定为C，第一入射光在第一光敏器 件1112成像点的位置为Κ，根据C点与Κ点之间的距离及第一成像透镜1111的中心点与 第一光敏器件1112之间的距离，根据三角函数关系，可以得到第一入射光与第一光敏器件 1112所成的角度。并根据在X轴方向上，C点与Κ点之间的距离，可以计算得出第一入射光 与X轴所成的角度α。
[0046] 可以理解的是，待测物选定的待测点Α反射的光线入射至第二摄像头112的第二 成像透镜中心点02的入射光为第二入射光线，按照相同的方法，可以得到第二入射光与X 轴所成的角度β。
[0047] 可以理解的是，在此步骤中，也可以一并计算出第一入射光或者第二入射光与ΧΖ 平面所成的角度，所述第一入射光或者第二入射光与ΧΖ平面所成的角度可以用来确定待 测物的待测点与第一摄像头和第二摄像头的方位关系。
[0048] S103,根据所述待测物上待测点的入射至第一摄像头的入射光线方位角度和入射 至第二摄像头的入射光线的方位角度、以及第一摄像头的中心点和第二摄像头中心点之间 的距离，计算待测物待测点与第一摄像头的中心点和第二摄像头中心点之间连线中点的距 离。
[0049] 具体的，所述距离计算模块130可以根据第一摄像头111的中心点和第二摄像头 112的中心点之间的距离、第一入射光与X轴所成的角度α以及第二入射光与X轴所成的 角度β，计算原点〇与待测物待测点Α之间的距离。可以理解的是，第一入射光、第二入射 光均与X轴相交组成一个三角形0102A，在所述三角形0102A内，0102的长度可以根据智能 设备的设计得知，角度α及角度β通过角度获取模块120获取，0与待测物待测点A之间 的距离0A即为三角形0102A的边0102的中线。可以先根据正弦定理，计算得出01A的长 度或者02A的长度，然后在三角形010A或三角形002A内，根据余弦定理，计算得出0A的长 度。
[0050] 本技术方案提供的采用双摄像头进行测距的测距方法，通过对待测物上待测点在 两个摄像头所成像的位置，得出所述待测物上待测点的入射至第一摄像头的入射光线入射 的方位角度和入射至第二摄像头的入射光线的入射的方位角度，根据两个摄像头的中心点 之间的距离、以及所述入射至第一摄像头的入射光线入射的方位角度和入射至第二摄像头 的入射光线的入射的方位角度，计算得到待测物上待测点与两摄像头中心点连线的中点的 距离。本技术方案提供的测距装置，在测量过程中，仅需要一次选取待测物的待测点即可， 并不需要固定摄像头与待测物的位置，测量过程及计算方法简单，并且能够提高测量的精 度。
[0051] 本技术方案第三实施方式还提供一种采用双摄像头进行测距的测距终端，所述测 距终端包括所述的采用双摄像头进行测距的测距装置。优选的，所述测距终端为手机。可 以理解的是，所述测距终端也可以为智能相机或者平板电脑等。
[0052] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件 来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读 存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0053] 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1. 一种采用双摄像头进行测距的测距方法，包括步骤： 采用第一摄像头和第二摄像头分别捕捉待测物的图像； 根据待测物上待测点分别在第一摄像头和第二摄像头中的成像位置，得出所述待测物 同一点的射入第一摄像头的入射光线方位角度和射入第二摄像头的入射光线的方位角度； 以及 根据所述待测物上待测点的入射至第一摄像头的入射光线方位角度和入射至第二摄 像头的入射光线的方位角度、以及第一摄像头的中心点和第二摄像头中心点之间的距离， 计算所述待测物待测点与第一摄像头的中心点和第二摄像头中心点之间连线中点的距离。
2. 如权利要求1所述的测距方法，其特征在于，所述第一摄像头包括第一成像透镜和 第一光敏器件，所述第二摄像头包括第二成像透镜和第二光敏器件，所述第一摄像头的光 轴与第二摄像头的光轴相互平行，所述第一成像透镜的中心点与所述第二成像透镜的中心 点位于垂直于第一摄像头光轴的同一平面内。
3. 如权利要求2所述的测距方法，其特征在于，定义经过第一成像透镜的中心点和第 二成像透镜的中心点的直线为X轴，定义第一成像透镜的中心点和第二成像透镜的中心点 连线的中点为坐标原点〇,待测物上待测点入射至第一摄像头的第一成像透镜中心点的入 射光为第一入射光线，入射至第二摄像头的第二成像透镜中心点的入射光为第二入射光 线，所述待测物待测点的射入第一摄像头的入射光线方位角度为第一入射光与X轴所成的 角度α，所述射入第二摄像头的入射光线的方位角度为第二入射光与X轴所成的角度β。
4. 如权利要求3所述的测距方法，其特征在于，根据第一入射光与X轴所成的角度α、 所述第二入射光与X轴所成的角度β以及第一摄像头的中心点和第二摄像头的中心点之 间的距离，计算得出所述待测物的待测点与第一摄像头的中心点和第二摄像头中心点之间 连线中点的距离。
5. -种采用双摄像头测距的测距装置，其包括： 摄像模块，所述摄像模块包括第一摄像头和第二摄像头，所述第一摄像头和第二摄像 头均用于捕捉待测距的待测物的图像； 角度获取模块，用于根据待测物上待测点分别在第一摄像头和第二摄像头中所成的图 像中的位置，得出所述待测物上待测点的入射至第一摄像头的入射光方位角度和入射至第 二摄像头的入射光的方位角度；以及 距离计算模块，用于根据所述待测物待测点的入射至第一摄像头的入射光线方位角度 和入射至第二摄像头的入射光线的方位角度、以及第一摄像头的中心点和第二摄像头中心 点之间的距离，计算待测物待测点与第一摄像头的中心点和第二摄像头中心点之间连线中 点的距离。
6. 如权利要求5所述的测距装置，其特征在于，所述第一摄像头包括第一成像透镜和 第一光敏器件，所述第二摄像头包括第二成像透镜和第二光敏器件，所述第一摄像头的光 轴与第二摄像头的光轴相互平行，所述第一成像透镜的中心点与所述第二成像透镜的中心 点位于垂直于第一摄像头光轴的同一平面内。
7. 如权利要求6所述的测距装置，其特征在于，定义经过第一成像透镜的中心点和第 二成像透镜的中心点的直线为X轴，定义第一成像透镜的中心点和第二成像透镜的中心点 连线的中点为坐标原点〇,待测物上一点入射至第一摄像头的第一成像透镜中心点的入射 光为第一入射光线，入射至第二摄像头的第二成像透镜中心点的入射光为第二入射光线， 所述角度获取模块用于获取第一入射光与X轴所成的角度α以及第二入射光与X轴所成 的角度β。
8. 如权利要求7所述的测距装置，其特征在于，所述距离计算模块用于根据第一入射 光与X轴所成的角度α、所述第二入射光与X轴所成的角度β以及第一摄像头的中心点和 第二摄像头的中心点之间的距离，计算得出所述待测物的待测点与第一摄像头的中心点和 第二摄像头中心点之间连线中点的距离。
9. 一种采用双摄像头进行测距的测距终端，其特征在于，所述测距终端包括如权利要 求5至8任一项所述的测距装置。
10. 如权利要求9所述的测距终端，其特征在于，所述测距终端为手机。
【文档编号】G01C3/18GK104111059SQ201410340172
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】刘东声 申请人:宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司