多光源投影仪的自动调焦方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多光源投影仪的自动调焦方法和系统，该方法包括：S1：多光源投影仪向具有不同深度的多个空间平面投影出多个光束；S2：采集模块实时采集所述多个光束在所述多个空间平面的光斑图像；S3：根据所采集的光斑图像，计算模块实时计算清晰度的参数值；S4：调焦模块不断调整光源的相对位置，重复步骤S1‑S3；S5：调焦模块根据实时获得的参数值获取最佳参数值，并将光源调整至最佳位置。所述方法和系统能够实现多光源投影仪的自动调焦，并克服现有技术中人工调焦所带来的精度不高的问题，同时调焦效率得到大幅提升。

Automatic focusing method and system for multi light projector

The invention discloses an automatic focusing method and system for multi projector light source, the method includes: S1: multi source projector to multiple space plane projection of a plurality of beams with different depth; S2: acquisition module real-time acquisition of the plurality of light beams in the plurality of space plane spot image; S3: according to the spot image acquisition, parameter calculation module of real-time calculation of definition of value; S4: the relative position of the focus module continuously adjust the light source, repeat steps S1 S3; S5: focusing module to obtain optimal parameter values according to the parameter values obtained in real time, and will be adjusted to the best position of the light source. The method and the system can realize the automatic focusing of the multi light projector, and overcome the problem that the precision caused by manual focusing in the prior art is not high, and the focusing efficiency is greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
多光源投影仪的自动调焦方法与系统
本专利技术涉及光学技术及计算机
，具体涉及一种多光源投影仪的自动调焦方法与系统。
技术介绍
光学测量中常常会用到激光投影仪，特别目前基于结构光的深度相机的产生及广泛应用，促使了作为其部件之一的激光投影仪的不断发展。目前大部分的激光投影仪采用的是单个的边发射激光器光源，随着激光器的不断发展，垂直腔面激光器由于其发散角小、功耗及成本低、体积小易于集成等优点将会被越来越多的激光投影仪采用。尽管垂直腔面发射激光器有诸多的优点，但在组装过程中相对位置的调节则相对困难，这里的相对位置指的是光源与准直透镜之间或其他光学元件之间的距离。与单个边发射激光光源相比，由于光源数量上的增加，通过光学元件射出的光束数量也增多，在进行调节时可参考的光束较多导致人工判断难以判断是否处于最佳的相对位置上。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种多光源投影仪的自动调焦方法与系统，其能够进行自动调焦，并有效解决人工调焦或机械调焦所带来的精度不准的问题。本专利技术提供一种多光源投影仪的自动调焦方法，包括如下步骤：S1：多光源投影仪向具有不同深度的多个空间平面投影出多个光束；S2：采集模块实时采集所述多个光束在所述多个空间平面的光斑图像；S3：根据所采集的光斑图像，计算模块实时计算清晰度的参数值；S4：调焦模块不断调整光源的相对位置，重复步骤S1-S3；S5：调焦模块根据实时获得的参数值获取最佳参数值，并将光源调整至最佳位置。优选地，所述多光源投影仪包括多个垂直腔面激光器及光学元件，所述垂直腔面激光器具有相同的发光强度、发光面积及形状，所述光学元件包括透镜、衍射光学元件中的一种或两种。优选地，所述多个空间平面包括：至少两个与投影仪距离不等的平面，且每个平面上至少有一个光束。优选地，所述多个空间平面之间的最大深度差小于采集模块的景深范围。优选地，所述步骤S3包括：S31：分别提取各个平面上光束对应的光斑图像；S32：对光斑图像进行预处理；S33：对预处理后的光斑图像进行光斑识别；S34：计算出各个平面上光斑的平均面积；S35：根据不同平面上的平均面积计算光束的发散程度。进一步地优选，所述步骤S35中所述发散程度是通过各个平面上光斑的平均面积之间的标准偏差来衡量。更进一步地优选，所述标准偏差的表达公式为：其中，N为平面的个数，Si、分别为各个平面上的平均光斑面积以及它们的平均值。更进一步地优选，所述标准偏差的表达公式为：其中，这里Si指各个平面上的的平均光斑面积，mi指各个平面所在位置处采集模块的放大倍数。进一步地优选，所述步骤S5为：调焦模块根据实时获得的发散程度，将发散程度最小的值作为最佳参数值，将发散程度最小的位置做为调焦最佳位置。本专利技术还提供一种多光源投影仪的自动调焦系统，包括多光源投影仪、采集模块、计算模块及调焦模块，所述多光源投影仪用于向具有不同深度的多个空间平面投影出多个光束；所述采集模块用于实时采集所述多个光束在所述多个空间平面的光斑图像；所述计算模块用于根据所采集的光斑图像，实时计算清晰度的参数值；所述调焦模块用于不断调整光源的相对位置，并根据实时获得的参数值获取最佳参数值，并将光源调整至最佳位置。本专利技术的有益效果：本专利技术通过多光源投影仪、采集模块、计算模块和调焦模块之间的相互配合，实现全自动实时调整。通过调焦模块不断调整光源的相对位置，采集模块实时采集多光源投影仪投影出的多个光束在多个空间平面的光斑图像，并利用计算模块实时计算出光斑图像的清晰度参数值，调焦模块再根据获得的参数值获取最佳值并进行自动调焦。通过如上的方法实现自动调焦，能有效克服人工调焦所带来的精度不高的问题，且大幅提升调焦效率。附图说明图1为多光源投影仪的自动调焦方法流程示意图；图2为光源投影仪与相机的布置图的示意图；图3为相机采集的光束的光斑图像示意图；图4为单个光束的光斑图像示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式并对照附图对本专利技术作进一步详细说明，应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。如图1所示，本专利技术提供一种多光源投影仪的自动调焦方法，包括如下步骤：S1：多光源投影仪向具有不同深度的多个空间平面投影出多个光束；S2：采集模块实时采集所述多个光束在所述多个空间平面的光斑图像；S3：根据所采集的光斑图像，计算模块实时计算清晰度的参数值；S4：调焦模块不断调整光源的相对位置，重复步骤S1-S3；S5：调焦模块根据实时获得的参数值获取最佳参数值，并将光源调整至最佳位置。多光源投影仪投影多光源投影仪主要用于向空间中投影出多个光束以形成特定的图案，例如：深度相机中所用的投影模组，光束形成的图案为散斑图案。现有的多光源投影仪中，较常用的为激光投影仪，采用单个的边发射激光器光源或垂直腔面发射激光器。本实施例优选垂直腔面发射激光器，其具有发散角小、功耗及成本低、体积小易于集成等优点。根据不同的应用需求，激光器选择不同发射波长的光，如可见光、紫外光、红外光等。一般投影仪除了光源之外，还包含有光学元件，如准直透镜等，光源发射出的光束经准直透镜后在方向上集中，使得出射光为平行光。特别地，对于深度相机而言，还包括有用于扩束的衍射光学元件(DOE)，DOE用于激光束整形，如：均匀化、准直、聚焦、形成特定图案等。DOE与透镜还可集成为一个光学元件，有利于减小体积，光束先后经历透镜和DOE，使得出射光为多束平行光。在光源投影仪的装配过程中，光源与光学元件之间的距离根据具体的需求有特别的要求。一般地，当光源处在光学元件的焦距上，投影仪的光束无论是准直度还是强度都将达到最佳效果。以下将以此效果为目的来说明如何实现自动调焦。在其他需求中，尽管目的不一样，但是都需要调整光源与光学元件的距离，如上所述的方法都可以适用。光斑图像采集本专利技术是通过图像处理的方式来实现自动调焦的，即利用采集模块采集光束的光斑图像，通过图像处理的方式来判断当前投影仪是否处于投影的最佳效果以及是否需要进行调整。采集模块可以为相机等，所述相机包括一般的相机及深度相机等。光斑图像的采集方式如图2所示，即利用投影仪向空间中具有不同深度的至少两个平面投影光束图案，然后利用相机采集该光斑图像。图2所示的为4个平面，深度分别为D1、D2、D3和D4，在后面的说明中将以这种方式进行说明。在其他实施中也可以有其他数量的平面，平面的具体排列也可以有其他形式，但需要注意以下几点：(1)各个平面应具有相同的纹理等信息，且在各个平面上至少有一个光束(光斑)；(2)各个平面之间的最大深度差最好应处在采集相机的景深范围内。其中(2)不是必要条件，而为优选条件。因而随着深度的差别，采集相机本身的焦距会影响到成像质量，会对最终的调焦产生影响。值得注意的是，相机能接收的光波长与投影光波长应一致。比如当光源为红外激光时，相机也应是红外相机。光斑图像预处理图3为相机采集到的光束图像示意图。图中显示的总共有16个光束，分别位于四个不同深度的平面上，每个平面上有4个光束形成的光斑。在实际获取的图像中，光斑的轮廓不一定非常明显，因此首先需要对光斑图像进行预处理，具体地，设定一个像素值阈值M，然后对图像进行阈值筛选，当阈值大于M时保留该像素，当阈值小于M时将图像的像素值设置为0。通过阈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多光源投影仪的自动调焦方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：多光源投影仪向具有不同深度的多个空间平面投影出多个光束；S2：采集模块实时采集所述多个光束在所述多个空间平面的光斑图像；S3：根据所采集的光斑图像，计算模块实时计算清晰度的参数值；S4：调焦模块不断调整光源的相对位置，重复步骤S1‑S3；S5：调焦模块根据实时获得的参数值获取最佳参数值，并将光源调整至最佳位置。

