[发明专利]激光光斑识别及激光投影仪的自动调焦方法与系统

说明书

本发明公开了一种激光投影仪的自动调焦方法和系统，该方法包括：S1：激光投影仪向空间投影出至少一个光束；S2：采集模块实时采集所述光斑图像；S3：识别模块根据光斑强度分布的二阶导数进行激光光斑识别；S4：计算模块实时计算光斑图像清晰度的参数值；S5：调焦模块不断调整光源的相对位置，重复步骤S1‑S4；S5：调焦模块将实时获得的参数值进行对比，获取最佳参数值，根据最佳参数值将光源调整至最佳位置。所述方法和系统能够实现激光投影仪的自动调焦，并克服现有技术中人工调焦所带来的精度不高的问题，同时调焦效率得到大幅提升。

技术领域

本发明涉及光学技术及计算机技术领域，具体涉及一种激光光斑识别及激光投影仪的自动调焦方法与系统。

背景技术

光学测量中常常会用到激光投影仪，特别目前基于结构光的深度相机的产生及广泛应用，促使了作为其部件之一的激光投影仪的不断发展。一般地，激光投影仪由光源以及由透镜等组成的光学元件组成，目前大部分的激光投影仪采用的是单个的边发射激光器光源，随着激光器的不断发展，垂直腔面激光器由于其发散角小、功耗及成本低、体积小易于集成等优点将会被越来越多的激光投影仪采用。

在激光投影仪的组装过程中，光源与透镜之间相对位置的调节非常重要，相对位置将直接影响到激光向外发射的准直性。相对位置的精确调节仍是比较困难的问题，特别是多光源的投影仪。目前精确调节相对位置的过程一般都需要人工参与，即使利用计算机、控制理论来进行自动调节也不可避免地需要人为辅助。

激光投影仪调焦过程中往往需要根据光斑来进行调焦。而目前已有的光斑识别方法中，常用的有阈值法、梯度法、重心法等，这些方法均受到所获取的激光光斑图像中像素值的影响，比如阈值法以及梯度法；激光强度也会直接影响到阈值以及梯度阈值的选取，在不同的激光发射功率或者不同的反射物下，对获取的光斑图像利用同一阈值会得到不同大小的光斑轮廓。因此阈值等的选取往往需要人工来设定，其精确性难以得到保证。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种激光光斑的识别方法及激光投影仪的自动调焦方法与系统，其能够进行光斑的精确识别及激光投影仪的自动调焦，有效解决人工调焦或机械调焦所带来的精度不准的问题。

本发明提供一种激光光斑的识别方法，包括如下步骤：A1：采集模块采集光斑图像；A2：识别模块对采集的光斑图像求取二阶导数后提取光斑的轮廓进行光斑识别。

本发明还提供一种激光投影仪的自动调焦方法，包括如下步骤：

S1：激光投影仪向空间投影出至少一个光束；S2：采集模块实时采集所述光斑图像，识别模块对采集的光斑图像求取二阶导数后提取光斑的轮廓进行激光光斑识别；S3：计算模块实时计算光斑图像清晰度的参数值；S4：调焦模块不断调整光源的相对位置，重复步骤S1-S4；S5：调焦模块将实时获得的参数值进行对比，获取最佳参数值，根据最佳参数值将光源调整至最佳位置。

本发明还提供一种激光投影仪的自动调焦系统，包括激光投影仪、采集模块、识别模块、计算模块及调焦模块，所述激光投影仪用于向空间投影出至少一个光束；所述采集模块用于实时采集所述光束的光斑图像；所述识别模块用于激光光斑的识别；所述计算模块用于根据所采集的光斑图像，实时计算清晰度的参数值；所述调焦模块用于不断调整光源的相对位置，并根据实时获得的参数值获取最佳参数值，并将光源调整至最佳位置。

本发明的有益效果：本发明通过光斑强度分布的二阶导数，提取光斑轮廓进行光斑识别，能有效避免激光发射功率、激光强度、图像中像素值或环境等的影响，比现有的利用阈值法、梯度法、重心法等光斑识别方法具有更高的精确度。