TW201442511A - 追蹤拍攝系統與方法 - Google Patents

Abstract

一種追蹤拍攝系統在此揭露。追蹤拍攝系統包含攝影裝置、無線射頻模組、無線收發器以及控制模組。無線射頻模組配置於目標區域旁。無線收發器安置於目標物上，且無線收發器用以與無線射頻模組進行通信以取得多個座標資訊。控制模組用以接收無線收發器所發送之多個座標資訊，且控制模組根據多個座標資訊來計算目標物的位置座標，接著根據位置座標來控制攝影裝置以追蹤拍攝目標物。一種追蹤拍攝方法亦在此揭露。

Description

追蹤拍攝系統與方法

本發明是有關於一種拍攝系統，且特別是有關於一種具有追蹤功能的拍攝系統。

以往的會議室及教學錄影系統常需要額外人力操控攝影機，以即時追蹤拍攝演講者的位置。這種人為的方式不僅浪費人力資源，且錄影品質也常參差不齊。

隨著科技的進步，各種的自動追蹤拍攝教學系統也相繼推出。目前常見的自動追蹤方法包含了聲控追蹤與影像辨識追蹤。

聲控追蹤的方式是透過語音辨識與收音裝置，來追蹤演講者發聲位置，進而達到自動追蹤拍攝演講者。然而，聲控追蹤的方式對使用環境的要求較高，因為語音辨識的方式容易受到雜訊的影響。

影像辨識追蹤的方式是透過影像處理以辨識演講者的影像，進而追蹤演講者的移動位置。然而，影像辨識的方式易受到攝影的解析度、環境光源與色度所影響，此外，上述兩種方式的資料運算量相當龐大，造成硬體設備 的需求也較高。

由此可見，上述現有的方式，顯然仍存在不便與缺陷，而有待加以進一步改進。為了解決上述問題，相關領域莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的方式被發展完成。因此，如何能達到準確追蹤拍攝並降低硬體設備的需求，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前相關領域亟需改進的目標。

為了解決上述的問題，本揭示內容提供了一種追蹤拍攝系統，利用無線射頻定位的方式實現即時追蹤拍攝的功能。

追蹤拍攝系統包含攝影裝置、無線射頻模組、無線收發器以及控制模組。無線射頻模組配置於欲拍攝的目標區域旁。無線收發器安置於欲拍攝的目標物上。無線收發器用以與無線射頻模組進行通信以取得多個座標資訊。控制模組用以接收無線收發器所發送之多個座標資訊，且控制模組根據多個座標資訊來計算目標物的位置座標，接著根據位置座標來控制攝影裝置，使攝影裝置追蹤拍攝目標物。

根據本發明一實施例，其中前述的無線射頻模組包含多個無線標籤，且多個無線標籤可沿著前述目標區域之周圍配置。

根據本發明一實施例，其中前述的無線收發器用以 產生定位信號，且前述多個無線標籤用以接收定位信號並回傳多個座標資訊至無線收發器。

根據本發明一實施例，其中前述的座標資訊包含對應的無線標籤之座標與訊號強度指數。

根據本發明一實施例，其中前述的控制模組用以根據對應的無線標籤之座標、訊號強度指數以及訊號強度資料庫計算目標物的位置座標。

根據本發明一實施例，其中前述的攝影裝置包含主攝影機以及次攝影機。主攝影機用以全景拍攝前述的目標區域。次攝影機用以根據控制模組的配置追蹤拍攝目標物。

根據本發明一實施例，其中前述的控制模組更用以對主攝影機與次攝影機進行初次影像校正。

根據本發明一實施例，其中前述的無線收發器更用以產生擷取指令至控制模組，藉此使攝影裝置經控制模組控制以擷取靜態影像畫面。

本發明之另一態樣係在提供一種追蹤拍攝方法。追蹤拍攝方法包含下列步驟：透過在目標物上配置之無線收發器與在目標區域的周圍配置之多個無線標籤進行通信，藉此取得多個座標資訊；以及藉由前述多個座標資訊計算目標物的位置座標；以及，將位置座標傳送至攝影裝置，藉此使攝影裝置追蹤拍攝目標物。

