基于可变焦镜头的结构光相机对焦方法及结构光相机技术

本发明专利技术公开了一种基于可变焦镜头的结构光相机对焦方法及结构光相机，所述结构光相机包括相机和光机，所述方法包括：获取所述光机与目标投影平面之间的目标距离，并判断所述目标距离所属的档位；根据所述档位从预先建立的数据库中获取与其对应的镜头焦距、光机内参矩阵和相机外参矩阵；通过所述镜头焦距、所述光机内参矩阵和所述相机外参矩阵完成所述光机的对焦。本发明专利技术通过划分距离档位，利用提前精确标定好的光机和相机的各项参数，能够实现对光机的快速对焦，对焦完成后直接进行拍摄，大大提高了结构光相机的工作效率。同时，通过选定合适的光机镜头焦距档位，保证光线在成像平面上能够更好的聚集，从而提高相机拍摄到的图像质量。像质量。像质量。

【技术实现步骤摘要】
基于可变焦镜头的结构光相机对焦方法及结构光相机


[0001]本专利技术涉及变焦相机
，特别是涉及基于可变焦镜头的结构光相机对焦方法及结构光相机。

技术介绍

[0002]3D结构光相机是一组由投影仪（其主要结构是光机）和摄像头（相机）组成的系统结构，用投影仪投射特定的光信息到物体表面后及背景后，由摄像头采集。根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置和深度等信息，进而复原整个三维空间。
[0003]对于现有的3D结构光相机来说，其光机焦距大多是固定的，随着成像平面与光机距离的改变，其光线能量的汇聚情况也会发生改变。成像平面距离光机越远，光线汇聚在成像平面上的单位面积光的能量越少，光线越发散，相机拍摄到的光线越少，图像越模糊，表现出来的亮度越低。因此，目前的3D结构光相机的成像效果受到距离的限制，比如应用于机器人等产品上的结构光相机的只有在一定距离范围内的成像效果最好。若超出该距离范围，则拍摄到的图像会模糊，成像质量差。
[0004]而在现有技术中，当出现这种情况时，只能通过调整光机或投影平面位置来调整成像效果，但是该方法不仅在操作上较为麻烦、调节速度慢，且在光机或投影平面位置固定时就无法采用。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种基于可变焦镜头的结构光相机对焦方法及结构光相机，以至少解决现有技术中在光机或投影平面位置固定时就无法调整光机焦距的问题。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于可变焦镜头的结构光相机对焦方法，所述结构光相机包括相机和光机，所述方法包括：获取所述光机与目标投影平面之间的目标距离，并判断所述目标距离所属的档位；根据所述档位从预先建立的数据库中获取与其对应的镜头焦距、光机内参矩阵和相机外参矩阵；通过所述镜头焦距、所述光机内参矩阵和所述相机外参矩阵完成所述光机的对焦。
[0007]进一步，所述数据库的建立包括：获取所述可变焦镜头的最小焦距和最大焦距，并根据所述最小焦距和最大焦距计算最小投影距离和最大投影距离；获取预先设置的档位数，根据所述档位数、最小投影距离和最大投影距离确定每一档位的镜头焦距；对所述每一档位的镜头焦距进行标定得到对应的光机内参矩阵和相机外参矩阵；将每一所述档位、镜头焦距、光机内参矩阵和相机外参矩阵以一一对应的关系记
录在数据库中。
[0008]进一步，所述根据所述最小焦距和最大焦距计算最小投影距离和最大投影距离，包括：获取光机芯片宽度和投影平面宽度；根据所述最小焦距、光机芯片宽度和投影平面宽度计算所述最小投影距离；根据所述最大焦距、光机芯片宽度和投影平面宽度计算所述最大投影距离。
[0009]进一步，所述最小投影距离和所述最大投影距离的计算公式为：其中，h1是最小投影距离，h2是最大投影距离，W是投影平面的成像宽度，W
LCD
是光机芯片宽度，f1是最小焦距，f2是最大焦距。
[0010]进一步，所述根据所述档位数、最小投影距离和最大投影距离确定每一档位的镜头焦距，包括：根据所述档位数、最小投影距离和最大投影距离计算档位间距；获取光机芯片宽度和投影平面宽度，根据所述光机芯片宽度、投影平面宽度、最小投影距离和档位间距计算每一档位的镜头焦距。
[0011]进一步，所述根据所述光机芯片宽度、投影平面宽度、最小投影距离和档位间距计算每一档位的镜头焦距，计算公式为：其中，h1是最小投影距离，W是投影平面的成像宽度，W
LCD
是光机芯片宽度，f
m
是m档位的焦距，L是档位间距，m是档位（m=1，
…
，n）。
[0012]在其中一些实施例中，所述根据所述档位数、最小投影距离和最大投影距离确定每一档位的镜头焦距，包括；根据所述档位数将最小投影距离和最大投影距离之间的距离范围划分成多个间距相同或不同的档位；从所述每一档位中选择有一个投影距离计算该档位的镜头焦距。
[0013]第二方面，本专利技术实施例提供了一种结构光相机，其特征在于，包括：数据处理模块，用于获取所述光机与目标投影平面之间的目标距离，并判断所述目标距离所属的档位；并根据所述档位从预先建立的数据库中获取与其对应的镜头焦距、光机内参矩阵和相机外参矩阵；光机对焦模块，用于通过所述镜头焦距、光机内参矩阵和相机外参矩阵完成所述光机的对焦。
