CN101908212A

CN101908212A - 一种跟踪式立体显示设备及跟踪设备以及方法

Info

Publication number: CN101908212A
Application number: CN 201010229932
Authority: CN
Inventors: 楚明磊
Original assignee: Shenzhen Super Perfect Optics Ltd
Current assignee: Shenzhen Super Perfect Optics Ltd
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2010-12-08

Abstract

本发明提供了一种跟踪式立体显示设备，包括：用于显示立体图像的立体显示器；用于采集含观看者的跟踪图像的图像采集装置；用于从跟踪图像中获取人脸图像，并根据人脸图像的面积与标准人脸面积确定观看者相对图像采集装置的距离的图像处理装置。本发明进一步提供了一种跟踪设备及跟踪方法。通过上述方式，可以准确的获得观看者与图像采集设备之间的距离，使用在立体显示设备中，则可准确的提供观看者相对显示器的空间位置信息。

Description

一种跟踪式立体显示设备及跟踪设备以及方法

【技术领域】

本发明涉及一种人脸跟踪技术，特别涉及一种基于人脸跟踪技术的跟踪式立体显示设备及跟踪设备以及方法。

【背景技术】

立体显示设备是利用人眼的视差特征，在人眼裸视或者佩戴某种辅助设备的条件下，呈现出具有空间深度信息的逼真立体影像。立体显示设备通常是将具有视差的多个视图通过像素排列算法合成后输出到立体显示器上。这种视差图直接传递到观看者的左眼及右眼，进而合成立体图像。立体显示设备使人更加真实、自然及有效的感知空间深度，获得景物的三维信息。

观看者能否观察到逼真的三维场景，不但与立体显示设备的显示有关，而且还与观看者双眼的空间位置有关。但是，现有的立体显示设备存在着无法直接获取观看者空间信息的问题。

【发明内容】

本发明解决的技术问题是提供一种跟踪式立体显示设备及跟踪设备以及方法，该设备及方法可准确的获得人脸与图像采集设备之间的距离。

本发明为解决技术问题而采用的技术方案是：提供一种跟踪设备，包括：图像采集装置，用于采集含观看者的跟踪图像；图像处理装置，用于从跟踪图像中获取人脸图像，并根据人脸图像的面积与标准人脸面积确定观看者相对图像采集装置的距离。

根据本发明一优选实施例，图像处理装置通过模版匹配获得与人脸图像相匹配的人脸模版，并根据人脸模版确定人脸图像的面积。

根据本发明一优选实施例，图像处理装置根据人脸模版确定人脸图像的高度及宽度，再根据人脸图像的高度及宽度确定人脸图像的面积。

根据本发明一优选实施例，图像处理装置根据如下公式确定观看者相对图像采集装置的距离：

其中Z为观看者的人脸与图像采集装置的成像系统光学中心之间的距离，f为图像采集装置的成像面与成像系统光学中心之间的距离，s为人脸图像的面积，S为标准人脸面积。

根据本发明一优选实施例，标准人脸面积预先设定。

根据本发明一优选实施例，跟踪设备进一步包括：环境亮度检测装置，用于检测周围的环境亮度；辅助照明装置，用于在环境亮度低于预定值时提供辅助照明。

本发明为解决技术问题而采用的技术方案是：提供一种跟踪式立体显示设备，包括用于显示立体图像的立体显示器，以及上述跟踪装置。

本发明为解决技术问题而采用的技术方案是：提供一种跟踪方法，包括：获取含观看者的跟踪图像；从跟踪图像中获取人脸图像；根据人脸图像的面积与标准人脸面积确定观看者相对图像采集位置的距离。

