CN205179206U - 支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，该装置包括电源模块、接口部件、麦克风矩阵、摄像模组、核心处理器、云台机构及两个数字伺服舵机，两个数字伺服舵机构成的三维度运功云台是该装置的核心运动单元，所有的跟踪定位最终都是靠这个运动机构来实现。本实用新型支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，体积小巧、便于集成使用。

Description

支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置

技术领域

本实用新型涉及三维空间跟踪定位技术领域，具体涉及一种支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置。

背景技术

声源和人脸的定位和跟踪技术，是大部分智能设备迫切需要的功能。有了这个功能，可以让设备更好的指向使用者并提供更人性化的服务。比如，将显示图像、喇叭等指向使用者，让使用者更好的获取信息。

声源定位，是通过多个不同物理位置的声音采集点对一个声音来源产生的声音信号分别采集后进行集中处理，并换算出对这个声音来源与采集点相对位置的估计。确定声源位置的声源定位功能，可广泛应用到各种产品和设备上。

人脸跟踪技术是根据采集到的图像信号来判断是否有人的脸部图像进入采集区域，如果发现，就进行标记并通过调整采集图像的传感器的位置来跟随人脸的移动，让脸部图像始终处于采集到的整幅图像的中心位置。

由于声音和图像是两种不同属性的信号，互相可以形成很好的补充。所以，将声源定位和人脸跟踪技术融合到一个平台上，可以让跟踪设备的性能更加出色和稳定。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，该装置包括电源模块、接口部件、麦克风矩阵、摄像模组、核心处理器、云台机构及两个数字伺服舵机，两个数字伺服舵机构成的三维度运功云台是该装置的核心运动单元，所有的跟踪定位最终都是靠这个运动机构来实现。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，包括电源模块和接口部件，还包括麦克风矩阵、摄像模组、核心处理器、云台机构及两个数字伺服舵机，麦克风矩阵、摄像模组及两个数字伺服舵机装置于云台机构上，麦克风矩阵、摄像模组及两个数字伺服舵机与核心处理器相连接。

优选的是，所述电源模块为装置供电，所述电源模块的两个输出端口分别连接云台机构和核心处理器。

在上述任一技术方案中优选的是，所述核心处理器包括核心控制器板和以太网络接口。

在上述任一技术方案中优选的是，该装置还包括信号采集及前置音频处理电路，用于对麦克风矩阵采集信号的处理。

在上述任一技术方案中优选的是，所述麦克风矩阵由四个相同参数的单指向驻极体麦克风连接构成。

在上述任一技术方案中优选的是，所述四个相同参数的单指向驻极体麦克风固定装置在云台机构的底座上，进行四通道声音采样。

在上述任一技术方案中优选的是，所述麦克风矩阵的输出端连接信号采集及前置音频处理电路，通过信号采集及前置音频处理电路进行四通道声音采样信号的变送和放大处理。

在上述任一技术方案中优选的是，所述信号采集及前置音频处理电路的输出端连接核心处理器的四路模数转换引脚。

在上述任一技术方案中优选的是，所述摄像模组固定装置于云台机构的的运动台面上，所述摄像模组的输出视频采样信号通过USB连接并传输至核心处理器。

在上述任一技术方案中优选的是，所述两个数字伺服舵机固定装置于云台机构的运动台面上，所述两个数字伺服舵机通过设于云台机构运动台面上的配套机构来实现左右160度、上下160度的云台三维空间定位功能。

在上述任一技术方案中优选的是，所述两个数字伺服舵机包括水平方向舵机和垂直方向舵机，水平方向舵机和垂直方向舵机采用串行数字通讯控制总线连接。

在上述任一技术方案中优选的是，所述核心处理器连接接口部件，所述核心处理器通过接口部件连接外部控制设备。

在上述任一技术方案中优选的是，所述摄像模组为CMOS摄像模组。

在上述任一技术方案中优选的是，所述核心控制器板采用pcduino-V3。

本实用新型的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，包括电源模块、接口部件、麦克风矩阵、摄像模组、核心处理器、云台机构及两个数字伺服舵机，麦克风矩阵、摄像模组及两个数字伺服舵机装置于云台机构上，麦克风矩阵、摄像模组及两个数字伺服舵机与核心处理器相连接。本实用新型的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置属于机电一体化的智能电子产品，两个数字伺服舵机构成的三维度运功云台是本装置的核心运动单元，所有的跟踪定位最终都是靠这个运动机构来实现。

