CN111355891A - 基于ToF的微距对焦方法、微距拍摄方法及其拍摄装置 - Google Patents

基于ToF的微距对焦方法、微距拍摄方法及其拍摄装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供的基于ToF的微距对焦方法，适用于具有ToF摄像头和具有变焦功能的RGB摄像头的拍摄装置中，本发明提供了基于ToF的微距对焦方法包括步骤：S1.在微距模式下调整取景框对准待拍摄的三维场景；S2.通过ToF摄像头获取三维场景的深度图像，经计算得到三维场景中物体的深度信息和物体轮廓；S3.通过RGB摄像头的预览功能，确认三维场景内的拍摄主体；S4.根据ToF摄像头获取的拍摄主体与ToF摄像头的距离，控制RGB摄像头对焦于拍摄主体。与现有技术相比，本发明提供的基于ToF的微距对焦方法，其对焦速度较快，且拍摄出的图像中物体轮廓的清晰准确，保证虚化效果的准度，从而提升拍摄效果。本发明还提供了一种基于ToF的微距拍摄方法及其装置。

Description

基于ToF的微距对焦方法、微距拍摄方法及其拍摄装置
技术领域
本发明涉及微距拍摄领域，尤其涉及基于ToF的微距对焦方法、微距拍摄方法及其拍摄装置。
背景技术
随着移动互联网的飞速发展，手机等移动设备逐渐成为了人们生活中不可获取的随身物品，而随着手机摄像头功能的不断提升，其拍摄的像素和拍摄的效果也在飞速进步，而且因其轻便的特性，已经逐步替代笨重且功能单一的传统专业相机。
然而，相对于传统专业相机基于对焦传感器实现快速对焦，手机通常由于体型较小不便设置专门的对焦传感器，导致手机相比传统专业相机在拍照功能上仍有不小的差距，尤其表现在微距拍摄的精度、准度以及拍摄速度上，都很难与传统专业相机媲美。
公告号为CN 106488136 B的中国发明专利公开的一种微距模式下实现对焦的装置，包括采样模块、计算模块和确定模块；采样模块用于在微距模式下，在预设像距内根据预设采样条件对各个像距点所对应的图像进行采样，得到各个像距点所对应的采样后的图像；计算模块用于计算得到各个像距点所对应的采样后的图像的清晰度值；确定模块用于将清晰度值符合预设规则的所对应的像距点确定为合焦点。该技术可以在一定程度上提高手机微距拍摄的对焦速度，但是在微距模式下，对物体的边缘的准确获取方面并无太多的改善，导致拍摄效果不佳、无法达到很好的前后景分割，影响观看体验。
对此，有必要提供一种对现有手机等移动设备上的微距对焦及拍摄方法进行改进，以提高手机等移动设备的微距拍摄效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于ToF的微距对焦方法和基于ToF的微距拍摄方法，以提升微距拍摄的拍摄效果。
本发明的另一目的是提供一种可以实现上述基于ToF的微距对焦方法和基于ToF的微距拍摄方法的拍摄装置。
为了实现上述目的，本发明提供的基于ToF的微距对焦方法，适用于具有ToF摄像头和具有变焦功能的RGB摄像头的拍摄装置中，本发明提供了基于ToF的微距对焦方法包括步骤：S1.在微距模式下调整取景框对准待拍摄的三维场景；S2.通过ToF摄像头获取三维场景的深度图像，经计算得到三维场景中物体的深度信息和物体轮廓；S3.通过RGB摄像头的预览功能，确认三维场景内的拍摄主体；S4.根据ToF摄像头获取的拍摄主体与ToF摄像头的距离，控制RGB摄像头对焦于拍摄主体。
根据本发明提供的基于ToF的微距对焦方法，利用ToF摄像头提取场景的深度图像，进而分析整个待拍摄的三维场景的空间信息和场景中物体的轮廓及空间结构，从而提升了微距模式下待拍摄的三维场景中物体间分割的准确度，并确保物体轮廓的清晰准确；同时，通过ToF摄像头的距离探测，获取拍摄主体的准确对焦距离，进而控制RGB摄像头调焦以实现快速对焦。与现有技术相比，本发明提供的基于ToF的微距对焦方法，其对焦速度较快，且拍摄出的图像中物体轮廓的清晰准确，保证虚化效果的准度，从而提升拍摄效果。
在一实施例中，所述步骤S3具体为：所述拍摄装置根据预设规则，从RGB摄像头生成的预览图像中选定拍摄主体。在另一实施例中，所述步骤S3具体为：所述拍摄装置根据接收到的操作指令，从RGB摄像头生成的预览图像中选定拍摄主体。
