专利名称：测距方法和测距装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光测距领域，尤其涉及一种测距方法和测距装置。
背景技术：
目前利用激光测距设备进行测距，其测距原理是激光测距设备向被测物体发出激光束，同时记录发出激光束的发出时间，激光束到达被测物体后被反射回激光测距设备， 激光测距设备记录激光束经反射后到达激光测距设备的到达时间，然后根据记录的发出时间和到达时间，得到激光测距设备与被测物体之间的距离。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中存在以下技术问题目前的激光测距设备虽然在测距精度上很高，但对激光测距设备进行时间记录的准确性要求比较高，因此存在成本高、技术复杂等缺陷，无法得到普遍的应用。

发明内容
本发明实施例提供一种测距方法和设备，用于降低测量物体距离的实现复杂度和成本。一种测距装置，该装置包括激光发生器、图像传感器和处理器，当图像传感器正对被测物体时，图像传感器和激光发生器所在的平面与被测物体上与图像传感器正对的平面平行，其中激光发生器，用于向被测物体发出激光束；处理器，用于在从图像传感器中识别到被测物体发射回来的反射激光束时，根据激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定本测距装置与被测物体之间的距离；第一直线为图像传感器与激光发生器连接而成的直线。一种利用上述测距装置进行测距的方法，该方法包括激光发生器向被测物体发出激光束；处理器在从图像传感器中识别到被测物体发射回来的反射激光束时，根据激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值、以及图像传感器与激光发生器之间的距离， 确定本测距装置与被测物体之间的距离；第一直线为图像传感器与激光发生器连接而成的直线。本发明中，激光发生器向被测物体发出激光束，处理器在从图像传感器中识别到被测物体反射回来的反射激光束时，根据激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定本测距装置与被测物体之间的距离；第一直线为图像传感器与激光发生器连接而成的直线。可见，本发明提供的测距装置，只需借助激光发生器和图像传感器，即可测量得到测距装置与被测物体之间的距离，有效的降低了测量物体距离的复杂度和成本。


图IA为本发明实施例提供的测距原理示意图；图IB为本发明实施例提供的测距原理示意图；图2为本发明实施例提供的装置结构示意图；图3为本发明实施例提供的方法流程示意图；图4为本发明实施例提供的具体流程示意图。
具体实施例方式为了降低测量物体距离的实现复杂度和成本，本发明实施例提供一种测距装置， 下面首先对该测距装置的测距原理进行说明如图IA所示，本发明实施例提供的测距装置主要包括三大部分1、用于发出激光束的激光发生器；2、用于接收外界发出光束的图像传感器；3、用于图像采集、显示及识别的处理器。图像传感器与激光发生器处于同一竖直面，被测物体与该竖直面平行。图像传感器在竖直方向与激光发生器发出的激光束成一角度a，图像传感器与激光发生器之间的距离是H，则摄像镜头和被测物体之间的距离L = HXtga ；因为H已知，角度a可以测量出来，所以距离L就可求出。由于被测物体一般具有形状不规则的外表面，因此激光发生器发出的激光束在到达被测物体后，会有反射光束水平进入图像传感器。1.激光发生器可以为激光手电，作用就是产生一直线光束照射到被测物体上， 经过反射后成像到图像传感器。2、图像传感器可以为手机或个人数字助理(PDA)上的摄像镜头。3.处理器主要用于图像采集、显示及识别；具体的，处理器从图像传感器采集到图像数据后显示到屏幕上；或者通过图像识别算法将被测物体反射回来的反射激光束识别出来，如果反射激光束没有落在图像传感器的中心，则调整激光束角度，即调整角度a，最终使反射激光束落在图像传感器的中心，此时利用公式L = HXtga即可以计算出距离L 了。 具体可以使用角度控制器调整角度a，使用角度测量器测量角度a。如图IB所示，本发明实施例提供的测距装置主要包括三大部分1、用于发出激光束的激光发生器；2、用于接收外界发出光束的图像传感器；3、用于图像采集、显示及识别的处理器。与图IA所示的不同之处在于，图像传感器、激光发生器、被测物体的位置发生了变化，图像传感器与激光发生器处于同一水平面，被测物体与该水平面平行。图像传感器在水平方向与激光发生器发出的激光束成一角度a，图像传感器与激光发生器之间的距离是H，则摄像镜头和被测物体之间的距离L = HXtga ；因为H已知，角度a可以测量出来，所以距离L就可求出。由于被测物体一般具有形状不规则的外表面， 因此激光发生器发出的激光束在到达被测物体后，会有反射光束水平进入图像传感器。同样的，1.激光发生器可以为激光手电，作用就是产生一直线光束照射到被测物体上， 经过反射后成像到图像传感器。2、图像传感器可以为手机或个人数字助理(PDA)上的摄像镜头。3.处理器主要用于图像采集、显示及识别；具体的，处理器从图像传感器采集到图像数据后显示到屏幕上；或者通过图像识别算法将被测物体反射回来的反射激光束识别出来，如果反射激光束没有落在图像传感器的中心，则调整激光束角度，即调整角度a，最终使反射激光束落在图像传感器的中心，此时利用公式L = HXtga即可以计算出距离L 了。 具体可以使用角度控制器调整角度a，使用角度测量器测量角度a。