一種測(cè)距系統(tǒng)、測(cè)距方法、測(cè)距裝置、以及拍攝裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D掃描技術(shù)及其他通過攝像頭測(cè)距的領(lǐng)域，尤其涉及一種測(cè)距系統(tǒng)、 測(cè)距方法、測(cè)距裝置、以及拍攝裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 3D掃描技術(shù)是近年來被廣泛關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域。3D掃描技術(shù)的基礎(chǔ)是，3D掃描器件 通過測(cè)距系統(tǒng)輸出前方某一物點(diǎn)距離3D掃描器件的距離。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中的測(cè)距系統(tǒng)參考圖1，采用兩個(gè)攝像頭完成物體的測(cè)距，每個(gè)攝像頭包 括一個(gè)透鏡組和一個(gè)(XD。根據(jù)相似三角形原理，就可以得出：
[0005] 其中，透鏡組的焦距等于或近似等于透鏡組與CCD像面的距離為f' J為實(shí)際的物 點(diǎn)，sl+s2 = b為兩個(gè)攝像頭中心的間距，L為被測(cè)距離。X1為在(XD1上A點(diǎn)到中心點(diǎn)的距離;X2 為在(XD2上A點(diǎn)到中心點(diǎn)的距離。
[0006] 從而，得到被測(cè)距離L為：
[0008] 由此可以看出，該測(cè)距系統(tǒng)需要兩個(gè)攝像頭，體積較大，且如果需要測(cè)量更長(zhǎng)距 離，需要使其臂長(zhǎng)(兩個(gè)攝像頭之間的距離)更長(zhǎng)，但是這無疑會(huì)增加器件的體積，造成使用 和攜帶不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種測(cè)距系統(tǒng)、測(cè)距方法、測(cè)距裝置、以及拍攝裝置，用于解 決現(xiàn)有技術(shù)中3D掃描技術(shù)及其他通過攝像頭測(cè)距的領(lǐng)域。
[0010] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種測(cè)距系統(tǒng)，包括：
[0011]攝像頭，所述攝像頭包括透鏡模塊和圖像檢測(cè)器；
[0012] 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述攝像頭連接，用于帶動(dòng)所述攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)，使得所述 攝像頭的中軸線繞一固定點(diǎn)從第一位置轉(zhuǎn)動(dòng)到第二位置，所述攝像頭的中軸線在所述第一 位置時(shí)，物點(diǎn)在所述圖像檢測(cè)器上形成第一像點(diǎn)，所述攝像頭的中軸線在所述第二位置時(shí)， 物點(diǎn)在所述圖像檢測(cè)器上形成第二像點(diǎn)，其中，所述固定點(diǎn)非所述透鏡模塊的中心；
[0013] 處理模塊，所述處理模塊用于根據(jù)所述第一像點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)的位置信息、 所述第二像點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)的位置信息、位于所述第一位置的中軸線與所述透鏡模塊 的交點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)的位置信息、以及位于所述第二位置的中軸線與所述透鏡模塊的 交點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)的位置信息，計(jì)算所述物點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)或所述攝像頭在測(cè)距 方向上的距離。
[0014]可選的，位于所述第一位置的中軸線與所述透鏡模塊的交點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)的 位置信息、以及位于所述第二位置的中軸線與所述透鏡模塊的交點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)的位 置信息兩者可根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)角相互轉(zhuǎn)換得到，其中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)角Θ為所述位于第一位置的中軸線 與所述位于第二位置的中軸線之間的夾角。
[0015] 可選的，所述固定點(diǎn)為所述攝像頭的中軸線與所述圖像檢測(cè)器的交點(diǎn)。
[0016] 可選的，所述位于第一位置的所述攝像頭的中軸線、以及所述位于第二位置的所 述攝像頭的中軸線位于中軸旋轉(zhuǎn)面上，所述中軸旋轉(zhuǎn)面為所述圖像檢測(cè)器一對(duì)稱軸的中垂 面。
[0017] 可選的，所述攝像頭的中軸線可沿著所述中軸旋轉(zhuǎn)面，從所述第一位置旋轉(zhuǎn)至所 述第二位置。
[0018] 可選的，所述位于第一位置的中軸線或所述位于第二位置的中軸線沿所述測(cè)距方 向延伸。
[0019] 可選的，所述位于第一位置的中軸線與所述位于第二位置的中軸線呈第一分布狀 態(tài)或第二分布狀態(tài);其中，所述第一分布狀態(tài)為所述位于第一位置的中軸線與所述位于第 二位置的中軸線兩者中的一條沿所述測(cè)距方向延伸、另一條位于所述測(cè)距方向的順時(shí)針方 向上，所述第二分布狀態(tài)為所述位于第一位置的中軸線與所述位于第二位置的中軸線兩者 中的一條沿所述測(cè)距方向延伸、另一條位于所述測(cè)距方向的逆時(shí)針方向上。
