CN102801857A - 一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法 - Google Patents

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本发明提供了一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法，其能解决现有采用手机后置摄像头进行单人自拍时存在的取景困难的问题。其在拍摄前的手机拍照界面上预先设定一个封闭区域X用于显示被拍摄者所期望在最终图像上所处的位置，然后用手机摄像机对被拍摄者进行动态影像的拍摄，采用sobel算子对动态影像的每一帧进行人像轮廓Y（i）提取，依据封闭区域X与每一帧的人像轮廓Y（i）区域中心点之间的距离以及封闭区域X与Y（i）之间的位置对比关系并通过语音提示模块或者闪光灯闪烁频率直接或者间接地引导相机转动或者被拍摄者移动，直至封闭区域X与人像轮廓Y（i）基本重合，则将该帧影像取出作为最终图像保存。

Description

一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法
技术领域
本发明涉及智能手机应用技术领域，具体为一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法。
背景技术
一般在通过手机后置摄像头进行拍摄的过程中，当需要拍摄不同角度或不同取景范围的画面时，通常是通过拍摄者旋转手机摄像镜头或者调整摄像镜头焦距来对拍摄方向及取景范围进行实时的调整，但是当拍摄为单人自拍时，拍摄者需要先设置好手机摄像头的角度并估算出焦距以后固定手机位置，通过手机摄像头的定时模式来独立完成拍摄，其缺陷在于由于在拍摄过程中拍摄者无法实时看到自身在视景框中的位置从而导致最终拍摄的画面中的人像出现位置偏差，虽然目前也有较多智能手机也设置有前置摄像头，但是前置摄像头的像素较低，不能满足较高拍摄画面的要求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法，其能解决现有采用手机后置摄像头进行单人自拍时存在的取景困难的问题。
一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法，其特征在于：其包括以步骤：
（1）在手机摄像机的拍摄界面上增加一个感应图层，打开手机拍照应用程序，在拍照界面上画出一个封闭的区域X并记录于所述感应图层，用于显示最终画面中被拍摄者所处的大致位置；
（2）打开手机摄像应用程序，选择取景范围，对被拍摄者进行动态影像拍摄，选择智能引导模式并触发智能照相引导模块进行工作；
（3）将手机摄像机拍摄的动态影像的帧流输入到人像轮廓分析模块，所述人像轮廓分析模块将所述动态影像拍摄的每一帧图像进行滤波，然后通过Sobel（索贝尔）算子提取轮廓点，并连接所提取的轮廓点作为该帧人像的轮廓，记为Y（i）；
（4）将Y（i）与上一帧中人的轮廓Y（i-1）进行位置比较，计算人相对于拍摄背景的运动方向；
（5）分别计算所述X区域、Y（i）的中心点的位置，并计算所述Y（i）中心点和所述区域X中心点之间的距离L，以距离L的大小来体现轮廓Y（i）与X区域的轮廓匹配度p1，当L趋向于0，则视Y(i)和所述区域X基本重合，该帧所拍摄人像正好位于X区域内，取出当前帧即作为最终拍摄画面并储存至SD卡，拍摄完成，否则进入步骤（2）中所选择的智能引导模式，根据L的变化对被拍摄者或者相机位置进行引导，直至L趋向于0拍摄结束。
其进一步特征在于：
所述智能引导模式包括语音引导模式和闪光灯闪烁引导模式；
所述步骤（5）中L是否趋向于0的判断，以3个像素点的距离3(pix)作为判断基准，当0<L<3(pix)则视作L趋向于0，则视Y(i)和所述区域X基本重合，该帧所拍摄人像正好位于X区域内，取出当前帧即作为最终拍摄画面并储存至SD卡，拍摄完成，而当L≥3 (pix)时，先确认所述步骤（2）中所选择的智能引导模式，然后再根据所选择的所述智能引导模式对被拍摄者或者手机位置进行引导，直至满足0<L<3(pix)拍摄结束；
