基于RGB-IR深度相机的自动对焦方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及自动对焦领域，特别是涉及一种利用RGB‑IR深度相机获取深度信息以实现自动对焦的方法和相机系统，该方法包括以下步骤：S1：利用投影模块向目标空间投射经编码的红外结构光图案；S2：利用RGB‑IR相机获取目标区域的RGB图像；S3：获取该RGB图像中需要对焦的对焦区域；S4：深度相机根据该对焦区域，在采集图像的对应位置上，截取仅包括该对焦区域的深度提取区域，利用RGB‑IR相机仅获取该深度提取区域的结构光红外图像，根据该深度提取区域计算该对焦区域的深度信息；S5：根据所述深度信息通过所述RGB‑IR相机进行自动对焦。本发明专利技术可以实现对目标空间中任一位置实现快速且高精度的自动对焦。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动对焦领域，特别是涉及一种利用RGB-IR深度相机获取深度信息以实现自动对焦的方法和相机系统。
技术介绍
自动对焦技术是实现相机拍摄高质量图像的关键，自动对焦技术主要分为被动式和主动式自动对焦。被动式自动对焦是利用被对焦物体在像面所成的图像的清晰度来进行对焦，一般地，需要经过爬山法或者梯度下降等算法进行迭代，即通过一次次的调整焦距直到图像最为清晰为至，这种方法优点在于不需要利用其他装置，缺点在于对焦速度较慢。主动式自动对焦是根据被对焦物体距离镜头的深度值来实现对焦，用于测量物体深度值的方法有激光测距法、超声测距法等等，这种方法的优点在于能快速进行自动对焦，不足之处在于需要额外的装置来测量深度。随着近年来摄像头数量的增加，比如双摄像头的出现，主动式自动对焦技术又出现了利用双目视觉法计算出深度然后实现对焦。事实上，由于双目视觉计算深度的算法较为复杂，且精度不能保证，因而这种自动对焦技术也不能达到很好的效果。目前的基于深度相机的主动式对焦技术，对于深度信息的获取一般是在获取目标区域之前就完成所有深度图像的深度信息的获取，这样就存在这样一个问题，由于事先需要对振幅图像进行深度信息计算，并存储所有的深度信息，导致目前的自动对焦技术计算量非常大，特别是，针对类似于摄影等的动态模式下，因为需要实时保证图像的清晰，所以对焦的过程需要一直运行，目前最低帧率(FPS)也要20-30左右，每一帧下针对视野范围内的图像的每个像素完成深度信息的获取，显然这个计算量非常大，如果针对更高的帧率，这一计算量将更大，所以对焦速度将变得很慢，直接导致拍摄的图像清晰度降低。另外，上述的基于深度相机的自动对焦技术，由于计算量大，对于多点对焦的更加不堪重负，所以不能实现多点对焦的功能。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出一种基于深度相机的自动对焦方法及系统，以解决上述现有技术存在的获取深度信息不当导致的计算量大、无法很好流畅的自动对焦的技术问题。为此，本专利技术提出一种基于深度相机的自动对焦方法，包括以下步骤：S1：利用投影模块向目标空间投射经编码的红外结构光图案；S2：利用RGB-IR相机获取目标区域的RGB图像；S3：获取该RGB图像中需要对焦的对焦区域；S4：深度相机根据该对焦区域，在采集图像的对应位置上，截取仅包括该对焦区域的深度提取区域，利用RGB-IR相机仅获取该深度提取区域的结构光红外图像，根据该深度提取区域计算该对焦区域的深度信息；S5：根据所述深度信息通过所述RGB-IR相机进行自动对焦。优选地，本专利技术提供的方法还可以具有如下特征或步骤：此外为了解决多点对焦的问题，步骤S3中，该RGB图像中包括一个或一个以上的需要对焦的对焦区域。同时，针对多点对焦的问题，步骤S4中，所述深度相机根据一个以上的该对焦区域，在采集图像的对应的一个以上的位置上，截取对应个数的仅包括该对焦区域的深度提取区域，利用RGB-IR相机分别获取各所述深度提取区域的结构光红外图像，根据各所述深度提取区域计算各所述对焦区域的多个深度信息，步骤S5中，根据所述多个深度信息通过所述RGB-IR相机进行自动对焦。对于单点对焦，步骤S4中，所述深度相机根据该对焦区域，在采集图像的对应位置上，截取一个仅包括该对焦区域的深度提取区域，利用RGB-IR相机仅获取该深度提取区域的结构光红外图像，根据该深度提取区域计算该对焦区域的深度信息。获取RGB图像中对焦区域各像素的深度值；若对焦区域为单个像素点，则将该像素点的深度值直接作为深度信息进行自动对焦；若所述对焦区域中包含多个像素，则需要将多个像素的深度值融合成单一的深度值，得到该区域的单一深度信息。按深度值大小分布情况，选取中间分布的像素的深度值来做平均，从而得到该对焦区域的单一深度信息。步骤S3中，所述对焦区域包括动态对焦区域和静态对焦区域，步骤S4中，根据所述对焦区域的状态对采集图像的对应截取深度提取区域。另外本专利技术还提出了一种基于深度相机的自动对焦系统，利用上述任一项所述的自动对焦方法执行对焦，包括投影模块、RGB-IR相机、处理器模块以及控制器模块，投影模块用于向目标空间投射经编码的红外结构光图案；RGB-IR相机用于同步获取对焦区域的结构光红外图像以及目标区域的RGB图像，深度相机单元以及变焦相机单元分别获取对焦区域的深度图像以及RGB图像；处理器单元用于获取RGB图像中的对焦区域以及该对焦区域的深度信息；控制器模块用于根据深度信息对RGB-IR相机进行自动对焦。