CN102024263B - 用于检测运动的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种使用立体照相机检测运动的装置和方法。该装置可以使用立体照相机获得仅包括对象而不包括背景的对象图像。该装置可以在获得的对象图像中设置运动检测区域,并识别运动检测区域中的图像变化量来检测该对象的运动。
Description
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2009年9月18日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2009-0088633的优先权,其全部内容通过引用而被合并于此。
技术领域
以下说明书涉及用于检测和识别人的运动的技术。
背景技术
服务提供系统通过识别用户的存在和位置以及该用户的运动方向或类型来提供用户期望的服务,这有助于更方便地使用该系统。
这样的系统的示例包括用于识别访客的脸来感测访客的安全进入控制系统、具有用于感测登录的用户的脸的照相机的笔记本计算机、和检测脸以捕获微笑的照相机。
在近来的技术中,使用从安装在系统中的照相机获得的图像信息来检测用户的运动。
在这种情况下,通过计算由检测图像的特征点并跟踪特征点的位置而获得的光流,来识别用户的运动。
当用户的背景图像相对简单或静止时而不是当背景图像包括相同的重复图案或活动图像(例如,电视机屏幕)时,可以应用此技术。
发明内容
根据示范性方面,提供一种用于检测运动的装置,包括:对象图像获得单元,使用从至少两个照相机获得的图像中包括的对象的距离信息获得对象图像,该对象图像仅仅包括该对象而不包括背景;运动检测区域设置单元,在获得的对象图像中设置运动检测区域;和运动检测单元,基于获得的对象图像之间的运动检测区域的图像变化量来检测该对象的运动。
该对象图像获得单元可以包括第一图像获得单元;第二图像获得单元;脸部区域检测单元,从第一图像获得单元或第二图像获得单元获得的图像中检测脸部区域;距离图像获得单元,从第一图像获得单元和第二图像获得单元获得的图像中获得距离图像;和图像过滤单元,使用检测的脸部区域和获得的距离图像产生该对象图像。
该对象图像获得单元可以包括第一图像获得单元;第二图像获得单元;脸部区域检测单元,从第一图像获得单元或第二图像获得单元获得的图像中检测脸部区域;距离图像获得单元,从第一图像获得单元和第二图像获得单元获得的图像中获得距离图像;蒙片(mask)创建单元,使用检测的脸部区域和获得的距离图像创建图像蒙片;和图像过滤单元,使用创建的图像蒙片,由第一图像获得单元或第二图像获得单元获得的图像产生对象图像。
该运动检测区域可以被设置在对象的脸部周围。该图像变化量可以被定义为图像之间的光流、或特征点的位置或距离变化量。
根据另一个示范性方面,提供一种用于检测运动的方法,包括:使用从至少两个照相机获得的图像中包括的对象的距离信息获得对象图像,该对象图像仅仅包括该对象而不包括背景;在获得的对象图像中设置运动检测区域;和基于获得的对象图像之间的运动检测区域的图像变化量来检测该对象的运动。
本发明的附加方面将在下面的描述中被部分地阐明,以及从该描述中将部分地明显,或者可以通过实践本发明而学习到。
将理解,上述的一般描述和后面的详细描述都是示范性和说明性的,并且预期提供所要求保护的本发明的进一步的说明。
附图说明
所包括的为了提供对本发明的进一步理解并且并入本说明书且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的示范性实施例,并且与说明书一起用来说明本发明的各方面。
图1示出了示范性距离图像;
图2示出了获得距离图像的示范性原理;
图3是示范性运动检测装置的框图;
图4是示范性对象图像获得单元的框图;
图5是另一个示范性对象图像获得单元的框图;
图6示出了运动检测装置的示范性操作;
图7示出了运动检测装置的另一个示范性操作;和
图8是示出了检测运动的示范性方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考示出本发明的示范性实施例的附图更完整地描述本发明。然而,本发明可以被实施为许多不同的形式,并且不应当被理解为限于这里阐述的示范性实施例。相反,提供这些示范性实施例以使得本公开是彻底且完全的,并且将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。在附图中,为了清楚,层和区域的尺寸和相对大小可以被放大。附图中相似的参考数字表示相似的元件。