所述语音引导模式，依据Y（i）与X区域的位置关系判断相机的转动方向或者被拍摄者的移动方向，并通过语音提示模块做智能引导，然后依次循环转向步骤（3）、（4）、（5），直至Y（i）的中心点和所述区域X中心点之间的距离L满足当0<L<3(pix)结束拍摄，其中：若Y(i)在X的的左边，且Y(i)靠近X，则X向左移动或者Y（i）向右移动，即相机向左转动或者被拍摄者向右移动；
若Y(i)在X的的左边，且Y(i)远离X，则X快速向左移动或者Y（i）向右移动，即相机快速向左转动或者被拍摄者向右移动；
若Y(i)在X的的右边，且Y(i)靠近X，则X向右移动或者Y（i）向左移动，即相机向右转动或者被拍摄者向左移动；
若Y(i)在X的的右边，且Y(i)远离X，则X向右快速移动或者Y（i）向左移动，即相机快速向右转动或者被拍摄者向左移动；
在进入所述语音引导模式前，通过手机自带加速度传感器判断手机是否移动，如果手机处于移动状态，则依据Y（i）与X区域的位置关系对相机的转动方向做智能引导；否则，依据Y（i）与X区域的位置关系对人的位置做智能引导；
当所述步骤（2）中选择所述闪光灯闪烁引导模式，系统打开手机摄像头闪光灯，设定闪光灯的闪烁频率f与所述轮廓匹配度p1负相关，即所述闪光灯闪烁频率f越高轮廓匹配度p1越低、闪光灯闪烁频率f越低则轮廓匹配度p1越高，直至最终完全匹配，闪光灯停止闪烁；在设定所述闪光灯的闪烁频率f与所述轮廓匹配度p1负相关的情况下，所述Y（i）中心点和所述区域X中心点之间的距离L与所述闪光灯闪烁频率f应满足以下关系：L=αf，其中0≤f ≤100，且f ∈N、α为＞0的常数，当Y（i）与X区域完全匹配时f=0，当定义匹配度无穷小时f=100，则L=100α；
所述步骤（5）中X区域、Y（i）的中心点的位置计算，将构成X区域的封闭曲线以及 Y（i）轮廓线分别等分为n段，对应的分割点列为X1…Xn，则中心点坐标                                                
Figure 19325DEST_PATH_IMAGE001
。
本发明一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法，其有益效果在于：其在拍摄前的手机拍照界面上预先设定一个封闭区域X用于显示被拍摄者所期望在最终图像上所处的位置，然后用手机摄像机对被拍摄者进行动态影像的拍摄，采用sobel算子对动态影像的每一帧进行人像轮廓Y（i）提取，依据封闭区域X与每一帧的人像轮廓Y（i）区域中心点之间的距离以及封闭区域X与Y（i）之间的位置对比关系并通过语音提示模块或者闪光灯闪烁频率直接或者间接地引导相机转动或者被拍摄者移动，直至封闭区域X与人像轮廓Y（i）基本重合，则将该帧影像取出作为最终图像保存，其能保证在被拍摄者的影像能准确地位于最终图像的预定位置，保证了拍摄的最佳效果；因此，本发明方法特别适用于采用手机后置摄像头进行单人自拍的场合。
附图说明
图1为本发明一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法的运行流程图；
图2为本发明引导方法中当X区域位于Y（i）的左侧且距离较远时，X区域与Y（i）相对移动方向示意图；
图3为本发明引导方法中当X区域位于Y（i）的左侧且距离较近时，X区域与Y（i）相对移动方向示意图；
图4为本发明引导方法中当X区域位于Y（i）的右侧且距离较远时，X区域与Y（i）相对移动方向示意图；
图5为本发明引导方法中当X区域位于Y（i）的右侧且距离较近时，X区域与Y（i）相对移动方向示意图；
图6为本发明中X区域或者Y（i）的中心点计算示意图。
具体实施方式
见图1，一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法，其包括以步骤：
（1）在手机摄像机的拍摄界面上增加一个感应图层，打开手机拍照应用程序，在拍照界面上画出一个封闭的区域X，用于显示被拍摄者希望最终画面中自身所处的大致位置，构成该封闭区域X的边界曲线记录于所述感应图层，该边界曲线所在点的像素点的绝对坐标表示为，系统应该保证该点列所围成的区域是封闭的，当图形有缺口，系统能按照缺口点处的一阶导数自动补全；
（2）打开手机摄像应用程序，选择取景范围，对被拍摄者进行动态影像拍摄，选择语音引导模式或者闪光灯闪烁引导模式并触发智能照相引导模块进行工作，若选择闪光灯闪光引导模式，则同时打开手机摄像头的闪光灯；
