TWI394085B - 辨識被攝主體之維度形態的方法 - Google Patents

Description

辨識被攝主體之維度形態的方法

本發明是有關於一種辨識影像畫面之方法，且特別是有關於一種辨識影像畫面中被攝主體之維度形態的方法。

由於一般影像擷取裝置對一被攝主體(shot subject)所擷取之影像畫面均為二維度形態(2D dimension)，保全監控系統或臉部辨識系統無法由此影像畫面輕易判斷出被攝主體(尤其是人體臉部)之維度形態是二維度形態或三維度形態(3D dimension)。

如此，當一高解析度的人體臉部相片面對保全監控系統或臉部辨識系統之監視器以接受保全監控系統或臉部辨識系統之辨識時，由於保全監控系統或臉部辨識系統無法辨識人體臉部之真偽，只要相片中人體臉部之種種特徵均符合保全監控系統或臉部辨識系統所辨識之條件，則此高解析度的人體臉部相片便可能欺瞞了此保全監控系統或臉部辨識系統之偵測，而通過保全監控系統或臉部辨識系統之辨識。保全監控系統或臉部辨識系統即無法發揮保全及臉部實體辨識的功效。

本發明提供一種辨識被攝主體之維度形態的方法，用以快速辨識平面形態或立體形態之被攝主體。

本發明提出一種辨識被攝主體之維度形態的方法，適 用於一辨識系統，辨識系統具有一用以調整焦點距離之攝影單元。此方法包括利用攝影單元分別對一被攝主體其不同景深之多個位置進行對焦，並擷取出多個影像畫面。判斷各個影像畫面之解析度是否一致。當此些影像畫面之解析度一致，則被攝主體為二維形態。反之，當此些影像畫面之解析度不一致，則被攝主體為三維形態。

由上述可知，二維形態之被攝主體經由攝影單元所分別擷取之影像畫面，是不會依焦距位置的不同而有所改變。因此，本發明之辨識被攝主體之維度形態的方法，便可快速得知被攝主體之維度形態，進而提供監控系統進行後續之應用。

本發明之另一態樣提出一種辨識被攝主體之維度形態的方法，應用於一辨識系統上，辨識系統具有一用以調整焦點距離之攝影單元，此方法包括利用攝影單元對一被攝主體擷取一影像畫面。利用攝影單元放大被攝主體之局部。利用攝影單元對被攝主體之放大局部進行對焦，並擷取出另一影像畫面。判斷此些影像畫面之解析度是否一致。當此些影像畫面之解析度一致，則被攝主體為三維形態。當此些影像畫面之解析度不一致，則被攝主體為二維形態。

由上述可知，三維形態的被攝主體的局部經放大一影像倍率並調整對焦距離後所被擷取之影像畫面與被攝主體本身不經放大而被擷取之影像畫面，會依據攝影單元之解析度而輸出相同解析度之影像畫面。因此，本發明之辨識被攝主體之維度形態的方法，便可快速得知被攝主體之維 度形態，進而提供監控系統進行後續之應用。

按，當攝影裝置對準被攝主體，對被攝主體之部份區域設定一對焦區，使攝影裝置對被攝主體之部份區域進行對焦時，攝影裝置會於其鏡頭與被攝主體之部份區域之間調整一特定之焦點距離，使得被攝主體之部份區域於對焦區之畫面可被調整至最佳化之清晰狀態，而被攝主體之其餘部份區域及背景物便產生虛化狀態。反之，當攝影裝置以全面對焦之方式對被攝主體進行對焦時，被攝主體(包括背景物)無法被調整到最佳化之清晰狀態，亦不會產生虛化狀態。

