CN108900758A - 一种枪球协作的智能人脸抓拍摄像机及其人脸抓拍方法 - Google Patents

一种枪球协作的智能人脸抓拍摄像机及其人脸抓拍方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及计算机图像识别领域，尤其涉及一种枪球协作的智能人脸抓拍摄像机及其人脸抓拍方法。一种枪球协作的智能人脸抓拍摄像机，包括一体机本体、一枪机摄像模组、一球机摄像模组及一主控芯片，所述枪机摄像模组及球机摄像模组集成于所述一体机本体，且分别与所述主控芯片通讯连接。本发明利用广角枪机覆盖近距离的区域，球机覆盖较远处大片区域，可同时抓拍远近范围内的行人人脸，同时，于枪机画面在用于人脸抓拍的同时还用于分析远处目标，指引球机远距离抓拍。

Description

一种枪球协作的智能人脸抓拍摄像机及其人脸抓拍方法
技术领域
本发明涉及计算机图像识别领域，尤其涉及一种枪球协作的智能人脸抓拍摄像机及其人脸抓拍方法。
背景技术
人脸识别作为生物特征最为重要的任务之一，其目的是通过已经登记好的人脸数据库来自动识别或者确认输入静态图像或者动态视频图像中人的身份。通常一个人脸识别系统主要包含：人脸检测及追踪、人脸对齐、特征提取和特征匹配四个主要部分。
过去几十年，随着计算机硬件技术以及图像处理、模式识别、计算机视觉等相关领域技术的发展，人脸识别的研究取得了巨大的进步，目前在可控环境下的人脸识别算法研究已经非常完善，在公共安全、门禁系统、犯罪预防和检测、边境安全、娱乐和社交网络等方面也得到了广泛的应用。
近年来视频监控的应用越来越广泛和普及，在社会生活的各个角落，摄像头随处可见。然而，在实际的视频监控应用中，人脸识别的应用面临着各种挑战问题，其中，人脸图像质量差是实际视频监控中常见的而一个问题，而人脸图像质量不够好直接影响其可用性及识别准确性。以Honda人脸数据库和YouTube Celebrities人脸数据库为例，其中Honda人脸数据库是在一个背景简单并且近距离情况下拍摄的视频，在此数据库上的人脸识别率可以达到100%。YouTube Celebrities人脸数据库是通过在YouTube上搜集一些名人采访视频得到，其背景相对比较复杂，图像质量由于高压缩等原因也相对较低，从而导致在此数据库上的识别率还不到70%。另外，光照、姿势、遮挡、佩戴饰物等各种因素的影响会带来识别率的明显下降。
此外，视频监控的发展，促进了视频监控环境下行人检测、人脸检测和协同跟踪等技术的发展。如专利201310043922.6给出了一种监控视频行人检测匹配方法，专利200810025611.6发明了一种基于视频的行人人脸检测与跟踪算法，专利201110336397.8发明了一种无盲区多目标协同跟踪方法及系统，其采用球机与枪机协作，交互运动目标信息，在统一的监控画面中进行无盲区显示，可以实现所有角落的监控。然而，这些专利都还没有涉及到综合广角枪机和长焦球机的人脸抓拍问题。
因此，根据上述现有技术中存在的技术问题，本案产生。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现解决重点场所实时视频监控环境下的人脸识别问题、有效克服传统视频监控环境下人脸图像质量差的问题、提高监控环境下的人脸识别精度、具有更广泛应用范围的基于广角枪机和长焦球机实现人脸识别的系统及方法；同时，还能利用枪球结合的方式实现对待抓拍目标进行远近距离的同时跟踪及人脸拍摄。
为达到上述目的，具体技术方案如下：
一种枪球协作的智能人脸抓拍摄像机，包括一体机本体、一枪机摄像模组、一球机摄像模组及一主控芯片，所述枪机摄像模组及球机摄像模组集成于所述一体机本体，且分别与所述主控芯片通讯连接；