较佳的，所述步骤S4中“ToF摄像头获取的拍摄主体与ToF摄像头的距离”具体为：从步骤S2计算得到的三维场景的物体深度信息中，提取拍摄主体对应的深度信息；或ToF摄像头拍摄以获取拍摄主体与ToF摄像头的距离。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种基于ToF的微距拍摄方法，适用于具有ToF摄像头和具有变焦功能的RGB摄像头的拍摄装置中，所述基于ToF的微距拍摄方法包括如上任一项所述的基于ToF的微距对焦方法，且在步骤S4之后还包括步骤S5：RGB摄像头进行拍摄以获取RGB图像，并将RGB图像信息、深度信息和物体轮廓信息进行计算，生成具有深度信息的图像。
根据本发明提供的基于ToF的微距拍摄方法，在前述的本发明提供的基于ToF的微距对焦方法的基础上，利用对焦至拍摄主体的RGB摄像头拍摄获取RGB图像，并将RGB图像信息、ToF摄像头获取的深度信息和物体轮廓信息进行计算，生成具有深度信息的图像。与现有技术相比，本发明提供的基于ToF的微距拍摄方法，其拍摄出的具有深度信息的图像中物体间分割准确、物体轮廓清晰，且具有良好的虚化效果，从而提升拍摄效果。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种拍摄装置，用于实现如上所述的基于ToF的微距对焦方法或基于ToF的微距拍摄方法；所述拍摄装置还包括图像计算单元、控制单元及图像存储单元；所述ToF摄像头用于拍摄以获取三维场景的深度信息，所述RGB摄像头用于拍摄以获取彩色图像信息；所述图像计算单元基于所述ToF摄像头获取的深度信息和所述RGB摄像头确定的拍摄主体确定拍摄主体与ToF摄像头的距离变化，所述控制单元根据所述图像计算单元的计算结果控制RGB摄像头进行调焦，并控制调焦后的RGB摄像头拍摄图像；所述图像计算单元对RGB摄像头和ToF摄像头拍摄的图像进行融合，并将融合后获得具有深度信息的图像储存于图像存储单元。
根据本发明提供的拍摄装置，ToF摄像头和RGB摄像头分别拍摄深度图像和彩色图像，图像计算单元基于ToF摄像头获取的深度信息和所述RGB摄像头确认的拍摄主体确定拍摄主体与ToF摄像头的距离，并进而经由控制单元控制RGB摄像头进行调焦；所述图像计算单元对RGB摄像头和ToF摄像头拍摄的图像进行融合，并将融合后获得具有深度信息的图像储存于图像存储单元，以获得具有深度信息的微距图像。本发明提供的拍摄装置，利用前述的基于ToF的微距对焦方法或基于ToF的微距拍摄方法，使得其能够在微距模式下拍摄出的物体间分割准确、物体轮廓清晰，且具有良好的虚化效果的图像。
较佳的，所述图像计算单元根据ToF摄像头获取的拍摄主体的深度信息、RGB摄像头和ToF摄像头进行标定的模组参数数据、以及RGB摄像头的马达参数，将拍摄主体到ToF摄像头的深度信息进行计算并转换成RGB摄像头的马达对焦的尝试移动步数；所述控制单元控制RGB摄像头的马达移动对应的步数，实现RGB摄像头的对焦。
较佳的，所述RGB摄像头具有预览功能，并基于所述RGB摄像头的预览功能对所述RGB 摄像头进行手动对焦或自动对焦，以确认拍摄主体。
附图说明
图1为拍摄装置的模块结构示意图。
图2为本发明基于ToF的微距对焦方法及拍摄方法的流程示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下 结合实施方式并配合附图详予说明。
如图2所示，本发明提供了一种ToF的微距对焦方法，适用于具有ToF摄像头100和具有变焦功能的RGB摄像头200的拍摄装置中，本发明提供了基于ToF的微距对焦方法包括步骤：S1.在微距模式下调整取景框对准待拍摄的三维场景；S2.通过ToF摄像头100获取三维场景的深度图像，经计算得到三维场景中物体的深度信息和物体轮廓；S3.通过RGB摄像头200的预览功能，确认三维场景内的拍摄主体；S4.根据ToF摄像头100获取的拍摄主体与ToF摄像头100的距离，控制RGB摄像头200对焦于拍摄主体。
