CN110769213A - 基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法及装置 - Google Patents

基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法，包括：获取投影仪摄像头空间下的像素范围；获取投影仪光机空间下的像素范围；根据投影仪摄像头空间下的像素范围和投影仪光机空间下的像素范围计算出投影仪水平方向比例系数和垂直方向比例系数；通过摄像头用人脸识别方法实时检测投影范围内是否有人员存在，如果有，进行下一步，否则，继续进行通过人脸识别算法实时检测投影范围内是否有人员存在这一动作；获取摄像头空间下人脸的像素范围；调整投影画面，使人员位于投影范围外。本发明可以避免投影仪正投的光线直射眼睛，提高用户体验，同时，观看者可以连续地观看到演讲者正在讲解的内容。

Description

基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法及装置
技术领域
本发明涉及投影控制领域，具体涉及一种基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法及装置。
背景技术
投影仪又称投影机，是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，可以通过不同的接口同计算机、DV等相连来播放相应的视频信号，投影仪目前广泛用于家庭、办公室、学校和娱乐场所，根据工作方式的不同，有CRT、LCD、DLP等不同类型。
现有的投影仪在正投条件下，对于使用投影仪演讲者来说，投影仪正投的光线直射眼睛，很影响演讲者的发挥，同时，对于演讲者遮挡背后的信息，又不易被观看者连续地观看到，因此，设计出一种可以根据演讲者或使用者位置信息自动调整投影显示区域从而使演讲者或使用者不在投影画面内的投影方法及装置具有非常重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法及装置，在投影过程中实时的进行人脸识别，并通过识别到的面部轮廓确定演讲者或使用者在投影画面中的位置信息，再通过结合当前投影区域的大小和位置信息，即可得到调整后将要显示出来的投影区域，可以避免投影仪正投的光线直射眼睛，提高用户体验，同时，观看者可以连续地观看到演讲者正在讲解的内容。为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案如下：
基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法，包括：
获取投影仪摄像头空间下的像素范围；
获取投影仪光机空间下的像素范围；
根据投影仪摄像头空间下的像素范围和投影仪光机空间下的像素范围计算出投影仪水平方向比例系数和垂直方向比例系数；
通过摄像头用人脸识别方法实时检测投影范围内是否有人员存在，如果有，进行下一步，否则，继续进行通过人脸识别算法实时检测投影范围内是否有人员存在这一动作；
获取摄像头空间下人脸的像素范围；
调整投影画面，使人员位于投影范围外。
进一步地，所述获取投影仪摄像头空间下的像素范围这一步骤具体包括：
光机打出特定图片；
摄像头抓取所述特定图片并对抓取到的图像进行边缘检测和识别，得到投影仪摄像头空间下的像素范围(Xa,Ya,Xb,Yb,Xc,Yc,Xd,Yd)；
其中，Xa,Ya,Xb,Yb,Xc,Yc,Xd,Yd分别为摄像头拍摄到的图像边缘左上角顶点横坐标，左上角顶点纵坐标，右上角顶点横坐标，右上角顶点纵坐标，左下角顶点横坐标，左下角顶点纵坐标，右下角顶点横坐标，右下角顶点纵坐标。
进一步地，所述获取投影仪光机空间下的像素范围这一步骤具体包括：
投影仪获取梯形校正后显示到投影面上投影画面的像素范围(XA,YA,XB,YB,XC,YC,XD,YD)；
