CN100556079C - 摄像机控制设备、摄像机系统、电子会议系统以及摄像机控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种摄像机控制设备包括：存储部件，当摄像机所拍摄的多个人的每一面部位于该摄像机的拍摄范围的中央部分时，为被拍摄的每个人存储面部方向信息；面部位置检测部件，根据摄像机的拍摄图像信号检测人面部的位置；登记部件，用于基于面部位置检测部件的检测结果和指示摄像机的当前拍摄方向的信息计算面部方向信息，并将该面部方向信息登记在存储部件中；以及驱动控制部件，读取对应于用户输入的操作所指定人的面部方向信息并根据该面部方向信息控制驱动设备，以便改变该摄像机的拍摄方向。
Description
相关申请的交叉参考引用
本发明包含涉及于2005年1月17日在日本专利局申请的日本专利申请JP2005-009417的主题，其全部内容在此包含引作参考。
技术领域
本发明涉及用于控制摄像机拍摄范围的包括改变拍摄方向的驱动设备的摄像机控制设备，包括摄像机控制设备的摄像机系统和电子会议系统，和摄像机控制方法。更具体而言，本发明涉及改变摄像机拍摄方向的操作更方便的摄像机控制设备、摄像机系统、电子会议系统、和摄像机控制方法。
背景技术
近年来，通过经由通信线路相互发送和接收在会议上所收集的音频和拍摄图像的信号而能够在远程位置举行会议的电视会议系统已经引起注意。在这种系统中，优选地拍摄发言的人以及能够将其图像信号发送到其他方。为此，必须通过人的操作切换摄像机或者将摄像机指向发言的人。
同时，已经在各种设备中使用了根据图像信号自动识别人等等的技术。例如，正如美国专利第2002-0142209号所公开的，存在用于根据时间相邻的两个帧之间的差以检测运动体诸如人以及通过移动摄像机的拍摄方向跟踪运动体的已知的运动体图像监控设备。而且，正如在英国专利第2343945号中所公开的，存在一种检测和跟踪拍摄范围内人面部的已知的拍摄设备。而且，存储该面部的特征信息，之后比较被拍摄人的特征信息与该存储的特征信息，并且能够给出有关危险人物的警告。
在上述的电视会议系统中，优选地利用简单的操作或者自动拍摄发言的人以及能够将其图像信号发送到其他方。为此，应该使用包括改变拍摄方向机制的摄像机来构造用于通过电子控制将摄像机指向发言者方向的系统。但是，在逐步改变摄像机的拍摄方向和变焦放大比率的操作技术中，存在的问题是，为了迅速地移动拍摄方向和在屏幕的中央部分中可靠地投影发言的人，操作员的负担是巨大的。如果提前存储发言者的位置信息以及通过操作按钮等等读取位置信息自动地拍摄每个发言的人，则该操作变得简化。但是，为此，必须在使用该系统之前预先存储发言者的位置，此操作很麻烦。
发明内容
考虑到这些问题而产生了本发明。期望提供一种摄像机控制设备，它能够使用摄像机通过简单的操作可靠地拍摄多个人中的一个人，而不执行登记用于每人的拍摄方向的操作。
期望提供一种摄像机系统，它能够使用摄像机通过简单的操作可靠地拍摄多个人中的一个人，而不执行登记用于每人的拍摄方向的操作。
期望提供一种包括摄像机系统的电子会议系统，该摄像机系统能够使用摄像机通过简单的操作可靠地拍摄多个人中的一个人，而不执行登记用于每人的拍摄方向的操作。
期望提供一种摄像机控制方法，该方法能够使用摄像机通过简单的操作可靠地拍摄多个人中的一个人，而不执行登记用于每人的拍摄方向的操作。
根据本发明的实施例，提供一种用于改变包括改变拍摄方向的驱动设备的摄像机的拍摄范围的摄像机控制设备，该摄像机控制设备包括：存储部件，当摄像机所拍摄的多个人的每一面部位于摄像机拍摄范围的中央部分时，为被拍摄的每个人存储面部方向信息；面部位置检测部件，根据摄像机的拍摄图像检测人面部的位置；登记部件，用于基于面部位置检测部件的检测结果和指示摄像机的当前拍摄方向的信息计算面部方向信息，并将该面部方向信息登记在存储部件中；以及驱动控制部件，读取对应于用户输入的操作所指定人的面部方向信息并根据该面部方向信息控制驱动设备，以改变摄像机的拍摄方向。
在这种摄像机控制设备中，所述存储部件存储对应于拍摄的每一人的面部方向信息，所述驱动控制部件从该存储部件读取对应于用户输入的操作所指定人的面部方向信息，以根据面部方向信息控制驱动设备。结果，仅通过例如通过用户操作指定人，来改变摄像机的拍摄方向，以便使指定人的面部位于屏幕的中央。而且，所述面部位置检测部件根据摄像机的拍摄图像信号检测人面部的位置。所述登记部件基于检测结果和指示摄像机当前拍摄方向的信息计算面部方向信息并将该面部方向信息存储在存储部件中。因而，在所述存储部件中自动地登记对应于拍摄人的面部方向信息。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种控制摄像机拍摄范围的摄像机控制方法，其中摄像机包括改变拍摄方向的驱动设备，该摄像机控制方法包括以下步骤：根据摄像机的拍摄图像信号检测人面部的位置；基于检测步骤的检测结果和指示摄像机当前拍摄方向的信息，当该摄像机所拍摄的多个人的每一面部位于摄像机拍摄范围的中央时计算面部方向信息，并且为每一检测到的人，将该面部方向信息登记在数据库中；并从该数据库读取对应于用户输入的操作所指定人的面部方向信息以及根据面部方向信息控制驱动设备，以便改变摄像机的拍摄方向。