本發明提供一種辨識被攝主體之維度形態的方法，其可用於保全監控或臉部辨識方面之一辨識系統。本文在此先針對辨識系統做說明。本發明於一較佳之實施例中，請參照第1圖，其繪示本發明一較佳實施例中可應用之辨識系統的電子方塊圖。此方法係可用於保全監控或臉部辨識方面之一辨識系統10。辨識系統10至少具有一攝影單元11、一儲存單元12、一影像處理單元13及處理單元14。攝影單元11例如是數位攝影單元，處理單元14例如是中央處理單元。攝影單元11位於可供拍攝外界之位置，並具對焦功能，以對一被攝主體20(如附件1及附件2所示)用以調整焦點距離。影像處理單元13分別連接儲存單元12及處理單元14，用以接收攝影單元11所擷取出之多個影像畫面並計算每個影像畫面之畫素值(pixel)。儲存單元12 連接處理單元14，並存有多筆臉形、瞳孔或其他影像資料，以供後續比對。處理單元14分別連接攝影單元11、儲存單元12及影像處理單元13，用以控制並支配攝影單元11、儲存單元12及影像處理單元13。以下將分別說明辨識被攝主體之維度形態的方法之應用特點及實行之實施例：一、依據景深差異之特點：請參照附件1及附件2，其為立體被攝主體於攝影單元對焦時之示意圖片。當攝影單元11進行拍攝時，倘若被攝主體20與背景物21不在同一焦點平面，或被攝主體20本身具有立體輪廓，則被攝主體20與背景物21會具有景深之差異。如此，被攝主體20與背景物21將於攝影單元11所對焦之位置不同，而具有不同解析度的現象。反之，請參照附件3及附件4，其為平面被攝主體於攝影單元對焦時之示意圖片。倘若被攝主體20為一平面影像/圖像，則被攝主體20便不具有景深之差異。如此，不論攝影單元11所對焦之位置是否不同，被攝主體20之解析度將不會有所改變，且會因再次拍攝而降低其解析度。

此較佳之實施例中，當一欲辨識之被攝主體20面對辨識系統10之攝影單元11時，處理單元14依據景深差異之特點進行下列被攝主體20維度形態之判定步驟。請參照第2圖，其繪示本發明辨識被攝主體維度形態之方法之較佳實施例之步驟流程圖(在參考第2圖時，請同時參考第1圖以及附件1至附件4)：步驟201對被攝主體20的第一位置進行對焦(見附件1及附件3)： 此步驟中，攝影單元11先取得被攝主體20之鏡頭畫面。處理單元14啟動攝影單元11之對焦功能，使得攝影單元11於鏡頭畫面中之被攝主體20的第一位置選擇一第一對焦區111或111’，以對第一對焦區111或111’進行對焦，以便得到出一第一焦點距離。

步驟202依據此第一焦點距離對被攝主體20擷取一個第一影像畫面110或110’：此步驟中，攝影單元11以此第一焦點距離擷取一個第一影像畫面110或110’，其中第一影像畫面110或110’中之第一對焦區111或111’被調整到最佳化之清晰狀態；步驟203對被攝主體20的第二位置進行對焦(見附件2及附件4)：此步驟中，攝影單元11於鏡頭畫面之被攝主體20的第二位置選擇一第二對焦區121或121’，以對第二對焦區121或121’進行對焦，以便得到一第二焦點距離。其中第一位置與第二位置較佳為被攝主體20上不同景深之位置。

步驟204依據此第二焦點距離對被攝主體20擷取一個第二影像畫面120或120’：此步驟中，攝影單元11以此第二焦點距離擷取一個第二影像畫面120或120’，其中第二影像畫面120或120’中之第二對焦區121或121’被調整到最佳化之清晰狀態。

此實施例中，攝影單元11並不限僅擷取二個影像畫面，攝影單元11亦可擷取更多個影像畫面，以提高取樣之準確度。

步驟205分別對第一影像畫面110及第二影像畫面 120(或第一影像畫面110’及第二影像畫面120’)相互進行比對，並判斷此第一影像畫面110之解析度與第二影像畫面120之解析度(或第一影像畫面110’之解析度與第二影像畫面120’之解析度)是否一致；每當攝影單元11擷取影像畫面後，影像畫面將被暫存至儲存單元12中，影像處理單元13則依序計算儲存單元12中之影像畫面之總畫素值，以供處理單元14進行解析度之比對，當處理單元14判斷出第一影像畫面110及第二影像畫面120(或第一影像畫面110’及第二影像畫面120’)之總畫素值均一致時，認定被攝主體為二維形態，並進行步驟206。反之，當處理單元14判斷出第一影像畫面110及第二影像畫面120(或第一影像畫面110’及第二影像畫面120’)之總畫素值不一致時，認定被攝主體為三維形態，並進行步驟207。