其中，XA,YA,XB,YB,XC,YC,XD,YD分别为梯形校正后投影画面边缘左上角顶点横坐标，左上角顶点纵坐标，右上角顶点横坐标，右上角顶点纵坐标，左下角顶点横坐标，左下角顶点纵坐标，右下角顶点横坐标，右下角顶点纵坐标。
进一步地，所述根据投影仪摄像头空间下的像素范围和投影仪光机空间下的像素范围计算出投影仪水平方向比例系数和垂直方向比例系数这一步骤具体包括：
通过公式(Ⅰ)和公式(Ⅱ)分别计算水平方向比例系数Kx和垂直方向比例系数Ky；
Kx＝(XB-XA)/(Xb-Xa) (Ⅰ)
Ky＝(YC-YA)/(Yc-Ya) (Ⅱ)。
进一步地，所述获取摄像头空间下人脸的像素范围具体包括：
通过人脸识别算法，计算出摄像头空间下人脸的像素范围(Xra,Yra,Xrb,Yrb,Xrc,Yrc,Xrd,Yrd)，其中Xra,Yra,Xrb,Yrb,Xrc,Yrc,Xrd,Yrd分别为人脸框左上角顶点横坐标，左上角顶点纵坐标，右上角顶点横坐标，右上角顶点纵坐标，左下角顶点横坐标，左下角顶点纵坐标，右下角顶点横坐标，右下角顶点纵坐标。
进一步地，所述调整投影画面，使人员位于投影范围外这一步骤具体包括：
当Xa＜Xra＜(Xb-Xa)/2，移动后的投影画面在光机空间下的像素范围为(XA+(Xrb-Xra)*kx,YA,XB,YB,XA+(Xrb-Xra)*kx,YC,XD,YD)，然后继续进行通过摄像头用人脸识别方法实时检测投影范围内是否有人员存在这一步骤，直到投影范围内没有人员存在；
当(Xb-Xa)/2<Xra<Xb，移动后的投影画面在光机空间下的像素范围为(XA,YA,XB-(Xrb-Xra)*kx,YB,XC-(Xrb-Xra)*kx,YC,XD,YD)，然后继续进行通过摄像头用人脸识别方法实时检测投影范围内是否有人员存在这一步骤，直到投影范围内没有人员存在。
进一步地，还包括再次使用梯形校正进行投影画面的调整。
基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影装置，包括光机和摄像头，还包括：
第一像素获取单元：用于获取投影仪摄像头空间下的像素范围；
第二像素获取单元：用于获取投影仪光机空间下的像素范围；
比例系数计算单元：用于根据投影仪摄像头空间下的像素范围和投影仪光机空间下的像素范围计算出投影仪水平方向比例系数和垂直方向比例系数；
人脸识别单元：用于通过摄像头用人脸识别方法实时检测投影范围内是否有人员存在，还用于计算摄像头空间下人脸的像素范围；
调整单元：用于根据摄像头空间下的像素范围、光机空间下的像素范围、水平方向比例系数、垂直方向比例系数和摄像头空间下人脸的像素范围调整投影画面。
进一步地，还包括梯形校正单元。
本发明提供的基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法及装置，在投影过程中实时的进行人脸识别，并通过识别到的面部轮廓确定演讲者或使用者在投影画面中的位置信息，再通过结合当前投影区域的大小和位置信息，即可得到调整后将要显示出来的投影区域，使得演讲者或使用者不在投影范围内，从而可以避免投影仪正投的光线直射眼睛，提高用户体验，同时，观看者连续地观看到演讲者正在讲解的内容。
附图说明
图1为实施例1提供的方法流程图。
图2为实施例2提供的装置结构框图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法，包括：
步骤S1：获取投影仪摄像头空间下的像素范围；
步骤S2：获取投影仪光机空间下的像素范围；
步骤S3：根据投影仪摄像头空间下的像素范围和投影仪光机空间下的像素范围计算出投影仪水平方向比例系数和垂直方向比例系数；
步骤S4：通过摄像头用人脸识别方法实时检测投影范围内是否有人员存在，如果有，进行下一步，否则，继续进行通过人脸识别算法实时检测投影范围内是否有人员存在这一动作；
