专利名称：测距系统及测距方法
技术领域：
本发明涉及一种测距系统及测距方法，尤其涉及一种利用输出灰阶值与接收亮度 值之间的关系计算出距离的测距系统及测距方法。
背景技术：
在现有技术中，通常利用超音波或红外线以进行测距。然而上述两种技术均须通 过发射器与接受器的方式进行。因此上述两种技术若应用在现有结构的电子装置上，即必 须于电子装置添加发送端与接收端，此将造成成本提高且制作过于麻烦。再者，采用超音波或红外线等技术进行距离测量，其信号的传递不仅容易受到环 境的干扰，而且超过一定距离后其传递信号的强度也会递减，因此会影响测量的准确性与 测量上的限制。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种测距系统及测距方法，以改善现有技术所存在如成本 高且易产生测量误差等问题。本发明的主要目的在于提供可测量两物体间的距离的测距系统及测距方法。为达成上述的目的，本发明的测距系统包括信号设定元件、亮度检测元件、存储器 及数据分析模块。其中信号设定元件用以设定显示器的输出信号的输出灰阶值；亮度检测 元件用以检测接收自输出信号的接收亮度值；存储器用以存储输出信号的亮度_距离对应 关系数据；且数据分析模块连接初始信号设定元件、亮度检测元件以及存储器，其中数据分 析模块借由输出灰阶值与接收亮度值之间的关系而从亮度-距离对应关系数据比对出亮 度检测元件与显示器的距离。在本发明的一个实施例中，输出信号为静态图像及动态图像其中之一。为达成上述的目的，本发明再提供一种测距系统，包括信号设定元件、亮度检测元 件、存储器及数据分析模块。其中信号设定元件用以设定显示器的输出信号的输出灰阶值； 亮度检测元件用以检测输出信号经反光体而反射的反射信号的反射亮度值；存储器用以存 储反射信号的亮度-距离对应关系数据；以及数据分析模块，其连接初始信号设定元件、亮 度检测元件以及存储器，其中数据分析模块借由输出灰阶值与反射亮度值之间的关系而从 亮度_距离对应关系数据比对出亮度检测元件与反光体的距离。为达成上述的目的，本发明再提供一种测距系统，包括亮度检测元件、存储器及数 据分析模块。其中亮度检测元件用以检测发光元件的输出亮度值；存储器用以存储发光元 件的亮度_距离对应关系数据；数据分析模块，其连接亮度检测元件及存储器，其中数据分 析模块借由比对输出亮度值与亮度-距离对应关系数据，借以得出亮度检测元件与发光元 件的距离。在本发明的一个实施例中，发光元件来自于显示装置，且输出亮度值在显示装置 的特定灰阶输出值下所检测。
为达成上述的目的，本发明提供一种测距方法，包括下列步骤(1)取得显示器的 输出灰阶值；(2)以亮度检测器检测该输出灰阶值的输出亮度值；以及(3)提供显示器的亮 度-距离对应关系数据，通过输出灰阶值与该输出亮度值之间的关系而从亮度-距离对应 关系数据比对出显示器与亮度检测器之间的距离。本发明可提高测量的准确性，以及降低测量上的限制。
图1是关于本发明的测距系统的功能方框图。图2是关于本发明的测距系统的第一实施例的示意图。图3是关于本发明的测距系统的亮度-距离对应关系数据的示意图<图4是关于本发明的测距系统的第二实施例的示意图。图5是关于本发明的测距系统的第三实施例的示意图。图6是关于本发明的测距方法的步骤流程图并且，上述附图中的附图标记说明如下la测距系统20a信号设定元件30a、30b、30c亮度检测元件40a存储器41a亮度_距离对应关系数据50a、50b、50c数据分析模块60a环境光源校正元件81a显示器83c发光元件
