基于RGB-IR深度相機的自動對焦方法及系統技術方案

本發明專利技術涉及自動對焦領域，特別是涉及一種利用RGB?IR深度相機獲取深度信息以實現自動對焦的方法和相機系統，該方法包括以下步驟：S1：利用投影模塊向目標空間投射經編碼的紅外結構光圖案；S2：利用RGB?IR相機獲取目標區域的RGB圖像；S3：獲取該RGB圖像中需要對焦的對焦區域；S4：深度相機根據該對焦區域，在采集圖像的對應位置上，截取僅包括該對焦區域的深度提取區域，利用RGB?IR相機僅獲取該深度提取區域的結構光紅外圖像，根據該深度提取區域計算該對焦區域的深度信息；S5：根據所述深度信息通過所述RGB?IR相機進行自動對焦。本發明專利技術可以實現對目標空間中任一位置實現快速且高精度的自動對焦。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及自動對焦領域，特別是涉及一種利用RGB-IR深度相機獲取深度信息以實現自動對焦的方法和相機系統。
技術介紹
自動對焦技術是實現相機拍攝高質量圖像的關鍵，自動對焦技術主要分為被動式和主動式自動對焦。被動式自動對焦是利用被對焦物體在像面所成的圖像的清晰度來進行對焦，一般地，需要經過爬山法或者梯度下降等算法進行迭代，即通過一次次的調整焦距直到圖像最為清晰為至，這種方法優點在于不需要利用其他裝置，缺點在于對焦速度較慢。主動式自動對焦是根據被對焦物體距離鏡頭的深度值來實現對焦，用于測量物體深度值的方法有激光測距法、超聲測距法等等，這種方法的優點在于能快速進行自動對焦，不足之處在于需要額外的裝置來測量深度。隨著近年來攝像頭數量的增加，比如雙攝像頭的出現，主動式自動對焦技術又出現了利用雙目視覺法計算出深度然后實現對焦。事實上，由于雙目視覺計算深度的算法較為復雜，且精度不能保證，因而這種自動對焦技術也不能達到很好的效果。目前的基于深度相機的主動式對焦技術，對于深度信息的獲取一般是在獲取目標區域之前就完成所有深度圖像的深度信息的獲取，這樣就存在這樣一個問題，由于事先需要對振幅圖像進行深度信息計算，并存儲所有的深度信息，導致目前的自動對焦技術計算量非常大，特別是，針對類似于攝影等的動態模式下，因為需要實時保證圖像的清晰，所以對焦的過程需要一直運行，目前最低幀率(FPS)也要20-30左右，每一幀下針對視野范圍內的圖像的每個像素完成深度信息的獲取，顯然這個計算量非常大，如果針對更高的幀率，這一計算量將更大，所以對焦速度將變得很慢，直接導致拍攝的圖像清晰度降低。另外，上述的基于深度相機的自動對焦技術，由于計算量大，對于多點對焦的更加不堪重負，所以不能實現多點對焦的功能。以上
技術介紹
內容的公開僅用于輔助理解本專利技術的專利技術構思及技術方案，其并不必然屬于本專利申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本專利申請的申請日已經公開的情況下，上述
技術介紹
不應當用于評價本申請的新穎性和創造性。
技術實現思路
本專利技術目的在于提出一種基于深度相機的自動對焦方法及系統，以解決上述現有技術存在的獲取深度信息不當導致的計算量大、無法很好流暢的自動對焦的技術問題。為此，本專利技術提出一種基于深度相機的自動對焦方法，包括以下步驟：S1：利用投影模塊向目標空間投射經編碼的紅外結構光圖案；S2：利用RGB-IR相機獲取目標區域的RGB圖像；S3：獲取該RGB圖像中需要對焦的對焦區域；S4：深度相機根據該對焦區域，在采集圖像的對應位置上，截取僅包括該對焦區域的深度提取區域，利用RGB-IR相機僅獲取該深度提取區域的結構光紅外圖像，根據該深度提取區域計算該對焦區域的深度信息；S5：根據所述深度信息通過所述RGB-IR相機進行自動對焦。