[0020] 可選的，所述固定點(diǎn)為所述攝像頭的中軸線與所述圖像檢測(cè)器的交點(diǎn)，所述位于 第一位置的中軸線與所述位于第二位置的中軸線呈第一分布狀態(tài);所述處理模塊具體用于 根據(jù)第一算法求取所述物點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)在測(cè)距方向上的距離L，或者，根據(jù)第二算法 求取所述物點(diǎn)相對(duì)于所述攝像頭在測(cè)距方向上的距離D;
[0023]其中，f為攝像頭的焦距，Θ為轉(zhuǎn)動(dòng)角，X1為攝像頭的中軸線沿所述測(cè)距方向延伸時(shí) 所述圖像檢測(cè)器上的像點(diǎn)（第一像點(diǎn)/第二像點(diǎn)）在所述中軸旋轉(zhuǎn)面上投影的橫坐標(biāo)，X2為 攝像頭的中軸線位于所述測(cè)距方向的順時(shí)針方向上時(shí)所述圖像檢測(cè)器上的像點(diǎn)（第二像 點(diǎn)/第一像點(diǎn))在所述中軸旋轉(zhuǎn)面上投影的橫坐標(biāo)。
[0024]可選的，所述固定點(diǎn)為所述攝像頭的中軸線與所述圖像檢測(cè)器的交點(diǎn)，所述位于 第一位置的中軸線與所述位于第二位置的中軸線呈第二分布狀態(tài);所述處理模塊具體用于 根據(jù)第一算法求取所述物點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)在測(cè)距方向上的距離L，或者，根據(jù)第二算法 求取所述物點(diǎn)相對(duì)于所述攝像頭在測(cè)距方向上的距離D;
[0027] 其中，f為攝像頭的焦距，Θ為轉(zhuǎn)動(dòng)角，X1為攝像頭的中軸線沿所述測(cè)距方向延伸時(shí) 所述圖像檢測(cè)器上的像點(diǎn)（第一像點(diǎn)/第二像點(diǎn)）在所述中軸旋轉(zhuǎn)面上投影的橫坐標(biāo)， X2為 攝像頭的中軸線位于所述測(cè)距方向的逆時(shí)針方向上時(shí)所述圖像檢測(cè)器上的像點(diǎn)（第二像 點(diǎn)/第一像點(diǎn))在所述中軸旋轉(zhuǎn)面上投影的橫坐標(biāo)。
[0028] 可選的，所述測(cè)距系統(tǒng)還包括控制模塊，所述控制模塊與所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，用于 在接收第一控制信號(hào)時(shí)，控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)，以使得在所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下所述 位于第一位置的中軸線與所述位于第二位置的中軸線呈第一分布狀態(tài);還用于在接收第二 控制信號(hào)時(shí)，控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)，以使得在所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下所述位于第一位 置的中軸線與所述位于第二位置的中軸線呈第二分布狀態(tài)。
[0029] 可選的，所述處理模塊由多個(gè)硬件計(jì)算模塊連接而成，以計(jì)算所述物點(diǎn)到所述固 定點(diǎn)或所述攝像頭的距離。
[0030] 可選的，所述測(cè)距系統(tǒng)還包括：角度測(cè)量模塊，與所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)或所述攝像頭連 接，用于測(cè)量所述攝像頭的中軸線從第一位置轉(zhuǎn)到第二位置的所述轉(zhuǎn)動(dòng)角。
[0031] 可選的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括限位件，用于將所述攝像頭的中軸線限定在所述第 一位置或所述第二位置，以使得所述轉(zhuǎn)動(dòng)角為預(yù)設(shè)值。
[0032] 可選的，所述測(cè)距系統(tǒng)還包括：拍攝控制器，所述拍攝控制器與所述攝像頭連接， 用于在所述攝像頭的中軸線處于所述第一位置時(shí)控制所述攝像頭拍攝第一圖像，在攝像頭 的中軸線由所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)轉(zhuǎn)到所述第二位置時(shí)控制所述攝像頭拍攝第二圖像;圖像分 析模塊，用于根據(jù)所述第一圖像獲取所述第一像點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)的位置信息，根據(jù)所 述第二圖像獲取所述第二像點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)的位置信息。
[0033]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種測(cè)距方法，包括：
[0034]獲取攝像頭的中軸線處于第一位置時(shí)，物點(diǎn)在所述攝像頭的圖像檢測(cè)器上形成的 第一像點(diǎn)相對(duì)于固定點(diǎn)的位置信息，其中所述固定點(diǎn)非所述攝像頭的透鏡模塊的中心； [0035]在所述攝像頭的中軸線繞所述固定點(diǎn)從第一位置轉(zhuǎn)動(dòng)到第二位置后，獲取所述物 點(diǎn)在所述圖像檢測(cè)器形成的第二像點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)的位置信息；