本实用新型的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，体积小巧、便于集成使用。本装置采用了体积小、扭力大且支持位置、速度以及电流反馈的数字伺服舵机来做提供运动动力，两个数字舵机固定在结构体上，一个负责水平位置的运动、一个负责垂直方向的运动，由此构成一个三维度的运动云台。本实用新型的三维跟随装置，两个数字伺服舵机通过配套机构可以实现左右160度、上下160度的云台三维空间定位能力；该装置部署的四个相同参数的单指向驻极体麦克风构成麦克风矩阵，麦克风矩阵信号被核心控制器板采集，控制板内置声源定位算法，由此可以实现声源定位功能；该装置配备CMOS摄像模组，其视频采集信号通过USB口发送给核心控制器板，内置的人脸跟踪算法通过调节云台的运动来实现让装置上的摄像模组镜头跟踪监测到的人脸的运动功能。

附图说明

图1为按照本实用新型的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置的一优选实施例的机构原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细说明，以下描述仅作为示范和解释，并不对本实用新型作任何形式上的限制。

如图1所示，支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置包括电源模块、接口部件、麦克风矩阵、摄像模组、核心处理器、云台机构、两个数字伺服舵机，以及用于处理麦克风矩阵采集信号的信号采集及前置音频处理电路。电源模块为本装置供电，电源模块的两个输出端口分别连接云台机构和核心处理器；核心处理器包括核心控制器板和以太网络接口；麦克风矩阵、摄像模组及两个数字伺服舵机装置于云台机构上，麦克风矩阵、摄像模组及两个数字伺服舵机与核心处理器相连接。本装置的麦克风矩阵由四个相同参数的单指向驻极体麦克风连接构成；四个相同参数的单指向驻极体麦克风固定装置在云台机构的底座上，进行四通道声音采样；麦克风矩阵的输出端连接信号采集及前置音频处理电路，通过信号采集及前置音频处理电路进行四通道声音采样信号的变送和放大处理；信号采集及前置音频处理电路的输出端连接到核心处理器的四路模数转换引脚上。本装置的摄像模组固定装置于云台机构的的运动台面上，摄像模组的输出视频采样信号通过USB连接并传输至核心处理器。本装置的摄像模组为CMOS摄像模组。本装置的两个数字伺服舵机固定装置于云台机构的运动台面上，两个数字伺服舵机通过设于云台机构运动台面上的配套机构来实现左右160度、上下160度的云台三维空间定位功能；两个数字伺服舵机包括水平方向舵机和垂直方向舵机，水平方向舵机和垂直方向舵机采用串行数字通讯控制总线进行串行连接。本装置的核心处理器连接接口部件，核心处理器通过接口部件连接外部控制设备，核心处理器可以传输数据或接受其他设备的指令来调整云台运动姿态。本装置的核心控制器板采用pcduino-V3。

支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置是由麦克风矩阵、摄像模组、两个数字伺服舵机及云台机构、核心处理器板、电源电路和接口部件组成的机电一体化的智能电子产品。本装置采用了体积小、扭力大且支持位置、速度以及电流反馈的数字伺服舵机来做提供运动动力，两个数字舵机固定在结构体上，一个负责水平位置的运动、一个负责垂直方向的运动，由此构成一个三维度的运动云台。本装置选择的数字舵机采用串行数字通讯控制总线，舵机串行连接后连接到核心处理器的数字串行通讯口，通过通讯程序，核心处理器控制两个舵机的运动速度、运动角度。

