具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。

参阅图1，本申请实施例的投影装置的自动对焦方法中，包括以下步骤：

S1、获取结构光图案投射到平面之后的投影画面图像，以作为当前虚焦画面图像。

当投影装置开启后，投影装置向平面投射结构光，从而在平面上投影出结构光图案的画面，该画面即结构光图案投射到平面之后的投影画面图像。本申请实施例中，投影装置中设置有拍摄机构，用于对投影画面进行拍摄，以获取投影画面图像，拍摄获得的投影画面图像作为当前虚焦画面图像。

其中，结构光图案例如可以是余弦结构光图案，或者也可以是具有简单频谱且频率成分可控的其他结构光图案。余弦结构光也即在水平方向上光强度呈余弦分布的结构光。

S2、对当前虚焦画面图像进行频谱分析，以获取当前虚焦画面图像的第一频谱信息。

图像实际上是一个具有空间信息的二维矩阵，图像的频谱是其二维离散傅里叶变换，对图像的频谱分析即是对图像频谱的幅值进行分析。因此，本申请实施例中，所获取的第一频谱信息包括当前虚焦画面图像的幅值频谱。

S3、根据第一频谱信息获取当前虚焦光斑的第二频谱信息，当前虚焦光斑为当前虚焦画面图像的任意一像素点所形成的光斑。

投影画面产生虚焦也即投影画面产生了模糊，即在虚焦画面中每个像素点都形成了一个大于像素实际尺寸的光斑，且由于投影范围的照度相对均匀，因此每个像素点形成的光斑的扩展规律基本相同，为呈高斯光斑的形式分布。虚焦画面图像可以认为是清晰画面图像经过一定尺寸的卷积核卷积得到，而卷积核的尺寸与虚焦画面的离焦程度有关，卷积核的分布形式与光束的强度分布相关，一般情况下为高斯核，也就是说，虚焦画面图像为清晰画面图像经过高斯核卷积得到，而虚焦光斑为高斯光斑，因此，虚焦画面图像的虚焦在数学形式上可以表示为虚焦光斑与清晰画面图像进行的卷积，更进一步而言，为高斯光斑与清晰画面图像进行空域卷积。

其中，根据傅里叶分析原理可知，空域卷积的结果，其频谱等价于卷积的双方频谱的乘积，因此，虚焦画面图像的频谱等于高斯光斑的频谱和清晰画面图像的频谱的乘积。由此，在确定虚焦画面图像的频谱信息和清晰画面图像的频谱信息后，可以反向得出高斯光斑的频谱信息。

因此，步骤S1中，根据第一频谱信息获取当前虚焦光斑的第二频谱信息具体可以包括如下子步骤：

(11)获取预定清晰画面图像的第三频谱信息。

本申请实施例中，预定清晰画面图像为清晰的余弦结构光图案画面图像。其中，可以预先存储一清晰画面图像的频谱信息，作为第三频谱信息，从而可以直接获取预存储的清晰画面图像的第三频谱信息；或者也可以是预先设定一清晰画面图像，在对焦过程中获取该清晰画面图像并对其进行频谱分析，以获取该清晰画面图像的频谱信息，作为第三频谱信息。

(12)根据第一频谱信息获取当前虚焦画面图像频谱的第一极值，以及根据第三频谱信息获取预定清晰画面图像频谱的第二极值。

其中，第一极值和第二极值可以是幅值频谱的最大值。

(13)根据第二极值和第一极值的比值，获取当前虚焦光斑的第二频谱信息。

由此，通过第一极值和第二极值的比值，可以反向推测出虚焦光斑的频谱信息，即第二频谱信息。

S4、从预存储的多个预设虚焦光斑的频谱信息中查找与第二频谱信息相匹配的频谱信息，以获取目标频谱信息，其中每个预设虚焦光斑的频谱信息对应一个离焦距离，然后获取目标频谱信息对应的离焦距离，进而得到目标离焦距离。