根据本发明一优选实施例，获取跟踪图像包括利用图像采集装置采集跟踪图像。

根据本发明一优选实施例，跟踪方法进一步包括在采集跟踪图像前检测周围的环境亮度，并在环境亮度低于预定值时提供辅助照明。

根据本发明一优选实施例，根据如下公式确定观看者相对图像采集装置的距离：

根据本发明一优选实施例，获取人脸图像包括：通过初步定位确定人面图像的位置；通过模版匹配获得与人脸图像相匹配的人脸模版，并根据人脸模版确定人脸图像的高度及宽度；根据人脸图像的高度及宽度确定人脸图像的面积。

通过上述方式，可以准确的获得人脸距离图像采集设备的距离，使用在立体显示设备中，则可使用户看到更真实自然的三维影像。

【附图说明】

图1是本发明一优选实施例的跟踪式立体显示设备的示意框图。

图2是图1中的图像采集装置的成像示意图。

图3是本发明一优选实施例的跟踪方法的流程图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，图1是根据本发明一优选实施例的跟踪式立体显示设备的示意框图。本实施例的跟踪式立体显示设备包括：立体显示器1、图像采集装置2、环境亮度检测装置3、辅助照明装置4以及图像处理装置5。

立体显示器1用于显示立体图像，并通过适当方式将立体图像中的左眼视差图像及右眼视差图像分别传递到观看者的左眼及右眼，由此并由人脑合成立体图像。

图像采集装置2用于采集含观看者的跟踪图像，并将跟踪图像传递到图像处理装置5进行图像处理。

环境亮度检测装置3和辅助照明装置4用于在图像采集装置2周围环境亮度不足的情况下提供辅助照明。具体来说，环境亮度检测装置3用于检测周围的环境亮度，而在环境亮度低于预定值的时候，由辅助照明装置4提供辅助照明。环境亮度检测装置3与辅助照明装置4可集成在图像采集装置2上。环境亮度检测装置3可由光敏电阻或其他光敏元件实现，而辅助照明装置4可由红外灯或其他照明装置实现。在本实施例中，图像采集装置2为单摄像头的图像采集。

图像处理装置5在接收到跟踪图像后，从跟踪图像中获取人脸图像，并根据人脸图像的面积与标准人脸面积确定观看者相对图像采集装置的距离。具体来说，图像处理装置5首先通过肤色或边缘检测等方法初步定位人脸图像的位置。

通过模版匹配进行精确定位，进而获得与人脸图像相匹配的人脸模版。然后，根据人脸模版确定人脸图像的高度及宽度，在进一步由人脸图像的高度及宽度确定人脸图像面积。

如图2所示，图2是图1中的图像采集装置的成像示意图。在图2中，观看者的人脸与图像采集装置的成像系统光学中心O之间的距离Z，图像采集装置的成像面(例如，CCD阵列表面)与成像系统光学中心O之间的距离为f，观看者的人脸宽度为W，人脸在成像面上形成的人脸图像的宽度为w，则有关系式：

W/Z＝w/f (1)

同理，当观看者的人脸高度为H，人脸图像的高度h时，有关系式：

H/Z＝h/f (2)

式(1)×式(2)可得：

(W×H)/(Z×Z)＝(w×h)/(f×f) (3)

即：S/(Z×Z)＝s/(f×f) (4)