所述枪机摄像模组固定于所述一体机本体的上部前侧，并用于图像内正向、近距离经过行人的人脸跟踪及抓拍，并检测行人以设定待抓拍目标；
所述球机摄像模组设于所述一体机本体的底部，并根据所述主控芯片的控制而跟踪并放大远距离的所述待抓拍目标的面部，获取所述待抓拍目标的人脸图像；
所述主控芯片设于所述一体机本体的内部，根据所述枪机摄像模组检测出行人信息对所述待抓拍目标进行枪机、球机摄像模组中坐标映射；
进一步，所述枪机摄像模组嵌设于所述一体机本体内部，且摄像方向朝向所述一体化本体的前侧。
进一步，所述一体机本体包括安装部、固定部及旋转部，其中：
所述安装部，为一L形状支架，其一端装于立柱或墙体上，该安装部的另一端与固定部的顶端固定相连；
所述固定部，其的前侧具有倾斜向下安装凸台，所述枪机摄像模组嵌于所述安装凸台设置，所述固定部的下方配合安装所述球机摄像模组。
进一步，所述枪机摄像模组为广角枪机摄像机。
进一步，所述主控芯片为嵌入式处理器，且其将所述枪机摄像模组图像内的待抓拍目标的坐标信息通过预设的公式运算分析出所述待抓拍目标在球机摄像模组中的坐标及球机的放大倍数。
一种枪球协作的智能人脸抓拍方法，包括以下步骤：
步骤一：通过枪机摄像模组采集场景图像，并在场景图像内跟踪正向、近距离经过行人的人脸，并检测行人以设定待抓拍目标；
步骤二：枪机摄像模组通过主控芯片检测出行人在所述场景图像内的坐标，并持续锁定跟踪所述场景图像中的待抓拍目标，并抓拍待抓拍目标的面部，得到近距离抓拍的人脸图像一；
步骤三：枪机摄像模组通过网络服务器将所述人脸图像一上传或/和存储；
步骤四：通过广角枪机摄像模组中被锁定待抓拍目标，通过公式运算得到枪机摄像模组所得画面与球机摄像模组的云台坐标的映射关系，并通过所述映射关系指引球机摄像模组运动到待抓拍目标的物理位置及奇迹的放大倍数；
步骤五：球机摄像模组的画面跟踪到处于远距离的所述带抓拍目标，再通过人脸抓拍算法抓取画面中的人脸；获得人脸图像二；
步骤六：球机摄像模组通过网络服务器将所述人脸图像而上传或/和存储。
进一步，步骤四中，所述通过公式运算得到枪机摄像模组所得画面与球机摄像模组的云台坐标的映射关系，具体步骤如下：
根据待抓拍目标在枪机摄像模组图像中的位置、所述的枪机摄像模组的倾斜角、焦距和离地高度值确定待抓拍目标在空间中的实际位置；
执行远距离跟踪任务的球机摄像模组根据待抓拍目标的位置通过平移、旋转和变焦变换调整至最佳观测位置后进行待抓拍目标的跟踪；
执行远距离跟踪任务的球机摄像模组在跟踪过程中根据待抓拍目标的位置实时调整PTZ自适应参数。
进一步，所述人脸抓拍算法为人脸检测，具体为：
利用基于Harr-Like特征、LBP特征和Weberface特征训练好的Adaboost分类器进行人脸检测。
进一步，步骤一中所述近距离为枪机摄像模组拍摄的实际范围是0米-15米；步骤五中所述的远距离为球机摄像模组拍摄的实际范围是15米-100米。
进一步，步骤一中所述近距离为枪机摄像模组拍摄的最佳实际范围是6-7米；步骤五中所述的远距离为球机摄像模组拍摄的实际范围是15米-70米。
相较于现有技术而言本发明的优点如下：
1、将枪机摄像模组及球机摄像模组集中及一体机本体之上，形成一体化且具有广角枪机及球机的摄像结构；
2、利用枪机及球机协同的方式进行人脸检测及抓拍，其中达到重点场所实时视频监控环境下的人脸识别问题、有效克服传统视频监控环境下人脸图像质量差的问题、提高监控环境下的人脸识别精度、具有更广泛应用范围的基于广角枪机和多球机实现人脸识别的系统及方法；
3、本发明的重点为：广角枪机覆盖近距离的区域，球机覆盖较远处大片区域，可同时抓拍远近范围内的行人人脸，同时，于枪机画面在用于人脸抓拍的同时还用于分析远处目标，指引球机远距离抓拍。
附图说明