根据本发明提供的基于ToF的微距对焦方法，利用ToF摄像头100提取场景的深度图像，进而分析整个待拍摄的三维场景的空间信息和场景中物体的轮廓及空间结构，从而提升了微距模式下待拍摄的三维场景中物体间分割的准确度，并确保物体轮廓的清晰准确；同时，通过ToF摄像头100的距离探测，获取拍摄主体的准确对焦距离，进而控制RGB摄像头200调焦以实现快速对焦。与现有技术相比，本发明提供的基于ToF的微距对焦方法，其对焦速度较快，且拍摄出的图像中物体轮廓的清晰准确，保证虚化效果的准度，从而提升拍摄效果。
再请参阅图2所示，进一步的，本发明提供还提供了一种基于ToF的微距拍摄方法。该基于ToF的微距拍摄方法适用于具有ToF摄像头100和具有变焦功能的RGB摄像头200的拍摄装置中，基于ToF的微距拍摄方法包括如上任一项的基于ToF的微距对焦方法，且在步骤S4之后还包括步骤S5：RGB摄像头200进行拍摄以获取RGB图像，并将RGB图像信息、深度信息和物体轮廓信息进行计算，生成具有深度信息的图像。
根据本发明提供的基于ToF的微距拍摄方法，在前述的基于ToF的微距对焦方法的基础上，利用对焦至拍摄主体的RGB摄像头200拍摄获取RGB图像，并将RGB图像信息、ToF摄像头100获取的深度信息和物体轮廓信息进行计算，生成具有深度信息的图像。与现有技术相比，本发明提供的基于ToF的微距拍摄方法，其拍摄出的具有深度信息的图像中物体间分割准确、物体轮廓清晰，且具有良好的虚化效果，从而提升拍摄效果。
为上述基于ToF的微距对焦方法或基于ToF的微距拍摄方法能够得以实现，本发明还提供了一种用于实现上述方法的物理载体的拍摄装置。该拍摄装置可以为手机等移动设备，可以在较小的尺寸限制下，基于已有的ToF摄像头100和RGB摄像头200以及内置存储单元、计算单元、信息传输单元等实现微距拍摄。
如图1所示，本发明提供的拍摄装置，包括ToF摄像头100、RGB摄像头200、图像计算单元300、控制单元400及图像存储单元500；ToF摄像头100用于拍摄以获取三维场景的深度信息，RGB摄像头200用于拍摄以获取彩色图像信息；图像计算单元300基于ToF摄像头100获取的深度信息和RGB摄像头200确定的拍摄主体确定拍摄主体与ToF摄像头100的距离变化，控制单元400根据图像计算单元300的计算结果控制RGB摄像头200进行调焦，并控制调焦后的RGB摄像头200拍摄图像；图像计算单元对RGB摄像头200和ToF摄像头100拍摄的图像进行融合，并将融合后获得具有深度信息的图像储存于图像存储单元500。
根据本发明提供的拍摄装置，ToF摄像头100和RGB摄像头200分别拍摄深度图像和彩色图像，图像计算单元300基于ToF摄像头100获取的深度信息和RGB摄像头200确认的拍摄主体确定拍摄主体与ToF摄像头100的距离，并进而经由控制单元控制RGB摄像头200进行调焦；图像计算单元300对RGB摄像头200和ToF摄像头100拍摄的图像进行融合，并将融合后获得具有深度信息的图像储存于图像存储单元500，以获得具有深度信息的微距图像。本发明提供的拍摄装置，利用基于ToF的微距对焦方法或基于ToF的微距拍摄方法，使得其能够在微距模式下拍摄出的物体间分割准确、物体轮廓清晰，且具有良好的虚化效果的图像。
以下结合图1-图2所示，对本发明提供的基于ToF的微距对焦方法、基于ToF的微距拍摄方法及拍摄装置进行详细说明。
可以理解的，本发明提供的基于ToF的微距对焦方法、基于ToF的微距拍摄方法及拍摄装置中，均涉及具有拍摄三维场景深度信息的ToF摄像头100和具有变焦功能的RGB摄像头200。一方面，基于ToF摄像头100拍摄的三维场景获取的深度信息来控制RGB摄像头200进行调焦，从而使得调焦快速、准确；另一方面，还基于ToF摄像头100拍摄的三维场景获取的深度信息获取较为准确的物体轮廓，以实现图像中的前后景分离，从而使得拍摄出的图像中物体轮廓的清晰准确，保证虚化效果的准度，提升拍摄效果。
