CN112601044A - 一种会议场景画面自适应方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种会议场景画面自适应方法，包括步骤：S1、摄像机采集视频会议的大视野图像；S2、对大视野进行图像分析，计算出大视野图像中的与会人员的位置及坐标信息；S31、机械云台中，计算出机械云台需要带动摄像机运动的位置及摄像机镜头需要变焦位置，使得与会人员都在视频范围内，并将该包含所有与会人员的视频画面作为输出的视频图像；S32、电子云台中，基于大视野图像裁剪出包含所有与会人员的图像，并以此图像作为输出的视频图像。本发明采用图像分析方式，动态计算会议室内的人员位置分布及坐标，动态自适应调整，并且也避免了人为控制的误操作，自动动态实现会议视频场景自适应，使得更佳的视频呈现给对方与会人员。

Description

一种会议场景画面自适应方法
技术领域
本发明涉及视频画面自适应领域，尤其涉及的是一种会议场景画面自适应方法。
背景技术
现有技术中，随着计算机网络和视频技术的飞速发展，人与人及多人与多人沟通不再受限于地域不同，远程视频会议已经成为一种重要的沟通方式，只需要将参会的会议室的视频接入同一个会议系统，即可进行多方视频会议。
由于参会都是通过音视频系统，一般会议室都会安装一台能覆盖全会议室的会议摄像机，能保证参会人员都能在视频视野内，进而增强会议面对面的亲临感。为了既能保证所有参会人员在视频视野内，又能保证参会人员在视频中的占比较大，都是采用手动控制会议摄像机云台的方式实现，有些时候会议人员有位置的移动离开或者有新的参会人员加入，这就带来了极为的不方便，并且还会有误操作及实时性不佳情况。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种会议场景画面自适应方法，判断出与会人员在视频画面中的区域，通过自动控制会议摄像机的云台或电子云台及焦距将与会人员全部恰好显示在视频内，并且做到动态实时调整，实现根据视频内人员数量及位置视频画面进行自适应显示。
本发明的技术方案如下：一种会议场景画面自适应方法，包括如下步骤：
S1、机械云台摄像机或电子云台摄像机采集视频会议的大视野图像；
S2、通过人形检测算法对大视野进行图像分析，计算出大视野图像中的与会人员的位置及坐标信息；
S31、若为机械云台摄像机采集大视野图像，则根据大视野图像与机械云台的对应关系，计算出机械云台需要带动摄像机运动的位置及摄像机镜头需要变焦位置，使得与会人员都在视频范围内，并将该包含所有与会人员的视频画面作为输出的视频图像；
S32、若为电子云台摄像机采集大视野图像，则根据大视野图像中的与会人员坐标信息，基于大视野图像裁剪出包含所有与会人员的图像，并以此图像作为输出的视频图像；
S4、重复步骤S1～S31或重复步骤S1～S32，直到摄像机关闭。
优选的，步骤S1中，摄像机采集的大视野图像为单个广角镜头采集视频会议室内的大视野图像。
优选的，步骤S32中，电子云台包括协议接收解析模块、算法模块、视频处理模块以及输出模块；
根据电子云台的各个模块，裁剪包括如下步骤：
S321、协议接收解析模块接收解析云台控制命令，传输云台控制状态及控制速度给算法模块；
S322、算法模块根据云台控制状态、控制速度及原始图像范围和最大放大倍数，计算出裁剪区域，设置裁剪区域到视频处理模块；
S323、视频处理模块接收输入图像，根据裁剪区域对接收的图像进行裁剪，再根据实际输出分辨率进行图像缩放；
S324、输出模块将缩放后的图像通过数字通道输出，或编码后通过网络传输。
优选的，云台控制状态包括控制云台的上移、下移、左移、右移、放大以及缩小。
优选的，步骤S322中，裁剪区域的宽和高的设定方法如下：
S3221、设定大视野图像为原始图像，原始图像的宽和高分别为Wide和High；
S3222、设定水平控制速度、垂直控制速度和变倍控制速度分别为SpeedH、SpeedV和SpeedZ；
S3223、设定水平速度转换系数、垂直速度转换系数都为M，变倍速度转换系数为N；