[0014]第三方面，本专利技术实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行以上实施例所述的基于可变焦镜头的结构光相机对焦方法。
[0015]第四方面，本专利技术实施例提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行以上实施例所述的基于可变焦镜头的结构光相机对焦方法。
[0016]相比于相关技术，本专利技术实施例提供的基于可变焦镜头的结构光相机对焦方法及结构光相机，通过判断光机与目标投影平面之间的目标距离所属的档位，然后从数据库中获取与其对应的镜头焦距、光机内参矩阵和相机外参矩阵；确定参数后可直接完成光机的对焦。本专利技术能够解决光机由成像平面距离改变而产生的光线能量严重散失的问题，通过选定合适的光机镜头焦距档位，保证光线在成像平面上能够更好的聚集，从而提高相机拍摄到的图像质量，提高图像的清晰度和整体亮度。另一方面，本专利技术通过划分距离档位，利用提前精确标定好的光机和相机的各项参数，能够实现对光机的快速对焦，对焦完成后直接进行拍摄，大大提高了结构光相机的工作效率。
附图说明
[0017]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术一实施例的基于可变焦镜头的结构光相机对焦方法流程图；图2是光机成像原理的示意图；图3是根据本专利技术实施例的光机到成像平面的距离与镜头焦距之间的关系示意图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。基于本专利技术提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本专利技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本专利技术揭露的
技术实现思路
的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本专利技术公开的内容不充分。
[0019]在本专利技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本专利技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本专利技术所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
[0020]除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可变焦镜头的结构光相机对焦方法，所述结构光相机包括相机和光机，其特征在于，所述方法包括：获取所述光机与目标投影平面之间的目标距离，并判断所述目标距离所属的档位；根据所述档位从预先建立的数据库中获取与其对应的镜头焦距、光机内参矩阵和相机外参矩阵；通过所述镜头焦距、所述光机内参矩阵和所述相机外参矩阵完成所述光机的对焦。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据库的建立包括：获取所述可变焦镜头的最小焦距和最大焦距，并根据所述最小焦距和最大焦距计算最小投影距离和最大投影距离；获取预先设置的档位数，根据所述档位数、最小投影距离和最大投影距离确定每一档位的镜头焦距；对所述每一档位的镜头焦距进行标定得到对应的光机内参矩阵和相机外参矩阵；将每一所述档位、镜头焦距、光机内参矩阵和相机外参矩阵以对应的关系记录进行保存。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述最小焦距和最大焦距计算最小投影距离和最大投影距离，包括：获取光机芯片宽度和投影平面宽度；根据所述最小焦距、光机芯片宽度和投影平面宽度计算所述最小投影距离；根据所述最大焦距、光机芯片宽度和投影平面宽度计算所述最大投影距离。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述最小投影距离和所述最大投影距离的计算公式为：其中，h1是最小投影距离，h2是最大投影距离，W是投影平面的成像宽度，W
LCD
是光机芯片宽度，f1是最小焦距，f2是最大焦距。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述档位数、最小投影距离和最大投影距离确定每一档位的镜头焦距，包括：根据所述档位数、最小投影距离和最大投影距离计算档位...

【专利技术属性】
技术研发人员：王灿，丁丁，
申请(专利权)人：杭州灵西机器人智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：