CN103402057B - 摄像机对焦方法和摄像机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摄像机对焦方法以及摄像机。在本发明实施例提供的摄像机对焦方法中，对接收到的光线进行光电转换后，获取数字视频信号中的红光以及红外线视频信号，根据红光以及红外线视频信号生成预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦。与现有技术中的对焦方法相比，本发明实施例显示的预览视频图像是以红光以及红外线为参考值的图像，以此为参考可以找到可见光环境与红外线环境对焦准确的平衡点，因而可以在红外线环境以及可见光环境下实现准确对焦。

Description

摄像机对焦方法和摄像机

技术领域

本发明涉及视频采集技术领域，具体涉及一种摄像机对焦方法和摄像机。

背景技术

网络摄像机是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机，它可以将影像通过网络传至地球另一端，且远端的浏览者不需用任何专业软件，只要标准的网络浏览器即可监视其影像。网络摄像机是基于网络传输的数字化设备，网络摄像机除了具有普通复合视频信号输出接口外，还有网络输出接口，可直接将摄像机接入本地局域网。

现有数字网络摄像机的对焦方法一般是在400～700nm可见光环境下对镜头进行调焦直到对焦准确。但是，现有的网络摄像机在400～700nm可见光环境下进行对焦后，在850nm红外线环境下存在对焦不准的问题，以及在850nm红外线环境下进行对焦后，在400～700nm可见光环境下镜头存在对焦不准的问题。

发明内容

本发明提供一种摄像机对焦方法和摄像机，其可以解决现有技术中对焦不准的技术问题。

本发明提供一种摄像机对焦方法，包括：

接收被摄物体反射的光线，所述光线中包括可见光以及红外线；

对所述光线进行光电转换得到数字视频信号；

获取所述数字视频信号中的红光以及红外线视频信号；

根据所述红光以及红外线视频信号生成预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦。

本发明还提供一种摄像机，该摄像机包括：

光线聚焦模块，用于接收被摄物体反射的光线，所述光线中包括可见光以及红外线；

光电转换模块，用于对所述光线进行光电转换得到数字视频信号；

视频处理模块，用于获取所述数字视频信号中的红光以及红外线视频信号；

对焦调节模块，用于根据所述红光以及红外线视频信号生成预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦。

由上可知，在本发明实施例提供的摄像机对焦方法中，对接收到的光线进行光电转换后，获取数字视频信号中的红光以及红外线视频信号，根据红光以及红外线视频信号生成预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦。与现有技术中的对焦方法相比，本发明实施例显示的预览视频图像是以红光以及红外线为参考值的图像，以此为参考可以找到可见光环境与红外线环境对焦准确的平衡点，因而可以在红外线环境以及可见光环境下实现准确对焦。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的摄像机对焦方法的流程图；

图2是本发明实施例一提供的摄像机对焦方法中不同的光线聚焦示意图；

图3是本发明实施例二提供的摄像机对焦方法的流程图；

图4是本发明实施例三提供的摄像机的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，图1是本发明第一实施例提供的摄像机对焦方法的流程示意图。

如图所示，本发明实施例提供的摄像机对焦方法包括：

步骤110、接收被摄物体反射的光线，所述光线中包括可见光以及红外线。

具体的，摄像机的镜头聚集被摄物体反射的光线，并将该光线投射到摄 像机的感光元件。其中，红外线的波长可以为850nm。

步骤120、对所述光线进行光电转换得到数字视频信号。

具体的，摄像机的感光元件（例如CMOS）对光线进行光电转换，得到数字视频信号，然后进行下一步的数字处理。

步骤130、获取所述数字视频信号中的红光以及红外线视频信号。

具体的，摄像机获取该数字视频信号中的红光以及红外线视频信号，去掉其它颜色光线的视频信号。

步骤140、根据所述红光以及红外线视频信号生成预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦。

具体的，摄像机根据获取的红光以及红外线视频信号生成预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦，调整镜头焦距进而获取准确对焦。

由上可知，在本发明实施例提供的摄像机对焦方法中，对接收到的光线进行光电转换后，获取数字视频信号中的红光以及红外线视频信号，根据红光以及红外线视频信号生成预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦。与现有技术中的对焦方法相比，本发明实施例显示的预览视频图像是以红光以及红外线为参考值的图像，以此为参考可以找到可见光环境与红外线环境对焦准确的平衡点，因而可以在红外线环境以及可见光环境下实现准确对焦。