如图1所示，本发明提供的拍摄装置中，包括ToF摄像头100、具有变焦功能的RGB摄像头200、图像计算单元300、控制单元400、图像存储单元500及图像获取单元600。其中具有ToF摄像头100用于拍摄三维场景深度信息，RGB摄像头200用于拍摄色彩图像信息，ToF摄像头100和RGB摄像头200均露出于拍摄装置；图像获取单元600用于获取ToF摄像头100拍摄的三维场景深度信息和RGB摄像头200拍摄的色彩图像信息，并将获取的信息传送至图像计算单元300；图像计算单元300用于对两摄像头获取的图像信息进行计算并将计算结果传递给控制单元400，控制单元400根据计算结果控制RGB摄像头200进行调焦，而图像存储单元500用于存储图像。
如图2所示，以下对本发明提供的基于ToF的微距对焦方法进行详细的说明。本发明提供的基于ToF的微距对焦方法包括以下步骤：
S1.在微距模式下调整取景框对准待拍摄的三维场景；
S2.通过ToF摄像头100获取三维场景的深度图像，经计算得到三维场景中物体的深度信息和物体轮廓；
具体地，结合图1所示，ToF摄像头100获取三维场景的深度信息，具体为ToF摄像头100经由拍摄获取三维场景的深度图像，其深度图像中包含三维场景的深度信息，并可以经由计算获取三维场景中各物体前后位置、各物体的准确轮廓等。
S3.通过RGB摄像头的预览功能，确认三维场景内的拍摄主体；
可以理解地，RGB摄像头具有预览功能，并基于RGB摄像头的预览功能对RGB 摄像头进行手动对焦或自动对焦，以确认拍摄主体。RGB摄像头200的预览功能具体可以为拍摄装置具有预览显示屏，RGB摄像头200将获取的RGB图像显示在拍摄装置上的预览显示屏上；该预览显示屏上的预览信息不经图像获取单元600也不会存储在图像存储单元500中。
在一实施例中，RGB 摄像头进行手动对焦。该步骤具体为：拍摄装置根据接收到的操作指令，从RGB摄像头生成的预览图像中选定拍摄主体。可以理解地，该步骤可以为：手动从基于RGB摄像头生成的预览图像中选定拍摄主体，具体为操作者手动从预览显示屏现实的预览信息中通过手动点击或其他方式选择其中的某一物体为拍摄主体。
在另一实施例中，RGB 摄像头进行自动对焦。该步骤具体为：所述拍摄装置根据预设规则，从RGB摄像头生成的预览图像中选定拍摄主体。可以理解地，该步骤可以为：图像计算单元300针对RGB摄像头200预览的场景信息，识别场景信息中的人物、花朵、山峰等较为突出、可能作为拍摄主体的物体，根据预设规则选定某一物体为拍摄主体。
S4.根据ToF摄像头100获取的拍摄主体与ToF摄像头100的距离，控制RGB摄像头200对焦于拍摄主体。
较佳的，步骤S4中“ToF摄像头获取的拍摄主体与ToF摄像头的距离”具体为：从步骤S2计算得到的三维场景的物体深度信息中，提取拍摄主体对应的深度信息；或ToF摄像头拍摄以获取拍摄主体与ToF摄像头的距离。
更具体地，在步骤S3的选定拍摄主体后，先行确认拍摄主体与ToF摄像头100的距离，其途径一为根据步骤S2计算得到的三维场景的物体深度信息中直接提取该拍摄主体对应的深度信息，其途径二为ToF摄像头100重新拍摄以获取拍摄主体与ToF摄像头的距离。在确认拍摄主体与ToF摄像头100的距离后，即对控制RGB摄像头200进行调焦以使得控制RGB摄像头200对焦于拍摄主体，其过程具体为：图像计算单元300将拍摄主体到ToF摄像头的深度信息进行计算并转换成RGB摄像头200的马达对焦的尝试移动步数；图像计算单元300将计算结果转换为控制信号传送至控制单元400，控制单元400控制RGB摄像头的马达移动对应的步数，实现RGB摄像头的对焦至拍摄主体。
如图2所示，本发明提供的基于ToF的微距拍摄方法，在前述基于ToF的微距调焦方法的基于上，于步骤S4之后还包括步骤S5：RGB摄像头进行拍摄以获取RGB图像，并将RGB图像信息、深度信息和物体轮廓信息进行计算，生成具有深度信息的图像。
结合图1所示，具体地，步骤S5具体为：对焦后的RGB摄像头200对三维场景进行拍摄获取RGB彩色图像；图像获取单元600获取该RGB彩色图像并传送至图像计算单元300，图像计算单元300将该RGB彩色图像和步骤S2中ToF摄像头100获取的深度图像进行计算融合形成具有深度信息的图像，并将具有深度信息的图像保存于图像存储单元500中。
