CN115240251A - 一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法及其补光灯 - Google Patents

一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法及其补光灯 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法，包括以下步骤：手动设置光源模块的补光光照强度β和补光角度；MCU控制模块通过人脸识别模块获取当前人脸图像数据；当环境光照强度变化时，MCU控制模块根据需补偿的照度值△β控制光源模块调节亮度；当人脸移动时，人脸识别模块发送指令至舵机驱动模块，舵机驱动模块驱动舵机调整光源模块的照射角度；本发明还公开了一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法所采用的补光灯。本发明通过人脸识别模块识别人脸位置，通过舵机调整光源模块的照射角度，从而使光源模块可以跟随人脸的移动调整照射角度，保证补光效果。

Description

一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法及其补光灯
技术领域
本发明属于补光灯技术领域，具体涉及一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法及其实现方法。
背景技术
摄像补光灯也叫摄像灯、机头灯、新闻灯等。其主要作用是在缺乏光线条件情况下拍摄时提供辅助光线，以得到合理的画面素材。摄像补光灯已经具有调节亮度、色温，显示剩余电量等优良的操控性能。
当下直播行业火爆，导致市场上对补光灯的需求快速增长。然而目前市场上的补光灯在使用过程中存在一些缺陷，例如，当使用者在直播中进行位置移动的同时还需要手动调整补光灯的位置及照射角度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法，以解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供的一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法，具有可以跟随人物移动来自动调整补光灯照射角度以及补光强度的特点。
本发明另一目的在于提供一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法所采用的补光灯。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法，包括以下步骤：
(一)、手动设置光源模块的补光光照强度β和补光角度；
(二)、MCU控制模块通过人脸识别模块获取当前人脸图像数据f(t)以及人脸的宽度w和高度h的比值δ，δ＝w/h；
(三)、当环境光照强度变化时，MCU控制模块通过人脸识别模块获取对应补光光照强度β下需补偿的照度值△β，然后MCU控制模块根据需补偿的照度值△β控制光源模块调节亮度；
(四)、当人脸移动时，人脸识别模块获取到人脸图像的δ值发生变化，通过MCU控制模块发送指令至舵机驱动模块，舵机驱动模块驱动舵机调整光源模块的照射角度，使δ值等于设定值。
进一步地，步骤(二)中，人脸识别模块获取人脸的宽度w和高度h为人脸识别模块识别到人脸时，边界矩形框的宽度值和高度值。
进一步地，步骤(三)中，需补偿的照度值△β的获取方法包括以下步骤：
(1)、MCU控制模块提取人脸图像数据f(t)，引入取样信号s(t)，按照取样函数特性周期性提取图像的信息分布得到离散化图像fs(t)，fs(t)＝f(t)·s(t)；
(2)、通过傅里叶变换获取离散化图像fs(t)在频域上的幅频特性Fs(jω)，
Figure BDA0003748016880000021
其中，e-jωt为相频特性，ω＝2πf；
(3)、通过模拟的数字高通滤波器h(t)获取图像离散化图像fs(t)在二维空间中高频部分信息的幅值和，然后取该二维空间下单位尺度的信号强度，得到补光光照强度β下的环境光照度数值λ，
Figure BDA0003748016880000022
其中，S为人脸识别模块采集到人脸图像的面积；
(4)、引入照度补偿参数△σ得到需补偿的照度值△β，Δβ＝|β-λ|·Δλ。
进一步地，步骤(1)中，取样信号s(t)为系统生成的单位冲激序列函数。
进一步地，步骤(4)中，照度补偿参数△σ为用户通过外部按键调节光源模块的单位△β变化对应的补偿系数所得到的数值。