上述图IA和图IB仅是给出两个图像传感器、激光发生器、被测物体三者之间的位置关系示例图，在实际应用场景中，被测物体并不一定水平放置或竖直放置，因此，为了能够测量得到被测物体的距离，图像传感器、激光发生器、被测物体三者之间的位置关系需要满足以下关系当图像传感器正对被测物体时，图像传感器和激光发生器所在的平面与被测物体上与图像传感器正对的平面平行。下面对本发明实施例提供的测距装置的结构进行具体说明参见图2，本发明实施例提供的测距装置，具体包括激光发生器10、图像传感器11和处理器12，当图像传感器正对被测物体时，图像传感器和激光发生器所在的平面与被测物体上与图像传感器正对的平面平行，其中激光发生器10，用于向被测物体发出激光束；该激光发生器具体可以为激光手电等任何能够发出激光束的设备；图像传感器11，具体可以采用摄像镜头；处理器12，用于在从图像传感器中识别到被测物体反射回来的反射激光束时，根据激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定本测距装置与被测物体之间的距离；第一直线为图像传感器与激光发生器连接而成的直线，具体可以是图像传感器的中心点与激光发生器的中心点连接而成的直线；处理器12用于指示角度测量器测量激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值，根据角度测量器反馈的测量结果、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定本测距装置与被测物体之间的距离；相应的，该装置还包括角度测量器13，用于根据处理器的指示测量激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值，并将测量结果反馈给处理器。角度测量器可以采用电阻、电容、电感等测量该角度值，并将测量结果转换成数字信号后反馈给处理器。角度测量器测量该角度值的方法距离如下例一采用可变电阻进行测量。具体的，将可变电阻的滑动端与激光发生器的激光发射端相连，使得可变电阻的滑动端随着激光发生器的转动而滑动，在处理器从图像传感器中识别到被测物体反射回来的反射激光束时，确定此时可变电阻的阻值大小，根据预先设定的阻值与角度值的对应关系，确定该阻值大小对应的角度值，该角度值即为测量激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值。例二采用电容进行测量。具体的，将可变电容的滑动端与激光发生器的激光发射端相连，使得可变电容的滑动端随着激光发生器的转动而滑动，在处理器从图像传感器中识别到被测物体反射回来的反射激光束时，确定此时可变电容的电容值，根据预先设定的电容值与角度值的对应关系，确定该电容值对应的角度值，该角度值即为测量激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值。处理器12用于按照如下公式确定测距装置与被测物体之间的距离L L = H*tga，如图IA和图IB所示，H为图像传感器与激光发生器之间的距离，a为激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值。较佳的，处理器12用于在被测物体反射回来的反射激光束落在图像传感器的中心区域时，根据激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定本测距装置与被测物体之间的距离。处理器12还用于在被测物体反射回来的反射激光束未落在图像传感器的中心区域时，指示角度控制器调整激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度；相应的，该装置还包括角度控制器14，用于根据处理器的指示调整激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度，并指示激光发生器再次向被测物体发出激光束。该角度控制器具体可以为微电机，微电机驱动激光发生器的转动，从而改变激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度。具体的，处理器12用于在被测物体反射回来的反射激光束落在图像传感器的中心区域以下的区域时，指示角度控制器将激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度调小设定角度；在被测物体反射回来的反射激光束落在图像传感器的中心区域以上的区域时，指示角度控制器将激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度调大设定角度。在被测物体反射回来的反射激光束落在图像传感器的中心区域时才测量被测物体的距离，能够提高测量结果的准确度。本发明中的测距装置具体可以为手持通信设备，例如手机、PDA等。参见图3，本发明实施例还提供一种利用上述测距装置进行测距的方法，该方法包括以下步骤步骤30 激光发生器向被测物体发出激光束；步骤31 处理器从图像传感器中识别到被测物体反射回来的反射激光束时，根据激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定本测距装置与被测物体之间的距离；第一直线为图像传感器与激光发生器连接而成的直线。步骤31中，处理器根据激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定测距装置与被测物体之间的距离，其具体实现可以如下首先，处理器指示角度测量器测量激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值；