S3224、设定控制云台的左移和右移时，Pan对应值为-1和1；设定控制云台的上移和下移时，Titl对应值为-1和1；设定控制云台的放大和缩小时，Zoom对应值为1和-1；设定控制云台停止时，Pan、Titl以及Zoom对应值为0；
S3225、当控制云台为放大或缩小时，设定裁剪区域的宽和高的公式分别为：
W2＝W1*(1+Zoom*SpeedZ*N)＝Wide*(1+Zoom*SpeedZ*N)；
H2＝H1*(1+Zoom*SpeedZ*N)＝High*(1+Zoom*SpeedZ*N)；
其中，W1、W2分别表示第1帧、第2帧裁剪区域宽度；H1、H2分别表示第1帧、第2帧裁剪区域高度。第1帧裁剪区域的宽高默认等于原始图像的宽高；
当控制云台的上移、下移、左移以及右移时，设定裁剪区域中心点X、Y的坐标公式分别为：
X1＝Wide/2；
Y1＝High/2；
X2＝X1+Pan*SpeedH*M*W2＝Wide/2+Pan*SpeedH*M*W2；
Y2＝Y1+Titl*SpeedV*M*H2＝High/2+Titl*SpeedV*M*H2；
其中，X1、X2分别表示第1帧、第2帧裁剪区域中心点X坐标；Y1、Y2分别表示第1帧、第2帧中心点Y坐标。第1帧的裁剪区域中心坐标位于原始图像中心。
优选的，步骤S1中，摄像机采集的大视野图像为多个镜头同步采集视频会议室内的多个图像拼接获得的大视野图像。
优选的，步骤S2中，图像分析需要计算出所有与会人员的位置及坐标信息或者计算出最边上的两个与会人员的位置及坐标信息。
采用上述各个技术方案，本发明采用图像分析方式，动态计算会议室内的人员位置分布及坐标，动态自适应调整，恰好覆盖所有与会人员的图像输出，不仅仅节约人力，简单明了，并且也避免了人为控制的误操作，自动动态实现会议视频场景自适应，使得更佳的视频呈现给对方与会人员。
附图说明
图1为本发明的流程步骤示意图；
图2为本发明的电子云台的模块以及流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
如图1，本实施例提供了一种会议场景画面自适应方法，包括如下步骤：
S1、机械云台摄像机或电子云台摄像机采集视频会议的大视野图像。
S2、通过人形检测算法对大视野进行图像分析，计算出大视野图像中的与会人员的位置及坐标信息。图像分析需要计算出所有与会人员的位置及坐标信息或者计算出最边上的两个与会人员的位置及坐标信息。因此，可以确定的是，如果只计算最边上两个人，是比较简单的，因为其他人必然在最边上的两个人中间，不需要对中间的再进行计算。
S31、若为机械云台摄像机采集大视野图像，则根据大视野图像与机械云台的对应关系，计算出机械云台需要带动摄像机运动的位置及摄像机镜头需要变焦位置，使得与会人员都在视频范围内，并将该包含所有与会人员的视频画面作为输出的视频图像。
机械云台是两个交流或直流电机组成的安装平台，可以水平和垂直的运动，进而带动摄像机的水平或垂直运动，保证摄像头能拍到所有与会人员的视频画面。摄像机的镜头规格中，会有对应的视野角度表格，通过拍摄的图像对比视野角度，然后机械云台的电机带动镜头转动到具体角度即可。
S32、若为电子云台摄像机采集大视野图像，则根据大视野图像中的与会人员坐标信息，基于大视野图像裁剪出包含所有与会人员的图像，并以此图像作为输出的视频图像。
S4、重复步骤S1～S31或重复步骤S1～S32，直到摄像机关闭。
优选的，摄像机采集的大视野图像可以为单个广角镜头采集视频会议室内的大视野图像。也可以为多个镜头同步采集视频会议室内的多个图像拼接获得的大视野图像。单个广角镜头运用适用于机械云台，而单个广角镜头、多个镜头的运用则适用于电子云台，下面针对单个广角镜头配合电子云台，对步骤S32进行说明。
如图2，本实施例中的电子云台包括协议接收解析模块、算法模块、视频处理模块以及输出模块。
根据电子云台的各个模块，对图像的裁剪包括如下步骤：
S321、协议接收解析模块接收解析云台控制命令，传输云台控制状态及控制速度给算法模块。
S322、算法模块根据云台控制状态、控制速度及原始图像范围和最大放大倍数，计算出裁剪区域，设置裁剪区域到视频处理模块。