在这种摄像机控制方法中，所述登记步骤在数据库中存储对应于被拍摄的每一人的面部方向信息。所述驱动控制步骤从该数据库中读取对应于用户输入的操作所指定人的面部方向信息，以便根据该面部方向信息控制驱动设备。结果，仅通过例如用户操作指定人，可自动地改变摄像机的拍摄方向，从而该指定人的面部位于屏幕的中央。而且，所述检测步骤根据摄像机的拍摄图像信号检测人面部的位置。基于该检测结果和指示摄像机拍摄方向的信息，所述登记部件计算方向信息并将该面部方向信息登记在数据库中。因而，在所述数据库中自动地登记对应于被拍摄人的面部方向信息。
附图说明
图1示出了根据本发明第一实施例的摄像机系统的系统结构；
图2的方框图示出了在摄像机控制设备和CPU中提供的用于摄像机控制的功能；
图3A和3B示例了用于摇动/俯仰/变焦操作的控制信息；
图4的流程图示出了摄像机系统的全部处理流程；
图5的流程图示出了面部位置数据库的自动登记处理的流程；
图6的流程图示出了面部位置数据库的更新处理的流程；
图7的流程图示出了移动摄像机方向到相邻面部的处理流程；
图8示出了根据本发明第二实施例的摄像机系统的系统结构；和
图9的流程图示出了根据本发明第二实施例的摄像机系统的全部处理流程。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中详细描述本发明的实施例。在以下描述中，假设本发明应用于电视会议系统所使用的摄像机系统中。
<第一实施例>
图1示出了根据本发明第一实施例的摄像机系统的系统结构。
图1所示的摄像机系统被设计用于使用一个摄像机10拍摄出席会议的多个人。这种系统包括具有变焦距功能的摄像机10，改变摄像机10的拍摄方向的三脚架盘头20，控制三脚架盘头20的摄像机控制设备30，用于从遥控器40a接收红外信号的红外接收部件40，集中控制整个系统的CPU 50，显示拍摄图像等等的显示器60，以及压缩和编码图像信号的图像编码器70。
在摄像机10中，通过三脚架盘头20在水平或垂直方向改变摄像机的拍摄方向，根据CPU 50的控制信号(变焦命令)控制变焦镜头的焦距。该摄像机10提供拍摄的图像信号给摄像机控制设备30。三脚架盘头20从摄像机控制设备30接收指示关于水平/垂直方向的拍摄方向的控制信息(Pdeg，Tdeg(以下将对此描述))并根据控制信息的值来驱动该盘头。能够通知Pdeg和Tdeg的当前值给摄像机控制设备30。
摄像机控制设备30根据来自CPU 50关于摇动/俯仰操作的操作命令控制三脚架盘头20的操作。而且，摄像机控制设备30提供摄像机10的拍摄图像信号给显示器60和图像编码器70。
除此之外，摄像机控制设备30具有保持多个人的面部位置作为数据库和控制三脚架盘头20以及变焦操作的功能，从而根据操作命令以指定的大小自动地拍摄任何想要的面部，并且具有根据拍摄的图像信号识别人的面部和登记/更新其位置信息的功能。为了这些功能，有可能从三脚架盘头20获得Pdeg和Tdeg的当前值，以从CPU 50获得变焦操作的当前控制值(Zdeg(以下将对此描述))，并将Zdeg的该值输出给CPU 50来控制摄像机10的变焦操作。
红外接收部件40从遥控器40a接收控制三脚架盘头20的驱动的红外信号和摄像机10的变焦功能，并提供对应于这些信号的键操作信号给CPU 50。CPU 50根据所述键操作信号输出关于摇动/俯仰操作的操作命令给摄像机控制设备30，还输出变焦控制信号给摄像机10，以便控制三脚架盘头20的旋转操作和摄像机10的变焦操作。而且，存在根据摄像机控制设备30的Zdeg值来控制摄像机10的变焦操作的情形。
显示器60接收摄像机10的拍摄图像信号并显示会议室等等中的当前拍摄图像。图像编码器70压缩和编码来自摄像机控制设备30的拍摄图像信号并生成图像流。该生成的图像流通过发送设备(未示出)与在会议室中同时收集的音频流一起多路复用，该图像流经由通信线路发送到位于远程位置的会议室，以及实时重放在发送一侧的会议室中的图像和声音。而且，通过接收设备(未示出)接收在远程位置的会议室中捕获和收集的图像和音频流。分别通过显示器60和扬声器同时重放解码的图像和声音。这使得有可能举行会议，同时观看位于远程位置的会议室的屏幕。
图2的方框图示出了在摄像机控制设备30和CPU 50中提供的摄像机控制功能。