支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置具备两个数字伺服舵机，通过配套机构可以实现左右160度、上下160度的云台三维空间定位能力，两个数字伺服舵机构成的三维度运功云台是本发明的核心运动单元，所有的跟踪定位最终都是靠这个运动机构来实现。本装置部署了四个相同参数的单指向驻极体麦克风构成麦克风矩阵，麦克风矩阵信号被核心控制板采集，控制板内置声源定位算法，由此可以实现声源定位功能（哪个个位置发出声音，本装置就通过控制舵机的运动来实现将云台上标示的正前方转到这个位置）。四个同品质的单指向驻极体麦克风固定在云台底座上进行四通道声音采样，麦克风的输出连接到前置音频处理电路进行变送和放大并最终连接到核心处理器的四路模数转换引脚上。本装置配备了CMOS摄像模组，其视频采集信号通过USB口发送给核心控制板，内置的人脸跟踪算法通过调节云台的运动来实现让装置上的摄像模组镜头跟踪监测到的人脸的运动功能。摄像模组固定在云台的运动台面上，核心处理器内置人脸判断和跟踪算法。摄像模组固定在云台的运动台面上，其输出视频采样信号通过USB连接到核心处理器上，核心处理器内置人脸判断和跟踪算法，一旦发现有人脸进入摄像区域，核心处理器将调整云台的角度进行跟踪，使得人脸始终处于采集图像的中心位置。本装置的核心处理器通过核心处理器内置的声源定位算法来定位声音的相位进行跟踪；核心处理器随时采用四路麦克风信号并判断是否有音源存在，通过核心处理器内置的声源定位算法来定位声音的相位并将云台标示的前方转动到相位方向进行跟踪。核心处理器具备以太网络接口，可以将定位的声源信息、舵机的状态、采集到的图像等信息通过网络传递出去；还可以接受网络上其他设备的指令来调整云台的运动姿态。

以上所述仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非是对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (14)

1.一种支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，包括电源模块和接口部件，其特征在于：该装置还包括麦克风矩阵、摄像模组、核心处理器、云台机构及两个数字伺服舵机，所述麦克风矩阵、摄像模组及两个数字伺服舵机装置于云台机构上，所述麦克风矩阵、摄像模组及两个数字伺服舵机与核心处理器相连接。

2.如权利要求1所述的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，其特征在于：所述电源模块为装置供电，所述电源模块的两个输出端口分别连接云台机构和核心处理器。

3.如权利要求1所述的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，其特征在于：所述核心处理器包括核心控制器板和以太网络接口。

4.如权利要求1所述的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，其特征在于：该装置还包括信号采集及前置音频处理电路，用于对麦克风矩阵采集信号的处理。

5.如权利要求1所述的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，其特征在于：所述麦克风矩阵由四个相同参数的单指向驻极体麦克风连接构成。

6.如权利要求5所述的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，其特征在于：所述四个相同参数的单指向驻极体麦克风固定装置在云台机构的底座上，进行四通道声音采样。

7.如权利要求1或5所述的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，其特征在于：所述麦克风矩阵的输出端连接信号采集及前置音频处理电路，通过信号采集及前置音频处理电路进行四通道声音采样信号的变送和放大处理。

8.如权利要求4所述的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，其特征在于：所述信号采集及前置音频处理电路的输出端连接核心处理器的四路模数转换引脚。

9.如权利要求1所述的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，其特征在于：所述摄像模组固定装置于云台机构的的运动台面上，所述摄像模组的输出视频采样信号通过USB连接并传输至核心处理器。

10.如权利要求1或9所述的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，其特征在于：所述摄像模组为CMOS摄像模组。

11.如权利要求1所述的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，其特征在于：所述两个数字伺服舵机固定装置于云台机构的运动台面上，所述两个数字伺服舵机通过设于云台机构运动台面上的配套机构来实现左右160度、上下160度的云台三维空间定位功能。

12.如权利要求1或11所述的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，其特征在于：所述两个数字伺服舵机包括水平方向舵机和垂直方向舵机，水平方向舵机和垂直方向舵机采用串行数字通讯控制总线连接。

13.如权利要求1或3所述的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，其特征在于：所述核心处理器连接接口部件，所述核心处理器通过接口部件连接外部控制设备。

14.如权利要求3所述的支持声源定位和人脸跟踪功能的三维跟随装置，其特征在于：所述核心控制器板采用pcduino-V3。