WO2022252696A1 - 相机对焦方法及相机对焦系统 - Google Patents

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尹睿
徐敏
张卫
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上海集成电路制造创新中心有限公司
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    • H04N23/671—Focus control based on electronic image sensor signals in combination with active ranging signals, e.g. using light or sound signals emitted toward objects

Definitions

  • the invention relates to the technical field of camera focusing, in particular to a camera focusing method and a camera focusing system.
  • Lens focusing means that after the image passes through the lens, it is clearly imaged on the surface of the Decromon temperature sensor (sensor).
  • the focal length is fixed, objects at different distances will be imaged on the front and back of the sensor surface, resulting in blur. Therefore, when shooting objects at different distances, the focal length needs to be adjusted to make the image clear, and autofocus requires the camera to automatically determine whether the image is clear.
  • the existing autofocus method first calculates the definition of the RGB image, and then adjusts it forward and backward through the voice coil motor to maximize the definition of the target image, so as to determine the required focal length.
  • the focusing speed depends on the speed of the voice coil motor.
  • the existing method will rotate forward and reverse at the same time, which will at least double the time, and the speed of auto focusing is relatively slow.
  • the purpose of the present invention is to provide a camera focusing method and a camera focusing system to improve the focusing speed.
  • the camera focusing method of the present invention includes the following steps:
  • S1 adjust the positions of the TOF camera and the RGB camera so that the imaging plane of the TOF camera and the imaging plane of the RGB camera are located in the same plane;
  • S2 Multiply the baseline length of the TOF camera and the RGB camera by the focal length of the TOF camera to obtain a first process value, and then divide the first process value by the pixels of the image captured by the TOF camera Depth value to get the pixel row difference;
  • S7 Adjust the distance between the lens center and the imaging plane according to the adjustment distance, so as to achieve camera focus.
  • the beneficial effect of the camera focusing method is that: according to the pixel column difference, the pixel matching table between the TOF camera and the RGB camera is established, the focus area in the image captured by the RGB camera is obtained, and then according to the The pixel matching table queries the corresponding area of the focus area in the image captured by the TOF camera, calculates the average depth value of the corresponding area, calculates the adjustment distance according to the average depth value and the focal length of the lens, and adjusts according to the adjustment distance The distance between the lens center and the imaging plane to achieve camera focus and improve the focus speed.
  • the imaging plane of the TOF camera and the imaging plane of the RGB camera are located in the same plane through internal and external reference calibration.
  • the beneficial effect is that it is convenient for the subsequent calculation of the pixel row difference.
  • the present invention also provides a camera focusing system, including an initial adjustment unit, a pixel column difference calculation unit, a pixel matching table calculation unit, a corresponding area acquisition unit, an average depth value calculation unit, an adjustment distance calculation unit, and a focus adjustment unit.
  • the initial adjustment unit is used to adjust the positions of the TOF camera and the RGB camera so that the imaging plane of the TOF camera and the imaging plane of the RGB camera are located in the same plane
  • the pixel column difference calculation unit is used to make the TOF camera Multiplying the baseline length of the RGB camera with the focal length of the TOF camera to obtain a first process value, and then dividing the first process value by the pixel depth value of the image captured by the TOF camera to obtain a pixel column Difference
  • the pixel matching table calculation unit is used to establish a pixel matching table between the TOF camera and the RGB camera according to the pixel column difference
  • the corresponding area acquisition unit is used to obtain the image taken by the RGB camera