如图2所示，摄像机控制设备30包括面部位置数据库31、面部识别模块32、数据库更新模块33、数据库检索模块34、和摇动/俯仰控制部件35。CPU 50包括变焦控制部件51、PTZ(摇动、俯仰、变焦)命令控制部件52、以及Move_Next命令控制部件53。
面部位置数据库31是这样一种数据库，其中当会议参加者的面部以预定尺寸被投影在屏幕中央时，为每一参加者存储用于三脚架盘头20旋转操作和摄像机10变焦操作的控制信息。正如参考图3A和3B将在下文所描述的，所述控制信息由数据(Pdeg、Tdeg、Zdeg)构成，其中摄像机10关于水平和垂直方向的拍摄方向以及摄像机10的变焦操作状态用角度形式来表示。
面部识别模块32使用图像识别技术根据摄像机10拍摄的数字图像信号检测人面部的位置，并计算坐标形式的面部位置信息(Ppx、Tpx、Zpx)。
数据库更新模块33将面部位置信息(Ppx、Tpx、Zpx)转换成角度形式并在面部位置数据库31中登记该面部位置信息。而且，即使当摄像机10正在执行拍摄时，数据库更新模块33也可以根据需要，基于来自面部识别模块32的面部位置信息以更新面部位置数据库31的内容。
数据库检索模块34是使用面部位置数据库31的存储信息控制摄像机10的拍摄方向和变焦操作的功能块。数据库检索模块34根据来自Move_Next命令控制部件53的方向指示信息，从面部位置数据库31中提取对应于参加者的面部位置信息(Pdeg、Tdeg、Zdeg)，该参加者与当前正在显示的参加者相邻安置，并经由摇动/俯仰控制部件35和变焦控制部件51根据该信息控制所述拍摄方向和变焦操作。
摇动/俯仰控制部件35根据来自PTZ命令控制部件52的操作命令或者根据来自数据库检索模块34的控制信息(Pdeg、Tdeg)输出控制信号给三脚架盘头20，以便控制三脚架盘头20的摇动/俯仰操作。同理，变焦控制部件51输出控制命令给摄像机10，以根据来自PTZ命令控制部件52的操作命令或者根据来自数据库检索模块34的控制信息(Zdeg)控制所述变焦操作。
PTZ命令控制部件52根据来自红外接收部件40的键操作信号产生操作命令，并输出用于摇动/俯仰操作的命令给摇动/俯仰控制部件35，以及输出用于变焦操作的命令给变焦控制部件51。同理，Move_Next命令控制部件53根据来自红外接收部件40的键操作信号输出操作命令并将它输出到数据库检索模块34。
这里，根据本实施例的遥控器40a包括逐步改变摇动/俯仰方向以及变焦放大比率的PTZ键，用于指定方向的Move_Next键，在该方向中使用面部位置数据库31指定与当前正在拍摄的人相邻的另一个人。
然后，作为向PTZ键执行输入操作的结果，指示摇动/俯仰方向和变焦放大比率的放大/减小的键操作信号经由红外接收部件40提供给CPU 50。PTZ命令控制部件52根据这些信号发出PTZ命令。结果，摇动/俯仰控制部件35控制三脚架盘头20，以根据该PTZ命令逐步地改变摄像机10的方向，以及变焦控制部件51根据该PTZ命令逐步地放大或减小摄像机10的变焦放大比率。
另一方面，作为向Move_Next键执行输入操作的结果，指示左右方向中每一个方向的键操作信号经由红外接收部件40提供给CPU50。Move_Next命令控制部件53根据这些信号发出指示左方向或右方向的Move_Next命令。结果，数据库检索模块34从面部位置数据库31提取对应于所指示方向中的相邻人的面部位置信息，并输出该信息到摇动/俯仰控制部件35和变焦控制部件51，这使得能够自动地拍摄相邻人的面部。
作为以这种方式操作Move_Next键的结果，对于摄像机系统的操作者来说，有可能从拍摄会议的一个参加者的状态切换到通过简单操作拍摄另一参加者的状态。因此，变成了不必在观看显示器60的同时手动地调节摄像机10的拍摄方向和变焦放大比率。
图3A和3B示例了用于摇动/俯仰/变焦操作的控制信息(Pdeg、Tdeg、Zdeg)。
在本实施例中，摇动/俯仰/变焦操作的控制信息用Pdeg、Tdeg、Zdeg表示，其中摄像机10关于水平和垂直方向的拍摄方向以及摄像机10的变焦操作状态用角度形式表示。关于在水平方向的旋转操作(摇动操作)，如图3A所示，三脚架盘头20的旋转角度例如设置为最大180°，以及连接三脚架盘头20的旋转中心和被拍摄人面部中心点的直线的角度(-90.0°到+90.0°)是摇动操作的控制信息(Pdeg)。同理，关于垂直方向的旋转操作(俯仰操作)，如图3B所示，三脚架盘头20的旋转角度设置为例如最大60°，以及连接三脚架盘头20的旋转中心和面部中心点的直线的角度(-30.0°到+30.0°)是俯仰操作的控制信息(Tdeg)。
而且，如图3A所示，变焦操作的控制信息(Zdeg)表示为摄像机10的观看角度。在图3A中，该观看角度位于1.0°到45.0°的范围中。角度的值越小，变焦状态越变成朝向远距拍摄一侧，并放大所述主题。