此步驟中不限制任何影像處理單元13計算第一影像畫面110及第二影像畫面120(或第一影像畫面110’及第二影像畫面120’)之畫素值之方式以及任何比對第一影像畫面110及第二影像畫面120(或第一影像畫面110’及第二影像畫面120’)解析度的方法。

步驟206認定此被攝主體20為二維形態，以供辨識系統10後續之應用：請參考附件3及附件4，此實施例中所認定此被攝主體20為二維形態之主要原因為，當處理單元14判斷出第一影像畫面110’及第二影像畫面120’之總畫素值實質上一致時，則代表被攝主體20即使經攝影單元11於不同對焦區 之對焦下，所擷取出影像畫面110’及120’之總畫素值實質上相同，處理單元14可認定此被攝主體20為平面影像/圖像(即二維形態)，並發出此被攝主體20為二維形態之訊號，以供辨識系統10後續之應用。

步驟207認定此被攝主體20為三維形態，以供辨識系統10後續之應用：請參考附件1及附件2，此實施例中所認定此被攝主體20為三維形態之主要原因為，當處理單元14判斷出第一影像畫面110及第二影像畫面120之總畫素值不一致時，由於被攝主體20本身具景深之差異，處理單元14即可認定此被攝主體20之第一對焦區111與第二對焦區121不在同一焦點平面，亦或是被攝主體20本身具有立體輪廓(即三維形態)，並發出此被攝主體20為三維形態之訊號，以供辨識系統10後續之應用。

如此，藉由利用被攝主體20本身景深差異之特點，本發明可快速得知被攝主體20之維度形態，進而提供監控系統進行後續之應用。

由於此較佳實施例之主要目的係利用被攝主體20本身景深差異之特點，來驗證第一影像畫面110與第二影像畫面120(或第一影像畫面110’及第二影像畫面120’)之總畫素值是否相同。然而，若上述步驟201之第一對焦區111或111’及步驟203之第二對焦區121或121’被選定至被攝主體20同一景深之位置時，後續所擷取之第一影像畫面110、第二影像畫面120(或第一影像畫面110’及第二影像畫面120’)於步驟205之比對中便降低其正確性。

請繼續參照第2A圖，其繪示本發明於第2圖之步驟201及203於選定對焦區之細部步驟流程圖。同樣地，在參考第2A圖時，請同時參考第1圖以及附件1至附件4。當被攝主體20面對攝影單元11並接受此系統之辨識前，處理單元14依據下列步驟進行選定第一對焦區111、第二對焦區121(第一對焦區111’或第二對焦區121’)：步驟2011選定此攝影單元11之一鏡頭畫面中之任一區域為第一對焦區111或111’；步驟2012對鏡頭畫面中所有色度信息進行分析，並劃分出多個色度區域：此步驟中，影像處理單元13在擷取第一影像畫面110前，對被攝主體20於鏡頭畫面中所有色度信息進行分析，分別劃分出周圍相似色度信息之色度區域，包括第一對焦區111或111’所屬之色度區域，使得各色度區域中之之所有色度信息均相當近似(例如：近似皮膚之顏色或頭髮之黑色)；步驟2013依據鏡頭畫面所有色度區域之色度信息，選定不同於第一對焦區111之另一色度區域為第二對焦區121：由於第一對焦區111(111’)與第二對焦區121(121’)的色度信息不同，第二對焦區121(121’)與第一對焦區111(111’)處於同一景深之機率便會降低。詳細地說，處理單元14便是依據上述影像處理單元13所劃分之色度區域，選定一與第一對焦區111(111’)不同之色度區域為第二對焦區121(121’)。