图1示出了示范性距离图像。
在图1中,距离图像101可以被定义为其中各个点由距离信息表示的图像。在距离图像101中,距离信息可以由各种颜色表示。例如,距离图像101的各个点可以由根据距离而具有不同亮度的颜色表示。
图2示出了获得距离图像的示范性原理。
在图2中,距离图像可以从由立体照相机获得的两个图像中获得。立体照相机可以具有按照人眼组合的左照相机和右照相机。例如,左照相机可以位于点C,右照相机可以位于点C`。也就是说,参考数字102指示从左照相机获得的第一图像,参考数字103指示从右照相机获得的第二图像。在这种情况下,可以由等式1获得从第一图像102或第二图像103到特定点M的距离:
等式1
z=(B/d)*F
在等式1中,z表示从图像到点M的距离,B表示点C和点C′之间的距离,d表示各个图像中点M的位置坐标之间的差(即,X1和X2之间的差),F表示照相机镜头的焦距。B可以是常数或测量值,d可以使用方差和(SSD)方案获得,F可以取决于镜头。基于这些值,可以获得从每个图像到特定点的距离z。
因而,由立体照相机获得两个图像,计算图像的各个点的距离,根据距离由不同的颜色表示点,从而可以获得如图1所示的距离图像。
图3示出了示范性运动检测装置。
在图3中,运动检测装置100可以包括对象图像获得单元301、运动检测区域设置单元302和运动检测单元303。
对象图像获得单元301使用从至少两个照相机中获得的图像中包括的对象的距离信息获得对象图像,该对象图像是仅仅包括对象而不包括背景的图像。
在本示范性实施例中,对象图像可以通过从包括该背景和对象的任何图像中去掉背景,来仅仅包括对象。可以通过基于从立体照相机获得的各个图像获得的脸部区域信息和距离图像,来获得对象图像。对象图像可以由对象图像获得单元301以特定的时间间隔连续地获得。也就是说,可以在时间t0获得第一对象图像并且可以在点t1获得第二对象图像。
运动检测区域设置单元302在获得的对象图像中设置运动检测区域。运动检测区域可以是用于识别第一对象图像和第二对象图像之间的图像变化量的参考区域。该运动检测区域可以被形成在每个对象图像的脸部周围。
运动检测单元303识别获得的对象图像之间的图像变化量以检测对象的运动。例如,运动检测单元303可以基于在第一和第二对象图像的每一个中设置的运动检测区域中的图像变化量来检测对象的运动。在这种情况下,图像变化量可以被定义为图像之间的光流、或特定特征点的位置或距离变化量。
检测的运动可以包括运动类型,诸如人手的移动方向。运动检测装置300还可以包括运动控制器(未示出),根据由运动检测单元303检测的运动来产生预定的控制命令。
因而,由于根据本示范性实施例的运动检测装置300以特定时间间隔获得仅仅包括对象而不包括背景的第一和第二对象图像,在每个对象图像的脸部周围设置运动检测区域,并通过运动检测区域中的图像变化量来检测对象的运动,因此运动检测装置300可以不管背景的变化,在少的计算量的情况下检测对象的运动。
图4是示范性对象图像获得单元的框图。
参考图4,对象图像获得单元400可以包括第一图像获得单元401、第二图像获得单元402、脸部区域检测单元403、距离图像获得单元404和图像过滤单元405。
第一图像获得单元401和第二图像获得单元402可以是同时拍摄相同区域的立体照相机。例如,第一图像获得单元401可以是立体照相机的左照相机,第二图像获得单元可以是立体照相机的右照相机,二者隔开预定距离。为了方便起见,由第一图像获得单元401获得的图像被称为L图像,由第二图像获得单元402获得的图像被称为R图像。
脸部区域检测单元403由L图像检测脸部区域。可以采用各种脸部检测算法,诸如用于特征点的放大级连(boostedcascade)方案。例如,脸部区域检测单元403可以通过扫描L图像中的预定搜索窗口来检测脸部区域。
距离图像获得单元404使用L和R图像获得距离图像。距离图像的定义和采集与图1和2所示的相同。