（3）将手机摄像机拍摄的动态影像的帧流输入到人像轮廓分析模块，人像轮廓分析模块将动态影像拍摄的每一帧图像进行滤波，然后通过Sobel（索贝尔）算子提取轮廓点，并连接所提取的轮廓点作为该帧人像的轮廓，记为Y（i）；
（4）将Y（i）与上一帧中人的轮廓Y（i-1）进行位置比较，计算人相对于拍摄背景的运动方向；
（5）分别计算所述X区域、Y（i）的中心点的位置，其中中心点计算是将X区域的封闭曲线、Y（i）区域轮廓线等分为n段，对应的分割点列为X1…Xn，则中心点坐标
Figure 841787DEST_PATH_IMAGE001
；再计算Y（i）中心点和区域X中心点之间的距离L，当0<L<3(pix)，则视Y(i)和所述区域X基本重合，该帧所拍摄人像正好位于X区域内，取出当前帧即作为最终拍摄画面并储存至SD卡，语音提示模块提示拍照完成；当L≥3 (pix)，先确定步骤（2）中所选择的智能引导模式，如果选择了语音引导模式，则先通过手机自带加速度传感器判断手机是否移动，如果手机处于移动状态，则依据Y（i）与X区域的位置关系对相机的转动方向做智能引导，即
若Y(i)在X的的左边，且Y(i)靠近X，见图5，则语音模块提示相机向左转动；
若Y(i)在X的的左边，且Y(i)远离X，见图4，则语音模块提示相机快速向左转动；
若Y(i)在X的的右边，且Y(i)靠近X，见图3，则语音模块提示相机向右转动；
若Y(i)在X的的右边，且Y(i)远离X，见图2，则语音模块提示相机快速向右转动；
否则，依据Y（i）与X区域的位置关系对被拍摄者的位置做智能引导，即
若Y(i)在X的的左边，且Y(i)靠近X，见图5，则语音模块提示被拍摄者向右移动；
若Y(i)在X的的左边，且Y(i)远离X，见图4，则语音模块提示被拍摄者向右移动；
若Y(i)在X的的右边，且Y(i)靠近X，见图3，则语音模块提示被拍摄者向左移动；
若Y(i)在X的的右边，且Y(i)远离X，见图2，则语音模块提示被拍摄者向左移动；相机或者被拍摄者根据语音提示转动或移动后，依次循环转向步骤（3）、（4）、（5），直至Y（i）的中心点和所述区域X中心点之间的距离L满足当0<L<3(pix)结束拍摄。
本发明中的sobel（索贝尔）算子，对数字图像的每个像素，考察它上下左右邻点灰度的加权差，据此，定义Sobel算子如下： 
Figure 141444DEST_PATH_IMAGE002
其卷积算子：
Figure 340344DEST_PATH_IMAGE003
适当取门限TH，做如下判断：为阶段边缘点，为边缘函数；
如果确定选择了闪光灯闪烁引导模式，由于该模式下设定闪光灯的闪烁频率f与所述轮廓匹配度p1负相关，即所述闪光灯闪烁频率f越高轮廓匹配度p1越低、闪光灯闪烁频率f越低则轮廓匹配度p1越高，直至最终完全匹配，闪光灯停止闪烁，因而Y（i）中心点和区域X中心点之间的距离L与闪光灯闪烁频率f应满足以下关系：L=αf，其中0≤f ≤100，且f ∈N、α为＞0的常数，当Y（i）与X区域完全匹配时f=0，当定义匹配度无穷小时f=100，则L=100α。在实际引导过程中，拍摄者或者被拍摄者根据闪光灯的闪烁频率自行调整位置或者摄像头拍摄角度，直至闪光灯停止闪烁，则此时Y（i）区域与X区域重合，将该当前帧即作为最终拍摄画面并储存至SD卡，拍摄结束。

Claims (8)

1.一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法，其特征在于：其包括以步骤：
（1）在手机摄像机的拍摄界面上增加一个感应图层，打开手机拍照应用程序，在拍照界面上画出一个封闭的区域X并记录于所述感应图层，用于显示最终画面中被拍摄者所处的大致位置；
（2）打开手机摄像应用程序，选择取景范围，对被拍摄者进行动态影像拍摄，选择智能引导模式并触发智能照相引导模块进行工作；
（3）将手机摄像机拍摄的动态影像的帧流输入到人像轮廓分析模块，所述人像轮廓分析模块将所述动态影像拍摄的每一帧图像进行滤波，然后通过Sobel（索贝尔）算子提取轮廓点，并连接所提取的轮廓点作为该帧人像的轮廓，记为Y（i）；
（4）将Y（i）与上一帧中人的轮廓Y（i-1）进行位置比较，计算人相对于拍摄背景的运动方向；