图1是本发明实施例提供的枪球协作的智能人脸抓拍摄像机的结构示意图；
图2是图1所示枪球协作的智能人脸抓拍摄像机的内部通信控制示意图；
图3是基于图1所示枪球协作的智能人脸抓拍摄像机的动态人脸抓拍方法的流程框图；
图4是图3所示枪球协作的智能人脸抓拍方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种枪球协作的智能人脸抓拍摄像机，包括一体机本体1、一枪机摄像模组2、一球机摄像模组3及一主控芯片(未示出)，所述枪机摄像模组2及球机摄像模组3集成于所述一体机本体1，且分别与所述主控芯片通讯连接；所述球机摄像模3组设于所述一体机本体1的底部，并根据所述主控芯片的控制而跟踪并放大远距离的所述待抓拍目标的面部，获取所述待抓拍目标的人脸图像。
如图1所示，所述一体机本体1包括安装部11、固定部12；所述安装部11，为一L形状支架，其一端装于立柱或墙体上，该安装部11的另一端与固定部12的顶端固定相连；所述固定部12，其的前侧具有倾斜向下安装凸台121，所述枪机摄像模组2嵌于所述安装凸台121设置，该固定部12下方安装所述球机摄像模组3。
需要说明的是：如图1所示，所述固定部12的底面还固定有一定位环13，该定位环13上开设有多个定位孔，各定位孔能配合以螺钉实现定位环13与固定部12的一体相连；为了进一步增加固定环13与固定部12的稳定相连，所述定位环12包括同径部及变径部，所述同径部为一外径相同的环形片体并竖直方向开设有所述定位孔，而变径部为外径逐渐减小的环形片体，该变径部位于同径部的下方并与同径部一体相连，所述同径部靠近固定部的端面开设有一环形嵌槽，所述嵌槽内设置有橡胶吸附条，从而进一步增加整个摄像机的整体结构稳定性。
更具体的说：如图1所示，所述固定部12为外径逐渐减小的圆柱状结构，且其一侧面朝其径向延伸形成所述的安装凸台121，该安装凸台121为具有倾斜侧面的结构，且所述倾斜侧面位于所述固定部12的前侧面，所述的枪机摄像模组3装于所述安装凸台121上，且所述枪机摄像模组2的拍摄面位于所述倾斜侧面上。
如图1所示，所述枪机摄像模组2为广角枪机摄像机，也称为广角枪机或枪机；所述枪机摄像模组2固定于所述一体机本体1的固定部的安装凸台121上，并用于图像内正向、近距离经过行人的人脸跟踪及抓拍，并检测行人以设定待抓拍目标。
需要说明的是：如图1及图3所示，所述枪机摄像模组2用于图像内正向、近距离经过行人的人脸跟踪及抓拍，并检测行人以设定待抓拍目标；所述近距离为枪机摄像模组2拍摄的实际范围是0米-15米，优选的实际范围是6-7米，实现将处于近距离的行人的面部进行抓拍。
如图1所示，所述球机摄像模组3为球机摄像机，也称为长焦球机或球机，所述球机摄像模组3装于一体机本体1的固定部12下方，并利用所述水平电机控制并实现其绕竖直轴向水平选装360度，所述球机摄像模组3的摄像方向朝向所述一体化本体1的前侧。
需要说明的是：如图1及图3所示，所述枪机摄像模组2能通过枪机与球机的坐标互联实现枪机在待抓拍目标走远的时候，将近距离待抓拍目标利用球机继续跟踪并实现远距离的抓拍；所述的远距离为球机摄像模组3拍摄的实际范围是15米-70米，优选的实际范围是15-50米。
如图1及图3所示，所述主控芯片设于所述一体机本体1的内部，且其嵌入式处理器，根据所述枪机摄像模组2检测处行人信息对所述待抓拍目标进行枪机、球机摄像模组2、3中坐标映射。所述主控芯片将所述枪机摄像模组图像内的待抓拍目标的坐标信息通过预设的公式运算分析出所述待抓拍目标在球机摄像模组中的坐标及球机的放大倍数。
如图4所示，一种枪球协作的智能人脸抓拍方法，包括以下步骤：
步骤一S1：通过枪机摄像模2采集场景图像，并在场景图像内跟踪正向、近距离经过行人的人脸，并检测行人以设定待抓拍目标；
