TW201401183A

TW201401183A - 深度攝影的人臉或頭部偵測方法

Info

Publication number: TW201401183A
Application number: TW101121805A
Authority: TW
Inventors: tian-xiang Chen; You-Zhao Liang; wen-jin Zhang
Original assignee: tian-xiang Chen; You-Zhao Liang; wen-jin Zhang
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2014-01-01
Also published as: US9305207B2; TWI459311B; US20130336548A1

Abstract

本發明揭示一種深度攝影的人臉或頭部偵測方法，包括：在環境光下，對目標物照射特定光線；利用感測器接收及偵測目標物的反射光，並依據反射光的強度產生對應於深度的第一深度感測資訊；關閉特定光線；利用感測器接收及偵測目標物的反射光，並依據反射光的強度，產生對應於深度的第二深度感測資訊；依據第一及第二深度感測資訊，進行偵測計算處理以產生目標物的外形；以及判斷目標物的外形，並在目標物的外形為人臉或頭部時，產生深度攝影偵測資訊，可用以解除鎖定狀態、防止誤進入或應快速進入省電(或待機)狀態、改變或調整顯示內容等。

Description

深度攝影的人臉或頭部偵測方法

本發明係有關於一種深度攝影的人臉或頭部偵測方法，尤其是利用特定光線照射及由感測器偵測而經判斷後產生深度攝影偵測資訊。

隨著行動資通訊產品或電子裝置的日益普及，如何改善人機介面一直是業界努力改善的目標。此外，一般裝置大部分是藉電池供應電力，所以如何節省電力也是很重要的課題。

習用技術中，一般是利用省電模式以節省不必要的電力浪費，比如在電子裝置待機超過預設時間時，暫時關閉大部分功能，比如相當耗電的顯示功能，亦即關閉光源及相關的顯示操作。同時，使用者可藉適當的回復操作而由省電模式進入正常操作模式，啟動被暫時關閉的功能，比如顯示影像。最常使用的回復操作是撥動開關，或按壓某一按鍵，並接著顯示出對話框，再由使用者依據對話框中的提示而操作，比如按壓電源鍵，再按壓確認鍵。另一操作方式為滑動解鎖，是利用手指在特定圖示上按住而滑動，目前已應用於觸控面板的解鎖操作。

上述習知技術的缺點在於需要使用者依序按壓特定按鍵，同時需啟動顯示器的顯示功能，而由於顯示器相當耗電，因此降低對電力的節省效應，且使用者需專注操作流程，非常不符合使用者友善的操作介面要求。

因此，需要一種深度攝影的人臉或頭部偵測方法，主動利用深度資訊形成關於目標物外形的資訊以判斷目標物是否為人臉或頭部，產生可用以解除鎖定狀態、防止誤進入或應快速進入省電狀態、改變或調整顯示內容等的深度攝影偵測資訊，進而解決上述習用技術的問題。

本發明之主要目的在提供一種深度攝影的人臉或頭部偵測方法，包括：在環境光下，對一目標物照射一特定光線並持續一照射時間；利用一感測器接收及偵測該目標物對該環境光及該特定光線的反射光，並依據該反射光的強度產生對應於深度的一第一深度感測資訊；關閉該特定光線並持續一關閉時間；利用該感測器接收及偵測該目標物對該環境光的反射光，並依據該環境光的反射光的強度，產生對應於深度的一第二深度感測資訊；依據該第一深度感測資訊及該第二深度感測資訊，進行偵測計算處理以產生該目標物的外形；以及判斷該目標物的外形，並在該目標物的外形為人臉或頭部時，產生深度攝影偵測資訊，可用以解除鎖定狀態、防止進入省電(或待機)狀態、改變或調整顯示內容等等。

因此，本發明所提供的深度攝影的人臉或頭部偵測方法很適合應用於電子裝置的解除鎖定狀態、防止不預期進入省電模式、應快速進入省電模式、改變或調整顯示內容等等，比如智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、銀行提款機、人臉辨識裝置、門禁管制裝置、監視裝置。

以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第一圖，本發明深度攝影的人臉或頭部偵測方法的操作流程示意圖。如第一圖所示，本發明的深度攝影的人臉或頭部偵測方法係包括依序進行的步驟S11、S12、S13、S14以及 S15，以產生深度攝影偵測資訊。

首先，進入步驟S10，在環境光照射的環境下，對目標物照射特定光線，並持續一段的照射時間，其中環境光可為日光、燈光、火光，目標物可為人的頭部或臉部，而特定光線可為發光元件所發射的可見光或不可見光，比如由發光二極體所發射的白光，或由紅外光元件所發射的紅外光。