優選地，本專利技術提供的方法還可以具有如下特征或步驟：此外為了解決多點對焦的問題，步驟S3中，該RGB圖像中包括一個或一個以上的需要對焦的對焦區域。同時，針對多點對焦的問題，步驟S4中，所述深度相機根據一個以上的該對焦區域，在采集圖像的對應的一個以上的位置上，截取對應個數的僅包括該對焦區域的深度提取區域，利用RGB-IR相機分別獲取各所述深度提取區域的結構光紅外圖像，根據各所述深度提取區域計算各所述對焦區域的多個深度信息，步驟S5中，根據所述多個深度信息通過所述RGB-IR相機進行自動對焦。對于單點對焦，步驟S4中，所述深度相機根據該對焦區域，在采集圖像的對應位置上，截取一個僅包括該對焦區域的深度提取區域，利用RGB-IR相機僅獲取該深度提取區域的結構光紅外圖像，根據該深度提取區域計算該對焦區域的深度信息。獲取RGB圖像中對焦區域各像素的深度值；若對焦區域為單個像素點，則將該像素點的深度值直接作為深度信息進行自動對焦；若所述對焦區域中包含多個像素，則需要將多個像素的深度值融合成單一的深度值，得到該區域的單一深度信息。按深度值大小分布情況，選取中間分布的像素的深度值來做平均，從而得到該對焦區域的單一深度信息。步驟S3中，所述對焦區域包括動態對焦區域和靜態對焦區域，步驟S4中，根據所述對焦區域的狀態對采集圖像的對應截取深度提取區域。另外本專利技術還提出了一種基于深度相機的自動對焦系統，利用上述任一項所述的自動對焦方法執行對焦，包括投影模塊、RGB-IR相機、處理器模塊以及控制器模塊，投影模塊用于向目標空間投射經編碼的紅外結構光圖案；RGB-IR相機用于同步獲取對焦區域的結構光紅外圖像以及目標區域的RGB圖像，深度相機單元以及變焦相機單元分別獲取對焦區域的深度圖像以及RGB圖像；處理器單元用于獲取RGB圖像中的對焦區域以及該對焦區域的深度信息；控制器模塊用于根據深度信息對RGB-IR相機進行自動對焦。所述RGB-IR相機包括圖像傳感器、濾光片和變焦鏡頭，所述濾光片包括R濾光單元、G濾光單元、B濾光單元和IR濾光單元，通過R濾光單元、G濾光單元和B濾光單元獲得RGB圖像，通過IR濾光單元獲取結構光紅外圖像。所述投影模塊包括紅外光源、準直透鏡和衍射光學元件，所述紅外光源發射的紅外激光通過所述準直透鏡進行準直后，經衍射光學元件擴束成多束激光，在目標空間中投射編碼的紅外結構光圖案。本專利技術與現有技術對比的有益效果包括：本專利技術主要利用了RGB-IR相機與的特色進行獲取深度值，因RGB-IR相機除了傳統的R(紅)、G(綠)、B(藍)光的通道外，還可以采集IR光(紅外光)，利用這一特性，本專利技術將基于結構光的深度相機與RGB-IR相機相互整合，實現了深度圖像與RGB圖像的無視差采集，免去了配準的步驟，可直接將深度提取區域獲取的深度信息作為自動對焦的深度值，進一步提高了自動對焦的速度，降低了計算量。除此之外，本專利技術的自動對焦方法是在獲取目標區域的RGB圖像，并在RGB圖像中獲取需要對焦的對焦區域后才對利用深度相機獲取深度圖像，并且所用來提取深度圖像的深度提取區域僅僅包括對焦區域所在的區域，截取了采集圖像上除對焦區域以外的其他區域，以此來獲取深度信息，這樣相比于現有的深度信息獲取方法，一方面，對比于采用雙目視覺法通過獲取第一和第二目標圖像經過一套復雜的算法來獲取深度值而言，本方法可以對目標空間中任一位置實現快速且高精度的自動對焦，優于目前主動式自動對焦的方法，同時優于基于激光測距等被動式自動對焦的方法，另一方面，自動對焦的計算量大大降低，無需事先全部計算出全部的深度信息，幀率的影響較小，就算基于幀率較高的情況下，也能快速對焦，特別的，本專利技術更加適用于動態目標的快速對焦，實施對焦的效果大大提高，使得拍攝的圖像更為清晰，可以流暢的自動對焦。