为防止在步骤S2~S5的过程中拍摄装置的位置发生变化导致步骤S2中ToF摄像头100拍摄的深度图像和步骤S5中RGB摄像头200拍摄的RGB彩色图像不能完美匹配，在不同于前述实施例的另一实施例中，步骤S5中ToF摄像头100和对焦后的RGB摄像头200同时进行拍摄获取深度图像和RGB彩色图像，图像计算单元300对该同时拍摄的两张图像进行融合计算。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本 发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种基于ToF的微距对焦方法，适用于具有ToF摄像头和具有变焦功能的RGB摄像头的拍摄装置中，其特征在于，包括步骤：
S1.在微距模式下调整取景框对准待拍摄的三维场景；
S2.通过ToF摄像头获取三维场景的深度图像，经计算得到三维场景中物体的深度信息和物体轮廓；
S3.通过RGB摄像头的预览功能，确认三维场景内的拍摄主体；
S4.根据ToF摄像头获取的拍摄主体与ToF摄像头的距离，控制RGB摄像头对焦于拍摄主体。
2.如权利要求1所述的基于ToF的微距对焦方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：所述拍摄装置根据预设规则，从RGB摄像头生成的预览图像中选定拍摄主体。
3.如权利要求1所述的基于ToF的微距对焦方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：所述拍摄装置根据接收到的操作指令，从RGB摄像头生成的预览图像中选定拍摄主体。
4.如权利要求1所述的基于ToF的微距对焦方法，其特征在于，所述步骤S4中“ToF摄像头获取的拍摄主体与ToF摄像头的距离”具体为：从步骤S2计算得到的三维场景的物体深度信息中，提取拍摄主体对应的深度信息；或ToF摄像头拍摄以获取拍摄主体与ToF摄像头的距离。
5.一种基于ToF的微距拍摄方法，适用于具有ToF摄像头和具有变焦功能的RGB摄像头的拍摄装置中，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的基于ToF的微距对焦方法，且在步骤S4之后还包括步骤S5：RGB摄像头进行拍摄以获取RGB图像，并将RGB图像信息、深度信息和物体轮廓信息进行计算，生成具有深度信息的图像。
6.一种拍摄装置，用于实现如权利要求1-4任一项所述的基于ToF的微距对焦方法或如权利要求5所述的基于ToF的微距拍摄方法；所述拍摄装置包括具有ToF摄像头、具有变焦功能的RGB摄像头，其特征在于，所述拍摄装置还包括图像计算单元、控制单元及图像存储单元；所述ToF摄像头用于拍摄以获取三维场景的深度信息，所述RGB摄像头用于拍摄以获取彩色图像信息；所述图像计算单元基于所述ToF摄像头获取的深度信息和所述RGB摄像头确定的拍摄主体确定拍摄主体与ToF摄像头的距离变化，所述控制单元根据所述图像计算单元的计算结果控制RGB摄像头进行调焦，并控制调焦后的RGB摄像头拍摄图像；所述图像计算单元对RGB摄像头和ToF摄像头拍摄的图像进行融合，并将融合后获得具有深度信息的图像储存于图像存储单元。
7.如权利要求6所述的拍摄装置，其特征在于，所述图像计算单元根据ToF摄像头获取的拍摄主体的深度信息、RGB摄像头和ToF摄像头进行标定的模组参数数据、以及RGB摄像头的马达参数，将拍摄主体到ToF摄像头的深度信息进行计算并转换成RGB摄像头的马达对焦的尝试移动步数；所述控制单元控制RGB摄像头的马达移动对应的步数，实现RGB摄像头的对焦。
8.如权利要求6所述的拍摄装置，其特征在于，所述RGB摄像头具有预览功能，并基于所述RGB摄像头的预览功能对所述RGB 摄像头进行手动对焦或自动对焦，以确认拍摄主体。
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