在本发明中进一步地，一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法所采用的补光灯，包括供电电源，供电电源的输出端分别与电源模块和光源模块连接，电源模块的输出端分别与人脸识别模块、MCU控制模块以及舵机驱动模块连接，MCU控制模块分别与人脸识别模块、光源模块以及舵机驱动模块连接，舵机驱动模块与舵机连接，舵机与光源模块连接。
进一步地，所述人脸识别模块包括储存模块、摄像头驱动模块和LED指示模块。
进一步地，所述电源模块包括AC-DC转换电路和DC-DC转换电路，其中，DC-DC转换电路的输入端与AC-DC转换电路的输出端连接。
进一步地，所述舵机共设有两个，一个舵机用于驱动光源模块沿X轴转动，另一个舵机用于驱动光源模块沿Y轴转动。
进一步地，光源模块包括两路LED光源，两路LED光源的正极端均与VCC端连接，一路LED光源的负极端与电阻R2连接，电阻R2的另一端与三极管Q2的集电极连接，三级管Q2的基极与电阻R4连接，电阻R4的另一端与MCU控制模块的PWM W引脚连接，另一路LED光源的负极端与电阻R1连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的集电极连接，三级管Q1的基极与电阻R3连接，电阻R3的另一端与MCU控制模块的PWM C引脚连接，三级管Q1以及三极管Q2的发射极均与GND端连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过人脸识别模块识别人脸位置，通过舵机调整光源模块的照射角度，从而使光源模块可以跟随人脸的移动调整照射角度，保证补光效果；
2、本发明通过人脸识别模块获得图像信息中环境照度数值及补偿照度值，从而使光源模块可以随着环境光照度的变化而调整光照强度，确保补光效果；
3、本发明舵机共设有两个，一个舵机用于驱动光源模块沿X轴转动，另一个舵机用于驱动光源模块沿Y轴转动，实现光源模块的两维运动；
4、本发明在使用前先根据自身需要手动设置补光角度和补光光照强度，从而在人脸移动以及环境光照度发生变化时，光源模块自动调节的补光角度及补光强度也能让使用者满意。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明光源模块的电路图；
图3为本发明人脸追踪的实现原理图；
图中：1、供电电源；2、电源模块；3、光源模块；4、舵机；5、人脸识别模块；51、储存模块；52、摄像头驱动模块；53、LED指示模块；6、舵机驱动模块；7、MCU控制模块。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
实施例1
请参阅图1-3，本发明提供以下技术方案：一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法，包括以下步骤：
(一)、手动设置光源模块3的补光光照强度β和补光角度；
(二)、MCU控制模块7通过人脸识别模块5获取当前人脸图像数据f(t)以及人脸的宽度w和高度h的比值δ，δ＝w/h；
(三)、当环境光照强度变化时，MCU控制模块7通过人脸识别模块5获取对应补光光照强度β下需补偿的照度值△β，然后MCU控制模块7根据需补偿的照度值△β控制光源模块调节亮度；
(四)、当人脸移动时，人脸识别模块5获取到人脸图像的δ值发生变化，通过MCU控制模块7发送指令至舵机驱动模块6，舵机驱动模块6驱动舵机4调整光源模块3的照射角度，使δ值等于设定值。
通过采用上述技术方案，通过人脸识别模块5识别人脸位置，通过舵机4调整光源模块3的照射角度，从而使光源模块3可以跟随人脸的移动调整照射角度，保证补光效果；通过人脸识别模块5获得图像信息中环境照度数值及补偿照度值，从而使光源模块3可以随着环境光照度的变化而调整光照强度，确保补光效果；在使用前先根据自身需要手动设置补光角度和补光光照强度，从而在人脸移动以及环境光照度发生变化时，光源模块自动调节的补光角度及补光强度也能让使用者满意。
具体的，步骤(二)中，人脸识别模块5获取人脸的宽度w和高度h为人脸识别模块5识别到人脸时，边界矩形框的宽度值和高度值。
具体的，步骤(三)中，需补偿的照度值△β的获取方法包括以下步骤：
(1)、MCU控制模块7提取人脸图像数据f(t)，引入取样信号s(t)，按照取样函数特性周期性提取图像的信息分布得到离散化图像fs(t)，fs(t)＝f(t)·s(t)；