步骤S5：获取摄像头空间下人脸的像素范围；
步骤S6：调整投影画面，使人员位于投影范围外。
这里需要说明的是，光机空间和摄像头空间是不一样的，摄像头能获取到的图像比光机打出的图像大，举个例子，光机打出的图像最大像素范围为1280*1024，摄像头能获取到图像最大像素范围也为1280*1024(为了有对比性设定了相同的取值，光机空间下的最大像素范围和摄像头空间下的最大像素范围可以不一样)，当光机打出一张像素范围为1280*1024的图片，摄像头可以获取该图片的整个画面轮廓，但是该图片在摄像头空间内的像素范围可能就为704*304，步骤S1中所说的摄像头空间下的像素范围可以是指摄像头获取到光机打出的整张图像在摄像头空间下的像素范围，步骤S2中获取投影仪光机空间下的像素范围是投影仪本身就可以获取得到的，是指光机空间下投影画面的最大像素范围，步骤S1和步骤S2是相互独立的，具体实施时，可以先进行步骤S1，也可以先进行步骤S2，甚至可以同时进行。另外，在实施本实施例时，由于在第一次识别到人脸并进行投影画面调整后，可能会出现能再次识别到人脸的情况，这时需要再次调整投影画面，直到投影范围内没有人脸存在。
具体地，所述获取投影仪摄像头空间下的像素范围这一步骤，即步骤S1，具体包括：
光机打出特定图片；
摄像头抓取所述特定图片并对抓取到的图像进行边缘检测和识别，得到投影仪摄像头空间下的像素范围(Xa,Ya,Xb,Yb,Xc,Yc,Xd,Yd)；
其中，Xa,Ya,Xb,Yb,Xc,Yc,Xd,Yd分别为摄像头拍摄到的图像边缘左上角顶点横坐标，左上角顶点纵坐标，右上角顶点横坐标，右上角顶点纵坐标，左下角顶点横坐标，左下角顶点纵坐标，右下角顶点横坐标，右下角顶点纵坐标。
这里需要说明的是，特定图片是指光机打出的经过梯形校正的固定颜色图片，比如，光机打出的图片为全绿色的经过梯形校正的一张图片。
具体地，所述获取投影仪光机空间下的像素范围这一步骤，即步骤S2，具体包括：
投影仪获取梯形校正后显示到投影面上投影画面的像素范围(XA,YA,XB,YB,XC,YC,XD,YD)；
其中，XA,YA,XB,YB,XC,YC,XD,YD分别为梯形校正后投影画面边缘左上角顶点横坐标，左上角顶点纵坐标，右上角顶点横坐标，右上角顶点纵坐标，左下角顶点横坐标，左下角顶点纵坐标，右下角顶点横坐标，右下角顶点纵坐标。
具体地，所述根据投影仪摄像头空间下的像素范围和投影仪光机空间下的像素范围计算出投影仪水平方向比例系数和垂直方向比例系数这一步骤，即步骤S3，具体包括：
通过公式(Ⅰ)和公式(Ⅱ)分别计算水平方向比例系数Kx和垂直方向比例系数Ky；
Kx＝(XB-XA)/(Xb-Xa) (Ⅰ)
Ky＝(YC-YA)/(Yc-Ya) (Ⅱ)。
具体地，所述获取摄像头空间下人脸的像素范围具体包括：
通过人脸识别算法，计算出摄像头空间下人脸的像素范围(Xra,Yra,Xrb,Yrb,Xrc,Yrc,Xrd,Yrd)，其中Xra,Yra,Xrb,Yrb,Xrc,Yrc,Xrd,Yrd分别为人脸框左上角顶点横坐标，左上角顶点纵坐标，右上角顶点横坐标，右上角顶点纵坐标，左下角顶点横坐标，左下角顶点纵坐标，右下角顶点横坐标，右下角顶点纵坐标。
具体地，所述调整投影画面，使人员位于投影范围外这一步骤，即步骤S6，具体包括：
当Xa＜Xra＜(Xb-Xa)/2，移动后的投影画面在光机空间下的像素范围为(XA+(Xrb-Xra)*kx,YA,XB,YB,XA+(Xrb-Xra)*kx,YC,XD,YD)，然后继续进行通过摄像头用人脸识别方法实时检测投影范围内是否有人员存在这一步骤，直到投影范围内没有人员存在；
当(Xb-Xa)/2<Xra<Xb，移动后的投影画面在光机空间下的像素范围为(XA,YA,XB-(Xrb-Xra)*kx,YB,XC-(Xrb-Xra)*kx,YC,XD,YD)，然后继续进行通过摄像头用人脸识别方法实时检测投影范围内是否有人员存在这一步骤，直到投影范围内没有人员存在。
