毛蕊

摘要：目前智能手機以其功能多樣、集成度高、方便智能等特點，已成為人們生產(chǎn)生活必不可少的智能設(shè)備，使我們的生活變得快捷高效。照相機作為智能手機的必需品，也在逐步擴展其應(yīng)用場景。通過分析手機照相機原理和應(yīng)用功能，發(fā)現(xiàn)當(dāng)今手機照相機存在功能單一、應(yīng)用范圍小等問題針對以上問題，提出在不改變現(xiàn)有硬件部件的基礎(chǔ)上擴展手機照相機的功能，使其能夠?qū)崿F(xiàn)對實際直線長度、高度、曲線長度、角度等多個物理量的測量，充分擴展了手機照相機的預(yù)覽用途，增添用戶體驗度。

關(guān)鍵詞：手機照相機預(yù)覽功能 實物測量

1引言

近年來，有人提出使用移動終端進行測距的想法，但只是局限于測量實際物體與手持設(shè)備間的距離，不能測量更多諸如角度，曲線以及虛擬圖片的測量，且要求的已知參量較多，測量精度不高，最主要是沒能結(jié)合手機預(yù)覽功能設(shè)置直觀的可視界面和測量結(jié)果存儲功能，使用不方便。

針對以上的局限性本文提出一種利用智能手機自帶照相機功能，實現(xiàn)實際物體長度、距離、高度、角度、曲線等任意輪廓的準確測量方法。充分擴展了手機照相機的應(yīng)用場景。

2基本原理

照相機鏡頭是凸透鏡，照相機就是利用凸透鏡能成倒立、縮小、

當(dāng)已知手機照相機凸透鏡焦距f，根據(jù)手機照相機模組內(nèi)部馬達移動距離，得知被測對象的像距V，根據(jù)成像規(guī)律公式即可得出物體距離照相機鏡頭的實際距離。這是照相機可以實現(xiàn)距離測量的基本原理?；谝陨戏治鲆约皵U展研究，可以延伸拓展出手機照相機對于實際直線長度（高度）、曲線長度、角度、甚至任意曲線或曲面等物理量的測量。

3應(yīng)用案例

（l）采用照相機實現(xiàn)直線長度（高度）測量

打開手機拍照功能進入預(yù)覽界面，照相機正對被測目標使其全部在預(yù)覽界面顯示。然后，在預(yù)覽界面點擊測量切換按鈕，同時在下拉菜單選擇直線測量模式，此時用手或者手寫筆在屏幕上點擊選擇測量起始點，則在該點出現(xiàn)紅色“+”標記表示選定，然后在屏幕上拖動該標記至被測量目標終止點，則會在在屏幕上畫出一條從起始點到終止點直線，同時該線段兩個端點可以人為調(diào)整其長度和方向，標記完成后點擊界面完成按鈕，此時手機處理系統(tǒng)會根據(jù)所選測量模式以及選中的屏幕像素點個數(shù)，得到所成像長度，并讀取的照相機的焦距f及在該種情況下的像距v等參數(shù)完成計算，并將最終實際被測目標尺寸在預(yù)覽界面顯示。同時出現(xiàn)可供用戶選擇的“保存”或“放棄”按鈕，方便用戶保存在測量時的方法及結(jié)果圖面。工作流程

已知照相機焦距常數(shù)f，根據(jù)手指觸碰被測物體起始點時確定對焦點，可讀取此時像素點的像距v，根據(jù)成像原理l/u+l/v= l/f得物距u，再根據(jù)在預(yù)覽界面選擇的起始點與終止點之間連線的像素點個數(shù)n，計算得出實物的長度ι。最后依據(jù)相似三角形比例公式得：△ABO@△EDO

式中，ι為所需測量的十五長度，ι為實際傳感器上成像長度

那么，如何獲得傳感器成像的準確尺寸ι呢？

根據(jù)傳感器面積與屏幕分辨率的對應(yīng)關(guān)系（也就是傳感器成像大小與屏幕像素點個數(shù)）：

為了所畫輪廓清晰可見，定義線寬為M個像素點（可根據(jù)屏幕分辨率設(shè)定，如定義為分辨率1%），n為所繪直線總像素點個數(shù)，則繪

通過成像傳感器面積與顯示器分辨率的比例關(guān)系以及所繪直線像素點個數(shù)來計算得出實際成像長度ι。最后，將②代人①中得出實際被測物體的尺寸：

（2）采用照相機實現(xiàn)曲線長度的測量

1）具體實現(xiàn)方案：同樣地打開照相機進入預(yù)覽界面，將被測目標全部呈現(xiàn)在在照相機預(yù)覽界面。在預(yù)覽界面點擊測量切換按鈕，同時在二級菜單選擇曲線測量模式，此時用手或者手寫筆在屏幕上點擊選擇測量第一測量點，則在該點出現(xiàn)表示選定，然后依次在屏幕上選擇曲線上多個測量點，如第二測試點，第三測量…等。則在屏幕上會依次出現(xiàn)所選擇點的“+”標記，同時現(xiàn)一條連接各個測量點的折線，同時可以人為調(diào)整該折線段任意端點位置從而調(diào)整其長度和方向，標記完成后點擊界面完成按鈕，此時手機處理系統(tǒng)會根據(jù)所選測量模式以及相鄰兩個測試點的屏幕像素個數(shù)，得到各段成像長度，并通過讀取得到的照相機的焦距f及在該種情況下的像距v等參數(shù)，完成相鄰測量點所對應(yīng)的實際長度的計算，最后通過各段實際長度累加求和得出實際曲線讀，并將最終實際被測目標尺寸在預(yù)覽界面顯示。同時出現(xiàn)可供用戶選擇的“保存”或“放棄”按鈕，方便用戶保存在測量時的方法及結(jié)果圖面。工作流程如下所示。

2）具體計算方法：如圖3所示。根據(jù)以上兩點間直線長度測量法，曲線長度的測量是在兩點測量的基礎(chǔ)上進行求和計算是一種近似測量。

已知焦距f，相鄰兩點像距vl，可得物距ul，又可以通過1點和2點之間像素點個數(shù)得到預(yù)覽界面兩點間長度t1，根據(jù)相似三角形關(guān)系得出第一測量點和第二測量點之間的實際長度ι1。以此類推可得到2-3點間實際長度ι2，3-4點間實際長度ι3，4-5點間實際長度ι4，5-6點實際長度ι5，6-7點間實際長度ι6，7-8點間實際長長度ι7，那么實際曲線長度即L=ι1+ι2+ι3+ι4+ι5+ι6+ι7，從而得出實際曲線總長度

4結(jié)論

本文基于手機照相機預(yù)覽功能，在無需額外添加硬件部品的前提下，擴展手機照相機附加功能。主要依據(jù)凸透鏡成像規(guī)律和相似三角形關(guān)系原理，通過模式選擇不同的測量量（如實際直線或曲線長度、高度、角度、坡度、面積等），實現(xiàn)對實際物理量的精準測量。同時，能夠?qū)y量的方法圖面和結(jié)果實時進行存儲。解決手機應(yīng)用場景單一的問困擾，能夠?qū)崿F(xiàn)多個實際物理量（如家具裝修尺寸，戶型尺寸，身高，地理位置的實際距離，路面裂痕狀況等）的準確測量。