TWI612497B - 主動影像追蹤方法、影像追蹤輔助裝置與嵌入式系統 - Google Patents

Abstract

說明書揭露一種主動影像追蹤方法、影像追蹤輔助裝置與嵌入式系統，影像追蹤輔助裝置包括有固定機構、轉向機構與影像辨識元件，影像辨識元件包括有內建的攝影機與嵌入式系統。當啟動嵌入式系統時，透過攝影機取得一連續影像，嵌入式系統解析連續影像中各幀影像資訊後，判斷連續影像中包括一目標影像時，能夠根據目標影像的影像資訊在連續影像中鎖定目標影像的位置，並根據目標影像移動的狀態產生控制訊號，以控制轉向機構帶動固定機構執行水平與/或垂直轉向，達成追蹤目標影像的目的。

Description

主動影像追蹤方法、影像追蹤輔助裝置與嵌入式系統

一種提供拍照裝置的影像追蹤技術，特別是應用於影像追蹤輔助裝置上鎖定目標影像的一種主動影像追蹤方法，以及裝置中實現主動影像追蹤方法的嵌入式系統。

智慧型裝置產生許多的革命，其中之一是裝置上的照相功能，提供使用者更好的照相體驗，除了朝特定事物拍照外，更包括自拍，讓使用者可以透過智慧型裝置上的前鏡頭拍攝自己，並同時以顯示屏幕觀看拍攝的狀況，達到拍照與自拍的目的。

接著有自拍棒或是延伸拍照的裝置的產品上市，這類自拍棒主要的結構是一支提供手握的長桿，前端設有夾具，可以夾住照相裝置，如前述的智慧型裝置，使得能在更遠的距離以多種角度拍照，也方便自拍，一般來說是有更多的拍照對象，還有更廣的拍攝範圍。

不同於一般自拍棒或可以延伸拍照的工具需要使用者自行調校拍照角度，或是有裝置可以依據執行拍照的智慧型裝置內的軟體方法調校拍攝畫面的技術，本揭露書描述一種主動影像追蹤方 法，以及使用此方法的影像追蹤輔助裝置。

根據實施例，主動影像追蹤方法所應用的影像追蹤輔助裝置包括一固定機構、一轉向機構與一影像辨識元件，影像辨識元件包括有內建的攝影機以及一嵌入式系統，嵌入式系統即以電路系統與韌體實現主動影像追蹤的目的。

在此主動影像追蹤方法中，當啟動嵌入式系統後，會以影像辨識元件的攝影機取得連續影像，通過解析連續影像中各幀影像資訊來判斷是否包括一目標影像。比對得到目標影像的方式是透過建立在資料庫中的目標影像記錄，目標影像記錄包括記錄臉部特徵、頭型、一個人的半身或全身，或多人的半身或全身的人形影像特徵等。當從連續影像中判斷有目標影像，即以嵌入式系統暫存目標影像的影像資訊，之後，能夠根據目標影像的影像資訊產生一控制訊號，以控制轉向機構執行水平與/或垂直轉向，達成追蹤目標影像的目的。

在驅動轉向機構轉向時，嵌入式系統係根據目標影像在連續幀的影像資訊，包括偵測目標影像的移動方向與/或速度，據此產生的控制訊號將可驅動轉向機構補償這個移動方向與/或速度，使得拍攝中的目標影像一直可以維持在特定的畫面位置上。

根據影像追蹤輔助裝置的實施例，裝置包括固定照相裝置的固定機構、轉向機構，可以帶動該固定機構以水平或垂直方向轉向，以及影像辨識元件，影像辨識元件可與轉向機構具有一電性連結關係，或是同樣可以結構上連動，而被轉向機構帶動。

在一實施例中，影像追蹤輔助裝置如一具有長桿的自拍棒，一端為使用者手持的的支撐機構，另一端的固定機構則為以夾具承載與固定照相裝置。在另一實施例中，影像追蹤輔助裝置可為一承載照相裝置的腳架，腳架為立於地面的支撐結構，固定機構為一雲台。

在嵌入式系統的實施例中，嵌入式系統包括有一資料庫，其 中記載一或多筆的目標影像的影像資訊，包括一影像擷取單元，可經內建的攝影機取得一連續影像，包括一影像辨識單元，自影像擷取單元取得連續影像後，解析取得各幀影像資訊，比對資料庫記載的目標影像的影像資訊，當辨識到連續影像中包括目標影像，先暫存目標影像的影像資訊，並以一控制單元根據目標影像的影像資訊產生控制驅動單元轉向運作的控制訊號。