(2)、通过傅里叶变换获取离散化图像fs(t)在频域上的幅频特性Fs(jω)，
Figure BDA0003748016880000051
其中，e-jωt为相频特性，ω＝2πf；
(3)、通过模拟的数字高通滤波器h(t)获取图像离散化图像fs(t)在二维空间中高频部分信息的幅值和，然后取该二维空间下单位尺度的信号强度，得到补光光照强度β下的环境光照度数值λ，
Figure BDA0003748016880000061
其中，S为人脸识别模块5采集到人脸图像的面积；
(4)、引入照度补偿参数△σ得到需补偿的照度值△β，Δβ＝|β-λ|·Δλ。
具体的，步骤(1)中，取样信号s(t)为系统生成的单位冲激序列函数。
具体的，步骤(4)中，照度补偿参数△σ为用户通过外部按键调节光源模块的单位△β变化对应的补偿系数所得到的数值。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于：具体的，一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法所采用的补光灯，包括供电电源1，供电电源1输出两路220V/50KHz交流电，一路为电源模块2供电，一路为光源模块3供电，供电电源1的输出端分别与电源模块2和光源模块3连接，电源模块2的输出端分别与人脸识别模块5、MCU控制模块7以及舵机驱动模块6连接，MCU控制模块7分别与人脸识别模块5、光源模块3以及舵机驱动模块6连接，舵机驱动模块6与舵机4连接，舵机4与光源模块3连接。
通过采用上述技术方案，通过人脸识别模块5识别人脸位置，通过舵机4调整光源模块3的照射角度，从而使光源模块3可以跟随人脸的移动调整照射角度，保证补光效果。
具体的，所述人脸识别模块5包括储存模块51、摄像头驱动模块52和LED指示模块53。
通过采用上述技术方案，储存模块51用于记录用户设定的补光照度参数及补光角度，以及用于存储人脸识别模块中摄像头采集图像数据；摄像头驱动模块52用于驱动摄像头工作，LED指示模块53用于指示工作状态。
具体的，电源模块2包括AC-DC转换电路和DC-DC转换电路，其中，DC-DC转换电路的输入端与AC-DC转换电路的输出端连接。
通过采用上述技术方案，AC-DC转换电路输出三路5V直流电，一路为人脸识别模块5供电，一路为舵机驱动模块6供电，一路经DC-DC转换电路输出3.3V为MCU控制模块7供电。
具体的，舵机4共设有两个，一个舵机4用于驱动光源模块3沿X轴转动，另一个舵机4用于驱动光源模块3沿Y轴转动。
通过采用上述技术方案，实现光源模块3的两维运动。
具体的，光源模块3包括两路LED光源，两路LED光源的正极端均与VCC端连接，一路LED光源的负极端与电阻R2连接，电阻R2的另一端与三极管Q2的集电极连接，三级管Q2的基极与电阻R4连接，电阻R4的另一端与MCU控制模块的PWM W引脚连接，另一路LED光源的负极端与电阻R1连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的集电极连接，三级管Q1的基极与电阻R3连接，电阻R3的另一端与MCU控制模块的PWM C引脚连接，三级管Q1以及三极管Q2的发射极均与GND端连接。
通过采用上述技术方案，MCU控制模块7可直接通过控制三极管来实现对光源模块3的调光，从而避免使用调光模块，降低生产成本。
舵机4优选为双叶精密模具(中国)有限公司销售的舵机；人脸识别模块5优选为深圳市星瞳科技有限公司销售的OPENMV4 H7型；舵机驱动模块6优选为L298N型电机驱动模块；
综上所述，本发明通过人脸识别模块5识别人脸位置，通过舵机4调整光源模块3的照射角度，从而使光源模块3可以跟随人脸的移动调整照射角度，保证补光效果；本发明通过人脸识别模块5获得图像信息中环境照度数值及补偿照度值，从而使光源模块3可以随着环境光照度的变化而调整光照强度，确保补光效果；本发明舵机共设有两个，一个舵机用于驱动光源模块沿X轴转动，另一个舵机用于驱动光源模块沿Y轴转动，实现光源模块的两维运动；本发明在使用前先根据自身需要手动设置补光角度和补光光照强度，从而在人脸移动以及环境光照度发生变化时，光源模块自动调节的补光角度及补光强度也能让使用者满意。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
(一)、手动设置光源模块的补光光照强度β和补光角度；
(二)、MCU控制模块通过人脸识别模块获取当前人脸图像数据f(t)以及人脸的宽度w和高度h的比值δ，δ＝w/h；