图像过滤单元405使用由脸部区域检测单元403检测的脸部区域和由距离图像获得单元404获得的距离图像来产生上述对象图像。例如,图像过滤单元405可以识别距离图像中与检测的脸部区域对应的区域,使用与脸部区域对应的距离图像的距离信息来计算到对象的距离,然后去掉与除了该对象之外的背景对应的部分。如果计算的到对象的距离为d,则由大于d-th和小于d+th的距离构成的距离图像可以用作该对象图像。这里,th表示预先确定的阈值。
图5是另一个示范性对象图像获得单元的框图。
在图5中,对象图像获得单元500可以包括第一图像获得单元401、第二图像获得单元402、脸部区域检测单元403、距离图像获得单元404、蒙片创建单元501和图像过滤单元502。
第一图像获得单元401、第二图像获得单元402、脸部区域检测单元403和距离图像获得单元404与图4所示的相同。
蒙片创建单元501使用由脸部区域检测单元403检测的脸部区域和由距离图像获得单元404获得的距离图像创建过滤蒙片。例如,蒙片创建单元501可以识别距离图像中与检测的脸部区域对应的区域,使用与该脸部区域对应的距离图像的距离信息来计算到对象的距离,然后去掉与除了该对象之外的背景对应的部分。如果计算的到对象的距离为d,则与大于d-th和小于d+th的距离对应的部分可以被设置为1,并且其它部分被设置为0,以创建该过滤蒙片。这里,th表示预先确定的阈值。
图像过滤单元502利用创建的过滤蒙片掩盖R图像以产生上述对象图像。
图6示出了运动检测装置的示范性操作。
参考图6,第一图像获得单元401和第二图像获得单元402分别获得L图像601和R图像602。在这种情况下,L图像601和R图像602可以包括对象和背景二者。
脸部区域检测单元403由L图像601检测脸部区域603。
距离图像获得单元404使用L图像601和R图像602获得距离图像604。
图像过滤单元405使用与脸部区域603对应的距离图像604的距离信息获得对象图像605。
当已经获得对象图像605时,运动检测区域设置单元302在对象图像605中设置运动检测区域606。在这种情况下,运动检测区域可以被设置在对象图像605中对象的脸部周围。
可以在特定时间间隔连续地执行对象图像605的获得和运动检测区域606的设置。也就是说,通过上述过程,在时间t0获得具有运动检测区域的第一对象图像,然后在时间t1获得具有运动检测区域的第二对象图像。
因而,运动检测单元303可以通过第一对象图像和第二对象图像之间的运动检测区域中的图像变化量来检测对象的运动。
图7示出了运动检测装置的另一个示范性操作。
参考图7,第一图像获得单元401和第二图像获得单元402分别获得L图像701和R图像702。在这种情况下,L图像701和R图像702可以包括对象和背景二者。
脸部区域检测单元403由L图像701检测脸部区域703。
距离图像获得单元404使用L图像701和R图像702获得距离图像704。
蒙片创建单元501使用与脸部区域703对应的距离图像704的距离信息来创建图像蒙片705。例如,图像蒙片705可以是过滤蒙片,其中与对象对应的区域被设置为1,其它区域被设置为0。
图像过滤单元502利用图像蒙片705掩盖R图像702以产生对象图像706。
当已经获得对象图像706时,运动检测区域设置单元302在对象图像706中设置运动检测区域707。在这种情况下,运动检测区域可以被设置在对象图像706中对象的脸部周围。
可以在特定时间间隔连续地执行对象图像706的获得和运动检测区域707的设置。也就是说,通过上述过程,在时间t0获得具有运动检测区域的第一对象图像,然后在时间t1获得具有运动检测区域的第二对象图像。
因而,运动检测单元303可以通过第一对象图像和第二对象图像之间的运动检测区域中的图像变化量来检测对象的运动。
图8是示出了检测运动的示范性方法的流程图。
参考图8,首先,获得对象图像(801)。对象图像可以通过从包括背景和对象的任何图像中去掉该背景来仅仅包括对象,并且可以通过如图4或5所示的配置来获得。
在对象图像中设置运动检测区域(802)。运动检测区域可以是用于识别对象图像之间的图像变化量的参考区域。例如,运动检测区域可以由运动检测区域设置单元302设置在对象图像的脸部周围。
检测对象图像之间的运动检测区域中的图像变化量以检测对象的运动(803)。例如,运动检测单元303可以通过运动检测区域中对象图像之间的光流、特征点的位置、或距离变化量来检测对象的运动。