  • the focus area in the image and then query the corresponding area of the focus area in the image captured by the TOF camera according to the pixel matching table
  • the average depth value calculation unit is used to calculate the average depth value of the corresponding area
  • the adjustment distance calculation unit is used to calculate the adjustment distance according to the average depth value and the focal length of
  • the beneficial effect of the camera focusing system is that: the pixel matching table calculation unit is used to establish a pixel matching table between the TOF camera and the RGB camera according to the pixel column difference, and the corresponding area acquisition unit is used to Obtain the focus area in the image captured by the RGB camera, and then query the corresponding area of the focus area in the image captured by the TOF camera according to the pixel matching table, and the average depth value calculation unit is used to calculate the The average depth value of the corresponding area, the adjustment distance calculation unit is used to calculate the adjustment distance according to the average depth value and the focal length of the lens, and the focus adjustment unit is used to adjust the distance between the center of the lens and the imaging plane according to the adjustment distance , in order to achieve camera focusing and improve the focusing speed.
  • Fig. 1 is the flowchart of camera focusing method of the present invention
  • Fig. 2 is a structural block diagram of the camera focusing system of the present invention.
  • an embodiment of the present invention provides a method for focusing a camera, including the following steps:
  • S1 adjust the positions of the TOF camera and the RGB camera so that the imaging plane of the TOF camera and the imaging plane of the RGB camera are located in the same plane;
  • S2 Multiply the baseline length of the TOF camera and the RGB camera by the focal length of the TOF camera to obtain a first process value, and then divide the first process value by the pixels of the image captured by the TOF camera Depth value to get the pixel row difference;
  • S7 Adjust the distance between the lens center and the imaging plane according to the adjustment distance, so as to achieve camera focus.
  • the imaging plane of the TOF camera and the imaging plane of the RGB camera are located in the same plane through internal and external reference calibration, which is convenient for subsequent calculation of pixel column difference.
  • Fig. 2 is a structural block diagram of a camera focusing system in some embodiments of the present invention.
  • the camera focusing system 100 includes an initial adjustment unit 101, a pixel column difference calculation unit 102, a pixel matching table calculation unit 103, a corresponding area acquisition unit 104, an average depth value calculation unit 105, an adjustment distance calculation unit 106 and a focus
  • the adjustment unit 107 the initial adjustment unit 101 is used to adjust the positions of the TOF camera and the RGB camera, so that the imaging plane of the TOF camera and the imaging plane of the RGB camera are located in the same plane
  • the pixel column difference calculation unit 102 is used for multiplying the baseline length of the TOF camera and the RGB camera by the focal length of the TOF camera to obtain a first process value, and then dividing the first process value by the image taken by the TOF camera Pixel depth value, to obtain the pixel column difference
  • the pixel matching table calculation unit 103 is used to establish the pixel matching table between the TOF camera and the RGB camera according to the pixel column difference
  • the pixel matching table calculation unit is used to establish a pixel matching table between the TOF camera and the RGB camera according to the pixel column difference, and the corresponding area acquisition unit is used to obtain the pixel in the image captured by the RGB camera focus area, and then query the corresponding area of the focus area in the image captured by the TOF camera according to the pixel matching table, the average depth value calculation unit is used to calculate the average depth value of the corresponding area, the adjustment The distance calculation unit is used to calculate the adjustment distance according to the average depth value and the focal length of the lens, and the focus adjustment unit is used to adjust the distance between the center of the lens and the imaging plane according to the adjustment distance, so as to achieve camera focus and improve the focus speed .