處理單元14亦可僅以其鏡頭畫面之中心區域為第一對 焦區111，而以鏡頭畫面遠離此中心區域之任一位置為第二對焦區121，例如是其鏡頭畫面之邊緣位置。

如此，便可降低第一對焦區111及第二對焦區121同時被選定至被攝主體20同一景深位置之機率，進而提升判斷被攝主體20之維度形態之正確性。

二、依據解析度不變之特點：另一實施例中，請參照附件5及附件6(在參考附件5及附件6時，請同時參考第1圖)，附件5為一立體被攝主體於攝影單元拍攝時之整體示意圖。附件6為一立體被攝主體於攝影單元拍攝時之局部放大圖。當攝影單元11之鏡頭對一被攝主體20之局部進行一定倍率之放大時，只要被攝主體20本身為一真實之物體，且具立體輪廓，攝影單元11便可對被攝主體20之放大局部重新對焦。如此，當攝影單元11擷取被攝主體20之局部放大圖，且攝影單元11進行影像擷取之解析度不變時，此局部放大圖之解析度仍與被攝主體20整體被拍攝成圖片時之解析度一致。

反之，請參照附件7及附件8(在參考附件7及附件8時，請同時參考第1圖)，附件7為一平面被攝主體於攝影單元拍攝時之整體示意圖。附件8為一平面被攝主體於攝影單元拍攝時之局部放大圖。當被攝主體20本身為刻意轉拍之平面影像/圖像時，由於被攝主體20於平面影像/圖之解析度已固定，因此，當攝影單元11之鏡頭對此被攝主體20之局部進行一定放大倍率時，攝影單元11便無法對被攝主體20之放大部份重新對焦，使得被攝主體20其放大部份的解析度將產生模糊化。意即，附件8(攝影單元11將被 攝主體20之局部放大而成之圖片)之解析度無法與附件7之解析度一致。

當一欲辨識之被攝主體20面對辨識系統10之攝影單元11時，請參照第3圖，第3圖繪示本發明辨識被攝主體維度形態之方法之另一實施例之步驟流程圖。處理單元14依據解析度不變之特點進行下列被攝主體20維度形態之判定步驟(在參考第3圖時，請同時參考第1圖)：步驟301對被攝主體20整體擷取一第三影像畫面130或130’(見附件5及附件7)：此步驟中，攝影單元11先取得被攝主體20之鏡頭畫面。處理單元14啟動攝影單元11之對焦功能，使得攝影單元11以全面對焦的方式，直接對被攝主體20之整體進行拍攝，並擷取出一個第三影像畫面130或130’)。其中此攝影單元11於拍攝時之畫面解析度例如為1024 x 768畫素(pixel)，則第三影像畫面130或130’之解析度便為1024 x 768畫素(pixel)；步驟302放大被攝主體20局部之影像倍率(見附件6及附件8)；此步驟中，利用此攝影單元11之鏡頭對被攝主體20之局部進行一特定影像倍率之放大，並對被攝主體20已放大的局部以一第三對焦區141或141’來進行對焦，以便調整出一第三焦點距離。此攝影單元11是依據第三焦點距離，使被攝主體20已放大的局部調整至最清晰之狀態。

步驟303依據此第三焦點距離對被攝主體20擷取一個第四影像畫面140或140’； 此步驟中，攝影單元11以此第三焦點距離擷取一個第四影像畫面140或140’，其中當擷取第三影像畫面130與第四影像畫面140(或第三影像畫面130’與第四影像畫面140’)時，攝影單元11依據相同之畫面解析度。

值得說明的是，攝影單元11並不限僅擷取一次被攝主體20局部放大之第四影像畫面140或140’，攝影單元11亦可擷取更多被攝主體20局部放大之第四影像畫面140或140’，以提高取樣之準確度。

