[发明专利]自动对焦相机和系统

说明书

公开了用于使相机对焦的设备和方法。例如，可以将设备与相机耦接以用于使该相机对焦。该设备包括视觉传感器(104)，该视觉传感器与处理器耦接并且被配置为捕捉视图。该处理器被配置为接收对视图中感兴趣区域的选择。该设备还包括距离测量单元(58)，该距离测量单元(58)与处理器耦接并且被配置为测量到感兴趣区域的距离以用于调整相机的焦点。

版权公告

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技术领域

本公开总体上涉及具有快速自动对焦和自动对焦跟踪能力的相机和系统。

背景技术

相机发现在许多环境(包括例如，监视系统、体育运动、无人飞行器(UAV)等)中使用。无论是拍摄清晰图像或是故意模糊的图像，都必须将相机调整到正确的焦点。如今，大多数相机都包括若干相对于彼此可以移动的镜头或镜头组，从而提供自动对焦。

存在几种常见的自动对焦技术。例如，相机可以包括用于测量到物体的距离并且基于所测量的距离自动对焦在该物体上的装置。距离测量装置可以包括红外光或激光发射器以及感测红外光或激光的光传感器。飞行时间(TOF)(即从发射器发出光的时间到传感器感测到光的时间)反映了装置与物体之间的距离。一些距离测量装置也可以利用超声波代替光。利用测量的距离，相机中的控制器(例如，计算机)可以向驱动和移动镜头以实现对焦的电机发送信号。

一些相机采用相位检测方法来调整焦点。镜子将物体的图像反射到两个相位传感器上，并且计算机比较传感器感测到的两个反射图像。当两个反射图像相同时发生对焦。

自动对焦的另一种方法被称为对比度检测，它涉及对比度的检测和寻找提供最佳对比度的镜头位置。随着镜头或镜头组的移动，从而改变焦点，相机拍摄物体的图像，并且与相机关联的计算机分析这些图像，并比较连续图像之间的对比度。连续图像之间的对比度的增加表明镜头正朝着正确的方向移动以改善对焦，并且生成具有最高对比度的图像的镜头位置提供了最佳对焦。

每种方法都有优点和缺点。对比度检测需要随着镜头前后移动而分析许多图像，因此比较慢。距离测量和相位检测方法都花费更少的时间。但是，距离测量方法只能确定从相机到视图中最近物体的距离，而当想要拍摄对焦于视图中更远物体的照片时，该方法将失败。相位检测方法可以相当快速地实现精确对焦，但是需要复杂且昂贵的相机结构，因为相机必须包括多个自动对焦传感器，每个自动对焦传感器都包括其自己的镜头和光电探测器。另外，自动对焦传感器的数量限制了视图中要对焦的区域数量。例如，两个自动对焦传感器意味着相机只能对焦在图像的一部分上。增加焦点的数量将进一步提高相机的价格。

许多相机将这些自动对焦方法组合。典型的组合包括将距离测量方法或相位检测方法作为第一步，以使相机快速进入焦点范围，然后进行对比度检测以细调焦点。

这些自动对焦方法在拍摄静态照片时效果很好，但在移动环境中效果不佳，在移动环境中，不同距离的物体随着时间移动。特别是在拍摄视频时，相机必须随着物体的移动实时调整和跟踪其焦点。在这种情况下，仍然需要手动对焦。

因此，需要对于适用于各种环境的快速、精确和廉价的自动对焦和对焦跟踪技术。

发明内容

根据本公开的实施例，提供了一种用于使相机对焦的设备。该设备包括视觉传感器，该视觉传感器与处理器耦接并且被配置为捕捉视图。该处理器被配置为接收对视图中感兴趣区域的选择。该设备还包括距离测量单元，该距离测量单元与处理器耦接并且被配置为测量到感兴趣区域的距离以用于调整相机的焦点。

还提供了一种用于使相机对焦的方法。首先，视觉传感器捕捉视图。然后，选择捕捉的视图中的感兴趣区域。距离测量单元测量感兴趣区域与其自身的距离。并且根据所测量的距离来调整相机的焦点。