根據本發明一實施例，其中前述的座標資訊包含對應的無線標籤之座標與訊號強度指數。

根據本發明一實施例，其中計算目標物的位置座標 之步驟更根據對應的無線標籤之座標、訊號強度指數以及訊號強度資料庫計算位置座標。

本發明之又一態樣係在提供一種追蹤拍攝系統，其包含無線收發器、多個無線標籤、控制模組以及攝影裝置。無線收發器安置於目標物上，且無線收發器用以產生定位信號。多個無線標籤沿著目標區域之周圍配置，各個無線標籤用以根據前述的定位信號並回傳對應的無線標籤之座標與訊號強度指數至無線收發器。控制模組用以自無線收發器接收多個對應的無線標籤之座標與多個訊號強度指數，並藉由多個對應的無線標籤之座標、多個訊號強度指數以及訊號強度資料庫計算目標物之位置座標。攝影裝置包含主攝影機以及次攝影機。主攝影機用以全景拍攝前述的目標區域。次攝影機用以根據控制模組的配置拍位置座標對應之區域，藉此追蹤拍攝前述的目標物。

綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由上述技術方案，可達到相當的技術進步，並具有產業上的廣泛利用價值，本揭示內容透過無線射頻技術結合攝影系統，達到多樣化的追蹤拍攝應用。

100、100a‧‧‧追蹤拍攝系統

120‧‧‧攝影裝置

122‧‧‧主攝影機

124‧‧‧次攝影機

140‧‧‧無線射頻模組

142、144、146‧‧‧無線標籤

160‧‧‧無線收發器

180‧‧‧控制模組

200、200a、200b‧‧‧目標區域

220‧‧‧訊號強度資料庫

240、260‧‧‧定位計算

300、300a‧‧‧影像畫面

340、342‧‧‧拍攝區域

400‧‧‧追蹤拍攝方法

410、420、430‧‧‧步驟

(X,Y)‧‧‧無線收發器之座標

(Xa,Ya)、(Xb,Yb)、(Xc,Yc)‧‧‧無線標籤之座標

da、db、dc、Pd‧‧‧距離

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係依照本發明一實施例繪示一種追蹤拍攝 系統之示意圖；第2A圖係依照本發明一實施例繪示一種追蹤拍攝系統應用之示意圖；第2B圖係依照本發明之一實施例繪示一種訊號強度資料庫之示意圖；第2C圖係依照本發明之一實施例繪示計算目標物之位置座標之示意圖；第2D圖係依照本發明另一實施例繪示計算目標物之位置座標之示意圖；第3A圖係依照本發明一實施例繪示攝影裝置之示意圖；第3B圖係依照本發明一實施例繪示主攝影機校正前之示意圖；第3C圖係依照本發明一實施例繪示主攝影機校正後之示意圖；第3D圖係依照本發明一實施例繪示次攝影機校正之示意圖；以及第4圖係依照本發明又一實施例繪示一種追蹤拍攝方法之流程圖。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合 之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件將以相同之符號標示來說明。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。

另外，關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。

請參照第1圖，第1圖係依照本發明一實施例繪示一種追蹤拍攝系統之示意圖。如第1圖所示，追蹤拍攝系統100包含攝影裝置120、無線射頻模組140、無線收發器160以及控制模組180。

無線射頻模組140配置於欲拍攝的目標區域旁，而無線收發器160安置於欲拍攝的目標物上。例如，無線收發器160係放置於演講者的麥克風或是簡報用雷射筆上。

無線收發器160用以與無線射頻模組140進行通信以取得多個座標資訊。

控制模組180用以接收無線收發器160所發送之多個座標資訊，且控制模組180根據前述的多個座標資訊來計算目標物的位置座標，接著根據前述的位置座標來控制攝影裝置120，使攝影裝置120追蹤拍攝目標物。舉例而 言，控制模組180可為中央控管用的電腦主機或是錄影控制系統，並透過有線或無線的方式與攝影裝置120進行通信。

本發明以下段落將提出數個實施例，可用以實現上述的追蹤拍攝系統100所述之功能與操作，但本發明並不僅以下列的實施例為限。

第2A圖係依照本發明一實施例繪示一種追蹤拍攝系統應用之示意圖。如第2A圖所示，在此實施例中的追蹤拍攝系統100a包含攝影裝置120、無線射頻模組140、無線收發器160以及控制模組180。

無線射頻模組140可包含多個無線標籤142、144、146。無線標籤142、144、146可為應用各種無線傳輸技術的電子裝置，例如射頻辨識標籤(RFID)、Zigbee傳輸模組、或近場通訊(Near Field Communication,NFC)等等。熟悉此領域者可依據欲拍攝的目標區域之大小或硬體設備成本的考量來彈性選擇。

目標區域200可為黑板、布告欄或投影幕，而無線標籤142、144、146則沿著目標區域200的周圍配置。例如，在此實施例中，目標區域200為一面寬3公尺、高1公尺的黑板，故目標區域200的四個角落可先設定相對的座標為(0,0)、(300,0)、(0,100)以及(300,100)，其中無線標籤142配置於(0,100)，無線標籤144配置於(300,100)，無線標籤146配置於(300,0)。