具体实施例方式为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施 例，并配合附图，作详细说明如下。以下请一并参考图1至图3，其为关于本发明的测距系统的第一实施例。如图1所示，本发明的测距系统la包括信号设定元件20a、亮度检测元件30a、存 储器40a、数据分析模块50a及环境光源校正元件60a。其中信号设定元件20a用以设定显 示器81a(如图2所示)的输出信号的输出灰阶值或亮度值；亮度检测元件30a用以检测 接收自输出信号的接收亮度值；存储器40a用以存储输出信号的亮度-距离对应关系数据 41a ；且数据分析模块50a连接初始信号设定元件20a、亮度检测元件30a以及存储器40a。 其中，该亮度-距离对应关系数据41a包含该输出信号在一特定输出灰阶值下被检测的接 收亮度值所对应的距离数据，借此，该数据分析模块50a借由输出灰阶值与接收亮度值之 间的关系而从亮度-距离对应关系数据41a比对出亮度检测元件30a与显示器81a的距离。在本发明的一个实施例中，亮度检测元件30a可为光检测器(photo sensor)及图 像提取装置其中之一，但本发明不以此为限。在本发明的一个实施例中，图像提取装置是数 码照相机、数码摄影机、个人数字助理或照相手机，但本发明不以此为限。
在本发明的一个实施例中，输出信号为静态图像及动态图像其中之一，但本发明 不以此为限。举例来说，静态图像可为图片；且动态图像可为电影。如图2所示，在本发明的一个实施例中，使用者可借由信号设定元件20a(图2未 示出，请参考图1)调整显示器81a的输出信号的输出灰阶值，其中输出灰阶值是0 255 阶。亮度检测元件30a检测接收自输出信号的接收亮度值，接着由数据分析模块50a比对 输出灰阶值与接收亮度值之间的关系而从亮度-距离对应关系数据41a找出亮度检测元件 30a与显示器81a的距离。如图3所示，在本发明的一个实施例中，亮度-距离对应关系数据41a可能包含多 个方程式，每一方程式代表显示器81a与亮度检测元件30a间在特定距离下的接收亮度值 与输出灰阶值之间的关系。其中横轴为输出灰阶值(通常为0 255灰阶值)，纵轴为接收 亮度值(亮度值，勒克司(lux))。且如图中所示，代表一特定距离的每一方程式可由各个 曲线来代表各个方程式表示，在本发明的一个实施例中，各个方程式所代表的特定距离分 别为10厘米(cm)、30厘米、50厘米、70厘米及90厘米。如此，该数据分析模块50a借由将 所检测获得的输出灰阶值与接收亮度值输入比对各个图上最接近的方程式中，数据分析模 块50a可比对出最符合该输出灰阶值与接收亮度值的方程式，并以此方程式所代表的距离 即作为显示器81a与亮度检测元件30a间的特定距离。在一个具体实施例中，若当该所检测获得的输出灰阶值与接收亮度值并不属于任 何一条对应一特定距离的特定方式而是介于两条对应不同距离的方程式之间时，则通过内 插的方式同样可推测出该输出灰阶值与接收亮度值所对应的距离值。在本发明的一个替代实施例中，亮度-距离对应关系数据41a也可由一查找表 (图未示出)来表示。同样，该查找表也根据接收亮度值与输出灰阶值决定显示器81a与亮 度检测元件30a间的距离。且前述的内插方式同样可以用来处理接收亮度值与输出灰阶值 介于两个不同距离之间时的距离推算。以下请参考图4，其是关于本发明测距系统的第二实施例。如图4所示，本实施例与上述实施例具有几乎完全相同的构件组成，且其同样以 一信号设定元件设定显示器的输出信号的输出灰阶值，但其最大的不同在于显示器以设定 好的输出灰阶值的输出信号先经过反光体82b，再由亮度检测元件30b检测显示器81b照 射至一反光体82b而反射接收自反光体82b反射的反射信号的反射亮度值，接着才由数据 分析模块比对从输出灰阶值与反射亮度值之间的关系比对存储在存储器中的亮度-距离 对应关系数据，进而得到该亮度检测元件30b与反光体82b的距离。在此实施例中，该亮 度-距离对应关系数据包含在该显示器的一特定输出灰阶值下，该反射信号被检测到的反 射亮度值所对应的距离数据。同样，该亮度-距离对应关系数据也可由多个方程式或查找 表所构成。