接著，在步驟S11中，於照射時間內，利用至少一感測器以接收及偵測目標物對環境光及特定光線的反射光，並依據反射光的強度而產生對應於目標物之深度的第一深度感測資訊，其中感測器可較佳的設置於發射特定光線的發光元件的同一側，以提高接收反射光的效率，比如發光元件及感測器皆朝向目標物分別發射及感測光線。由於反射光的強度隨距離而減弱，所以目標物的所在背景會因距離較遠而使得反射光強度很弱，但目標物本身的反射光強度相對很強，此外，感測器中每個感測像素所感測到反射光強度是對應於目標物上各點的反射光強度，所以第一深度感測資訊實際上是包含反射光強度的分佈平面，亦即目標物的相對應深度分佈，因此，第一深度感測資訊也可視為包含目標物的深度資訊。

進入步驟S12，關閉特定光線，並持續一段的關閉時間，因此目標物只受到環境光照射，而反射光也只包含環境光。

接著，在步驟S13中，於在關閉時間內，利用上述的感測器接收及偵測目標物在步驟S12中的反射光，並依據反射光的強度，產生對應於目標物之深度的第二深度感測資訊。

進入步驟S14，依據第一深度感測資訊及第二深度感測資訊，進行偵測計算處理以產生目標物的外形，其中偵測計算處理包括將第一深度感測資訊扣除第二深度感測資訊，以產生相對於特定光線的深度感測資訊，且深度感測資訊包含關於目標物的外形的資訊，亦即深度感測資訊只與特定光線有關。

因為目標物的背景具有相對較小的反射面積，所以反射光強度較弱，而目標物的反射光強度相對較強，使得深度感測資訊表現出目標物凸出而背景凹陷的效應。例如，肩膀上方區域為距離較遠的背景，也就是人臉或頭部的兩側是空的，沒有辦法像人臉或頭部一樣，具有大量反射的面積，而即使人臉或頭部背後緊貼著某種背後物體，比如牆壁，也會因為經過肩膀的上方的空間，再到該某背後物體的光線傳輸距離，比到臉部還遠，而會呈現出較弱的特性，亦即，相對應空間上的意義簡單說就是「臉部凸出而兩側凹陷」，而當視角轉九十度時，就變成「臉部凸出而上下凹陷」。

由於上述對目標物的判斷標準，亦即臉部凸出而兩側凹陷，便足以判斷只在環境光下的目標物是否為人或頭部，因此步驟S14的另一實施方式的技術特徵為使用二感測器分別攝取步驟S12中環境光下目標物的左、右影像，接著依據左、右影像以計算深度感測資料，並判斷目標物是否為人臉或頭部，以達到相同功能。

最後，執行步驟S15以判斷步驟S14中深度感測資訊所包含目標物的外形，並在目標物的外形為人臉或頭部時，產生深度攝影偵測資訊。本發明所產生的深度攝影偵測資訊可用以解除鎖定狀態、防止不預期進入省電模式、改變或調整顯示內容等等。

本發明另一實施例如第二圖所示，包括步驟S21、S22、S23、S24以及S25，與第一圖實施例比較，其最主要的差異點是利用不可見光當作感測用的光源。

首先，在步驟S21中，對目標物照射不可見光，並持續一段的照射時間，且不可見光可為紅外光，並接著在步驟S22中，利用濾鏡對目標物的反射光進行濾波處理，產生只包含不可見光的反射光，同時在步驟S23中，由不可見光感測器接收及偵測目標物對不可見光的反射光，且依據反射光的強度，產生對應於目標物之深度的不可見光深度感測資訊。

進入步驟S24，依據步驟S23所產生的不可見光深度感測資訊，進行偵測計算處理以產生目標物的外形，最後在步驟 S25中，判斷深度感測資訊所包含目標物的外形是否為人臉或頭部，並在目標物的外形為人臉或頭部時，產生深度攝影偵測資訊，如同步驟S15。

此外，在步驟S23中可進一步包括先判斷不可見光的反射光的強度是否在預設範圍內，並在不可見光的反射光的強度為預設範圍內時，才產生對應於目標物之深度的不可見光深度感測資訊，因此可節省所需資源。

綜上所述，本發明的特點在於，利用關於目標物深度的深度感測資訊，判斷目標物的外形，而產生深度攝影偵測資訊，所以可避免大部分的誤判情形。例如，對於平面物件上的人臉或頭部，比如紙面、布面、衣服、塑膠板、金屬板或平板殼體上經繪畫、印刷或列印的人臉或頭部，本發明的方法會判斷成不具有人臉或頭部的外形，而不產生深度攝影偵測資訊。

具體而言，本發明所提供的深度攝影的人臉或頭部偵測方法很適合應用於解開電子裝置的鎖定狀態，以回復正常的預設功能，比如智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、銀行提款機、人臉辨識裝置、門禁管制裝置、監視裝置。因此，本發明提供非接觸式解鎖的解決方案，且主動判斷目標物是否為人臉或頭部，所以不需使用者進行任何操作即可達成解鎖功能，比如使用者將手機正對自己時，本發明便可判斷使用者的人臉或頭部，而產生用以解鎖的深度攝影偵測資訊，尤其可防止誤動作的發生，提高操作的正確性及可靠度。同時，本發明在目標物的外形不為人臉或頭部時，也可被應用於快速或直接進入省電模式，可進一步節省電力消耗而增加續航電力，以延長使用時間，減少充電次數，提高產品使用的方便性。