其中，在步骤S4之前，还包括如下步骤：

(21)在黑暗环境下，向平面依次投射多个预设虚焦光斑。

其中，可以通过控制投影装置进行像素点投射，通过移动马达来改变镜头组的位置，从而可以获得不同的虚焦光斑。

(22)获取每个预设虚焦光斑画面图像。

其中，每投射一个预设虚焦光斑，则通过拍摄机构获取预设虚焦光斑画面图像。

(23)对每个预设虚焦光斑画面图像进行频谱分析，以获取每个预设虚焦光斑的频谱信息。

(24)根据每个预设虚焦光斑的频谱信息计算每个预设虚焦光斑对应的离焦距离，建立每个预设虚焦光斑的频谱信息与每个预设虚焦光斑对应的离焦距离之间的对应关系。

具体地，投影平面上的像素点可以认为是由一个很小的光锥汇聚而成，而虚焦光斑为像素点模糊后所形成的光斑，因此虚焦光斑也是由光锥汇聚形成，虚焦光斑的扩展规律与光锥张角有关。根据光学扩展量守恒原理可知，虚焦光斑上的光锥张角由空间光调制器的尺寸、空间光调制器上的光锥张角、以及获取预设虚焦光斑所在投影画面的尺寸决定。因此，首先获取获取空间光调制器上的光锥张角、空间光调制器的尺寸、以及获取预设虚焦光斑所在投影画面的尺寸，然后根据公式Ω_Screen·S_Screen＝Ω_SLM·S_SLM，计算预设虚焦光斑上的光锥张角，其中Ω_Screen表示预设虚焦光斑的光锥张角，S_Screen表示预设虚焦光斑所在的投影画面的尺寸，Ω_SLM表示空间光调制器上的光锥张角，S_sLM表示空间光调制器的尺寸。

之后，根据每个预设虚焦光斑的频谱信息和对应预设虚焦光斑上的光锥张角，计算每个预设虚焦光斑对应的离焦距离。具体地，根据每个预设虚焦光斑的频谱信息确定用以表示每个预设虚焦光斑的高斯函数，然后根据公式Ω_Screen·d＝9πσ²，计算每个预设虚焦光斑对应的离焦距离，其中d表示预设虚焦光斑对应的离焦距离，σ表示预设虚焦光斑对应的高斯函数的标准差。

(25)存储每个预设虚焦光斑的频谱信息及各自对应的离焦距离。

通过上述方式，可以计算出一系列预设虚焦光斑对应的离焦距离，然后将每个预设虚焦光斑的频谱信息和对应的离焦距离进行存储，并建立两者之间的对应关系。

由此，在步骤S4中，当确定当前虚焦光斑的第二频谱信息后，通过将第二频谱信息与预先存储的多个预设虚焦光斑的频谱信息进行匹配，当第二频谱信息与其中一个预设虚焦光斑的频谱信息匹配时，则将匹配的频谱信息对应的离焦距离作为目标离焦距离。

S5、控制马达驱动镜头组移动目标离焦距离，以实现对焦。

因此，本申请实施例中，通过对当前虚焦画面图像进行频谱分析，从而可以直接得到当前虚焦画面图像的离焦距离，从而使马达控制镜头组一步到位移动到目标位置(即移动目标离焦距离后所在的位置)来完成对焦，而不需要使马达亦步亦趋地控制镜头组移动，可以大大提高对焦效率，有利于提高自动对焦的响应速率，且不需要反复地做对比度计算，可以降低计算性能要求。

参阅图2，本申请实施例还提供一种投影装置，包括第一获取模块201、分析模块202、第二获取模块203、第三获取模块204以及控制模块205。

其中，第一获取模块201例如可以是拍摄机构，如摄像头，用于获取结构光图案投射到平面之后的投影画面图像，以作为当前虚焦画面图像。

当投影装置开启后，投影装置向平面投射结构光，从而在平面上投影出结构光图案的画面，该画面即结构光图案投射到平面之后的投影画面图像。第一获取模块201则通过对投影画面进行拍摄，以获取投影画面图像，拍摄获得的投影画面图像作为当前虚焦画面图像。

其中，结构光图案例如可以是余弦结构光图案，或者也可以是具有简单频谱且频率成分可控的其他结构光图案。余弦结构光也即在水平方向上光强度呈余弦分布的结构光。

分析模块202用于对当前虚焦画面图像进行频谱分析，以获取当前虚焦画面图像的第一频谱信息。

图像实际上是一个具有空间信息的二维矩阵，图像的频谱是其二维离散傅里叶变换，对图像的频谱分析即是对图像频谱的幅值进行分析。因此，本申请实施例中，所获取的第一频谱信息包括当前虚焦画面图像的幅值频谱。

