确定智能手机摄像头的视角

Question

我正在尝试确定 Droid Incredible 智能手机摄像头的视野大小。我需要知道我正在开发的应用程序的这个值。有谁知道我如何以编程方式找到/计算它？

Answer 1

Camera.Parameters getHorizo​​ntalViewAngle() 和 getVerticalViewAngle() 函数为您提供基本视角。我说“基础”，因为这些仅适用于处于未缩放状态的相机本身，并且即使视角本身发生变化，这些函数返回的值也不会改变。

Camera.Parameters p = camera.getParameters();
double thetaV = Math.toRadians(p.getVerticalViewAngle());
double thetaH = Math.toRadians(p.getHorizontalViewAngle());

有两件事会导致“有效”视角发生变化：缩放以及使用与相机宽高比不匹配的预览宽高比。

基础数学

视场 (θ) 的三角学相当简单：

tan(θ/2) = x / 2z

x = 2z tan(θ/2)

x 是在距离 z 处可见的线性距离；即，如果您在距离 z=1 米处举起一把尺子，您将能够看到该尺子的 x 米。

例如，在我的相机上，水平视场为 52.68°，而垂直视场为 40.74°。将它们转换为弧度并将其代入公式中，其中 z 值为任意 100m，您将得到 x 值 99.0m（水平）和 74.2m（垂直）。这是 4:3 的长宽比。

缩放 将

这个数学应用到缩放级别只是稍微困难一些。现在，x 保持不变，z 以已知的比率变化；我们必须确定 θ。

tan (θ/2) = x / (2z)

tan (θ'/2) = x / (2z')

θ' = 2 atan((z / z') tan(θ/2))

其中 z 是底数缩放级别 (100)，z' 是当前缩放级别（来自 CameraParameters.getZoomRatios），θ 是基本水平/垂直视场，θ' 是有效视场。添加度数->弧度转换会使这变得相当冗长。

private static double zoomAngle(double degrees, int zoom) {
    double theta = Math.toRadians(degrees);
    return 2d * Math.atan(100d * Math.tan(theta / 2d) / zoom);
}

Camera.Parameters p = camera.getParameters();
int zoom = p.getZoomRatios().get(p.getZoom()).intValue();
double thetaH = zoomAngle(p.getHorizontalViewAngle(), zoom);
double thetaV = zoomAngle(p.getVerticalViewAngle(), zoom);

纵横比

虽然典型相机的纵横比为 4:3，但预览也可以采用 5:3 和 16:9 的比例，这似乎是通过实际扩展水平视野来实现的。这似乎没有记录，因此不可靠，但通过假设它是如何工作的，我们可以计算视野。

数学计算与缩放计算类似；然而，在这种情况下，z 保持不变，而 x 发生变化。通过假设垂直视角保持不变，而水平视角随着纵横比的变化而变化，可以计算出新的有效水平视角。

tan(θ/2) = v / (2z)

tan(θ'/2) = h / (2z)

2z = v / tan(θ/2)

θ' = 2 atan((h/v) tan(θ/2))

这里 h/v 是纵横比，θ 是基本垂直视场，而 θ' 是有效水平视场。

Camera.Parameters p = camera.getParameters();
int zoom = p.getZoomRatios().get(p.getZoom()).intValue();
Camera.Size sz = p.getPreviewSize();
double aspect = (double) sz.width / (double) sz.height;
double thetaV = Math.toRadians(p.getVerticalViewAngle());
double thetaH = 2d * Math.atan(aspect * Math.tan(thetaV / 2));
thetaV = 2d * Math.atan(100d * Math.tan(thetaV / 2d) / zoom);
thetaH = 2d * Math.atan(100d * Math.tan(thetaH / 2d) / zoom);

正如我上面所说，由于这似乎没有记录，因此只是猜测它将适用于所有设备；它应该被视为黑客。正确的解决方案是分离出一组新的函数 getCurrentHorizo​​ntalViewAngle 和 getCurrentVerticalViewAngle。

Answer 2

除非有一些 API 调用（我不是 Android 程序员，我不知道），否则我只会从已知距离处拍摄一张尺子的图片，看看图片中显示了多少尺子，然后使用三角法找到角度，例如 this：

现在您已得到与图形的两个距离 l 和 d。通过一些简单的测角，可以得到：

tan(α/2) = (l/2)/d，

因此

α = 2*atan(l/2d)

因此，通过这个公式，您可以计算你的相机。当然，测量垂直视场的方式完全相同，只是您需要在垂直位置查看物体。

然后您可以将其硬编码为程序中的常量。 （当然，这是一个命名常量，因此很容易更改:-p）

Answer 3

我也有一个 Droid Incredible。 Android 2.2 引入了您正在寻找的功能。在我的代码中，我有：

public double getHVA() {
    return camera.getParameters().getHorizontalViewAngle();
}

public double getVVA() {
    return camera.getParameters().getVerticalViewAngle();
}

但是，这些要求您打开相机。我很想知道是否有一种“最佳实践”方法，不必每次都打开相机来获取这些值。

@David Zaslavsky - 怎么办？缩放级别之间的数学关系是什么？我在任何地方都找不到它（我在这个问题中问过： Android 相机变焦数字在数学上代表什么？）