如何将相机与目标的像素距离转为米/厘米并计算目标速度

一、当前测距计算的错误修正 #

你调用distance_finder时参数传递错误：函数的第二个参数要求传入目标真实宽度（单位米），但你传入的是第一帧计算出的obj_width_px（像素单位的投影宽度），这才导致结果出现异常数值。

正确调用方式 #

# 参数含义说明：
# focal_length_px：已转换为像素的焦距（你的计算值约1667px）
# real_obj_width：目标真实宽度（0.0373米）
# obj_width_in_frame：当前帧检测到的目标宽度（像素，示例值17）

def distance_finder(focal_length, real_obj_width, obj_width_in_frame):  
    distance = (real_obj_width * focal_length) / obj_width_in_frame  
    return distance

obj_width_in_frame = 17
obj_dst = distance_finder(focal_length_px, real_obj_width, obj_width_in_frame)

单位转换说明 #

按照小孔成像原理推导的公式，计算出的obj_dst直接以米为单位：

真实宽度（米） × 焦距（像素） / 帧内宽度（像素） → 像素单位抵消，结果单位与真实宽度一致（米）

转厘米只需乘以100：

obj_dst_cm = obj_dst * 100

二、运动目标速度计算 #

速度核心逻辑为真实位移 ÷ 时间差，分两种运动场景处理：

1. 目标沿相机光轴前后运动 #

通过相邻帧的距离差计算速度：

• 计算相邻两帧的时间差delta_t（比如帧率30fps时，单帧间隔为1/30秒）
• 分别算出两帧的目标距离d1、d2（单位米）
• 速度 = 距离差的绝对值 ÷ 时间差

示例代码：

delta_t = 1 / 30  # 30fps下的帧间隔时间

# 第t帧和t+1帧的目标宽度（像素）
obj_width_t = 15.5
obj_width_t1 = 17

d1 = distance_finder(focal_length_px, real_obj_width, obj_width_t)
d2 = distance_finder(focal_length_px, real_obj_width, obj_width_t1)

# 速度单位：米/秒
speed = abs(d2 - d1) / delta_t

2. 目标垂直光轴横向运动 #

需要结合相机视场角计算真实位移：

1. 计算水平视场角：
   先根据传感器尺寸和焦距推导，假设图像宽度为1920像素，传感器像素尺寸4.8µm：

   import math
   img_width_px = 1920
   sensor_width_mm = img_width_px * 4.8e-3  # 传感器物理宽度（mm）
   FOV_w = 2 * math.atan( (sensor_width_mm / 2) / 8 )  # 水平视场角（弧度制）
   

2. 计算像素位移对应的真实位移：
   用相邻帧目标的水平像素差，结合当前帧距离计算真实移动距离
3. 计算速度：

示例代码：

delta_t = 1 / 30

# 相邻帧目标中心的水平像素坐标
x_t = 500
x_t1 = 600
delta_px = abs(x_t1 - x_t)

# 当前帧的目标距离
current_dst = distance_finder(focal_length_px, real_obj_width, obj_width_in_frame)

# 计算真实位移和速度
delta_angle = (delta_px / img_width_px) * FOV_w
real_displacement = current_dst * math.sin(delta_angle)  # 小角度下可近似为 current_dst * delta_angle
speed = real_displacement / delta_t

内容的提问来源于stack exchange，提问作者S.EB