提供这些控制信息给用于控制摇动/俯仰/变焦操作的摇动/俯仰控制部件35和变焦控制部件51。与此一起，存储在面部位置数据库31中每一人的面部位置信息成为一组角度信息(Pdeg、Tdeg、Zdeg)。例如当在屏幕上全屏显示人的面部时，面部位置数据库31中变焦操作的信息成为观看角度。
接下来，将参考流程图具体地描述摄像机系统的操作。图4的流程图示出了摄像机系统的全部处理流程。
[步骤S101]执行在面部位置数据库31中自动登记面部位置信息的处理。该处理是当开始使用摄像机系统时，使用图像识别技术自动地识别在可拍摄范围内人的面部的处理，同时在例如CPU 50的控制下改变摄像机10的拍摄方向，这些面部位置信息登记在面部位置数据库31中。以下将参考图5描述该处理。
[步骤S102]通过摄像机10输出用于一帧的拍摄图像信号，以及该处理等待面部识别模块32接收该信号。当接收到该信号时，处理进行到步骤S103。
[步骤S103]当在执行等待状态中存在PTZ命令时，摇动/俯仰控制部件35和变焦控制部件51从PTZ命令控制部件52接收PTZ命令。然后，该处理进行到步骤S104。当不存在PTZ命令时，该处理则进行到步骤S105。
[步骤S104]根据接收的该PTZ命令，摇动/俯仰控制部件35控制三脚架盘头20，以便为一个步骤改变摄像机10的拍摄方向。而且，变焦控制部件51为一个步骤改变摄像机10的变焦放大比率。之后，该处理进行到步骤S109。
[步骤S105]当在执行等待状态中存在Move_Next命令时，数据库检索模块34从Move_Next命令控制部件53接收Move_Next命令，以及该处理然后进行到步骤S106。当不存在Move_Next命令时，该处理则进行到步骤S107。
[步骤S106]数据库检索模块34执行移动摄像机10的方向的处理，以便拍摄在所述命令所指定方向中的相邻人的面部。然后，在完成处理之后，该处理进行到步骤S109。将参考图7详细地描述步骤S106的处理。
[步骤S107]当未接收到PTZ命令和Move_Next命令时，面部识别模块32和数据库更新模块33使用图像识别关于当前正被拍摄的范围执行更新面部位置数据库31的处理。将参考图6详细地描述这种处理。
[步骤S108]数据库检索模块34从更新的面部位置数据库31中一次提取当前正被拍摄的面部的更多面部位置信息，控制摄像机10的方向，以便该面部变成位于屏幕的中央，还控制变焦操作，以便屏幕上的面部变成预定的尺寸。在步骤S107的处理中，当在正被拍摄的屏幕内识别多个人的面部时，以这种方式执行控制，即在这些面部中，拍摄Pdeg值最接近屏幕中心的面部。在完成上述处理之后，该处理进行到步骤S109。
[步骤S109]CPU 50确定是否通过例如关机操作请求完成所述处理。如果否，则该处理返回到步骤S102。
在参考流程图的上述处理中，在一个实例中在用于一帧图像信号的同步周期(垂直同步周期)中执行对应于一个操作命令的处理。当接收PTZ命令时，根据该PTZ命令改变用于一个步骤的摇动/俯仰/变焦操作(步骤S104)。当接收Move_Next命令时，自动地控制摇动/俯仰/变焦操作，从而拍摄在指定方向中相邻人的面部(步骤S106)。
例如，当三脚架盘头20的旋转速度低以及所述操作花费比垂直同步周期更长的时间直到拍摄该相邻的面部时，可以保持执行步骤S107中对应于接收下一命令的处理和数据库更新处理，直到完成该操作。
当在固定的时间周期内没有接收到PTZ命令和Move_Next命令时，即，当摄像机10的拍摄方向和变焦镜头位置停止时，基于拍摄的图像信号执行图像识别，关于拍摄范围来更新在面部位置数据库31中存储的信息(步骤S107)。结果，当会议参加者的座位移动和/或参加者的数量增加或减少时，自动地更新面部位置数据库31。
而且，基于更新的面部位置信息校正摄像机10的方向和变焦放大比率，从而使当前正被拍摄的面部移动到屏幕的中央(步骤S108)。由于这种原因，摄像机10跟随会议参加者的精确运动，可以在中央位置投影其面部，并因此提高了生成图像的质量。避免不能投影任何人的面部的状态，而且不发送无用图像信号。
图5的流程图示出了面部位置数据库31的自动登记处理的流程。
[步骤S201]摇动/俯仰控制部件35设置三脚架盘头20的控制值成初始值，该控制值指示摄像机10的拍摄方向。例如，摇动/俯仰控制部件35进行控制，以便摄像机10指向拍摄范围的上面最左侧。在这种处理过程中，变焦控制部件51控制摄像机10，以达到最宽角度一侧上的变焦状态。
[步骤S202]面部识别模块32和数据库更新模块33使用图像识别关于当前正被拍摄的范围执行更新面部位置数据库31的处理。这里，最新登记有关对应范围的面部位置信息。步骤S202的处理与图4的步骤S107相同，并且以下将参考图6详细地描述该处理。
