Đo khoảng cách giữa hai điểm bằng camera điện thoại

Để đo khoảng cách giữa hai điểm trên một vật thể bằng camera điện thoại mà không biết khoảng cách từ điện thoại đến vật thể, bạn có thể sử dụng phương pháp dựa trên tỷ lệ pixel hoặc các công nghệ hỗ trợ có sẵn trên điện thoại hiện đại, như LiDAR (nếu có). Dưới đây là các giải pháp khả thi:

1. Phương pháp dựa trên tỷ lệ pixel và giả định kích thước thực

Nếu bạn không có thông tin về khoảng cách từ điện thoại đến vật thể, nhưng có thể giả định rằng vật thể nằm trong một mặt phẳng vuông góc với camera (như bức tường hoặc mặt phẳng), bạn có thể ước tính khoảng cách giữa hai điểm dựa trên tỷ lệ pixel.

Các bước:

1. Xác định hai điểm trong ảnh:
   • Sử dụng các công cụ như OpenCV để phát hiện tọa độ pixel của hai điểm trong hình ảnh.

import cv2

# Đọc ảnh
img = cv2.imread("image.jpg")

# Hiển thị ảnh và chọn hai điểm
points = []

def click_event(event, x, y, flags, param):
    if event == cv2.EVENT_LBUTTONDOWN:
        points.append((x, y))
        print(f"Point: {x, y}")

cv2.imshow("Image", img)
cv2.setMouseCallback("Image", click_event)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

1. Tính khoảng cách pixel giữa hai điểm: Sử dụng công thức Pythagore:

dpixel​=sqrt( pow((x2​−x1​), 2)+pow((y2​−y1​),2)​ )

1. Ước tính tỷ lệ pixel:
   • Giả sử bạn biết kích thước thực tế của một vật thể khác trong cùng hình ảnh.
   • Tính tỷ lệ pixel trên đơn vị thực tế: Tỷ lệ=Kıˊch thước thực teˆˊKhoảng caˊch pixel của vật chuẩn\text{Tỷ lệ} = \frac{\text{Kích thước thực tế}}{\text{Khoảng cách pixel của vật chuẩn}}
2. Tính khoảng cách thực tế: Áp dụng tỷ lệ trên khoảng cách pixel giữa hai điểm: Khoảng caˊch thực teˆˊ=dpixel⋅Tỷ lệ\text{Khoảng cách thực tế} = d_{\text{pixel}} \cdot \text{Tỷ lệ}

Hạn chế:

• Kết quả chỉ chính xác nếu mặt phẳng của vật thể song song với camera.
• Cần một vật chuẩn để xác định tỷ lệ.

2. Sử dụng camera với Depth API

Nếu điện thoại của bạn hỗ trợ đo chiều sâu (ví dụ: các điện thoại có LiDAR hoặc sử dụng Google ARCore / Apple ARKit), bạn có thể đo khoảng cách giữa hai điểm chính xác hơn bằng cách sử dụng thông tin chiều sâu.

Các bước:

1. Cài đặt AR framework:
   • Dùng Google ARCore (Android) hoặc Apple ARKit (iOS) để truy cập dữ liệu chiều sâu.
   • Ví dụ: Sử dụng ARCore Depth API để lấy thông tin chiều sâu cho từng điểm trong ảnh.
2. Đo khoảng cách bằng chiều sâu: Với thông tin chiều sâu Z1Z_1 và Z2Z_2 của hai điểm cùng tọa độ pixel (x1,y1)(x_1, y_1) và (x2,y2)(x_2, y_2):
   • Tính khoảng cách không gian 3D: d=(x2−x1)2+(y2−y1)2+(Z2−Z1)2d = \sqrt{(x_2 – x_1)^2 + (y_2 – y_1)^2 + (Z_2 – Z_1)^2}
3. Triển khai với mã code: Ví dụ (trên Android với ARCore):

fun calculateDistance(point1: Pose, point2: Pose): Float {
    val dx = point2.tx() - point1.tx()
    val dy = point2.ty() - point1.ty()
    val dz = point2.tz() - point1.tz()
    return sqrt(dx * dx + dy * dy + dz * dz)
}

Ưu điểm:

• Độ chính xác cao hơn nhờ sử dụng dữ liệu chiều sâu.
• Không cần giả định kích thước thực tế hoặc khoảng cách từ camera đến vật thể.

Hạn chế:

• Chỉ hoạt động trên các thiết bị hỗ trợ AR.

3. Phương pháp dựa trên stereo vision

Nếu điện thoại của bạn không hỗ trợ đo chiều sâu, bạn có thể dùng kỹ thuật stereo vision với một ứng dụng camera tự viết để tạo hai ảnh từ hai góc chụp hơi lệch nhau.

Các bước:

1. Chụp hai ảnh:
   • Chụp hai ảnh của vật thể từ hai góc chụp khác nhau (dịch chuyển camera theo phương ngang một khoảng cố định BB).
   • Đảm bảo khoảng cách dịch chuyển BB được biết chính xác.
2. Tìm disparity giữa hai ảnh:
   • Sử dụng OpenCV để tính disparity giữa hai ảnh:

import cv2
import numpy as np

# Load hai ảnh
imgL = cv2.imread('left_image.jpg', 0)
imgR = cv2.imread('right_image.jpg', 0)

# Tính disparity
stereo = cv2.StereoBM_create(numDisparities=16, blockSize=15)
disparity = stereo.compute(imgL, imgR)

# Hiển thị disparity map
cv2.imshow('Disparity', disparity)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

1. Tính khoảng cách thực tế:
   • Dùng công thức stereo vision: Z=f⋅BdZ = \frac{f \cdot B}{d}
   Trong đó:
   • ZZ: Khoảng cách đến điểm.
   • ff: Tiêu cự của camera (từ thông số nội tại).
   • BB: Khoảng cách giữa hai camera.
   • dd: Disparity (chênh lệch giữa hai ảnh).

Hạn chế:

• Phức tạp hơn và yêu cầu thiết bị phải được đặt chính xác.
• Không phù hợp nếu không thể dịch chuyển điện thoại.

4. Sử dụng ứng dụng đo khoảng cách

Nếu bạn chỉ cần giải pháp nhanh chóng và không cần tự triển khai, hãy sử dụng các ứng dụng đo khoảng cách sẵn có trên điện thoại:

• Measure (iOS): Ứng dụng có sẵn trên iPhone (có LiDAR).
• Google Measure (Android): Dựa trên ARCore để đo khoảng cách.

Tóm tắt

• Dùng tỷ lệ pixel: Nếu bạn biết kích thước thực của một vật thể chuẩn.
• Dùng Depth API hoặc LiDAR: Nếu điện thoại hỗ trợ cảm biến chiều sâu.
• Dùng stereo vision: Nếu có thể chụp hai ảnh từ hai góc khác nhau.
• Dùng ứng dụng có sẵn: Nếu muốn tiết kiệm thời gian.

Bạn muốn triển khai chi tiết phương pháp nào? 😊