附圖說明圖1是本專利技術具體實施方式一的系統框圖。圖2是本專利技術具體實施方式一中自動對焦系統設于移動終端上示意圖；圖3是本專利技術具體實施方式一RGB-IR相機的結構示意圖。圖4是本專利技術具體實施方式一濾光片各濾光單元占比圖一。圖5是本專利技術具體實施方式一濾光片各濾光單元占比圖二；圖6是本專利技術具體實施方式二的流程圖；圖7是本專利技術具體實施方式三的流程圖；圖8是本專利技術具體實施方式二和三的光路示意圖。圖9為本專利技術具體實施方式二中RGB-IR相機獲取的RGB圖像示意圖。圖10為本專利技術具體實施方式二中RGB-IR相機的獲取的深度圖像示意圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于RGB?IR深度相機的自動對焦方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：利用投影模塊向目標空間投射經編碼的紅外結構光圖案；S2：利用RGB?IR相機獲取目標區域的RGB圖像；S3：獲取該RGB圖像中需要對焦的對焦區域；S4：深度相機根據該對焦區域，在采集圖像的對應位置上，截取僅包括該對焦區域的深度提取區域，利用RGB?IR相機僅獲取該深度提取區域的結構光紅外圖像，根據該深度提取區域計算該對焦區域的深度信息；S5：根據所述深度信息通過所述RGB?IR相機進行自動對焦。

【技術特征摘要】
1.一種基于RGB-IR深度相機的自動對焦方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：利用投影模塊向目標空間投射經編碼的紅外結構光圖案；S2：利用RGB-IR相機獲取目標區域的RGB圖像；S3：獲取該RGB圖像中需要對焦的對焦區域；S4：深度相機根據該對焦區域，在采集圖像的對應位置上，截取僅包括該對焦區域的深度提取區域，利用RGB-IR相機僅獲取該深度提取區域的結構光紅外圖像，根據該深度提取區域計算該對焦區域的深度信息；S5：根據所述深度信息通過所述RGB-IR相機進行自動對焦。2.如權利要求1所述的自動對焦方法，其特征在于：步驟S3中，該RGB圖像中包括一個或一個以上的需要對焦的對焦區域。3.如權利要求2所述的自動對焦方法，其特征在于：步驟S4中，所述深度相機根據一個以上的該對焦區域，在采集圖像的對應的一個以上的位置上，截取對應個數的僅包括該對焦區域的深度提取區域，利用RGB-IR相機分別獲取各所述深度提取區域的結構光紅外圖像，根據各所述深度提取區域計算各所述對焦區域的多個深度信息，步驟S5中，根據所述多個深度信息通過所述RGB-IR相機進行自動對焦。4.如權利要求2所述的自動對焦方法，其特征在于：步驟S4中，所述深度相機根據該對焦區域，在采集圖像的對應位置上，截取一個僅包括該對焦區域的深度提取區域，利用RGB-IR相機僅獲取該深度提取區域的結構光紅外圖像，根據該深度提取區域計算該對焦區域的深度信息。5.如權利要求1-4任一項所述的自動對焦方法，其特征在于：獲取RGB圖像中對焦區域各像素的深度值；若對焦區域為單個像素點，則將該像素點的深度值直接作為深度信息進行自動對焦...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃源浩，劉龍，肖振中，許星，
申請(專利權)人：深圳奧比中光科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44