步驟304分別對第三影像畫面130及第四影像畫面140(或第三影像畫面130’與第四影像畫面140’)相互進行比對，並判斷第三影像畫面130及第四影像畫面140(或第三影像畫面130’與第四影像畫面140’)之解析度及第三影像畫面130之解析度是否一致；每當攝影單元11擷取影像畫面後，影像畫面將被暫存至儲存單元12中，影像處理單元13則依序計算儲存單元12中之影像畫面之總畫素值，以供處理單元14進行解析度之比對，當處理單元14判斷出第三影像畫面130及第四影像畫面140(或第三影像畫面130’與第四影像畫面140’)之總畫素值為一致時，認定被攝主體為三維形態，並進行步驟305。反之，當處理單元14判斷出第三影像畫面130及第四影像畫面140(或第三影像畫面130’與第四影像畫面140’)之總畫素值不一致時，則認定被攝主體為二維形態，並進行步驟306。

此步驟中不限制任何影像處理單元13計算第三影像畫面130及第四影像畫面140之畫素值之方式以及任何比對 第三影像畫面130及第四影像畫面140解析度的方法。

步驟305認定此被攝主體20為三維形態，以供辨識系統10後續之應用(見附件5及附件6)：此實施例中認定此被攝主體20為三維形態之主要原因為，當處理單元14判斷出第三影像畫面130及第四影像畫面140之總畫素值例如均為1024 x 768畫素(pixel)時，代表即使被攝主體20之放大局部被擷取成第四影像畫面140，攝影單元11仍可依據攝影單元11之解析度，提供清晰之解析度。故，處理單元14可認定此被攝主體20本身具有立體輪廓(即三維形態)，為真實之物體，並發出此被攝主體20為三維形態之訊息，以供辨識系統10後續之應用。

步驟306認定此被攝主體20為二維形態，以供辨識系統10後續之應用(見附件7及附件8)：此實施例中認定此被攝主體20為二維形態之主要原因為，當處理單元14判斷出第三影像畫面130’之總畫素值不足例如1024 x 768畫素(pixel)時，則代表第四影像畫面140’之被攝主體20之放大局部產生模糊化。故，處理單元14可認定此被攝主體20為轉拍之平面影像/圖像(即二維形態)，其總畫素值仍固定不變，並發出此被攝主體20為二維形態之訊息，以供辨識系統10後續之應用。

最後，藉由本發明之辨識被攝主體20之維度形態的方法，辨識系統10便可快速地分辨出被攝主體20之維度形態，迅速過濾偽裝之辨識物，並依據處理單元14於認定維度形態的結果所發出之訊息，辨識系統10便可進行後續之 應用。例如辨識系統10惟有認定被攝主體20為三維形態時，才會依據儲存單元12中之臉形資料或瞳孔資料，對被攝主體20進行後續之臉形輪廓比對或瞳孔辨識機制，以節省辨識系統10之資源。惟，辨識系統10可進行後續之應用並不侷限於此。

雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，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。

10‧‧‧辨識系統

12‧‧‧儲存單元

11‧‧‧攝影單元

13‧‧‧影像處理單元

110、110’‧‧‧第一影像畫面

14‧‧‧處理單元

111、111’‧‧‧第一對焦區

20‧‧‧被攝主體

120、120’‧‧‧第二影像畫面

21‧‧‧背景物

121、121’‧‧‧第二對焦區

201－207‧‧‧步驟

130、130’‧‧‧第三影像畫面

2011－2013‧‧‧步驟

140、140’‧‧‧第四影像畫面

301－306‧‧‧步驟

141、141’‧‧‧第三對焦區

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，所附圖式之詳細說明如下：第1圖繪示本發明之一較佳實施例中一辨識系統的方塊圖。