(三)、当环境光照强度变化时，MCU控制模块通过人脸识别模块获取对应补光光照强度β下需补偿的照度值△β，然后MCU控制模块根据需补偿的照度值△β控制光源模块调节亮度；
(四)、当人脸移动时，人脸识别模块获取到人脸图像的δ值发生变化，通过MCU控制模块发送指令至舵机驱动模块，舵机驱动模块驱动舵机调整光源模块的照射角度，使δ值等于设定值。
2.根据权利要求1所述的一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法，其特征在于：步骤(二)中，人脸识别模块获取人脸的宽度w和高度h为人脸识别模块识别到人脸时，边界矩形框的宽度值和高度值。
3.根据权利要求1所述的一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法，其特征在于：步骤(三)中，需补偿的照度值△β的获取方法包括以下步骤：
(1)、MCU控制模块提取人脸图像数据f(t)，引入取样信号s(t)，按照取样函数特性周期性提取图像的信息分布得到离散化图像fs(t)，fs(t)＝f(t)·s(t)；
(2)、通过傅里叶变换获取离散化图像fs(t)在频域上的幅频特性Fs(jω)，
Figure FDA0003748016870000011
其中，e-jωt为相频特性，ω＝2πf；
(3)、通过模拟的数字高通滤波器h(t)获取图像离散化图像fs(t)在二维空间中高频部分信息的幅值和，然后取该二维空间下单位尺度的信号强度，得到补光光照强度β下的环境光照度数值λ，
Figure FDA0003748016870000021
其中，S为人脸识别模块采集到人脸图像的面积；
(4)、引入照度补偿参数△σ得到需补偿的照度值△β，Δβ＝|β-λ|·Δλ。
4.根据权利要求3所述的一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法，其特征在于：步骤(1)中，取样信号s(t)为系统生成的单位冲激序列函数。
5.根据权利要求3所述的一种人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法，其特征在于：步骤(4)中，照度补偿参数△σ为用户通过外部按键调节光源模块的单位△β变化对应的补偿系数所得到的数值。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法所采用的补光灯，其特征在于，包括供电电源，供电电源的输出端分别与电源模块和光源模块连接，电源模块的输出端分别与人脸识别模块、MCU控制模块以及舵机驱动模块连接，MCU控制模块分别与人脸识别模块、光源模块以及舵机驱动模块连接，舵机驱动模块与舵机连接，舵机与光源模块连接。
7.根据权利要求6所述的人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法所采用的补光灯，其特征在于：所述人脸识别模块包括储存模块、摄像头驱动模块和LED指示模块。
8.根据权利要求6所述的人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法所采用的补光灯，其特征在于：所述电源模块包括AC-DC转换电路和DC-DC转换电路，其中，DC-DC转换电路的输入端与AC-DC转换电路的输出端连接。
9.根据权利要求6所述的人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法所采用的补光灯，其特征在于：所述舵机共设有两个，一个舵机用于驱动光源模块沿X轴转动，另一个舵机用于驱动光源模块沿Y轴转动。
10.根据权利要求6所述的人脸追踪照明的直播补光灯的实现方法所采用的补光灯，其特征在于：所述光源模块包括两路LED光源，两路LED光源的正极端均与VCC端连接，一路LED光源的负极端与电阻R2连接，电阻R2的另一端与三极管Q2的集电极连接，三级管Q2的基极与电阻R4连接，电阻R4的另一端与MCU控制模块的PWM W引脚连接，另一路LED光源的负极端与电阻R1连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的集电极连接，三级管Q1的基极与电阻R3连接，电阻R3的另一端与MCU控制模块的PWM C引脚连接，三级管Q1以及三极管Q2的发射极均与GND端连接。
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