CN117492164A - 基于dlp结构光与电机***的自动对焦***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一个技术方案是提供了一种基于DLP结构光与电机***的自动对焦***，用于实现成像设备的自动对焦，其特征在于，包括布置在成像设备周围的DLP投影仪；上位机；电机***。本发明的另一个技术方案是提供了一种基于DLP结构光与电机***的自动对焦方法。本发明利用DLP投影仪投射结构光到待成像物体上，并通过收集和分析反射光线的特征来计算物体与投影仪之间的距离。根据距离信息，通过电机***驱动相机镜头进行自动调焦，以实现清晰、锐利的图像。相较于传统的手动对焦方式，本发明具有快速、精确、无需人工干预的优势，提高了工作效率和成像质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动对焦***以及基于该自动对焦***实现的自动对焦方法。
背景技术
在光学成像技术中，对焦是非常关键的一步。传统的对焦方式通常需要人工操作，这不仅效率低下，而且容易产生误差。此外，人工对焦对于操作者的技能要求较高，不具备普适性。因此，当前的技术存在着需要提高对焦效率和准确性的问题。
传统的对焦方法通常需要通过手动旋转或调节相机镜头来实现对焦。这种方式需要操作者准确判断焦点位置并进行调整，容易受到人为因素的影响，如操作者技能水平、观察环境等。此外，对于复杂场景或快速移动的目标，人工对焦往往无法及时跟踪和调整焦点，导致图像模糊或不清晰。
因此，需要一种自动化的对焦方法，能够根据目标物体的位置和光学特性，自动调节相机镜头的焦距，以实现高效且准确的自动对焦。这样不仅可以提高成像效果，还能降低操作者的技术要求，并适用于各种环境和拍摄条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动化的对焦***以及方法。
为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种基于DLP结构光与电机***的自动对焦***，用于实现成像设备的自动对焦，其特征在于，包括：
布置在成像设备周围的DLP投影仪，用于向被测物投射结构光；
由成像设备捕捉被测物反射回的反射光；
上位机，用于收集由成像设备捕捉到的反射光，并对收集的反射光进行分析，确定被测物与DLP投影仪之间的距离，从而获得距离信息；
电机***，上位机通过距离信息控制电机***，由电机***驱动成像设备移动，以实现焦距的自动调节，使被测物在成像平面上达到最佳焦点位置。
优选地，在所述成像设备周围布置四个沿周向均匀分布的DLP投影仪。
优选地，基于被测物表面细节要求确定所述结构光的形式。
优选地，在所述DLP投影仪以及所述成像设备的下方设有光源。
本发明的另一个技术方案是提供了一种基于DLP结构光与电机***的自动对焦方法，采用上述的自动对焦***，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、DLP投影仪将结构光投射到被测物上；
步骤2、被测物反射回来的反射光被成像设备捕获后，由上位机对反射光的特征进行分析，从而确定被测物与DLP投影仪之间的距离，获得距离信息；
步骤3、上位机根据距离信息控制电机***，由电机***驱动成像设备移动，自动调节焦距，使被测物在成像平面上达到最佳焦点位置；
步骤4、当成像设备的镜头对焦后，捕捉并保存图像，用于后续的图像分析或存储。
本发明利用DLP投影仪投射结构光到待成像物体上，并通过收集和分析反射光线的特征来计算物体与投影仪之间的距离。根据距离信息，通过电机***驱动相机镜头进行自动调焦，以实现清晰、锐利的图像。相较于传统的手动对焦方式，本发明具有快速、精确、无需人工干预的优势，提高了工作效率和成像质量。同时，本发明通过结合DLP投影技术和电机***，能够适应不同距离的物体和场景，并实现快速准确的对焦调节。本发明在光学成像领域具有广泛的应用潜力，可用于相机、摄像机、移动设备等各种成像设备中，提供高质量的图像捕捉和拍摄体验，提供了一种高效、准确的自动对焦解决方案，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1示意了本发明公开的***；