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Abstract

本发明提供了一种相机对焦方法，包括使TOF相机的成像平面和RGB相机的成像平面位于同一平面内，得到像素列差、像素匹配表、对应区域，计算所述对应区域的平均深度值，根据所述平均深度值以及镜头焦距计算调整距离，根据所述调整距离调整镜头中心与成像平面之间的距离，以实现相机对焦，提高了对焦速度。本发明还提供了一种实现所述相机对焦方法的相机对焦系统。

Description

相机对焦方法及相机对焦系统
交叉引用
本申请要求2021年5月31日提交的申请号为2021105966884的中国专利申请的优先权。上述申请的内容以引用方式被包含于此。
技术领域
本发明涉及相机对焦技术领域，尤其涉及一种相机对焦方法及相机对焦系统。
技术背景
镜头对焦是指图像通过镜头之后，清晰成像在德克罗蒙温度传感器(sensor)表面，焦距固定时，不同距离的物体会成像在sensor表面前后，出现模糊。因此，在拍摄不同距离物体的时候，需要调节焦距以使得成像清晰，自动对焦则需要相机自动判定图像是否清晰。
现有的自动对焦方法，首先计算RGB图像的清晰度，然后通过音圈马达前后调节，使目标图像清晰度最大，以此判定所需焦距大小。其中，对焦速度依赖于音圈马达的速度，现有方法会正向和逆向同时转动，至少会增加一倍时间，自动对焦的速度较慢。
因此，有必要提供一种新型的相机对焦方法及相机对焦系统以解决现有技术中存在的上述问题。
发明概要
本发明的目的在于提供一种相机对焦方法及相机对焦系统，提高对焦速度。
为实现上述目的，本发明的所述相机对焦方法，包括以下步骤：
S1：调节TOF相机和RGB相机的位置，以使所述TOF相机的成像平面和所述RGB相机的成像平面位于同一平面内；
S2：将所述TOF相机和所述RGB相机的基线长度与所述TOF相机的焦距相乘，以得到第一过程值，然后将所述第一过程值除以所述TOF相机拍摄图像的像素深度值，以得到像素列差；
S3：根据所述像素列差建立所述TOF相机和所述RGB相机之间的像素匹配表；
S4：获取所述RGB相机所拍摄图像中的对焦区域，然后根据所述像素匹配表查询所述对焦区域在所述TOF相机所拍摄图像中的对应区域；
S5：计算所述对应区域的平均深度值；
S6：根据所述平均深度值以及镜头焦距计算调整距离；
S7：根据所述调整距离调整镜头中心与成像平面之间的距离，以实现相机对焦。
所述相机对焦方法的有益效果在于：根据所述像素列差建立所述TOF相机和所述RGB相机之间的像素匹配表，获取所述RGB相机所拍摄图像中的对焦区域，然后根据所述像素匹配表查询所述对焦区域在所述TOF相机所拍摄图像中的对应区域，算所述对应区域的平均深度值，根据所述平均深度值以及镜头焦距计算调整距离，根据所述调整距离调整镜头中心与成像平 面之间的距离，以实现相机对焦，提高了对焦速度。
优选地，所述步骤S1中，通过内外参标定使所述TOF相机的成像平面和所述RGB相机的成像平面位于同一平面内。其有益效果在于：便于后续计算像素列差。
优选地，所述步骤S2中，通过公式d＝B×f/Z计算得到所述像素列差，d表示所述像素列差，B表示所述TOF相机和所述RGB相机的基线长度，f表示TOF相机的焦距，Z表示像素深度值。
优选地，所述步骤S6中，通过公式1/u+1/v＝1/f计算所述调整距离，u表示所述平均深度值，f表示所述RGB相机的镜头焦距，v表示所述调整距离。
本发明还提供了一种相机对焦系统，包括初始调整单元、像素列差计算单元、像素匹配表计算单元、对应区域获取单元、平均深度值计算单元、调整距离计算单元和对焦调整单元，所述初始调整单元用于调节TOF相机和RGB相机的位置，以使所述TOF相机的成像平面和所述RGB相机的成像平面位于同一平面内，所述像素列差计算单元用于将所述TOF相机和所述RGB相机的基线长度与所述TOF相机的焦距相乘，以得到第一过程值，然后将所述第一过程值除以所述TOF相机拍摄图像的像素深度值，以得到像素列差，所述像素匹配表计算单元用于根据所述像素列差建立所述TOF相机和所述RGB相机之间的像素匹配表，所述对应区域获取单元用于获取所述RGB相机所拍摄图像中的对焦区域，然后根据所述像素匹配表查询所述对焦区域在所述TOF相机所拍摄图像中的对应区域，所述平均深度值计算单元用于计算所述对应区域的平均深度值，所述调整距离计算单元用于根据 所述平均深度值以及镜头焦距计算调整距离，所述对焦调整单元用于根据所述调整距离调整镜头中心与成像平面之间的距离，以实现相机对焦。