[0036] 根據(jù)所述第一像點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)的位置信息、所述第二像點(diǎn)相對(duì)于所述固定 點(diǎn)的位置信息、位于所述第一位置的中軸線與所述透鏡模塊的交點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)的位 置信息、以及位于所述第二位置的中軸線與所述透鏡模塊的交點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)的位置 信息，計(jì)算所述物點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)或所述攝像頭在測(cè)距方向上的距離。
[0037] 可選的，所述固定點(diǎn)為所述攝像頭的中軸線與所述圖像檢測(cè)器的交點(diǎn)，位于所述 第一位置的中軸線與位于所述第二位置的中軸線兩者中的一條沿所述測(cè)距方向延伸、另一 條位于所述測(cè)距方向的順時(shí)針方向上；
[0038]所述計(jì)算所述物點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)或所述攝像頭在測(cè)距方向上的距離包括:根 據(jù)第一算法求取所述物點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)在測(cè)距方向上的距離L，或者，根據(jù)第二算法求 取所述物點(diǎn)相對(duì)于所述攝像頭在測(cè)距方向上的距離D;
[0041] 其中，f為攝像頭的焦距，Θ為轉(zhuǎn)動(dòng)角，X1為攝像頭的中軸線沿所述測(cè)距方向延伸時(shí) 所述圖像檢測(cè)器上的像點(diǎn)在所述中軸旋轉(zhuǎn)面上投影的橫坐標(biāo)， X2為攝像頭的中軸線位于所 述測(cè)距方向的順時(shí)針方向上時(shí)所述圖像檢測(cè)器上的像點(diǎn)在所述中軸旋轉(zhuǎn)面上投影的橫坐 標(biāo)。
[0042] 可選的，所述固定點(diǎn)為所述攝像頭的中軸線與所述圖像檢測(cè)器的交點(diǎn)，位于所述 第一位置的中軸線與位于所述第二位置的中軸線兩者中的一條沿所述測(cè)距方向延伸、另一 條位于所述測(cè)距方向的逆時(shí)針方向上；
[0043]所述計(jì)算所述物點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)或所述攝像頭在測(cè)距方向上的距離包括:根 據(jù)第一算法求取所述物點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)在測(cè)距方向上的距離L，或者，根據(jù)第二算法求 取所述物點(diǎn)相對(duì)于所述攝像頭在測(cè)距方向上的距離D;
[0046]其中，f為攝像頭的焦距，Θ為轉(zhuǎn)動(dòng)角，X1為攝像頭的中軸線沿所述測(cè)距方向延伸時(shí) 所述圖像檢測(cè)器上的像點(diǎn)在所述中軸旋轉(zhuǎn)面上投影的橫坐標(biāo)，X2為攝像頭的中軸線位于所 述測(cè)距方向的逆時(shí)針方向上時(shí)所述圖像檢測(cè)器上的像點(diǎn)在所述中軸旋轉(zhuǎn)面上投影的橫坐 標(biāo)。
[0047]第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種測(cè)距裝置，包括：
[0048]獲取模塊，用于獲取攝像頭的中軸線處于第一位置時(shí)，物點(diǎn)在所述攝像頭的圖像 檢測(cè)器上形成的第一像點(diǎn)相對(duì)于固定點(diǎn)的位置信息;在所述攝像頭的中軸線繞所述固定點(diǎn) 從第一位置轉(zhuǎn)動(dòng)到第二位置后，獲取所述物點(diǎn)在所述圖像檢測(cè)器形成的第二像點(diǎn)相對(duì)于所 述固定點(diǎn)的位置信息，其中所述固定點(diǎn)非所述攝像頭的透鏡模塊的中心；
[0049] 計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一像點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)的位置信息、所述第二像點(diǎn) 相對(duì)于所述固定點(diǎn)的位置信息、位于所述第一位置的中軸線與所述透鏡模塊的交點(diǎn)相對(duì)于 所述固定點(diǎn)的位置信息、以及位于所述第二位置的中軸線與所述透鏡模塊的交點(diǎn)相對(duì)于所 述固定點(diǎn)的位置信息，計(jì)算所述物點(diǎn)相對(duì)于所述固定點(diǎn)或所述攝像頭在測(cè)距方向上的距 離。
[0050] 第四方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種拍攝裝置，包括：
[0051] 攝像頭，所述攝像頭包括透鏡模塊和圖像檢測(cè)器；
[0052] 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述攝像頭連接，用于帶動(dòng)所述攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)，使得所述 攝像頭的中軸線繞一固定點(diǎn)從第一位置轉(zhuǎn)動(dòng)到第二位置，所述攝像頭的中軸線在所述第一 位置時(shí)，物點(diǎn)在所述圖像檢測(cè)器上形成第一像點(diǎn)，所述攝像頭的中軸線在所述第二位置時(shí)， 物點(diǎn)在所述圖像檢測(cè)器上形成第二像點(diǎn)，其中，所述固定點(diǎn)非所述透鏡模塊的中心。
[0053]可選的，角度測(cè)量模塊，與所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)或所述攝像頭連接，用于測(cè)量所述攝像頭 的中軸線從第一位置轉(zhuǎn)到第二位置的所述轉(zhuǎn)動(dòng)角。