然后，角度测量器根据处理器的指示测量所述角度值，并将测量结果反馈给处理器；最后，处理器根据角度测量器反馈回来的测量结果、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定测距装置与被测物体之间的距离。当然，处理器也可以根据用户或其他外部实体测量得到并输入的激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值，确定测距装置与被测物体之间的距离。步骤31中，处理器可以按照如下公式确定测距装置与被测物体之间的距离L L = H*tga ；H为图像传感器与激光发生器之间的距离，a为所述角度值。较佳的，处理器可以在被测物体反射回来的反射激光束落在图像传感器的中心区域时，根据激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定测距装置与被测物体之间的距离。在被测物体反射回来的反射激光束未落在图像传感器的中心区域时，处理器可以指示角度控制器调整激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度；角度控制器根据处理器的指示调整激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度。当然，也可以是用户或其他外部实体确定被测物体反射回来的反射激光束未落在图像传感器的中心区域时，由用户或其他外部实体调整激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度。这里，处理器指示角度控制器调整激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度，具体实现可以如下处理器在被测物体反射回来的反射激光束落在图像传感器的中心区域以下的区域时，指示角度控制器将激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度调小设定角度；在被测物体反射回来的反射激光束落在图像传感器的中心区域以上的区域时，指示角度控制器将激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度调大设定角度。下面结合流程图对本发明方法进行说明如图4所示，具体测距流程如下步骤SOl 激光发生器向被测物体发出激光束；步骤S02 判断处理器是否在图像传感器的中心识别到被测物体反射回来的反射激光束；若是，则到步骤S03，否则，到步骤S06 ；步骤S03 处理器指示角度测量器测量激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值，第一直线为图像传感器的中心点与激光发生器的中心点连接而成的直线；步骤S04 角度测量器根据处理器的指示测量激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值a，并将测量结果反馈给处理器；步骤S05 处理器接收角度测量器反馈的角度值a，根据公式L = H*tga计算本测距装置与被测物体之间的距离，本流程结束；步骤S06 处理器指示角度控制器调整激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度；步骤S07 角度控制器根据处理器的指示调整激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度，返回步骤S01。
综上，本发明的有益效果包括本发明实施例提供的方案中，激光发生器向被测物体发出激光束，处理器在从图像传感器中识别到被测物体反射回来的反射激光束时，根据激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定本测距装置与被测物体之间的距离；第一直线为图像传感器与激光发生器连接而成的直线。可见，本发明体提供的测距装置，只需借助激光发生器和图像传感器，即可测量得到测距装置与被测物体之间的距离，有效的降低了测量物体距离的复杂度和成本。本发明可以利用目前普遍使用的手持消费类电子产品所带的摄像头来实现距离测量，相对专业的激光测距工具成本极低，结构简单等优点。本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种测距装置，其特征在于，该装置包括激光发生器、图像传感器和处理器，当图像传感器正对被测物体时，图像传感器和激光发生器所在的平面与被测物体上与图像传感器正对的平面平行，其中激光发生器，用于向被测物体发出激光束；处理器，用于在从图像传感器中识别到被测物体反射回来的反射激光束时，根据激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定本测距装置与被测物体之间的距离；第一直线为图像传感器与激光发生器连接而成的直线。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括角度测量器，用于根据处理器的指示测量所述角度值，并将测量结果反馈给处理器；以及所述处理器还用于指示角度测量器测量激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值，根据角度测量器反馈的测量结果、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定本测距装置与被测物体之间的距离。