图2为本发明实施例中dlp角测算结构光编码示意图；
图3为本发明实施例中被摄平面距离计算的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示，本实施例公开的一种基于DLP结构光与电机***的自动对焦***用于实现相机2(本实施例中，相机2使用的是TS12MCXP-172M/C型1200万像素高速工业相机，配备有适用波长范围为400 -700nm的镜头)的自动对焦以拍摄表面凹凸不平的被测物5，包括：
布置在相机2四周的四个DLP投影仪3，所有DLP投影仪3沿周向均匀分布，这些DLP投影仪3能投射420nm至700nm的结构光。结构光的形式可能是一组并排的线条，也可能是其他特定的形状或模式，这主要取决于对被测物5表面细节的要求。本实施例中所采用的结构光形式如图2所示，由于本实施例使用的是明暗相间的条纹结构光，因此被测物5反射回的反射光含有被测物5表面的深度和纹理信息。
位于DLP投影仪3以及相机2下方的光源4。
由相机2捕捉被测物5反射回的反射光。
上位机，用于收集由相机2捕捉到的反射光，并对收集的反射光进行分析。上位机通过对反射光的特征进行计算和处理，可以确定被测物5与DLP投影仪3之间的距离，从而获得距离信息。这可以通过计算反射光线的相位差、时间延迟或其他测量参数来实现，原理如图3所示，其为本领域技术人员所熟知的常规算法。本实施例中，上位机使用PhaseShifting算法对收集的反射光进行分析，计算出每个结构光的相位差，从而确定被测物5与DLP投影仪3之间的距离，获得距离信息。
上位机通过距离信息控制电机***，由电机***驱动相机2沿电机轨道1前后移动，自动调节焦距，使被测物5在成像平面上达到最佳焦点位置。
本实施例的另一个方面是公开了一种基于上述自动对焦***实现的基于DLP结构光与电机***的自动对焦方法，包括以下步骤：
步骤1、DLP投影仪3将结构光投射到被测物5上；
步骤2、被测物5反射回来的反射光被相机2捕获后，由上位机对反射光的特征(包括相位差、时间延迟等信息)进行分析，从而确定被测物5与DLP投影仪3之间的距离，获得距离信息；
步骤3、上位机根据距离信息控制电机***，由电机***驱动相机2沿电机轨道1前后移动，自动调节焦距，使被测物5在成像平面上达到最佳焦点位置；
步骤4、当相机2的镜头对焦后，捕捉并保存图像，用于后续的图像分析或存储。
Claims (5)
1.一种基于DLP结构光与电机***的自动对焦***，用于实现成像设备的自动对焦，其特征在于，包括：
布置在成像设备周围的DLP投影仪，用于向被测物投射结构光；
由成像设备捕捉被测物反射回的反射光；
上位机，用于收集由成像设备捕捉到的反射光，并对收集的反射光进行分析，确定被测物与DLP投影仪之间的距离，从而获得距离信息；
电机***，上位机通过距离信息控制电机***，由电机***驱动成像设备移动，以实现焦距的自动调节，使被测物在成像平面上达到最佳焦点位置。
2.如权利要求1所述的一种基于DLP结构光与电机***的自动对焦***，其特征在于，在所述成像设备周围布置四个沿周向均匀分布的DLP投影仪。
3.如权利要求1所述的一种基于DLP结构光与电机***的自动对焦***，其特征在于，基于被测物表面细节要求确定所述结构光的形式。
4.如权利要求1所述的一种基于DLP结构光与电机***的自动对焦***，其特征在于，在所述DLP投影仪以及所述成像设备的下方设有光源。
5.一种基于DLP结构光与电机***的自动对焦方法，采用权利要求1所述的自动对焦***，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、DLP投影仪将结构光投射到被测物上；
步骤2、被测物反射回来的反射光被成像设备捕获后，由上位机对反射光的特征进行分析，从而确定被测物与DLP投影仪之间的距离，获得距离信息；
步骤3、上位机根据距离信息控制电机***，由电机***驱动成像设备移动，自动调节焦距，使被测物在成像平面上达到最佳焦点位置；
步骤4、当成像设备的镜头对焦后，捕捉并保存图像，用于后续的图像分析或存储。
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