S323、视频处理模块接收输入图像，根据裁剪区域对接收的图像进行裁剪，再根据实际输出分辨率进行图像缩放。
S324、输出模块将缩放后的图像通过数字通道输出，或编码后通过网络传输。
其中，云台控制状态包括控制云台的上移、下移、左移、右移、放大以及缩小，在控制云台上移、下移、左移、右移、放大以及缩小时，裁剪区域也会相应的上移、下移、左移、右移、放大以及缩小，以保证原始图像中的人员裁剪后都在输出图像中。电子云台的裁剪过程，类似于在一张全景图像中，通过裁剪的方式，裁剪出一部分。运用到本实施例，则是通过裁剪的方式将全景图像中的人脸全部裁剪出来，相当于人脸抠图。
裁剪区域的宽和高的设定方法如下：
S3221、设定大视野图像为原始图像，原始图像的宽和高分别为Wide和High。
S3222、设定水平控制速度、垂直控制速度和变倍控制速度分别为SpeedH、SpeedV和SpeedZ。
S3223、设定水平速度转换系数、垂直速度转换系数都为M，变倍速度转换系数为N。
S3224、设定控制云台的左移和右移时，Pan对应值为-1和1；设定控制云台的上移和下移时，Titl对应值为-1和1；设定控制云台的放大和缩小时，Zoom对应值为1和-1；设定控制云台停止时，Pan、Titl以及Zoom对应值为0；
S3225、当控制云台为放大或缩小时，设定裁剪区域的宽和高的公式分别为：
W2＝W1*(1+Zoom*SpeedZ*N)＝Wide*(1+Zoom*SpeedZ*N)；
H2＝H1*(1+Zoom*SpeedZ*N)＝High*(1+Zoom*SpeedZ*N)；
其中，W1、W2分别表示第1帧、第2帧裁剪区域宽度；H1、H2分别表示第1帧、第2帧裁剪区域高度。第1帧裁剪区域的宽高默认等于原始图像的宽高；
当控制云台的上移、下移、左移以及右移时，设定裁剪区域中心点X、Y的坐标公式分别为：
X1＝Wide/2；
Y1＝High/2；
X2＝X1+Pan*SpeedH*M*W2＝Wide/2+Pan*SpeedH*M*W2；
Y2＝Y1+Titl*SpeedV*M*H2＝High/2+Titl*SpeedV*M*H2；
其中，X1、X2分别表示第1帧、第2帧裁剪区域中心点X坐标；Y1、Y2分别表示第1帧、第2帧中心点Y坐标。第1帧的裁剪区域中心坐标位于原始图像中心。
上述两个公式的应用，两者的位置关系没有必然的上下关系，只与控制云台的运动状态有关。缩放时，图像中心点不会位移，因此，不需要裁剪区域中心点X、Y的坐标公式，只需要计算对应的裁剪宽高，以适应原始图像的缩放。而移动时，原始图像的比例不会变化，因此，不需要裁剪区域的宽和高的公式。但是原始图像的中心点会位移，因此，必须计算裁剪区域的中心点，使裁剪区域的中心点和原始图像的中心点一起同步位移。
在视频会议过程中，机械云台带动摄像头具有一定的缺陷，摄像机观察不同点位的图像要通过机械云台转动到对应位置，转动的速度受云台性能限制，转动过程也容易产生抖动。机械云台电机和机械结构都有使用寿命限制，长时间使用容易导致云台转动不畅、甚至损坏。
而采用电子云台，在大分辨率图像下，裁剪出小分辨率图像，控制云台上下左右移动时，裁剪区域会做相应上下左右移动；控制云台放大缩小时，裁剪区域也会相应放大缩小。搭配广角镜头，既能实现室内监控区域全覆盖，又能保证裁剪画面的清晰度。
电子云台中，相邻图像移动像素值一样，图像输出时间间隔一致，控制时最终输出图像顺畅、平滑。同档位移动速度不是固定的像素值，而是和当前裁剪区域大小相关，不同缩放比例下移动速度感官一致。同档位缩放速度不是固定像数值，而是和当前裁剪区域大小相关，不同缩放比例下缩放速度感官一致。相同速度在单位时间移动的像数值一致，就算输出帧率不同，移动速度也感官一致。
因此，在视频会议等实时通讯应用效果中，电子云台的效果要优于机械云台，优先选择电子云台。
采用上述各个技术方案，本发明采用图像分析方式，动态计算会议室内的人员位置分布及坐标，动态自适应调整，恰好覆盖所有与会人员的图像输出，不仅仅节约人力，简单明了，并且也避免了人为控制的误操作，自动动态实现会议视频场景自适应，使得更佳的视频呈现给对方与会人员。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种会议场景画面自适应方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、机械云台摄像机或电子云台摄像机采集视频会议的大视野图像；