[步骤S203]摇动/俯仰控制部件35使用图像识别关于整个可拍摄的范围执行面部位置检测，并确定是否更新面部位置信息。当存在未进行图像识别的范围时，该处理进行到步骤S204。当在整个范围上完成面部位置检测时，则完成初始的操作。然后，该处理进行到图4开始正常操作的步骤S102。
[步骤S204]摇动/俯仰控制部件35控制摄像机10的方向，以便拍摄未执行面部位置检测的下一拍摄范围。之后，该处理返回到步骤S202，关于当前的范围执行面部位置检测并登记相应的面部位置信息。
作为上述流程图的处理结果，有可能使用摄像机10拍摄全部的可拍摄范围，以自动地检测在该范围内所存在人的面部位置，并在面部位置数据库31中登记该面部的面部位置信息。
图6的流程图示出了面部位置数据库31的更新处理的流程。
[步骤S301]数据库更新模块33经由摇动/俯仰控制部件35从三脚架盘头20获得当前的Pdeg和Tdeg，并从变焦控制部件51获得当前的Zdeg。然后，基于这些控制信息，指定要更新的范围(对应于当前正被拍摄的范围)。
[步骤S302]数据库更新模块33清除面部位置数据库31中存储的位于更新范围内的数据。
[步骤S303]面部识别模块32从摄像机10接收拍摄的图像信号。当在图4的步骤S107中执行该步骤时，由于已在上述的步骤S102中接收该拍摄的图像信号，则可以省略该步骤。
[步骤S304]面部识别模块32使用接收的图像信号执行图像识别处理，检测面部的位置。这里，根据用于一帧的图像信号检测面部的位置。能够应用于本实施例的图像识别技术的实例包括，基于图像信号的色彩信息检测肉色分布以指定包含面部轮廓的范围，以及用于将该范围中的轮廓线和诸如眼和嘴等等部位的位置与多个预先存储的面部模板进行比较，以确定是否存在该面部的技术。而且，通过在下述步骤S102和S303中接收用于多个帧的拍摄的图像信号，能够使用利用帧差的图像识别技术。
当检测到一个或更多面部时，产生能够获得每一面部的方形帧，设置位于方形帧中央位置的屏幕上的坐标(像素编号)作为水平和垂直方向的面部位置信息(Ppx、Tpx)，以及设置方形帧一侧的长度(像素数量)为对应于变焦操作的数据(Zpx)。然后，暂时地存储该面部位置信息(Ppx、Tpx、Zpx)的列表。
例如，在大小为352×288像素的CIF(通用中分辨率图像格式)图像的情况下，Ppx取0到351之间的值，以及Tpx取0到287之间的值。例如，设置Zpx为20到200之间的值。
[步骤S305]当在步骤S304中检测到一个或更多人的面部时，该处理进行到步骤S306。如果否，则该处理进行到步骤S308。
[步骤S306]基于Pdeg、Tdeg、和Zdeg的当前值，数据库更新模块33将存储在面部识别模块32中的坐标形式的该面部位置信息(Ppx、Tpx、Zpx)转换成角度形式的面部位置信息(Pdeg、Tdeg、Zdeg)。
例如，在当前Pdeg、Tdeg、和Zdeg分别是-30.0、+10.0、和+40.0时，位于拍摄图像左端的Pdeg是-30.0-40.0/2＝-50.0；位于右端的Pdeg是-30.0+40.0/2＝-10.0；位于上端的Tdeg是+10.0+(40.0×3/4)/2＝+25.0；以及位于下端的Tdeg是+10.0-(40.0×3/4)/2＝-5.0。所以，通过以线性的方式使这些值对应于图像端部的坐标值，能够将坐标形式的面部位置信息(Ppx、Tpx、Zpx)转换成角度形式的面部位置信息(Pdeg、Tdeg、Zdeg)。
[步骤S307]数据库更新模块33在面部位置数据库31中登记被转换成角度形式的面部位置信息的列表。
[步骤S308]面部位置数据库31以Pdeg的升序对所存储的面部位置信息进行排序。
作为上述流程图的处理结果，只更新包含在当前正被拍摄范围中的面部位置信息。例如，当在该拍摄范围内检测到多个面部时，在面部位置数据库31中登记其全部的面部位置信息。当通过图像识别没有检测到面部时，则从面部位置数据库31中删除对应于该范围的面部位置信息。然后，由于以Pdeg的升序排序在更新之后的面部位置信息，在对应于Move_Next命令的摄像机方向移动处理中(以下将描述)，能够有效地提取相邻面部的面部位置信息。
图7的流程图示出了用于移动摄像机方向到相邻面部的处理流程。
[步骤S401]数据库检索模块34经由摇动/俯仰控制部件35从三脚架盘头20获得当前的Pdeg和Tdeg值以及从变焦控制部件51获得当前的Zdeg值。
[步骤S402]数据库检索模块34检索面部位置数据库31并提取Pdeg最接近于当前Pdeg值的面部位置信息。
[步骤S403]数据库检索模块34计算该提取的面部位置信息的Pdeg与当前的Pdeg之差。
[步骤S404]当Pdeg之差的绝对值小于或等于预定的门限值时，该处理进行到步骤S405。当该绝对值超出门限值时，该处理进行到步骤S406。