所述RGB-IR相机包括图像传感器、滤光片和变焦镜头，所述滤光片包括R滤光单元、G滤光单元、B滤光单元和IR滤光单元，通过R滤光单元、G滤光单元和B滤光单元获得RGB图像，通过IR滤光单元获取结构光红外图像。所述投影模块包括红外光源、准直透镜和衍射光学元件，所述红外光源发射的红外激光通过所述准直透镜进行准直后，经衍射光学元件扩束成多束激光，在目标空间中投射编码的红外结构光图案。本专利技术与现有技术对比的有益效果包括：本专利技术主要利用了RGB-IR相机与的特色进行获取深度值，因RGB-IR相机除了传统的R(红)、G(绿)、B(蓝)光的通道外，还可以采集IR光(红外光)，利用这一特性，本专利技术将基于结构光的深度相机与RGB-IR相机相互整合，实现了深度图像与RGB图像的无视差采集，免去了配准的步骤，可直接将深度提取区域获取的深度信息作为自动对焦的深度值，进一步提高了自动对焦的速度，降低了计算量。除此之外，本专利技术的自动对焦方法是在获取目标区域的RGB图像，并在RGB图像中获取需要对焦的对焦区域后才对利用深度相机获取深度图像，并且所用来提取深度图像的深度提取区域仅仅包括对焦区域所在的区域，截取了采集图像上除对焦区域以外的其他区域，以此来获取深度信息，这样相比于现有的深度信息获取方法，一方面，对比于采用双目视觉法通过获取第一和第二目标图像经过一套复杂的算法来获取深度值而言，本方法可以对目标空间中任一位置实现快速且高精度的自动对焦，优于目前主动式自动对焦的方法，同时优于基于激光测距等被动式自动对焦的方法，另一方面，自动对焦的计算量大大降低，无需事先全部计算出全部的深度信息，帧率的影响较小，就算基于帧率较高的情况下，也能快速对焦，特别的，本专利技术更加适用于动态目标的快速对焦，实施对焦的效果大大提高，使得拍摄的图像更为清晰，可以流畅的自动对焦。附图说明图1是本专利技术具体实施方式一的系统框图。图2是本专利技术具体实施方式一中自动对焦系统设于移动终端上示意图；图3是本专利技术具体实施方式一RGB-IR相机的结构示意图。图4是本专利技术具体实施方式一滤光片各滤光单元占比图一。图5是本专利技术具体实施方式一滤光片各滤光单元占比图二；图6是本专利技术具体实施方式二的流程图；图7是本专利技术具体实施方式三的流程图；图8是本专利技术具体实施方式二和三的光路示意图。图9为本专利技术具体实施方式二中RGB-IR相机获取的RGB图像示意图。图10为本专利技术具体实施方式二中RGB-IR相机的获取的深度图像示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于RGB‑IR深度相机的自动对焦方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用投影模块向目标空间投射经编码的红外结构光图案；S2：利用RGB‑IR相机获取目标区域的RGB图像；S3：获取该RGB图像中需要对焦的对焦区域；S4：深度相机根据该对焦区域，在采集图像的对应位置上，截取仅包括该对焦区域的深度提取区域，利用RGB‑IR相机仅获取该深度提取区域的结构光红外图像，根据该深度提取区域计算该对焦区域的深度信息；S5：根据所述深度信息通过所述RGB‑IR相机进行自动对焦。

【技术特征摘要】
1.一种基于RGB-IR深度相机的自动对焦方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用投影模块向目标空间投射经编码的红外结构光图案；S2：利用RGB-IR相机获取目标区域的RGB图像；S3：获取该RGB图像中需要对焦的对焦区域；S4：深度相机根据该对焦区域，在采集图像的对应位置上，截取仅包括该对焦区域的深度提取区域，利用RGB-IR相机仅获取该深度提取区域的结构光红外图像，根据该深度提取区域计算该对焦区域的深度信息；S5：根据所述深度信息通过所述RGB-IR相机进行自动对焦。2.如权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于：步骤S3中，该RGB图像中包括一个或一个以上的需要对焦的对焦区域。3.如权利要求2所述的自动对焦方法，其特征在于：步骤S4中，所述深度相机根据一个以上的该对焦区域，在采集图像的对应的一个以上的位置上，截取对应个数的仅包括该对焦区域的深度提取区域，利用RGB-IR相机分别获取各所述深度提取区域的结构光红外图像，根据各所述深度提取区域计算各所述对焦区域的多个深度信息，步骤S5中，根据所述多个深度信息通过所述RGB-IR相机进行自动对焦。4.如权利要求2所述的自动对焦方法，其特征在于：步骤S4中，所述深度相机根据该对焦区域，在采集图像的对应位置上，截取一个仅包括该对焦区域的深度提取区域，利用RGB-IR相机仅获取该深度提取区域的结构光红外图像，根据该深度提取区域计算该对焦区域的深度信息。5.如权利要求1-4任一项所述的自动对焦方法，其特征在于：获取RGB图像中对焦区域各像素的深度值；若对焦区域为单个像素点，则将该像素点的深度值直接作为深度信息进行自动对焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄源浩，刘龙，肖振中，许星，
申请(专利权)人：深圳奥比中光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44