所述相机对焦系统的有益效果在于：所述像素匹配表计算单元用于根据所述像素列差建立所述TOF相机和所述RGB相机之间的像素匹配表，所述对应区域获取单元用于获取所述RGB相机所拍摄图像中的对焦区域，然后根据所述像素匹配表查询所述对焦区域在所述TOF相机所拍摄图像中的对应区域，所述平均深度值计算单元用于计算所述对应区域的平均深度值，所述调整距离计算单元用于根据所述平均深度值以及镜头焦距计算调整距离，所述对焦调整单元用于根据所述调整距离调整镜头中心与成像平面之间的距离，以实现相机对焦，提高了对焦速度。
附图说明
图1为本发明的相机对焦方法的流程图；
图2为本发明的相机对焦系统的结构框图。
发明内容
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或 者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种相机对焦方法，包括以下步骤：
S1：调节TOF相机和RGB相机的位置，以使所述TOF相机的成像平面和所述RGB相机的成像平面位于同一平面内；
S2：将所述TOF相机和所述RGB相机的基线长度与所述TOF相机的焦距相乘，以得到第一过程值，然后将所述第一过程值除以所述TOF相机拍摄图像的像素深度值，以得到像素列差；
S3：根据所述像素列差建立所述TOF相机和所述RGB相机之间的像素匹配表；
S4：获取所述RGB相机所拍摄图像中的对焦区域，然后根据所述像素匹配表查询所述对焦区域在所述TOF相机所拍摄图像中的对应区域；
S5：计算所述对应区域的平均深度值；
S6：根据所述平均深度值以及镜头焦距计算调整距离；
S7：根据所述调整距离调整镜头中心与成像平面之间的距离，以实现相机对焦。
根据所述像素列差建立所述TOF相机和所述RGB相机之间的像素匹配表，获取所述RGB相机所拍摄图像中的对焦区域，然后根据所述像素匹配 表查询所述对焦区域在所述TOF相机所拍摄图像中的对应区域，算所述对应区域的平均深度值，根据所述平均深度值以及镜头焦距计算调整距离，根据所述调整距离调整镜头中心与成像平面之间的距离，以实现相机对焦，提高了对焦速度。
本发明的一些实施例中，所述步骤S1中，通过内外参标定使所述TOF相机的成像平面和所述RGB相机的成像平面位于同一平面内，便于后续计算像素列差。
本发明的一些实施例中，所述步骤S2中，通过公式d＝B×f/Z计算得到所述像素列差，d表示所述像素列差，B表示所述TOF相机和所述RGB相机的基线长度，f表示TOF相机的焦距，Z表示像素深度值。具体地，所述像素列差的计算公式为d＝(B×f)/Z，d表示所述像素列差，B表示所述TOF相机和所述RGB相机的基线长度，f为所述TOF相机的焦距，Z表示像素深度值。
本发明的一些实施例中，所述步骤S6中，通过公式1/u+1/v＝1/f计算所述调整距离，u表示所述平均深度值，f表示所述RGB相机的镜头焦距，v表示所述调整距离。
图2为本发明一些实施例中相机对焦系统的结构框图。参照图2，所述相机对焦系统100包括初始调整单元101、像素列差计算单元102、像素匹配表计算单元103、对应区域获取单元104、平均深度值计算单元105、调整距离计算单元106和对焦调整单元107，所述初始调整单元101用于调节TOF相机和RGB相机的位置，以使所述TOF相机的成像平面和所述RGB相机的成像平面位于同一平面内，所述像素列差计算单元102用于将所述TOF 相机和所述RGB相机的基线长度与所述TOF相机的焦距相乘，以得到第一过程值，然后将所述第一过程值除以所述TOF相机拍摄图像的像素深度值，以得到像素列差，所述像素匹配表计算单元103用于根据所述像素列差建立所述TOF相机和所述RGB相机之间的像素匹配表，所述对应区域获取单元104用于获取所述RGB相机所拍摄图像中的对焦区域，然后根据所述像素匹配表查询所述对焦区域在所述TOF相机所拍摄图像中的对应区域，所述平均深度值计算单元105用于计算所述对应区域的平均深度值，所述调整距离计算单元106用于根据所述平均深度值以及镜头焦距计算调整距离，所述对焦调整单元107用于根据所述调整距离调整镜头中心与成像平面之间的距离，以实现相机对焦。
所述像素匹配表计算单元用于根据所述像素列差建立所述TOF相机和所述RGB相机之间的像素匹配表，所述对应区域获取单元用于获取所述RGB相机所拍摄图像中的对焦区域，然后根据所述像素匹配表查询所述对焦区域在所述TOF相机所拍摄图像中的对应区域，所述平均深度值计算单元用于计算所述对应区域的平均深度值，所述调整距离计算单元用于根据所述平均深度值以及镜头焦距计算调整距离，所述对焦调整单元用于根据所述调整距离调整镜头中心与成像平面之间的距离，以实现相机对焦，提高了对焦速度。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实 施或实现。