在本发明实施例中，根据光的色散原理，材料的折射率随入射光频率的减小（或波长的增大）而减小。红外线波长最大，折射率最小，紫外线波长最小，折射率最大。因此，红外线在经过镜头后聚焦点会比可见光的聚焦点靠后，如图2所示，图2为不同的光线聚焦示意图。其中，红外线、红、绿、蓝光的焦点分别在A、B、C、D。

在400～700nm可见光环境下，根据肉眼判断手动对镜头进行对焦，当焦点在B～D之间时候，认为对焦比较准确；同理，在850nm红外线环境下，手动对镜头进行对焦，那么在A点左右一段范围之内，认为对焦比较准确。按照上面的两种方式，在可见光环境下对焦准确，红外线环境中则会偏焦，红外线环境中对焦准确，可见光环境下则会偏焦。如果以红光及部分红外红外线为参考来进行对焦，则能够找到一个对焦比较准确的平衡点。

在本发明实施例中，摄像机内的处理模块（例如ARM/DSP芯片）能够对 所述图像传感器（CMOS/CCD）转换后的数字视频信号进行一系列的处理，其中包括根据预置的颜色变换矩阵对数字视频信号进行调整，得到红光以及红外线视频信号，然后以红光及红外线作为对焦的参考值，以此参考值进行对焦，则可以找到400～700nm可见光环境和850nm红外线环境对焦准确的平衡点。

具体的，摄像机内的处理模块（例如ARM/DSP芯片）芯片获取红光以及红外线对应的视频信号包括RGB2RGB变换模块。通过使用3x3矩阵再迭加一定的偏移值，RGB2RGB变换模块可以对RGB数据进行调整，原始RGB数据到新的RGB数据转换通过公式1来实现。

$\left(\begin{array}{c}R\_\mathrm{out}\\ G\_\mathrm{out}\\ B\_\mathrm{out}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& \mathrm{GR}& \mathrm{BR}\\ \mathrm{RG}& \mathrm{GG}& \mathrm{BG}\\ \mathrm{RB}& \mathrm{GB}& \mathrm{BB}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R\_\mathrm{in}\\ G\_\mathrm{in}\\ B\_\mathrm{in}\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}R\_\mathrm{offset}\\ G\_\mathrm{offset}\\ B\_\mathrm{offset}\end{array}\right)$ 公式1

$\left(\begin{array}{c}R\_\mathrm{out}\\ G\_\mathrm{out}\\ B\_\mathrm{out}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& 0& 0\\ \mathrm{RG}& 0& 0\\ \mathrm{RB}& 0& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R\_\mathrm{in}\\ G\_\mathrm{in}\\ B\_\mathrm{in}\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}R\_\mathrm{offset}\\ 0\\ 0\end{array}\right)$ 公式2

其中，R_in、G_in、B_in分别为原始图像数据的R、G、B值，R_offset、G_offset、B_offset分别为R、G、B迭加的偏移值，R_out、G_out、B_out分别为转换后得到新图像数据的R、G、B值。

通过对3x3矩阵参数进行调整如公式2所示，只保留RR、RG、RB红色分量信号，即可得到红光或红外线数据作为参考值的灰阶图。以得到的灰阶图为参考通过调节镜头来进行对接，则可以找到400～700nm可见光环境和850nm红外线环境对焦准确的平衡点。

在本发明实施例中，上述公式1是RGB2RGB转换模块所具备的运算功能，公式2是一种具体的运算方法，3x3矩阵是对R、G、B图像数据的权重进行调整，由公式2可以消除G、B所占权重，而只将R数据作为参考值。

参见图3，图3是本发明第二实施例提供的摄像机对焦方法的流程图。

如图3所示，本发明实施例第二提供的摄像机对焦方法包括：

步骤210、接收被摄物体反射的光线，所述光线中包括可见光以及红外线。

步骤220、对所述光线进行光电转换得到数字视频信号。

步骤230、获取所述数字视频信号中的红光以及红外线视频信号。

其中，步骤210-230的具体实现流程和上述实施例一中的步骤110-130的实现流程相同，详情参见上述实施例一，在此不再赘述。

在本实施例中，所述摄像机根据红光以及红外线视频信号生成预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦的步骤（即上述步骤S140）具体包括以下步骤240-250。

