android - 确定智能手机摄像头的视角

Question

我正在尝试确定 Droid Incredible 智能手机相机的视场度数。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出/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());

有两件事会导致您的“有效”视角发生变化：缩放和使用与相机纵横比不匹配的预览纵横比。

基础数学

视场 (Θ) 的三角函数相当简单：

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，水平视野是 52.68°，而垂直视野是 40.74°。将这些转换为弧度并将它们代入公式中，任意 z 值为 100m，得到的 x 值为 99.0m（水平）和 74.2m（垂直）。这是 4:3 的纵横比。

飞涨

将此数学应用于缩放级别只是稍微困难一些。现在，x 保持不变，而 z 以已知比率变化；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 是基本缩放级别 (100)，z' 是当前缩放级别（来自 CameraParameters.getZoomRatios），Θ 是基本水平/垂直视野，Θ' 是有效视野。添加度数->弧度转换使这相当冗长。

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

虽然典型的相机是 4:3 的纵横比，但预览也可能以 5:3 和 16:9 的比例提供，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。

数学类似于缩放计算；但是，在这种情况下，z 保持不变，而变化的是 x。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，就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 是基本垂直视野，而 Θ' 是有效水平视野。

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；它应该被认为是一种黑客行为。正确的解决方案是拆分一组新的函数 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），否则我会从已知距离拍一张尺子的照片，看看图中显示了多少尺子，然后使用三角法找到这样的角度：

现在你有两个距离 l 和 d 从图中。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，使用此公式，您可以计算相机的水平视野。当然，测量垂直 fov 的方式完全相同，只是您需要在垂直位置查看对象。

然后，您可以将其硬编码为程序中的常量。（当然是一个命名常量，所以很容易改变：-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”方式不必每次都打开相机来获取这些值。

@David Zaslavsky - 怎么样？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 相机缩放数字在数学上代表什么？）