步骤二S2：枪机摄像模组2通过主控芯片检测出行人在所述场景图像内的坐标，并持续锁定跟踪所述场景图像中的待抓拍目标，并抓拍待抓拍目标的面部，得到近距离抓拍的人脸图像一；
步骤三S3：枪机摄像模组2通过网络服务器将所述人脸图像一上传或/和存储；
步骤四S4：通过广角枪机摄像模组2中被锁定待抓拍目标，通过公式运算得到枪机摄像模组2所得画面与球机摄像模组3的云台坐标的映射关系，并通过所述映射关系指引球机摄像模组3运动到待抓拍目标的物理位置及放大倍数；
步骤五S5：球机摄像模组3的画面跟踪到处于远距离的所述带抓拍目标，再通过人脸抓拍算法抓取画面中的人脸；获得人脸图像二；
步骤六S6：球机摄像模组3通过网络服务器将所述人脸图像而上传或/和存储。
如图4所示，详细的说：
步骤四S4中，所述通过公式运算得到枪机摄像模组2所得画面与球机摄像模组3的云台坐标的映射关系，具体步骤如下：
根据待抓拍目标在枪机摄像模组2图像中的位置、所述的枪机摄像模组2的倾斜角、焦距和离地高度值确定待抓拍目标在空间中的实际位置；
执行远距离跟踪任务的球机摄像模组3根据待抓拍目标的位置通过平移、旋转和变焦变换调整至最佳观测位置后进行待抓拍目标的跟踪；
执行远距离跟踪任务的球机摄像模组3在跟踪过程中根据待抓拍目标的位置实时调整PTZ自适应参数。
如图4所示，所述人脸抓拍算法为人脸检测，具体为：
利用基于Harr-Like特征、LBP特征和Weberface特征训练好的Adaboost分类器进行人脸检测，在本发明中，所述人脸检测可以为现有技术中任一一种人脸检测算法，本发明不在此进行限定。
如图4所示，步骤一S1中所述近距离为枪机摄像模组2拍摄的实际范围是0米-15米；步骤五中所述的远距离为球机摄像模组3拍摄的实际范围是15米-100米；优选的，步骤一中所述近距离为枪机摄像模组2拍摄的最佳实际范围是6-7米；步骤五中所述的远距离为球机摄像模组3拍摄的实际范围是15米-70米。
利用上述技术方案，实际使用过程的要求及技术效果如下：
使用的技术要求如下：
1.建议为人流量较密集的人行道。与其他相比可以选择宽度更宽，纵深更深的街道；
2.安装高度建议3米，立杆或是壁装；
3.开始工作后，通过分析枪机画面，在智能检测算法指引下球机在行人距离几十米外即可开始抓拍，避免嫌疑人发现监控设备后绕道的情况，同时也避免开放道路行人流向不一致造成抓拍数量损失；
4.行人正向经过安装点位，枪机设备可以进行补充抓拍，避免行人过多造成漏拍；
技术效果如下：
1、将枪机摄像模组及球机摄像模组集中及一体机本体之上，形成一体化且具有广角枪机及球机的摄像结构；
2、利用枪机及球机协同的方式进行人脸识别及抓拍，其中达到重点场所实时视频监控环境下的人脸识别问题、有效克服传统视频监控环境下人脸图像质量差的问题、提高监控环境下的人脸识别精度、具有更广泛应用范围的基于广角枪机和多球机实现人脸识别的系统及方法；
3、本发明的重点为：广角枪机覆盖近距离的区域，球机覆盖较远处大片区域，可同时抓拍远近范围内的行人人脸，同时，于枪机画面在用于人脸抓拍的同时还用于分析远处目标，指引球机远距离抓拍。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种枪球协作的智能人脸抓拍摄像机，其特征在于：包括一体机本体、一枪机摄像模组、一球机摄像模组及一主控芯片，所述枪机摄像模组及球机摄像模组集成于所述一体机本体，且分别与所述主控芯片通讯连接；
所述枪机摄像模组固定于所述一体机本体的上部前侧，并用于抓拍图像内正向、近距离经过行人的人脸跟踪及抓拍，并检测行人以设定待抓拍目标；
所述球机摄像模组设于所述一体机本体的底部，并根据所述主控芯片的控制而跟踪并放大远距离的所述待抓拍目标的面部，获取所述待抓拍目标的人脸图像；