無線收發器160用以產生定位信號，且各個無線標 籤142、144、146用以接收前述的定位信號，並回傳多個座標資訊至無線收發器160。

舉例而言，當安置於目標物上的無線收發器160移動至(X,Y)時，佈置於目標區域200旁的無線標籤142、144、146各自接收到自無線收發器160輸出的定位信號，並開始回傳對應的座標資訊給無線收發器160。

再者，在此實施例中，前述的座標資訊可包含對應的無線標籤之座標與訊號強度指數(Received signal strength indicator,RSSI)。例如，當無線標籤142回傳座標資訊給無線收發器160後，此座標資訊包含了無線標籤142本身的座標(0,100)以及無線標籤142接收到的定位信號之訊號強度指數。

在一實施例中，控制模組180用以根據無線標籤142、144、146之座標、各訊號強度指數以及訊號強度資料庫計算目標物的位置座標。

第2B圖係依照本發明之一實施例繪示訊號強度資料庫之示意圖。請同時參照第2A圖和第2B圖，前述的無線射頻模組140與無線收發器160每相隔一段距離進行一次訊號量測，將接收到的訊號強度以及量測時的距離事先記錄為如第2B圖所示的關係曲線(亦即訊號強度資料庫220)，以供控制模組180進行定位計算。例如，將無線射頻模組140與無線收發器160隔開150公分(cm)的直線距離，此時量測到的訊號強度為-50分貝毫瓦(dbm)，將上述之關係記錄為訊號強度指數220；或者，將無線射頻模 組140與無線收發器160隔開175公分(cm)的直線距離，此時量測到的訊號強度為-60分貝毫瓦(dbm)，將上述之關係記錄為訊號強度指數218。依此類推，在各個距離逐次量測便可完成如第2B圖所示的關係曲線。

請參照第2C圖，第2C圖係依照本發明之一實施例繪示計算目標物之位置座標之示意圖。

於訊號強度資料庫220建立後，控制模組180便能計算目標物的位置座標。如第2C圖所示，假設目標物的位置座標為(X,Y)，而無線標籤142、144、146之座標分別為(Xa,Ya)、(Xb,Yb)、(Xc,Yc)，且各訊號強度指數對應的之距離分別為da、db、dc，則可將上述資訊整理成下式(1)：

接著，控制模組180可藉由矩陣公式或聯立方程式解計算上式(1)，以得到目標物的位置座標(X,Y)。

例如，請一併參照第2A圖與第2B圖，無線標籤142、144、146之座標(Xa,Ya)、(Xb,Yb)、(Xc,Yc)分別為(0,100)、(300,100)、(300,0)，回傳的各訊號強度指數分別為220、218、217，控制模組180透過訊號強度資料庫220可得知對應的距離da、db、dc分別約為150cm、175cm、200cm，將上述各個參數代入式(1)即可得目標物的位置 座標(X,Y)：

控制模組180計算出目標物的位置座標(X,Y)後，便將攝影裝置120之視角移至位置座標(X,Y)，使得攝影裝置120能夠即時的追蹤拍攝目標物。

請參照第2D圖，第2D圖係依照本發明另一實施例繪示計算目標物之位置座標之示意圖。

另一方面，若是僅具有二個無線標籤的情況下，在配置上需將二個無線標籤放置為同一水平線上，以讓攝影裝置120之視角能夠進行一維方向的追蹤拍攝。

舉例而言，如第2D圖所示，目標物的位置座標為(X,Y)，而無線標籤142放置於(0,150)，無線標籤144放置於(300,150)，亦即將無線標籤142、144皆擺放於高度為150cm的水平線上。而各自的訊號強度指數對應到的距離分別為da、db。同理，可整理如下式(2)：

在上式(3)中，可將同樣的項次(Y-150)共同消除以簡化計算，根據前述的訊號強度資料庫200代入da、db後便可解得座標X。控制裝置180則根據座標X將攝影裝 置120之視角移動至大約為(X,150)之區域進行追蹤拍攝。

一般而言，兩個無線標籤便能進行定位。在較佳的情況下，需要至少三個以上的無線標籤來維持一定的定位精準度，熟習此領域者可視情況與目標區域的大小來彈性選擇無線標籤的個數。