第2圖繪示本發明辨識被攝主體維度形態之方法之較佳實施例之步驟流程圖。

第2A圖繪示第2圖之步驟201及步驟203中選定對焦區之細部步驟流程圖。

第3圖繪示本發明辨識被攝主體維度形態之方法之另一實施例之步驟流程圖。

附件1為一立體被攝主體於攝影單元對焦時之示意圖片。

附件2為一立體被攝主體於攝影單元對焦時之另一示 意圖片。

附件3為一平面被攝主體於攝影單元對焦時之示意圖片。

附件4為一平面被攝主體於攝影單元對焦時之另一示意圖片。

附件5為一立體被攝主體於攝影單元拍攝時之示意圖片。

附件6為一立體被攝主體於攝影單元拍攝時之局部放大圖片。

附件7為一平面被攝主體於攝影單元拍攝時之示意圖片。

附件8為一平面被攝主體於攝影單元拍攝時之局部放大圖片。

201－207‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種辨識被攝主體維度形態之方法，應用於一辨識系統上，該辨識系統具有一用以調整焦點距離之攝影單元，該方法包括：利用該攝影單元分別對一被攝主體其不同景深之位置進行對焦，並擷取出多個影像畫面；判斷該些影像畫面之解析度是否一致；以及當該些影像畫面之解析度一致時，該被攝主體為二維形態，當該些影像畫面之解析度不一致時，該被攝主體為三維形態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中利用該攝影單元分別對該被攝主體其不同景深之位置進行對焦，並擷取出多個影像畫面之步驟更包括：對該被攝主體的一第一位置進行對焦，以得到一第一焦點距離；依據該第一焦點距離對該被攝主體擷取一第一影像畫面；對該被攝主體的一第二位置進行對焦，以得到一第二焦點距離；以及依據該第二焦點距離對該被攝主體擷取一第二影像畫面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中判斷該些影 像畫面之解析度是否一致之步驟更包括：依序計算該第一影像畫面及該第二影像畫面之總畫素值；以及判斷該第一影像畫面及該第二影像畫面之總畫素值是否一致。
4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該辨識系統上分別計算該第一影像畫面於第一位置之局部畫素值及該第二影像畫面於第二位置之局部畫素值。
5. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中選定該第一位置及該第二位置之方法包括：選定該攝影單元之一鏡頭畫面中之任一區域為該第一位置；依據該鏡頭畫面之該第一位置之色度信息，劃分出一該第一位置所屬之色度區域；以及依據該第一位置所屬之色度區域，選定不同於該第一位置所屬之色度區域之另一色度區域為該第二位置。
6. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中選定該第一位置及該第二位置之方法包括：選定該攝影單元之一鏡頭畫面中之中心區域為該第一位置；以及選定該攝影單元之該鏡頭畫面中遠離該中心區域之任一位置為該第二位置。
7. 一種辨識被攝主體維度形態之方法，應用於一辨識系統上，該辨識系統具有一用以調整焦點距離之攝影單元，該方法包括：利用該攝影單元對一被攝主體擷取一影像畫面；利用該攝影單元放大該被攝主體之局部；利用該攝影單元對該被攝主體之該放大局部進行對焦，並擷取出另一影像畫面；判斷該些影像畫面之解析度是否一致；以及當該些影像畫面之解析度均一致，該被攝主體為三維形態，當該些影像畫面之解析度不一致，該被攝主體為二維形態。
8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中利用該攝影單元對該被攝主體擷取該影像畫面之步驟更包括：對該被攝主體之整體以全面對焦的方式，並依據一畫面解析度擷取一第三影像畫面。
9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中利用該攝影單元對該被攝主體之該放大局部進行對焦，並擷取出該另一影像畫面之步驟更包括：對該被攝主體之該放大局部進行對焦，以得到一第三焦點距離；以及依據該第三焦點距離對該被攝主體之該放大局部擷取一第四影像畫面，其中該攝影單元依據相同之該畫面解析度擷取該第四影像畫面。
10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中判斷該些影像畫面之解析度是否一致之步驟更包括：依序計算該第三影像畫面及該第四影像畫面之總畫素值；以及判斷該第三影像畫面及該第四影像畫面之總畫素值是否一致。