[步骤S405]数据库检索模块34提取关于Move_Next命令所指定的方向具有第二最接近于当前Pdeg的Pdeg的面部位置信息。
[步骤S406]数据库检索模块34输出在步骤S402或步骤S405中从面部位置数据库31提取的Pdeg和Tdeg到摇动/俯仰控制部件35，以控制三脚架盘头20，从而将摄像机10指向对应于该面部位置信息的面部的方向。
而且，使用同理提取的Zdeg控制摄像机10的变焦操作。这里，在本实施例中，位于面部位置数据库31中的Zdeg是这样的值，即以全屏拍摄近似等于图像识别技术所检测面部尺寸的方形帧。由于该原因，数据库检索模块34转换该提取的Zdeg的值，以便对应的面部变成屏幕内预定的尺寸，并输出该值给变焦控制部件51，以控制变焦放大比率。例如，当设置该面部的尺寸，从而方形帧一侧的长度变成图像宽度的1/4和变成纵向长度的1/3时，应该将从面部位置数据库31提取的Zdeg设置成四倍大并且应该将它输出到变焦控制部件51。
在上述流程图的处理中，由于例如之前立即在垂直同步周期中执行根据PTZ命令的摄像机方向的控制和变焦操作，甚至在当前的Pdeg、Tdeg、和Zdeg不对应于面部位置数据库31中的面部位置信息时，能够基于Move_Next命令执行控制。
即，比较相邻面部的Pdeg和当前Pdeg之间的差值与门限值(步骤S404)。如果该差值小于门限值，确定Pdeg的偏移量位于误差可允许的范围内，假设具有最接近于指定方向的Pdeg的面部位置信息是当前的控制量，则执行控制以便摄像机10指向该方向中下一个相邻的面部(步骤S405和S406)。反之，当Pdeg的偏移量较大时，通过使用具有最接近于指定方向的Pdeg的面部位置信息控制摄像机的方向，从而对于操作者来说变得有可能通过自然的感觉进行操作。
正如已经描述的，在根据第一实施例的摄像机系统中，摄像机10扫描全部的拍摄范围，通过图像识别处理检测会议参加者的面部位置，并将该信息登记在面部位置数据库31中。由于该原因，提前登记参加者面部的位置信息的操作变得没有必要，从而能够避免用户的时间和努力，并提高便利性。
然后，通过根据Move_Next命令提取在面部位置数据库31中登记的面部位置信息以及执行控制，有可能利用简单的操作，仅仅使用指示方向的Move_Next键将相邻出现的人的面部以适当的尺寸投影在屏幕的精确位置。而且，例如，能够提前将数字以Pdeg的降序分配给面部位置数据库31的面部位置信息，从而只通过使用遥控器40a来指定数字就能够拍摄任何想要的人的面部。
而且，当在正常操作过程中不存在用于改变摇动/俯仰/变焦操作的请求时，自动地执行控制，从而可以通过图像识别将当前正被拍摄的面部投影到屏幕的中央。所以，有可能在发送目标的会议室中显示自然的、高质量的图像。
<第二实施例>
图8示出了根据本发明第二实施例的摄像机系统的系统结构。图8中对应于图1的功能用相同的附图标记表示，因此，省略了对它们的描述。
除了图1所示系统的结构之外，图8所示的摄像机系统还包括话音信号分析设备80、以及两个麦克风81和82。麦克风81和82收集会议室中参加者的话音，其中在该会议室中正通过摄像机10执行拍摄，以及将收集的话音信号输入到话音信号分析设备80。话音信号分析设备80从两个输入音频信号中提取人的话音，估计产生话音的方向，并输出指示该方向的话音方向信息给摄像机控制设备30。结果，摄像机控制设备30基于该话音方向信息指定正在发言的参加者的方向，从而能够将摄像机10指向该方向。所述话音方向信息被例如给定为Pdeg和Tdeg的值。
图9的流程图示出了根据本发明第二实施例的摄像机系统的全部处理流程。
[步骤S501]摄像机10输出一帧的拍摄图像信号，以及所述处理等待面部识别模块32接收该信号。然后，当接收到该信号时，该处理进行到步骤S502。
[步骤S502和S503]这些步骤分别对应于图4的步骤S103和S104。即，当在执行等待状态中存在PTZ命令时，该处理进行到步骤S503。在该步骤中，摇动/俯仰控制部件35和变焦控制部件51从PTZ命令控制部件52接收PTZ命令。根据该PTZ命令控制三脚架盘头20，为一个步骤改变摄像机10的拍摄方向，以及为一个步骤改变摄像机10的变焦放大比率。之后，该处理进行到步骤S510。
[步骤S504和S505]这些步骤分别对应于图4的步骤S105和S106。即，当在执行等待状态中存在Move_Next命令时，该处理进行到步骤S505，在该步骤数据库检索模块34从Move_Next命令控制部件53接收Move_Next命令，并移动摄像机10的方向以拍摄通过该命令指定方向中的相邻人的面部。之后，该处理进行到步骤S510。
[步骤S506]当从话音信号分析设备80输出话音方向信息时，摇动/俯仰控制部件35接收该信息(Pdeg、Tdeg)，以及该处理然后进行到步骤S507。当不输出该话音方向信息时，该处理进行到步骤S508。