第二获取模块203用于根据第一频谱信息获取当前虚焦光斑的第二频谱信息，当前虚焦光斑为当前虚焦画面图像的任意一像素点所形成的光斑。

虚焦画面图像为清晰画面图像经过高斯核卷积得到，而虚焦光斑为高斯光斑，因此，虚焦画面图像的虚焦在数学形式上可以表示为虚焦光斑与清晰画面图像进行的卷积，更进一步而言，为高斯光斑与清晰画面图像进行空域卷积。其中，根据傅里叶分析原理可知，空域卷积的结果，其频谱等价于卷积的双方频谱的乘积，因此，虚焦画面图像的频谱等于高斯光斑的频谱和清晰画面图像的频谱的乘积。由此，在确定虚焦画面图像的频谱信息和清晰画面图像的频谱信息后，可以反向得出高斯光斑的频谱信息。

因此，第二获取模块203具体用于获取预定清晰图像的第三频谱信息；然后根据第一频谱信息获取当前虚焦画面图像频谱的第一极值，以及根据第三频谱信息获取预定清晰图像频谱的第二极值，从而根据所述第二极值和第一极值的比值，获取当前虚焦光斑的第二频谱信息。

第三获取模块204用于从预存储的多个预设虚焦光斑的频谱信息中查找与第二频谱信息相匹配的频谱信息，以获取目标频谱信息，其中每个预设虚焦光斑的频谱信息对应一个离焦距离，然后获取目标频谱信息对应的离焦距离，进而得到目标离焦距离。

进一步地，投影装置还包括计算模块206和存储模块207。其中，在第三获取模块204获取目标频谱信息之前，第一获取模块201还用于获取多个预设虚焦光斑画面图像，该多个预设虚焦光斑画面为投影装置在黑暗环境下，向平面依次投射多个预设虚焦光斑而形成的画面。分析模块202还用于对每个预设虚焦光斑画面图像进行频谱分析，以获取每个预设虚焦光斑的频谱信息。

计算模块206用于根据每个预设虚焦光斑的频谱信息计算每个预设虚焦光斑对应的离焦距离，建立每个预设虚焦光斑的频谱信息与每个预设虚焦光斑对应的离焦距离之间的对应关系。

具体地，投影平面上的像素点可以认为是由一个很小的光锥汇聚而成，而虚焦光斑为像素点模糊后所形成的光斑，因此虚焦光斑也是由光锥汇聚形成，虚焦光斑的扩展规律与光锥张角有关。根据光学扩展量守恒原理可知，虚焦光斑上的光锥张角由空间光调制器的尺寸、空间光调制器上的光锥张角、以及获取预设虚焦光斑所在投影画面的尺寸决定。因此，计算模块206具体用于获取获取空间光调制器上的光锥张角、空间光调制器的尺寸、以及获取预设虚焦光斑所在投影画面的尺寸，然后根据公式Ω_Screen·S_Screen＝Ω_SLM·S_SLM，计算预设虚焦光斑上的光锥张角，其中Ω_Screen表示预设虚焦光斑的光锥张角，S_Screen表示预设虚焦光斑所在的投影画面的尺寸，Ω_SLM表示空间光调制器上的光锥张角，S_SLM表示空间光调制器的尺寸。

之后，计算模块206根据每个预设虚焦光斑的频谱信息和对应预设虚焦光斑上的光锥张角，计算每个预设虚焦光斑对应的离焦距离。具体地，根据每个预设虚焦光斑的频谱信息确定用以表示每个预设虚焦光斑的高斯函数，然后根据公式Ω_Screen·d＝9πσ²，计算每个预设虚焦光斑对应的离焦距离，其中d表示预设虚焦光斑对应的离焦距离，σ表示预设虚焦光斑对应的高斯函数的标准差。

存储模块207用于存储模块存储每个预设虚焦光斑的频谱信息及各自对应的离焦距离。

由此，第三获取模块203能够从预存储的多个预设虚焦光斑的频谱信息中查找与第二频谱信息相匹配的频谱信息，以获取目标频谱信息，并获取目标频谱信息对应的离焦距离，以得到目标离焦距离。

控制模块205用于控制马达驱动镜头组移动目标离焦距离，以实现对焦。

因此，本实施例中，通过对当前虚焦画面图像进行频谱分析，从而可以直接得到当前虚焦画面图像的离焦距离，从而使马达控制镜头组一步到位移动到目标位置(即移动目标离焦距离后所在的位置)来完成对焦，而不需要使马达亦步亦趋地控制镜头组移动，可以大大提高对焦效率，有利于提高自动对焦的响应速率，且不需要反复地做对比度计算，可以降低计算性能要求。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。