S2、通过人形检测算法对大视野进行图像分析，计算出大视野图像中的与会人员的位置及坐标信息；
S31、若为机械云台摄像机采集大视野图像，则根据大视野图像与机械云台的对应关系，计算出机械云台需要带动摄像机运动的位置及摄像机镜头需要变焦位置，使得与会人员都在视频范围内，并将该包含所有与会人员的视频画面作为输出的视频图像；
S32、若为电子云台摄像机采集大视野图像，则根据大视野图像中的与会人员坐标信息，基于大视野图像裁剪出包含所有与会人员的图像，并以此图像作为输出的视频图像；
S4、重复步骤S1～S31或重复步骤S1～S32，直到摄像机关闭。
2.根据权利要求1所述的会议场景画面自适应方法，其特征在于，步骤S1中，摄像机采集的大视野图像为单个广角镜头采集视频会议室内的大视野图像。
3.根据权利要求2所述的会议场景画面自适应方法，其特征在于，步骤S32中，电子云台包括协议接收解析模块、算法模块、视频处理模块以及输出模块；
根据电子云台的各个模块，裁剪包括如下步骤：
S321、协议接收解析模块接收解析云台控制命令，传输云台控制状态及控制速度给算法模块；
S322、算法模块根据云台控制状态、控制速度及原始图像范围和最大放大倍数，计算出裁剪区域，设置裁剪区域到视频处理模块；
S323、视频处理模块接收输入图像，根据裁剪区域对接收的图像进行裁剪，再根据实际输出分辨率进行图像缩放；
S324、输出模块将缩放后的图像通过数字通道输出，或编码后通过网络传输。
4.根据权利要求3所述的会议场景画面自适应方法，其特征在于，云台控制状态包括控制云台的上移、下移、左移、右移、放大以及缩小。
5.根据权利要求4所述的会议场景画面自适应方法，其特征在于，步骤S322中，裁剪区域的宽和高的设定方法如下：
S3221、设定大视野图像为原始图像，原始图像的宽和高分别为Wide和High；
S3222、设定水平控制速度、垂直控制速度和变倍控制速度分别为SpeedH、SpeedV和SpeedZ；
S3223、设定水平速度转换系数、垂直速度转换系数都为M，变倍速度转换系数为N；
S3224、设定控制云台的左移和右移时，Pan对应值为-1和1；设定控制云台的上移和下移时，Titl对应值为-1和1；设定控制云台的放大和缩小时，Zoom对应值为1和-1；设定控制云台停止时，Pan、Titl以及Zoom对应值都为0；
S3225、当控制云台为放大或缩小时，设定裁剪区域的宽和高的公式分别为：
W2＝W1*(1+Zoom*SpeedZ*N)＝Wide*(1+Zoom*SpeedZ*N)；
H2＝H1*(1+Zoom*SpeedZ*N)＝High*(1+Zoom*SpeedZ*N)；
其中，W1、W2分别表示第1帧、第2帧裁剪区域宽度；H1、H2分别表示第1帧、第2帧裁剪区域高度。第1帧裁剪区域的宽高默认等于原始图像的宽高；
当控制云台的上移、下移、左移以及右移时，设定裁剪区域中心点X、Y的坐标公式分别为：
X1＝Wide/2；
Y1＝High/2；
X2＝X1+Pan*SpeedH*M*W2＝Wide/2+Pan*SpeedH*M*W2；
Y2＝Y1+Titl*SpeedV*M*H2＝High/2+Titl*SpeedV*M*H2；
其中，X1、X2分别表示第1帧、第2帧裁剪区域中心点X坐标；Y1、Y2分别表示第1帧、第2帧中心点Y坐标。第1帧的裁剪区域中心坐标位于原始图像中心。
6.根据权利要求1所述的会议场景画面自适应方法，其特征在于，步骤S1中，摄像机采集的大视野图像为多个镜头同步采集视频会议室内的多个图像拼接获得的大视野图像。
7.根据权利要求1所述的会议场景画面自适应方法，其特征在于，步骤S2中，图像分析需要计算出所有与会人员的位置及坐标信息或者计算出最边上的两个与会人员的位置及坐标信息。
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