Claims (5)

  1. 一种相机对焦方法，其特征在于，包括以下步骤：
    S1：调节TOF相机和RGB相机的位置，以使所述TOF相机的成像平面和所述RGB相机的成像平面位于同一平面内；
    S2：将所述TOF相机和所述RGB相机的基线长度与所述TOF相机的焦距相乘，以得到第一过程值，然后将所述第一过程值除以所述TOF相机拍摄图像的像素深度值，以得到像素列差；
    S3：根据所述像素列差建立所述TOF相机和所述RGB相机之间的像素匹配表；
    S4：获取所述RGB相机所拍摄图像中的对焦区域，然后根据所述像素匹配表查询所述对焦区域在所述TOF相机所拍摄图像中的对应区域；
    S5：计算所述对应区域的平均深度值；
    S6：根据所述平均深度值以及镜头焦距计算调整距离；
    S7：根据所述调整距离调整镜头中心与成像平面之间的距离，以实现相机对焦。
  2. 根据权利要求1所述的相机对焦方法，其特征在于，所述步骤S1中，通过内外参标定使所述TOF相机的成像平面和所述RGB相机的成像平面位于同一平面内。
  3. 根据权利要求1所述的相机对焦方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过公式d＝B×f/Z计算得到所述像素列差，d表示所述像素列差，B表示所 述TOF相机和所述RGB相机的基线长度，f表示TOF相机的焦距，Z表示像素深度值。
  4. 根据权利要求1所述的相机对焦方法，其特征在于，所述步骤S6中，通过公式1/u+1/v＝1/f计算所述调整距离，u表示所述平均深度值，f表示所述RGB相机的镜头焦距，v表示所述调整距离。
  5. 一种相机对焦系统，用于实现如权利要求1～4所述的相机对焦方法，其特征在于，包括初始调整单元、像素列差计算单元、像素匹配表计算单元、对应区域获取单元、平均深度值计算单元、调整距离计算单元和对焦调整单元，所述初始调整单元用于调节TOF相机和RGB相机的位置，以使所述TOF相机的成像平面和所述RGB相机的成像平面位于同一平面内，所述像素列差计算单元用于将所述TOF相机和所述RGB相机的基线长度与所述TOF相机的焦距相乘，以得到第一过程值，然后将所述第一过程值除以所述TOF相机拍摄图像的像素深度值，以得到像素列差，所述像素匹配表计算单元用于根据所述像素列差建立所述TOF相机和所述RGB相机之间的像素匹配表，所述对应区域获取单元用于获取所述RGB相机所拍摄图像中的对焦区域，然后根据所述像素匹配表查询所述对焦区域在所述TOF相机所拍摄图像中的对应区域，所述平均深度值计算单元用于计算所述对应区域的平均深度值，所述调整距离计算单元用于根据所述平均深度值以及镜头焦距计算调整距离，所述对焦调整单元用于根据所述调整距离调整镜头中心与成像平面之间的距离，以实现相机对焦。
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