这里需要说明的是，当Xa＜Xra＜(Xb-Xa)/2时，说明人站到投影画面的左半边，所以整个投影画面需要向右移动，由于光机空间下的最大像素范围没有改变，所以调整后显示到投影面上的投影画面边缘右上角顶点横坐标、右上角顶点纵坐标、右下角顶点横坐标和右下角顶点纵坐标均可以不做改变，从而获得最大的避免人脸遮挡的投影范围，具体的调整手段可以通过梯形校正实现，这种移动方式可以帮助观看者观看到演讲者遮挡的内容，具体实施本实施例时，由于演讲者可能随时移动，可以实时检测人脸的像素范围，一方面，使(XA+(Xrb-Xra)*kx)≥Xrb，从而避免演讲者遮挡，另一方面，一旦检测到Xra小于Xa，则将投影画面重新调整到光机最大像素范围内进行投影，以对整个投影画面进行最佳展示。
还需要说明的是，当(Xb-Xa)/2<Xra<Xb时，说明人站到投影画面的右半边，所以整个投影画面需要向左移动，由于光机空间下的最大像素范围没有改变，所以调整后显示到投影面上的投影画面边缘左上角顶点横坐标、左上角顶点纵坐标、左下角顶点横坐标和左下角顶点纵坐标可以不做改变，从而获得最大的避免人脸遮挡的投影范围，这种移动方式可以帮助观看者观看到演讲者遮挡的内容，具体实施本实施例时，由于演讲者可能随时移动，可以实时检测人脸的像素范围，一方面，使(XB-(Xrb-Xra)*kx)≤Xra，从而避免演讲者遮挡，另一方面，一旦检测到Xrb大于Xb，则将投影画面重新调整到光机最大像素范围内进行投影，以对整个投影画面进行最佳展示。
具体实施本实施例时，还包括再次使用梯形校正进行投影画面的调整。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影装置，可以用实施例1提供的投影方法进行跟踪投影，包括光机和摄像头，还包括：
第一像素获取单元：用于获取投影仪摄像头空间下的像素范围；
第二像素获取单元：用于获取投影仪光机空间下的像素范围；
比例系数计算单元：用于根据投影仪摄像头空间下的像素范围和投影仪光机空间下的像素范围计算出投影仪水平方向比例系数和垂直方向比例系数；
人脸识别单元：用于通过摄像头用人脸识别方法实时检测投影范围内是否有人员存在，还用于计算摄像头空间下人脸的像素范围；
调整单元：用于根据摄像头空间下的像素范围、光机空间下的像素范围、水平方向比例系数、垂直方向比例系数和摄像头空间下人脸的像素范围调整投影画面。
另外，本是实施例还包括用于梯形校正投影画面的梯形校正单元。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法，其特征在于，包括：
获取投影仪摄像头空间下的像素范围；
获取投影仪光机空间下的像素范围；
根据投影仪摄像头空间下的像素范围和投影仪光机空间下的像素范围计算出投影仪水平方向比例系数和垂直方向比例系数；
通过摄像头用人脸识别方法实时检测投影范围内是否有人员存在，如果有，进行下一步，否则，继续进行通过人脸识别算法实时检测投影范围内是否有人员存在这一动作；
获取摄像头空间下人脸的像素范围；
调整投影画面，使人员位于投影范围外。
2.根据权利要求1所述的基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法，其特征在于，所述获取投影仪摄像头空间下的像素范围这一步骤具体包括：
光机打出特定图片；
摄像头抓取所述特定图片并对抓取到的图像进行边缘检测和识别，得到投影仪摄像头空间下的像素范围(Xa,Ya,Xb,Yb,Xc,Yc,Xd,Yd)；
其中，Xa,Ya,Xb,Yb,Xc,Yc,Xd,Yd分别为摄像头拍摄到的图像边缘左上角顶点横坐标，左上角顶点纵坐标，右上角顶点横坐标，右上角顶点纵坐标，左下角顶点横坐标，左下角顶点纵坐标，右下角顶点横坐标，右下角顶点纵坐标。