請參照第3A圖，第3A圖係依照本發明一實施例繪示攝影裝置之示意圖。

在上述的各實施例中，攝影裝置120可包含主攝影機122與次攝影機124。

主攝影機122用以持續全景拍攝目標區域。實作上，主攝影機122可為球型攝影機或一般廣角型攝影機。

次攝影機124用以根據前述的控制模組180的配置追蹤拍攝目標物。實作上，次攝影機124可為PTZ(Pan-Tile-Zoom)攝影機或一般的數位定焦攝影機。

請參照第3B圖，第3B圖係依照本發明一實施例繪示主攝影機校正前之示意圖。

在實際應用上，控制模組180可進一步地用以對主攝影機122與次攝影機124進行初次影像校正。影像校正的目的係使得攝影裝置120拍攝之影像能夠根據目標區域實際的大小進行調整。

如第3B圖所示，假設攝影裝置120拍攝的影像畫面300之解析度為1024×768，控制模組180可先將影像畫面300的各端點分別定位成(0,0)、(0,767)、(1023,0)、(1023,767)，且影像畫面300的中心點320為(512,384)。 當主攝影機122進行全景拍攝時，可在影像畫面300上呈現為如第3A圖所示的目標區域200a。接著，系統使用者可透過透過滑鼠、螢幕觸控等方式，對控制模組180指定欲拍攝的目標區域200a。舉例來說，欲拍攝的目標區域200a之大小為700×380，系統使用者透過圈選欲拍攝的目標區域200a的周圍，以指定拍攝的目標區域200a在影像畫面300上的位置與大小。在系統使用者指定拍攝目標區域200a後，控制模組180將目標區域200a的各端點分別定位成(50,300)、(50,680)、(750,300)、(750,680)，且目標區域200a的中心點322為(400,490)。

在此例中，控制模組180比對影像畫面300的中心點320與目標區域200a的中心點322後，將攝影裝置120之視角往左上方向移動，以將影像畫面300對準欲拍攝的目標區域200a，以校正主攝影機122視角的拍攝位置。

請參照第3C圖，第3C圖係依照本發明一實施例繪示主攝影機校正後之示意圖。

控制模組180比對影像畫面300與目標區域200a的大小後，可得知目標區域200a之寬度可放大1.46倍，目標區域200a之高度可放大1.56倍。然而為了維持目標區域200a的比例，控制模組180可選擇將目標區域200a放大1.46倍，亦即將目標區域200a放大為第3C圖中的目標區域200b，且目標區域200a的各端點重新對應為下表一所示，其中以第一個原端點座標(50,300)為例，將X軸座標50對齊到影像畫面300的原點，在將Y軸座標300對齊 到107，其中107可藉由中心點320之Y軸座標與放大倍率計算而得，亦即107=384-(384/2×1.46)。校正後的影像畫面如第3C圖的影像畫面300a所示。

根據同樣的計算方式，控制模組180亦可進一步的得知各個無線標籤在影像畫面的相對座標，進而提供前述追蹤拍攝的操作使用。另外，前述影像放大的方式可透過光學變焦或數位放大的功能完成。

請參照第3D圖，第3D圖係依照本發明一實施例繪示次攝影機校正之示意圖。

實際應用上，以教學用的簡報系統而言，為了方便觀眾觀賞黑板或投影幕上顯示的內容，追蹤拍攝的區域範圍應具有一定的範圍(譬如為講台內)，而不是無限制地一直跟著演講者的位置追蹤拍攝。

因此，在另一實施例中，在上述主攝影機122校正後，亦可將次攝影機124進行校正。如第3D圖所示，假設 次攝影機124能夠拍攝的影像畫面大小如區域340所示。在影像校正操作時，系統使用者先將次攝影機124的視角定位於目標區域200b的左半面，並同時擷取對應的靜態畫面，接著開始往目標區域200b的右半面移動。控制模組180可藉由影像辨識的方式比對先前所擷取的靜態畫面與目標區域200b的右半面之影像是否相同，如區域342所示。當辨識完成後，便決定出次攝影機124可移動的距離(即路徑P_d)。

在本發明另一實施例中，前述的攝影裝置120更用以擷取目標區域的靜態影像畫面。無線收發器160可用以進一步地產生擷取指令至控制模組180，使攝影裝置120經控制模組180控制以擷取目標區域的靜態影像畫面。

舉例來說，當演講者講到演講內容的重點時，演講者可透過無線收發器160傳送擷取指令至控制模組180擷取此時黑板或投影幕上所呈現的畫面，讓聽眾事後可以更簡易地紀錄與搜尋演講內容的重點。