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于按照如下公式确定本测距装置与被测物体之间的距离L L = H氺tga,H为图像传感器与激光发生器之间的距离，a为所述角度值。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于在所述反射激光束落在图像传感器的中心区域时，根据激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定本测距装置与被测物体之间的距离。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，该装置还包括角度控制器，用于根据处理器的指示调整激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度，并指示激光发生器再次向被测物体发出激光束；以及所述处理器还用于在所述反射激光束未落在图像传感器的中心区域时，指示角度控制器调整激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于在所述反射激光束落在图像传感器的中心区域以下的区域时，指示角度控制器将激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度调小设定角度；在所述反射激光束落在图像传感器的中心区域以上的区域时，指示角度控制器将激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度调大设定角度。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，第一直线为图像传感器的中心点与激光发生器的中心点连接而成的直线。
8.如权利要求1-7中任一所述的装置，其特征在于，该测距装置为手持通信设备。
9.一种利用权利要求1所述的测距装置进行测距的方法，其特征在于，该方法包括激光发生器向被测物体发出激光束；处理器在从图像传感器中识别到被测物体反射回来的反射激光束时，根据激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定所述测距装置与被测物体之间的距离；第一直线为图像传感器与激光发生器连接而成的直线。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定本测距装置与被测物体之间的距离包括处理器指示角度测量器测量激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值；角度测量器根据处理器的指示测量所述角度值，并将测量结果反馈给处理器；处理器根据所述测量结果、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定本测距装置与被测物体之间的距离。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，处理器按照如下公式确定所述测距装置与被测物体之间的距离L L = H氺tga ；H为图像传感器与激光发生器之间的距离，a为所述角度值。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，处理器在所述反射激光束落在图像传感器的中心区域时，根据激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定所述测距装置与被测物体之间的距离。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述反射激光束未落在图像传感器的中心区域时，该方法进一步包括处理器指示角度控制器调整激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度；角度控制器根据处理器的指示调整激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述处理器指示角度控制器调整激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度包括处理器在所述反射激光束落在图像传感器的中心区域以下的区域时，指示角度控制器将激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度调小设定角度；在所述反射激光束落在图像传感器的中心区域以上的区域时，指示角度控制器将激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度调大设定角度。
全文摘要
本发明公开了一种测距方法和测距装置，涉及激光测距领域，用于降低测量物体距离的实现复杂度和成本。本发明中，测距装置包括激光发生器、图像传感器和处理器，其中激光发生器，用于向被测物体发出激光束；图像传感器，用于接收所述被测物体反射回来的激光束；处理器，用于在从图像传感器中识别到反射激光束时，根据激光发生器发出的激光束与第一直线之间的角度值、以及图像传感器与激光发生器之间的距离，确定本测距装置与被测物体之间的距离；第一直线为图像传感器与激光发生器连接而成的直线。采用本发明，能够有效降低测量物体距离的实现复杂度和成本。
文档编号G01S17/08GK102298148SQ20101021912
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者李飞 申请人:北京中星微电子有限公司