（5）分别计算所述X区域、Y（i）的中心点的位置，并计算所述Y（i）中心点和所述区域X中心点之间的距离L，以距离L的大小来体现轮廓Y（i）与X区域的轮廓匹配度p1，当L趋向于0，则视Y(i)和所述区域X基本重合，该帧所拍摄人像正好位于X区域内，取出当前帧即作为最终拍摄画面并储存至SD卡，拍摄完成，否则进入步骤（2）中所选择的智能引导模式，根据L的变化对被拍摄者或者相机位置进行引导，直至L趋向于0拍摄结束。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法，其特征在于：所述智能引导模式包括语音引导模式和闪光灯闪烁引导模式。
3.根据权利要求2所述的一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法，其特征在于：所述步骤（5）中L是否趋向于0的判断，以3个像素点的距离3(pix)作为判断基准，当0<L<3(pix)则视作L趋向于0，则视Y(i)和所述区域X基本重合，该帧所拍摄人像正好位于X区域内，取出当前帧即作为最终拍摄画面并储存至SD卡，拍摄完成，而当L≥3 (pix)时，先确认所述步骤（2）中所选择的智能引导模式，然后再根据所选择的所述智能引导模式对被拍摄者或者手机位置进行引导，直至满足0<L<3(pix)拍摄结束。
4.根据权利要求3所述的一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法，其特征在于：所述语音引导模式，依据Y（i）与X区域的位置关系判断相机的转动方向或者被拍摄者的移动方向，并通过语音提示模块做智能引导，然后依次循环转向步骤（3）、（4）、（5），直至Y（i）的中心点和所述区域X中心点之间的距离L满足当0<L<3(pix)结束拍摄，其中：
若Y(i)在X的的左边，且Y(i)靠近X，则X向左移动或者Y（i）向右移动，即相机向左转动或者被拍摄者向右移动；
若Y(i)在X的的左边，且Y(i)远离X，则X快速向左移动或者Y（i）向右移动，即相机快速向左转动或者被拍摄者向右移动；
若Y(i)在X的的右边，且Y(i)靠近X，则X向右移动或者Y（i）向左移动，即相机向右转动或者被拍摄者向左移动；
若Y(i)在X的的右边，且Y(i)远离X，则X向右快速移动或者Y（i）向左移动，即相机快速向右转动或者被拍摄者向左移动。
5.根据权利要求4所述的一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法，其特征在于：在进入所述语音引导模式前，通过手机自带加速度传感器判断手机是否移动，如果手机处于移动状态，则依据Y（i）与X区域的位置关系对相机的转动方向做智能引导；否则，依据Y（i）与X区域的位置关系对人的位置做智能引导。
6.根据权利要求3所述的一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法，其特征在于：当所述步骤（2）中选择所述闪光灯闪烁引导模式，系统打开手机摄像头闪光灯，设定闪光灯的闪烁频率f与所述轮廓匹配度p1负相关，即所述闪光灯闪烁频率f越高轮廓匹配度p1越低、闪光灯闪烁频率f越低则轮廓匹配度p1越高，直至最终完全匹配，闪光灯停止闪烁。
7.根据权利要求6所述的一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法，其特征在于：在设定所述闪光灯的闪烁频率f与所述轮廓匹配度p1负相关的情况下，所述Y（i）中心点和所述区域X中心点之间的距离L与所述闪光灯闪烁频率f应满足以下关系：L=αf，其中0≤f≤100，且f ∈N、α为＞0的常数，当Y（i）与X区域完全匹配时f=0，当定义匹配度无穷小时f=100，则L=100α。
8.根据权利要求1所述的一种基于图像匹配的智能手机拍照引导方法，其特征在于：所述步骤（5）中X区域、Y（i）的中心点的位置计算，将构成X区域的封闭曲线以及 Y（i）轮廓线分别等分为n段，对应的分割点列为X1…Xn，则中心点坐标为                                                
Figure 229183DEST_PATH_IMAGE001
。
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