[步骤S507]摇动/俯仰控制部件35控制三脚架盘头20，以使摄像机10指向所述话音方向信息所指定的方向。之后，该处理进行到步骤S510。
[步骤S508和S509]这些步骤分别对应于图4的步骤S107和S108。即，在步骤S508中，面部识别模块32和数据库更新模块33通过使用图像识别技术，关于当前正被拍摄的范围执行更新面部位置数据库31的处理。然后，在步骤S509中，数据库检索模块34从更新的面部位置数据库31中提取当前正被拍摄的面部的一个或更多的面部位置信息，控制摄像机10的方向，以便该面部定位于屏幕的中央，还控制变焦控制，以便屏幕上的该面部变成预定的尺寸。之后，该处理进行到步骤S510。
[步骤S510]CPU 50确定是否通过例如关机操作进行完成处理的请求。如果否，则该处理返回到步骤S501。
在根据上述流程图的处理中，除了图4的处理之外，有可能根据来自话音信号分析设备80的话音方向信息自动地将摄像机10指向发言者的方向并且有可能拍摄该发言者。在摄像机10指向发言者之后，如果没有接收PTZ命令、Move_Next命令、和话音方向信息，则指向步骤S508和S509的处理。由于该原因，发言者和在发言者附近的人的面部位置信息自动地登记在面部位置数据库31中。而且，自动地调节摄像机10的方向，以便发言者的面部定位于屏幕的中央。所以，以适当的尺寸精确地拍摄发言者的面部而不执行用户操作变成可能。而且，在根据话音方向信息自动拍摄发言者的周围之后，使用Move_Next键精确地调节拍摄方向，而且还能够执行更新面部位置数据库31的处理。
而且，如果使用上述处理，作为例如所有参加者在会议开始时顺序发言的结果，自动地在面部位置数据库31中登记每个参加者的面部位置信息变得有可能，在此之后，使用Move_Next键执行摄像机方向切换处理和自动将摄像机10指向任何想要的参加者面部的处理也变得有可能。
在上述每一实施例的摄像机系统中，可以经由通信线路从远程位置接收PTZ命令和Move_Next命令，并且根据该接收的命令控制摄像机10的拍摄方向和变焦操作。这使得有可能经由通信线路从另一个会议室容易地控制会议室中的摄像机操作。而且，变得有可能在一个地方容易地控制在每个位置会议室中的摄像机操作。
在上述实施例的每一实施例中，描述了在电子会议系统中使用应用本发明的摄像机系统的例子。另外，能够在利用简单的操作执行切换摄像机方向的应用中，例如当产生用于图像记录媒体和用于广播的视频内容时，使用这种摄像机系统。
本领域的普通技术人员应该理解，在附属权利要求或其等同物的范围内，可以根据设计要求和其他因素产生各种修改、组合、子组合和改变。
Claims (11)
1、一种用于改变包括改变拍摄方向的驱动设备的摄像机的拍摄范围的摄像机控制设备，该摄像机控制设备包括：
存储部件，当摄像机要拍摄的多个人的每一面部位于该摄像机的拍摄范围的中央部分时，为要拍摄的每个人存储面部方向信息；
面部位置检测部件，根据摄像机的拍摄图像信号检测人面部的位置；
登记部件，用于基于面部位置检测部件的检测结果和指示摄像机的当前拍摄方向的信息计算面部方向信息，并将该面部方向信息登记在存储部件中；以及
驱动控制部件，读取对应于用户输入的操作所指定人的面部方向信息，并根据该面部方向信息控制所述驱动设备，以便改变该摄像机的拍摄方向；
其中，当所述驱动控制部件接收用于切换摄像机的拍摄方向到当前正被拍摄的人左侧或右侧相邻的人的方向指示信号时，该驱动控制部件从所述存储部件提取关于指示方向与当前正被拍摄的人最近的另一个人的面部方向信息，以及通过使用该提取的面部方向信息控制该驱动设备。
2、根据权利要求1所述的摄像机控制设备，
其中，当通过所述面部位置检测部件检测到所述人面部的位置时，所述登记部件删除位于存储部件所存储的面部方向信息内包含在摄像机的当前拍摄范围内的面部方向信息，基于所述面部位置检测部件的检测结果再次计算面部方向信息，和在所述存储部件中登记该面部方向信息。
3、根据权利要求1所述的摄像机控制设备，还包括：
初始驱动控制部件，用于以这样一种方式来控制该驱动设备，使得分割摄像机的可拍摄范围并通过该摄像机顺序地拍摄所分割的范围，
其中所述面部位置检测部件根据摄像机的拍摄图像信号关于该分割的范围来检测人的位置，所述登记部件计算在该分割范围中所检测到人的面部方向信息，以及在所述存储部件中顺序地登记该面部方向信息，借此自动地登记在整个可拍摄范围中存在的人的面部方向信息。
4、根据权利要求1所述的摄像机控制设备，
其中，当在固定时间内不执行用户输入的用于改变摄像机拍摄方向的操作时，
所述面部位置检测部件根据摄像机当前拍摄的图像信号检测所述人面部的位置，
所述登记部件从所述存储部件中删除包含在摄像机当前拍摄范围内的面部方向信息，以及之后在该存储部件中登记通过面部位置检测部件所检测到的人的面部方向信息，和