步骤240、对红光以及红外线视频信号进行视频压缩并发送到后端解码显示设备。

其中，摄像机对红光以及红外线视频信号进行视频压缩，将视频压缩后的数据通过有线或无线网络发送到后端解码显示设备。

步骤250、后端解码显示设备对接收到的压缩视频数据进行解码并显示预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦。

其中，后端解码显示设备对接收到的压缩视频数据进行解码并显示预览视频图像，用户则可根据显示的预览视频图像进行对焦，调节镜头直到准确对焦。

本发明实施例将对红光以及红外线视频信号进行视频压缩并发送到后端解码显示设备，通过后端设备进行对焦，可以实现远程对焦，增加了对焦方法的应用场景，提高了对焦的灵活性。

以上对本发明实施例提供的对焦方法进行了详细描述，本发明实施例还提供和上述对焦方法对应的摄像机。

参见图4，图4本发明实施例三提供的摄像机的结构示意图。

如图所示，本发明实施例提供的摄像机包括：

光线聚焦模块510，用于接收被摄物体反射的光线，所述光线中包括可见光以及红外线；其中，光线聚焦模块510具体可以为镜头。

光电转换模块520，用于对所述光线进行光电转换得到数字视频信号；其 中，光电转换模块520具体可以为CCD、CMOS元件。

视频处理模块530，用于获取所述数字视频信号中的红光以及红外线视频信号；其中，视频处理单元530具体可以为ARM/DSP芯片等。

对焦调节模块540，用于根据所述红光以及红外线视频信号生成预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦。

本发明实施例提供的摄像机在执行对焦方法时，光电转换模块520对接收到的光线进行光电转换后，视频处理模块530获取数字视频信号中的红光以及红外线视频信号，对焦调节模块540根据红光以及红外线视频信号生成预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦。与现有技术中的摄像机对焦方法相比，本发明实施例显示的预览视频图像是以红光以及红外线为参考值的图像，以此为参考可以找到可见光环境与红外线环境对焦准确的平衡点，因而可以在红外线环境以及可见光环境下实现准确对焦。

在本发明实施例提供的摄像机中，视频处理模块530获取数字视频信号中的红光以及红外线视频信号的步骤具体为：所述视频处理模块530根据预置的颜色变换矩阵对所述数字视频信号进行调整，得到红光以及红外线视频信号。其中，颜色变换矩阵具体为：

$\left(\begin{array}{c}R\_\mathrm{out}\\ G\_\mathrm{out}\\ B\_\mathrm{out}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}& \mathrm{GR}& \mathrm{BR}\\ \mathrm{RG}& \mathrm{GG}& \mathrm{BG}\\ \mathrm{RB}& \mathrm{GB}& \mathrm{BB}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R\_\mathrm{in}\\ G\_\mathrm{in}\\ B\_\mathrm{in}\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}R\_\mathrm{offset}\\ G\_\mathrm{offset}\\ B\_\mathrm{offset}\end{array}\right)$

其中，其中R_in、G_in、B_in分别为原始图像数据的R、G、B值，R_offset、G_offset、B_offset分别为R、G、B迭加的偏移值，R_out、G_out、B_out分别为转换后得到新图像数据的R、G、B值。

在本发明实施例提供的摄像机中，上述对焦调节模块540具体包括：

视频发送单元，用于对红光以及红外线视频信号进行视频压缩并发送到后端解码显示设备；

后端显示设备，用于对接收到的压缩视频数据进行解码并显示预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦。

本发明实施例提供的摄像机通过视频发送单元可以将对红光以及红外线视频信号进行视频压缩并发送到后端解码显示设备，通过后端显示设备进行对焦，可以实现远程对焦，增加了对焦方法的应用场景，提高了对焦的灵活性。

本发明实施例提供的摄像机在具体使用时，镜头聚集被摄物体反射的光线至图像传感器（CCD/CMOS），所述图像传感器（CCD/CMOS）接收到镜头聚集的被摄物体反射的光线同时包括了400～700nm可见光以及850nm红外线。图像传感器通过光电转换，将镜头聚集被摄物体反射的光线转换为数字视频信号。