所述主控芯片设于所述一体机本体的内部，根据所述枪机摄像模组检测行人信息对所述待抓拍目标进行枪机、球机摄像模组中坐标映射。
2.根据权利要求1所述的一种枪球协作的智能人脸抓拍摄像机，其特征在于：所述枪机摄像模组嵌设于所述一体机本体内部，且摄像方向朝向所述一体化本体的前侧。
3.根据权利要求2所述的一种枪球协作的智能人脸抓拍摄像机，其特征在于：所述一体机本体包括安装部、固定部，其中：
所述安装部，为一L形状支架，其一端装于立柱或墙体上，该安装部的另一端与固定部的顶端固定相连；
所述固定部，其的前侧具有倾斜向下安装凸台，所述枪机摄像模组嵌于所述安装凸台设置，所述固定部的下方配合安装所述球机摄像模组。
4.根据权利要求1所述的一种枪球协作的智能人脸抓拍摄像机，其特征在于：所述枪机摄像模组为广角枪机摄像机。
5.根据权利要求1所述的一种枪球协作的智能人脸抓拍摄像机，其特征在于：所述主控芯片为嵌入式处理器，且其将所述枪机摄像模组图像内的待抓拍目标的坐标信息通过预设的公式运算分析出所述待抓拍目标在球机摄像模组中的坐标及球机的放大倍数。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种枪球协作的智能人脸抓拍方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：通过枪机摄像模组采集场景图像，并在场景图像内跟踪正向、近距离经过行人的人脸，并检测行人以设定待抓拍目标；
步骤二：枪机摄像模组通过主控芯片检测出行人在所述场景图像内的坐标，并持续锁定跟踪所述场景图像中的待抓拍目标，并抓拍待抓拍目标的面部，得到近距离抓拍的人脸图像一；
步骤三：枪机摄像模组通过网络服务器将所述人脸图像一上传或/和存储；
步骤四：通过广角枪机摄像模组中被锁定待抓拍目标，通过公式运算得到枪机摄像模组所得画面与球机摄像模组的云台坐标的映射关系，并通过所述映射关系指引球机摄像模组运动到待抓拍目标的物理位置及奇迹的放大倍数；
步骤五：球机摄像模组的画面跟踪到处于远距离的所述带抓拍目标，再通过人脸抓拍算法抓取画面中的人脸；获得人脸图像二；
步骤六：球机摄像模组通过网络服务器将所述人脸图像而上传或/和存储。
7.根据权利要求6所述的一种枪球协作的智能人脸抓拍方法，其特征在于：步骤四中，所述通过公式运算得到枪机摄像模组所得画面与球机摄像模组的云台坐标的映射关系，具体步骤如下：
根据待抓拍目标在枪机摄像模组图像中的位置、所述的枪机摄像模组的倾斜角、焦距和离地高度值确定待抓拍目标在空间中的实际位置；
执行远距离跟踪任务的球机摄像模组根据待抓拍目标的位置通过平移、旋转和变焦变换调整至最佳观测位置后进行待抓拍目标的跟踪；
执行远距离跟踪任务的球机摄像模组在跟踪过程中根据待抓拍目标的位置实时调整PTZ自适应参数。
8.根据权利要求7所述的一种枪球协作的智能人脸抓拍方法，其特征在于：所述人脸抓拍算法为人脸检测，具体为：
利用基于Harr-Like特征、LBP特征和Weberface特征训练好的Adaboost分类器进行人脸检测。
9.根据权利要求8所述的一种枪球协作的智能人脸抓拍方法，其特征在于：步骤一中所述近距离为枪机摄像模组拍摄的实际范围是0米-15米；步骤五中所述的远距离为球机摄像模组拍摄的实际范围是15米-100米。
10.根据权利要求9所述的一种枪球协作的智能人脸抓拍方法，其特征在于：步骤一中所述近距离为枪机摄像模组拍摄的最佳实际范围是6-7米；步骤五中所述的远距离为球机摄像模组拍摄的实际范围是15米-70米。
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