請參照第4圖，第4圖係依照本發明又一實施例繪示一種追蹤拍攝方法之流程圖。

本發明的另一態樣係提供一種追蹤拍攝方法，如第4圖所示，追蹤拍攝方法400包含步驟410~430。

在步驟410中，透過欲拍攝的目標物上配置之無線收發器與在欲拍攝的目標區域的周圍配置之多個無線標籤進行通信，藉此以取得多個座標資訊。在一實施例中，前述的座標資訊可包含對應的無線標籤之座標與訊號強度指 數。

在步驟420中，藉由多個座標資訊計算出目標物的位置座標。例如，如前述第2C圖中所對應的實施例，透過對應的無線標籤之座標、訊號強度指數、與訊號強度資料庫來整理出上式(1)之聯立方程式，便能計算出目標物的位置座標。

在步驟430中，將位置座標傳送至攝影裝置，使攝影裝置的視角能夠追蹤拍攝目標物。

綜上所述，本發明所示的追蹤拍攝系統應用了無線射頻技術來完成追蹤拍攝的功能，此種方式可在各種環境中達到準確的追蹤拍攝。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧追蹤拍攝系統

120‧‧‧攝影裝置

140‧‧‧無線射頻模組

160‧‧‧無線收發器

180‧‧‧控制模組

Claims (13)

1. 一種追蹤拍攝系統，包含：一攝影裝置；一無線射頻模組，配置於一目標區域旁；一無線收發器，安置於一目標物上，並用以與該無線射頻模組進行通信以取得複數個座標資訊；以及一控制模組，用以接收該無線收發器所發送之該些座標資訊，並根據該些座標資訊計算該目標物的一位置座標，且根據該位置座標控制該攝影裝置，藉此使該攝影裝置追蹤拍攝該目標物。
2. 如請求項1所述的追蹤拍攝系統，其中該無線射頻模組包含複數個無線標籤，該些無線標籤沿著該目標區域之周圍配置。
3. 如請求項2所述的追蹤拍攝系統，其中該無線收發器用以產生一定位信號，且該些無線標籤用以接收該定位信號並回傳該些座標資訊至該無線收發器。
4. 如請求項2或3所述的追蹤拍攝系統，其中該些座標資訊每一者包含一對應的無線標籤之座標與一訊號強度指數。
5. 如請求項4所述的追蹤拍攝系統，其中該控制模組用以根據該對應的無線標籤之座標、該訊號強度指數以及一 訊號強度資料庫計算該目標物的該位置座標。
6. 如請求項1所述的追蹤拍攝系統，其中該攝影裝置包含：一主攝影機，用以全景拍攝該目標區域；以及一次攝影機，用以根據該控制模組的配置追蹤拍攝該目標物。
7. 如請求項6所述的追蹤拍攝系統，其中該控制模組更用以對該主攝影機與該次攝影機進行初次影像校正。
8. 如請求項1所述的追蹤拍攝系統，其中該攝影裝置更用以擷取該目標區域的一靜態影像畫面。
9. 如請求項8所述的追蹤拍攝系統，其中該無線收發器更用以產生一擷取指令至該控制模組，藉此使該攝影裝置經該控制模組控制以擷取該靜態影像畫面。
10. 一種追蹤拍攝方法，包含：透過在一目標物上配置之一無線收發器與在一目標區域的周圍配置之複數個無線標籤進行通信，藉此取得複數個座標資訊；藉由該些座標資訊計算該目標物的一位置座標；以及將該位置座標傳送至一攝影裝置，藉此使該攝影裝置追蹤拍攝該目標物。
11. 如請求項10所述的追蹤拍攝方法，其中該些座標資訊每一者包含一對應的無線標籤之座標與一訊號強度指數。
12. 如請求項11所述的追蹤拍攝方法，其中計算該目標物的該位置座標之步驟更包含：根據該對應的無線標籤之座標、該訊號強度指數以及一訊號強度資料庫計算該位置座標。
13. 一種追蹤拍攝系統，包含：一無線收發器，安置於一目標物上，用以產生一定位信號；複數個無線標籤，沿著一目標區域之周圍配置，該些無線標籤每一者用以根據該定位信號並回傳一對應的無線標籤之座標與一訊號強度指數至該無線收發器；一控制模組，用以自該無線收發器接收該些對應的無線標籤之座標與該些訊號強度指數，並藉由該些對應的無線標籤之座標、該些訊號強度指數以及一訊號強度資料庫計算該目標物之一位置座標；以及一攝影裝置，包含：一主攝影機，用以全景拍攝該目標區域；以及一次攝影機，用以根據控制模組的配置拍攝該位置座標對應之區域，藉此追蹤拍攝該目標物。