ARM/DSP芯片进行一系列数字图像信号处理（ISP），其中包括根据上述公式2中的获取红光及红外线参考值的颜色矩阵变换，然后对视频信号进行压缩处理。

后端解码显示设备对接收到的压缩视频信号进行解码、显示。在其他实施例中显示出来的是没有采用红外聚焦模式的图像，本发明实施例中显示出来的是以红光及红外线为参考值的图像。以此为参考可以找到400～700nm可见光环境和850nm红外线环境对焦准确的平衡点。

采用本发明实施例提供的摄像机红外对焦模式及方法之后，能够在400～700nm可见光环境下和850nm红外线环境下，提高摄像机对焦的准确度，解决了不同光线环境下偏焦的问题。在摄像机生产过程中，不需要增加成本，可以极大提高生产效率，保证产品质量；在用户使用过程中，根据需要换用不同的镜头时候，采用此发明可以提高对焦的准确度，为用户使用带来方便。

应当理解的是，以上仅为本发明的优选实施例，不能因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种摄像机对焦方法，其特征在于，包括：

接收被摄物体反射的光线，所述光线中包括可见光以及红外线；

对所述光线进行光电转换得到数字视频信号；

获取所述数字视频信号中的红光以及红外线视频信号，

根据所述红光以及红外线视频信号生成预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦；

所述获取数字视频信号中的红光以及红外线视频信号的步骤具体包括：

根据预置的颜色变换矩阵对所述数字视频信号进行调整，得到红光以及红外线视频信号；

所述颜色变换矩阵具体为：

$\left(\begin{array}{c}R\_out\\ G\_out\\ B\_out\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}RR& GR& BR\\ RG& GG& BG\\ RB& GB& BB\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R\_in\\ G\_in\\ B\_in\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}R\_offset\\ G\_offset\\ B\_offset\end{array}\right)$

其中，其中R_in、G_in、B_in分别为原始图像数据的R、G、B值，R_offset、G_offset、B_offset分别为R、G、B迭加的偏移值，R_out、G_out、B_out分别为转换后得到新图像数据的R、G、B值。

2.根据权利要求1所述的摄像机对焦方法，其特征在于，所述根据红光以及红外线视频信号生成预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦，包括：

对红光以及红外线视频信号进行视频压缩并发送到后端解码显示设备；

所述后端解码显示设备对接收到的压缩视频数据进行解码并显示预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦。

3.根据权利要求1到2任一项所述的摄像机对焦方法，其特征在于，所述红外线的波长为850nm。

4.一种摄像机，其特征在于，包括：

光线聚焦模块，用于接收被摄物体反射的光线，所述光线中包括可见光以及红外线；

光电转换模块，用于对所述光线进行光电转换得到数字视频信号；

视频处理模块，用于获取所述数字视频信号中的红光以及红外线视频信号；

对焦调节模块，用于根据所述红光以及红外线视频信号生成预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦；

所述视频处理模块获取数字视频信号中的红光以及红外线视频信号的步骤具体为：所述视频处理模块根据预置的颜色变换矩阵对所述数字视频信号进行调整，得到红光以及红外线视频信号；

所述颜色变换矩阵具体为：

$\left(\begin{array}{c}R\_out\\ G\_out\\ B\_out\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}RR& GR& BR\\ RG& GG& BG\\ RB& GB& BB\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R\_in\\ G\_in\\ B\_in\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}R\_offset\\ G\_offset\\ B\_offset\end{array}\right)$

其中，其中R_in、G_in、B_in分别为原始图像数据的R、G、B值，R_offset、G_offset、B_offset分别为R、G、B迭加的偏移值，R_out、G_out、B_out分别为转换后得到新图像数据的R、G、B值。

5.根据权利要求4所述的摄像机，其特征在于，所述对焦调节模块包括：

视频发送单元，用于对红光以及红外线视频信号进行视频压缩并发送到后端解码显示设备；

后端显示设备，用于对接收到的压缩视频数据进行解码并显示预览视频图像，根据所述预览视频图像进行对焦。