此外，在本发明的另一实施例中，该显示器81b可以是投影机，而反光体82b是一 投影幕白板，但本发明不以此为限。举例来说，反光体82b也可是镜子、黑/白板、投影幕或 墙壁等等。且该亮度检测元件30b可以整合在投影机上，以借由前述的方法得出该投影机 与投影幕(镜子、黑/白板、投影幕或墙壁等)的距离。或者，在另一替代例中，该显示器81b 表示一电视机而该亮度检测元件30b整合于该电视机中，而该反光体则代表显示器观看者 的人脸，借此可得到电视机与人脸的距离。前述通过反射信号检测距离的方式还可应用于
6不同的实施方式中，不以前述用来说明的具体实施例为限。需注意的是，在本发明的第二实施例中，在建立该亮度-距离对应关系数据需纳 入将反光体82b的反射参数列入考虑(图未示出)。举例来说，当反光体82b接收输出信号 时，反光体82b仅将部分的输出信号的输出灰阶值反射，反光体82b可以是人脸、镜子、墙壁 或黑/白板等，再由亮度检测元件30b获得反射的输出信号的反射亮度值，但本发明不以此 为限，但各种反光体的反射参数并不相同，故必须视每一种应用情况的反光体为何而对其 反射参数加以调整，以获得更精准的反射亮度值，才能据以获得更精确的距离测量值。接下来请参考图5，其是关于本发明的测距系统的第三实施例。如图5所示，本实施例与上述实施例最大的不同在于该测距系统在显示器输出一 固定输出灰阶值的输出信号情况下，由该检测亮度检测元件30c检测该输出信号的输出亮 度值，再由该输出亮度值比对出对应的距离数据，决定该检测亮度检测元件30c与发光元 件83c的距离。此实施例中的构件与前述第一实施例的构件相同，其中，亮度检测元件30c 用以检测一发光元件83c的输出亮度值；存储器用以存储发光元件83c的亮度-距离对应 关系数据；数据分析模块连接亮度检测元件30c及存储器，其中数据分析模块借由比对输 出亮度值与亮度_距离对应关系数据，借以得出亮度检测元件30c与发光元件83c的距离。在本发明的这个实施例中，发光元件83c无需设定输出灰阶值或亮度值的显示 器，但本发明不以此为限。举例来说，任何无须设定输出灰阶值的固定光源装置或是外接光 源装置均可为本发明的发光元件83c，并且发光元件83c的输出灰阶值固定及为已知。同 样的，此实施例的测量方法也可应用于如前述第二实施例的反光体的反射亮度的检测方式 中。以下请参考图6，其为关于本发明的测距方法的步骤流程图。首先进行步骤S71 检测并存储环境光源的亮度值。如图1所示，在本发明的一个实施例中，亮度检测元件30a先检测并存储环境光源 的亮度值。接着进行步骤S72 取得显示器的输出灰阶值。在本发明的一个实施例中，信号设定元件20a用以设定显示器81a的输出信号的 输出灰阶值，且此输出灰阶值可由一特定图案的图像所提供，输出灰阶值可借由改变特定 图案的亮态与暗态的区域而加以调整，但本发明不以此为限，使用者也可自行设定其他静 态图像或动态图像。接着进行步骤S73 以亮度检测器检测输出灰阶值的输出亮度值。在本发明的一个实施例中，亮度检测器30a检测在步骤S72中所取得的输出灰阶 值的输出亮度值。接着进行步骤S74 提供显示器的亮度_距离对应关系数据，其中，该亮度_距离 对应关系数据包含该输出信号在一特定输出灰阶值下被检测的接收亮度值所对应的距离 数据，借此，以比对出显示器与亮度检测器之间的距离。在本发明的一个实施例中，亮度-距离对应关系数据41a是方程式组或查找表。亮 度_距离对应关系数据41a已在上述实施例说明，故在此不再赘述。需注意的是，在本发明的一个实施例中，环境光源校正元件60a可根据环境光源 的亮度值以校正环境光源的亮度值对于输出亮度值的影响，增加准确性。举例来说，环境光源校正元件60a可将亮度检测器30a所检测的输出亮度值先扣掉环境光源的亮度值再比对 亮度_距离对应关系数据41a，但本发明不以此为限。 虽然本发明已以优选实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域 普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的 保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。