3.根据权利要求2所述的基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法，其特征在于，所述获取投影仪光机空间下的像素范围这一步骤具体包括：
投影仪获取梯形校正后显示到投影面上投影画面的像素范围(XA,YA,XB,YB,XC,YC,XD,YD)；
其中，XA,YA,XB,YB,XC,YC,XD,YD分别为梯形校正后投影画面边缘左上角顶点横坐标，左上角顶点纵坐标，右上角顶点横坐标，右上角顶点纵坐标，左下角顶点横坐标，左下角顶点纵坐标，右下角顶点横坐标，右下角顶点纵坐标。
4.根据权利要求3所述的基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法，其特征在于，所述根据投影仪摄像头空间下的像素范围和投影仪光机空间下的像素范围计算出投影仪水平方向比例系数和垂直方向比例系数这一步骤具体包括：
通过公式(Ⅰ)和公式(Ⅱ)分别计算水平方向比例系数Kx和垂直方向比例系数Ky；
Kx＝(XB-XA)/(Xb-Xa) (Ⅰ)
Ky＝(YC-YA)/(Yc-Ya) (Ⅱ)。
5.根据权利要求4所述的基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法，其特征在于，所述获取摄像头空间下人脸的像素范围具体包括：
通过人脸识别算法，计算出摄像头空间下人脸的像素范围(Xra,Yra,Xrb,Yrb,Xrc,Yrc,Xrd,Yrd)，其中Xra,Yra,Xrb,Yrb,Xrc,Yrc,Xrd,Yrd分别为人脸框左上角顶点横坐标，左上角顶点纵坐标，右上角顶点横坐标，右上角顶点纵坐标，左下角顶点横坐标，左下角顶点纵坐标，右下角顶点横坐标，右下角顶点纵坐标。
6.根据权利要5所述的基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法，其特征在于，所述调整投影画面，使人员位于投影范围外这一步骤具体包括：
当Xa＜Xra＜(Xb-Xa)/2，移动后的投影画面在光机空间下的像素范围为(XA+(Xrb-Xra)*kx,YA,XB,YB,XA+(Xrb-Xra)*kx,YC,XD,YD)，然后继续进行通过摄像头用人脸识别方法实时检测投影范围内是否有人员存在这一步骤，直到投影范围内没有人员存在；
当(Xb-Xa)/2<Xra<Xb，移动后的投影画面在光机空间下的像素范围为(XA,YA,XB-(Xrb-Xra)*kx,YB,XC-(Xrb-Xra)*kx,YC,XD,YD)，然后继续进行通过摄像头用人脸识别方法实时检测投影范围内是否有人员存在这一步骤，直到投影范围内没有人员存在。
7.根据权利要求6所述的基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影方法，其特征在于，还包括再次使用梯形校正进行投影画面的调整。
8.基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影装置，包括光机和摄像头，其特征在于，还包括：
第一像素获取单元：用于获取投影仪摄像头空间下的像素范围；
第二像素获取单元：用于获取投影仪光机空间下的像素范围；
比例系数计算单元：用于根据投影仪摄像头空间下的像素范围和投影仪光机空间下的像素范围计算出投影仪水平方向比例系数和垂直方向比例系数；
人脸识别单元：用于通过摄像头用人脸识别方法实时检测投影范围内是否有人员存在，还用于计算摄像头空间下人脸的像素范围；
调整单元：用于根据摄像头空间下的像素范围、光机空间下的像素范围、水平方向比例系数、垂直方向比例系数和摄像头空间下人脸的像素范围调整投影画面。
9.根据权利要求8所述的基于人脸识别的显示区域自动跟踪投影装置，其特征在于，还包括梯形校正单元。
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