【技术特征摘要】
1.一种多光源投影仪的自动调焦方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：多光源投影仪向具有不同深度的多个空间平面投影出多个光束；S2：采集模块实时采集所述多个光束在所述多个空间平面的光斑图像；S3：根据所采集的光斑图像，计算模块实时计算清晰度的参数值；S4：调焦模块不断调整光源的相对位置，重复步骤S1-S3；S5：调焦模块根据实时获得的参数值获取最佳参数值，并将光源调整至最佳位置。2.如权利要求1所述的自动调焦方法，其特征在于，所述多光源投影仪包括多个垂直腔面激光器及光学元件，所述垂直腔面激光器具有相同的发光强度、发光面积及形状，所述光学元件包括透镜、衍射光学元件中的一种或两种。3.如权利要求1所述的自动调焦方法，其特征在于，所述多个空间平面包括：至少两个与投影仪距离不等的平面，且每个平面上至少有一个光束。4.如权利要求1所述的自动调焦方法，其特征在于，所述多个空间平面之间的最大深度差小于采集模块的景深范围。5.如权利要求1所述的自动调焦方法，其特征在于，所述步骤S3包括：S31：分别提取各个平面上光束对应的光斑图像；S32：对光斑图像进行预处理；S33：对预处理后的光斑图像进行光斑识别；S34：计算出各个平面上光斑的平均面积；S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄源浩，许星，杨子荣，
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