所述驱动控制部件从该存储部件读取对应于最接近当前拍摄范围中央的面部的面部方向信息，并根据该面部方向信息控制该驱动设备，以便校正摄像机的拍摄方向。
5、根据权利要求1所述的摄像机控制设备，
其中所述面部方向信息包括相对于水平方向和垂直方向的角度信息，该信息指示通过所述面部位置检测部件所检测的人的面部的中央位置。
6、根据权利要求1所述的摄像机控制设备，还包括变焦控制部件，用于控制摄像机的变焦放大比率，
其中所述登记部件以这样一种方式以便对应于该面部方向信息在所述存储部件中登记面部尺寸信息，该信息指示通过所述面部位置检测部件所检测的人的面部尺寸，以及
基于所述存储部件中的面部尺寸信息，对应于通过所述驱动控制部件所读取的面部方向信息，所述变焦控制部件控制摄像机的变焦放大比率，使得基于该面部方向信息将被拍摄的人的面部变成拍摄屏幕内预定的尺寸。
7、根据权利要求6所述的摄像机控制设备，
其中，当摄像机在整个屏幕拍摄能够包含所述面部位置检测部件所检测的人面部的最小方形范围时，所述面部尺寸信息包括观看角度信息。
8、根据权利要求1所述的摄像机控制设备，还包括自动驱动控制部件，用于从检测摄像机要拍摄的人发出的话音的方向的话音检测设备接收检测信号，并控制所述驱动设备，使得该摄像机拍摄该检测信号所指示的方向，
当通过该自动驱动控制部件控制摄像机的拍摄方向时，所述面部位置检测部件根据摄像机的拍摄图像信号检测所述人面部的位置，以及所述登记部件从所述存储部件中删除包含在摄像机的当前拍摄范围内的面部方向信息，并且之后在该存储部件中登记通过所述面部位置检测部件所检测的人的面部方向信息。
9、一种摄像机系统，包括：
拍摄多个人的摄像机；
改变该摄像机拍摄方向的驱动设备；以及
控制该驱动设备的摄像机控制设备，
其中该摄像机控制设备包括：
存储部件，当摄像机要拍摄的人的每一面部位于该摄像机的拍摄范围的中央部分时，为要拍摄的每个人存储面部方向信息；
面部位置检测部件，根据摄像机的拍摄图像信号检测人的面部的位置；
登记部件，用于基于面部位置检测部件的检测结果和指示摄像机的当前拍摄方向的信息计算面部方向信息，并将该面部方向信息登记在存储部件中；以及
驱动控制部件，从存储部件读取对应于用户输入的操作所指定人的面部方向信息，并根据该面部方向信息控制所述驱动设备，以便改变该摄像机的拍摄方向；
其中，当所述驱动控制部件接收用于切换摄像机的拍摄方向到当前正被拍摄的人左侧或右侧相邻的人的方向指示信号时，该驱动控制部件从所述存储部件提取关于指示方向与当前正被拍摄的人最近的另一个人的面部方向信息，以及通过使用该提取的面部方向信息控制该驱动设备。
10、一种电子会议系统，包括：
拍摄多个人的摄像机系统；
收集多个人所发出的话音的话音收集设备；以及
发送设备，用于多路复用来自该摄像机系统的图像信号和来自该话音收集设备的音频信号并且经由通信线路发送所述信号，
其中所述摄像机系统包括：
摄像机；
改变该摄像机拍摄方向的驱动设备；和
控制该驱动设备的摄像机控制设备，
其中该摄像机控制设备包括：
存储部件，当摄像机要拍摄的人的每一面部位于该摄像机的拍摄范围的中央部分时，为要拍摄的每个人存储面部方向信息；
面部位置检测部件，根据摄像机的拍摄图像信号检测人的面部的位置；
登记部件，用于基于面部位置检测部件的检测结果和指示摄像机的当前拍摄方向的信息计算面部方向信息；以及
驱动控制部件，从存储部件读取对应于用户输入的操作所指定人的面部方向信息，并根据该面部方向信息控制所述驱动设备，以便改变该摄像机的拍摄方向；
其中，当所述驱动控制部件接收用于切换摄像机的拍摄方向到当前正被拍摄的人左侧或右侧相邻的人的方向指示信号时，该驱动控制部件从所述存储部件提取关于指示方向与当前正被拍摄的人最近的另一个人的面部方向信息，以及通过使用该提取的面部方向信息控制该驱动设备。
11、一种控制摄像机的拍摄范围的摄像机控制方法，该摄像机包括改变拍摄方向的驱动设备，该摄像机控制方法包括以下步骤：
根据摄像机的拍摄图像信号检测人面部的位置；
当该摄像机要拍摄的多个人的每一面部位于摄像机的拍摄范围的中央部分时，基于检测步骤的检测结果和指示摄像机的当前拍摄方向的信息计算面部方向信息，并且为每一检测到的人将该面部方向信息登记在数据库中；以及
从该数据库读取对应于用户输入的操作所指定人的面部方向信息，以及根据面部方向信息控制所述驱动设备，以便改变摄像机的拍摄方向；
其中，当接收用于切换摄像机的拍摄方向到当前正被拍摄的人左侧或右侧相邻的人的方向指示信号时，从所述数据库提取关于指示方向与当前正被拍摄的人最近的另一个人的面部方向信息，以及通过使用该提取的面部方向信息控制该驱动设备。
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