本發明的另一應用實例是，使用者利用筆記型電腦所顯示的內容進行產品說明或契約討論時，雖然筆記型電腦的觸控螢幕、鍵盤或滑鼠未被觸動，但是可利用本發明所產生的深度攝影偵測資訊而判斷使用者位於筆記型電腦的前方近處，所以筆記型電腦仍處於被使用階段，而不能進入省電(或待機)狀態。相類似的應用也可在投影機上實現，因為一般在使用投影機進行開會時，很多時後會停留在同一畫面一段時間，而沒有觸動所連結之電腦的鍵盤、滑鼠、觸控螢幕，常常迫使電腦螢幕進入省電狀態，連帶的投影機也進入省電狀態而關閉光源，使得已播放的畫面消失，必須再觸動鍵盤或滑鼠才能恢復投影機的光源，造成使用上很大的困擾與不便，所以本發明可有效解決這類問題，能防止投影機不預期關閉光源。

此外，顯示裝置也可利用本發明所產生的深度攝影偵測資訊，改變或調整顯示裝置的顯示內容，比如在觀看者位於遠處時顯示大標題或大圖示，而在觀看者較靠近時顯示較詳細的文字內容或影像。也可由觀看者的不同視角改變或調整顯示的內容，比如觀看者由顯示裝置的右側而逐步朝向左側移動時，可在位於右側或左側時，顯示出提示性文字或圖示，藉以吸引觀看者目光，並在觀看者正對顯示裝置時，顯示詳細內容或清楚的圖案、影像，以達到宣傳、行銷或廣告的目的。

因此，本發明的方法可進一步應用於行動資通訊產品或電子裝置的開機及互動功能，藉以回復正常的預設功能或改善人機溝通介面，以方便使用者操作，更可應用於智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、銀行提款機、人臉辨識裝置、門禁管制裝置、監視裝置等等領域。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

S11~S15‧‧‧步驟

S21~S25‧‧‧步驟

第一圖顯示本發明深度攝影的人臉或頭部偵測方法的操作流程示意圖。

第二圖顯示本發明另一實施例的操作流程示意圖。

S11~S15‧‧‧步驟

Claims

一種深度攝影的人臉或頭部偵測方法，係用以解開一鎖定狀態，該深度攝影解鎖方法包括：在環境光下，對一目標物照射一特定光線並持續一照射時間；利用至少一感測器接收及偵測該目標物對該環境光及該特定光線的反射光，並依據該反射光的強度產生對應於該目標物之深度的一第一深度感測資訊；關閉該特定光線並持續一關閉時間；利用該至少一感測器接收及偵測該目標物對該環境光的反射光，並依據該環境光的反射光的強度，產生對應於該目標物之深度的一第二深度感測資訊；依據該第一深度感測資訊及/或該第二深度感測資訊，進行偵測計算處理以產生該目標物的外形；以及判斷該目標物的外形，並在該目標物的外形為人臉或頭部時，產生一深度攝影偵測資訊。
依據申請專利範圍第1項所述之深度攝影的人臉或頭部偵測方法，其中該特定光線為可見光或不可見光。
依據申請專利範圍第1項所述之深度攝影的人臉或頭部偵測方法，其中該偵測計算處理包括將該第一深度感測資訊扣除該第二深度感測資訊，以產生相對於該特定光線的一深度感測資訊，且該深度感測資訊包含關於該目標物的外形的資訊。
一種深度攝影的人臉或頭部偵測方法，係用以解開一鎖定狀態，該深度攝影解鎖方法包括：對一目標物照射一不可見光並持續一照射時間；利用一濾鏡對該目標物的反射光進行濾波處理，以產生只包含不可見光的反射光；並由一不可見光感測器接收及偵測該目標物對該不可見光的反射光，且依據該反射光的強度，產生對應於該目標物之深度的一不可見光深度感測資訊；依據該不可見光深度感測資訊，進行偵測計算處理以產生該目標物的外形；以及判斷該目標物的外形，並在該目標物的外形為人臉或頭部時，產生一深度攝影偵測資訊。
一種深度攝影的人臉或頭部偵測方法，係用以解開一鎖定狀態，該深度攝影解鎖方法包括：對一目標物照射一不可見光並持續一照射時間；利用一濾鏡對該目標物的反射光進行濾波處理，以產生只包含不可見光的反射光；由一不可見光感測器接收及偵測該目標物對該不可見光的反射光，且在該不可見光的反射光的強度在一預設範圍內時，依據該反射光的強度，產生對應於該目標物之深度的一不可見光深度感測資訊；依據該不可見光深度感測資訊，進行偵測計算處理以產生該目標物的外形；以及判斷該目標物的外形，並在該目標物的外形為人臉或頭部時，產生一深度攝影偵測資訊。