也就是，

其中，s为人脸图像的面积，而S为观看者的实际人脸面积，并在本发明中预先设定为标准人脸面积。

图像处理装置5通过上述公式在通过模版匹配方式获取人脸图像的面积s后，可根据已知的f和S确定出观看者的人脸与图像采集装置的成像系统光学中心O之间的距离Z。

在本发明的其他实施例中，图像采集装置2及图像处理装置5可单独集成，作为一个跟踪设备使用。此外，跟踪设备还可进一步集成环境亮度检测装置3以及辅助照明装置4。

本发明进一步提供一种跟踪方法，如图3所示，图3为本发明一实施例中的跟踪方法的流程图。在步骤S1中，获取含观看者的跟踪图像，例如利用图像采集装置2采集跟踪图像，并传输到图像处理装置5。此时，优选在采集跟踪图像前检测周围的环境亮度，并在环境亮度低于预定值时提供辅助照明。此外，跟踪图像还可以通过其他方式获取，并以有线或无线方式进行传输。在步骤S2中，从跟踪图像中获取人脸图像。其中，首先，利用人脸识别技术，通过肤色或边缘进行人脸的初步定位。人脸的初步定位的目的是为了减少不必要的计算量，快速的检测出人脸图像的位置。随后。对人脸进行精确定位，具体为通过模版匹配获得与人脸图像相匹配的人脸模版，并根据人脸模版确定所述人脸图像的高度及宽度。最后，根据人脸图像的高度及宽度确定人脸图像的面积。在步骤S3中，利用上文描述的公式及方法根据人脸图像面积与标准人脸面积确定观看者的人脸相对图像采集位置的距离。

通过上述方式，可以准确的获得观看者与图像采集设备之间的距离，使用在立体显示设备中，则可准确的提供观看者相对显示器的空间位置信息。

在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。

Claims

1.一种跟踪设备，其特征在于，所述跟踪设备包括：

图像采集装置，用于采集含观看者的跟踪图像；

图像处理装置，用于从所述跟踪图像中获取人脸图像，并根据所述人脸图像的面积与标准人脸面积确定所述观看者相对所述图像采集装置的距离。

2.根据权利要求1所述的跟踪设备，其特征在于，所述图像处理装置通过模版匹配获得与所述人脸图像相匹配的人脸模版，并根据所述人脸模版确定所述人脸图像的面积。

3.根据权利要求2所述的跟踪设备，其特征在于，所述图像处理装置根据所述人脸模版确定所述人脸图像的高度及宽度，再根据所述人脸图像的高度及宽度确定所述人脸图像的面积。

4.根据权利要求2所述的跟踪设备，其特征在于，所述图像处理装置根据如下公式确定所述观看者相对所述图像采集装置的距离：

其中Z为所述观看者的人脸与所述图像采集装置的成像系统光学中心之间的距离，f为所述图像采集装置的成像面与所述成像系统光学中心之间的距离，s为所述人脸图像的面积，S为所述标准人脸面积。

5.根据权利要求4所述的跟踪设备，其特征在于，所述标准人脸面积预先设定。

6.根据权利要求1所述的跟踪设备，其特征在于，所述跟踪设备进一步包括：

环境亮度检测装置，用于检测周围的环境亮度；

辅助照明装置，用于在所述环境亮度低于预定值时提供辅助照明。

7.根据权利要求1所述的跟踪设备，其特征在于，所述图像采集装置为单摄像头图像采集装置。

8.一种跟踪式立体显示设备，包括用于显示立体图像的立体显示器，其特征在于，还包括如权利要求1至7任一项所述的跟踪设备。

9.一种跟踪方法，其特征在于，所述跟踪方法包括：

获取含观看者的跟踪图像；

从所述跟踪图像中获取人脸图像；

根据所述人脸图像的面积与标准人脸面积确定所述观看者相对图像采集位置的距离。

10.根据权利要求9所述的跟踪方法，其特征在于，获取所述跟踪图像包括利用图像采集装置采集所述跟踪图像。

11.根据权利要求10所述的跟踪方法，其特征在于，所述跟踪方法进一步包括在采集所述跟踪图像前检测周围的环境亮度，并在所述环境亮度低于预定值时提供辅助照明。

12.根据权利要求9所述的跟踪方法，其特征在于，根据如下公式确定所述观看者相对所述图像采集装置的距离：

13.根据权利要求12所述的跟踪方法，其特征在于，获取所述人脸图像包括：

通过初步定位确定所述人面图像的位置；

通过模版匹配获得与所述人脸图像相匹配的人脸模版，并根据所述人脸模版确定所述人脸图像的高度及宽度；

根据所述人脸图像的高度及宽度确定所述人脸图像的面积。