权利要求
一种测距系统，包括一信号设定元件，用以设定一显示器的一输出信号的一输出灰阶值；一亮度检测元件，用以检测接收自该输出信号的一接收亮度值；一存储器，用以存储该输出信号的一亮度-距离对应关系数据，其中该亮度-距离对应关系数据包含该输出信号在一特定输出灰阶值下被检测的接收亮度值所对应的距离数据；以及一数据分析模块，其连接该初始信号设定元件、该亮度检测元件以及该存储器，其中该数据分析模块借由该输出灰阶值与该接收亮度值之间的关系而从该亮度-距离对应关系数据比对出该亮度检测元件与该显示器的距离。
2.如权利要求1所述的测距系统，其中该输出信号为一静态图像及一动态图像其中之一ο
3.如权利要求1所述的测距系统，其中该亮度-距离对应关系数据包含多个方程式，每 一方程式代表该显示器与该亮度检测元件间一特定距离下的接收亮度值与该输出灰阶值 之间的关系。
4.如权利要求1所述的测距系统，其中该亮度-距离对应关系数据包含一查找表，该查 找表根据该接收亮度值与该输出灰阶值决定该显示器与该亮度检测元件间的距离。
5.如权利要求1所述的测距系统，其还包含一环境光源校正元件，以校正该接收光度 值中受到环境光源图像的偏差值。
6.一种测距系统，包括一信号设定元件，用以设定一显示器的一输出信号的一输出灰阶值；一亮度检测元件，用以检测该输出信号经一反光体而反射的反射信号的一反射亮度值；一存储器，用以存储该反射信号的一亮度_距离对应关系数据，其中该亮度_距离对应 关系数据包含在一特定输出灰阶值下该反射信号被检测的反射亮度值所对应的距离数据； 以及一数据分析模块，其连接该初始信号设定元件、该亮度检测元件以及该存储器，其中该 数据分析模块借由该输出灰阶值与该反射亮度值之间的关系而从该亮度-距离对应关系 数据比对出该亮度检测元件与该反光体的距离。
7.一种测距系统，包括一亮度检测元件，用以检测一发光元件的一输出亮度值；以及 一存储器，用以存储该发光元件的一亮度_距离对应关系数据；以及 一数据分析模块，其连接该亮度检测元件及该存储器，其中该数据分析模块借由比对 该输出亮度值与该亮度-距离对应关系数据，借以得出该亮度检测元件与该发光元件的距离。
8.一种测距方法，包括下列步骤 步骤1，取得一显示器的一输出灰阶值；步骤2，以一亮度检测器检测该输出灰阶值的一输出亮度值；以及 步骤3，提供该显示器的一亮度-距离对应关系数据，通过该输出灰阶值与该输出亮度 值之间的关系而从该亮度-距离对应关系数据比对出该显示器与该亮度检测器之间的距离。
9.如权利要求11所述的测距方法，还包括下列步骤在检测该输出亮度值之前，先检测并存储环境光源的亮度值，并据以校正该环境光源 的亮度值对于该输出亮度值的影响。
10.如权利要求11所述的测距方法，该亮度-距离对应关系数据是一方程式组及一查 找表其中之一。
全文摘要
本发明涉及一种测距系统及测距方法，其中测距方法包括下列步骤(1)取得显示器的输出灰阶值；(2)以亮度检测器检测该输出灰阶值的输出亮度值；以及(3)提供显示器的亮度-距离对应关系数据，通过输出灰阶值与该输出亮度值之间的关系而从亮度-距离对应关系数据比对出显示器与亮度检测器之间的距离。本发明可提高测量的准确性，以及降低测量上的限制。
文档编号G01S17/08GK101806895SQ20091000736
公开日2010年8月18日 申请日期2009年2月17日 优先权日2009年2月17日
发明者柯杰斌 申请人:宏碁股份有限公司