為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

101‧‧‧承載機構

103‧‧‧影像辨識模組

105‧‧‧轉向機構

107‧‧‧電源

20‧‧‧照相裝置

201‧‧‧支撐機構

203‧‧‧固定機構

205‧‧‧轉向機構

207‧‧‧影像辨識元件

30‧‧‧照相裝置

301‧‧‧支撐機構

303‧‧‧固定機構

305‧‧‧轉向機構

307‧‧‧影像辨識元件

40‧‧‧照相裝置

401‧‧‧支撐機構

405‧‧‧轉向機構

407‧‧‧影像辨識元件

80‧‧‧智慧型裝置

82‧‧‧影像追蹤輔助裝置

821‧‧‧支撐機構

823‧‧‧固定機構

825‧‧‧轉向機構

827‧‧‧影像辨識元件

90‧‧‧嵌入式系統

901‧‧‧資料庫

903‧‧‧影像辨識單元

905‧‧‧影像擷取單元

907‧‧‧通訊單元

909‧‧‧控制單元

911‧‧‧驅動單元

92‧‧‧轉向機構

94‧‧‧智慧型裝置

96‧‧‧攝影模組

100‧‧‧智慧型裝置

102‧‧‧目標影像位置

111‧‧‧目標影像第一範圍

113‧‧‧第一位置

112‧‧‧目標影像第二範圍

114‧‧‧第二位置

d1,d2,d3,d4‧‧‧第一位置各向距離

d5,d6,d7,d8‧‧‧第二位置各向距離

121‧‧‧支撐機構

123‧‧‧固定機構

125‧‧‧轉向機構

127‧‧‧影像辨識元件

θ‧‧‧拍攝角度

步驟S501~S509‧‧‧主動影像追蹤方法流程

步驟S601~S605‧‧‧主動影像追蹤方法流程

步驟S701~S717‧‧‧主動影像追蹤方法流程

圖1顯示為本發明影像追蹤輔助裝置的實施例概圖；圖2顯示為本發明具主動影像追蹤功能的影像追蹤輔助裝置的實施例示意圖之一；圖3顯示為本發明具主動影像追蹤功能的影像追蹤輔助裝置的實施例示意圖之二；圖4顯示為本發明具主動影像追蹤功能的影像追蹤輔助裝置的實施例示意圖之三；圖5顯示運作於本發明嵌入式系統的主動影像追蹤方法的實施例流程；圖6顯示運作於本發明手機程式的主動影像追蹤方法的實施例流程；圖7顯示運作於本發明嵌入式系統的主動影像追蹤方法的另一實施例流程；圖8顯示本發明主動影像追蹤方法初始設定的實施例示意圖；圖9顯示實現本發明主動影像追蹤方法的嵌入式系統功能方 塊圖；圖10顯示本發明主動影像追蹤方法中設定目標位置的實施例示意圖；圖11顯示本發明主動影像追蹤方法中追蹤目標位置的實施例示意圖；圖12顯示本發明具主動影像追蹤功能的影像追蹤輔助裝置的另一實施例示意圖。

本揭露書提出一種主動影像追蹤方法，主動影像追蹤方法主要是實現在一嵌入式系統中，以軟體或韌體配合硬體而實現的影像追蹤技術，嵌入式系統較佳為一個內嵌於具有影像攝取鏡頭的裝置中的電路系統，如一整合式電路系統(IC)，其中主要元件為影像攝取鏡頭與數位影像處理器，以直接將攝取的影像處理後，執行自動影像追蹤的目的，適用一種影像追蹤輔助裝置。

圖1顯示為本發明影像追蹤輔助裝置的實施例概圖，此概圖描述影像追蹤輔助裝置的幾個主要的元件，包括承載機構101、影像辨識模組103、轉向機構105與電源107。

在一實施例中，所述影像追蹤輔助裝置例如為一個由使用者握持的自拍裝置(非僅自拍用途)，一端為使用者手握的支撐結構(如桿子、握柄)，一端則是用以裝載另一具有追蹤目標影像功能的設備，或照相裝置(如具有照相功能的裝置、照相機等)的承載機構101，可稱為雲台。影像追蹤輔助裝置設有一影像辨識模組103，此具有攝像的鏡頭以及執行影像處理的電路系統與韌體(firmware)，用以判斷出拍攝影像中是否有目標影像，並能偵測出目標影像的位置與移動，執行自動追蹤的功能。