检测的运动可以包括运动的类型。因此,该方法还可以包括根据检测的运动类型产生预定的控制命令。可以根据检测的运动类型产生的控制命令来控制使用根据本示范性实施例的检测运动的方法的系统的各种功能。
同时,本发明也可以被实现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质包括其中存储计算机可读数据的所有类型的记录介质。
计算机可读记录介质的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储器。此外,记录介质可以被实现为载波的形式,诸如互联网发送。此外,计算机可读记录介质可以通过网络分布在计算机系统上,其中计算机可读代码可以以分布式方式存储和运行。此外,实现本发明的功能性程序、代码和代码段可以被本领域程序员容易地推断。
此外,上述示范性实施例可以应用于识别对象的运动以控制吹风方向的空气调节器。
在不脱离本发明的精神或范围的情况下,本领域技术人员显然可以对本发明做出各种修改和变化。因而,预期本发明覆盖提供的对本发明的修改和变化,它们落入所附权利要求书和它们的等效物之内。
Claims (9)
1.一种用于检测运动的装置,包括:
对象图像获得单元,使用分别从至少两个照相机获得的图像中包括的对象的距离信息获得对象图像,该所获得的对象图像包括第一对象图像和第二对象图像,它们包括该对象而不包括背景;
运动检测区域设置单元,在第一对象图像中围绕该对象设置第一运动检测区域并且在第二对象图像中围绕该对象设置第二运动检测区域,用于识别第一对象图像和第二对象图像之间图像变化量,第一运动检测区域和第二运动检测区域中的每个运动检测区域包括该对象的至少一部分;和
运动检测单元,基于获得的对象图像中的每一个之间的各个运动检测区域中的图像变化量来检测围绕该对象设置的运动检测区域中包括的该对象的部分的运动。
2.如权利要求1所述的装置,其中,该对象图像获得单元包括:
第一图像获得单元;
第二图像获得单元;
脸部区域检测单元,由从第一图像获得单元获得的第一图像或从第二图像获得单元获得的第二图像检测脸部区域;
距离图像获得单元,从第一图像和第二图像获得距离图像;和
图像过滤单元,使用检测的脸部区域和获得的距离图像产生对象图像。
3.如权利要求1所述的装置,其中,该对象图像获得单元包括:
第一图像获得单元;
第二图像获得单元;
脸部区域检测单元,由从第一图像获得单元获得的第一图像或从第二图像获得单元获得的第二图像检测脸部区域;
距离图像获得单元,从第一图像和第二图像获得距离图像;
蒙片创建单元,使用检测的脸部区域和获得的距离图像创建图像蒙片;和
图像过滤单元,使用创建的图像蒙片,由从第一图像获得单元或第二图像获得单元获得的图像产生对象图像。
4.如权利要求1所述的装置,其中,各个运动检测区域被设置在对象的脸部周围。
5.如权利要求1所述的装置,其中,该图像变化量被定义为分别从所述至少两个相机获得的图像之间的光流、或特征点的位置或距离变化量。
6.一种用于检测运动的方法,包括:
使用从至少两个照相机获得的各个图像中包括的对象的距离信息获得对象图像,所获得的对象图像包括第一对象图像和第二对象图像,它们包括该对象而不包括背景;
在第一对象图像中围绕该对象设置第一运动检测区域并且在第二对象图像中围绕该对象设置第二运动检测区域,用于识别第一对象图像和第二对象图像之间图像变化量,第一运动检测区域和第二运动检测区域中的每个运动检测区域包括该对象的至少一部分;和
基于获得的对象图像中的每一个之间的各个运动检测区域中的图像变化量来检测围绕该对象设置的运动检测区域中包括的该对象的部分的运动。
7.如权利要求6所述的方法,其中,该对象图像的获得包括:
由从所述至少两个照相机中的一个获得的图像检测脸部区域;
由从所述至少两个照相机获得的图像获得距离图像;以及
使用检测的脸部区域和获得的距离图像产生对象图像。
8.如权利要求7所述的方法,其中该对象图像的产生包括通过检测的脸部区域的距离信息过滤该距离图像。
9.如权利要求6所述的方法,其中,该对象图像的获得包括:
由从所述至少两个照相机中的一个获得的图像检测脸部区域;
由从所述至少两个照相机获得的图像获得距离图像;
使用检测的脸部区域和获得的距离图像创建图像蒙片;以及
使用创建的图像蒙片,由从所述至少两个照相机中的一个获得的图像产生该对象图像。
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