影像追蹤輔助裝置設有一轉向機構105，轉向機構105與承載機構101結構上有連接關係，轉向機構105可以根據控制指令轉 向，如水平轉向、垂直轉向，或是兩者兼備，轉向時可以帶動承載機構101轉動。在一實施例中，轉向機構105亦可以與影像辨識模組103有結構上的連接關係，使得轉向機構105轉動時可以帶動影像辨識模組103轉動，同時控制影像辨識模組103上的攝像鏡頭的拍攝方向。在發明中主動影像追蹤方法中，轉向機構105可根據影像辨識模組103執行自動追蹤某個目標影像時產生的控制訊號執行水平或垂直轉動，進而帶動影像辨識模組103轉動而達到自動追蹤的目的。

影像追蹤輔助裝置為具有影像擷取、處理影像、訊號傳輸等能力，以及帶動轉向機構105轉向的智慧型裝置，運作時，可由內建的電源107供電，或提供電源管理功能。

在其他實施例中，影像追蹤輔助裝置可為立在地上的腳架，或是擺在桌上的基座，其上設有承載機構101，即為腳架或基座上乘載照相機或其他具有照相功能的裝置的支撐結構，可稱雲台；影像辨識模組103為執行影像擷取與影像辨識的攝像鏡頭與電路系統的組合，轉向機構105可帶動承載機構101轉動，亦或可帶動影像辨識模組103轉動。另同樣有電源107。

影像追蹤輔助裝置的實施例之一可參考圖2所示的示意圖。

此例的影像追蹤輔助裝置如一個具有長桿的自拍棒或可延伸拍照的工具，一端為使用者手持的支撐機構201，讓使用者將拍照的位置延伸一段長度，另一端則為承載與固定用以追蹤目標影像的設備的固定機構203，例如照相裝置、攝影機、閃光燈、補光燈或收音麥克風等需要鎖定某個目標影像執行任務的設備。此例顯示固定機構203為固定一照相裝置20，如固定手機或照相機的夾具。

轉向機構205與固定機構203連結，使得轉向機構205的轉動可以同時帶動固定機構203上的照相裝置20。根據實施例之一，轉向機構205如一個馬達，馬達根據控制訊號可以水平或垂 直方向轉動，包括方向與/或速度(方向為主，速度可以忽略，或作為輔助參數)；若馬達為一種雙軸向的馬達，可以依據控制訊號自動進行各種方向的轉動。

轉向機構205與影像辨識元件207有一電性連結關係，影像辨識元件207產生控制訊號，傳送至轉向機構205，而在另一實施例中同樣可與影像辨識元件207也結構上的連結關係，使得轉向機構205的轉動可以同時帶動影像辨識元件207朝向控制訊號所指示的方向拍攝。影像辨識元件207如一個內建於影像追蹤輔助裝置的照相裝置，設有一攝影機，此攝影機無需過高的解像能力，僅須取得足夠辨識有否目標影像的連續影像，以即時執行影像處理判斷當中的目標影像。其主要目的就是執行影像辨識、目標影像判斷與追蹤特定目標影像的功能。

在此例中，使用者可以手持影像追蹤輔助裝置的支撐機構201，藉由固定機構203控制照相裝置20朝向要拍攝的對象進行拍照、錄影或監視，而本發明提出的影像追蹤輔助裝置則是提供更細微的自動追蹤目標影像的功能，除了可以辨識出拍攝中的目標影像，還可以依照使用者設定的位置進行拍照或錄影。其中主要方式就是根據影像辨識元件207辨識得到的目標影像後，透過控制訊號控制轉向機構205帶動固定機構203與影像辨識元件207，可以追蹤拍攝畫面中的目標影像，更可鎖定此目標影像在使用者設定的位置上。

另一實施例如圖3所示，此例顯示為本發明的影像追蹤輔助裝置為一個腳架，腳架為立於地面的支撐結構，如圖示的支撐機構301，上方或一端設有可以鎖固一部照相裝置30或攝影機等影像擷取裝置的固定機構303，固定機構303如承載照相機的腳架雲台，可以螺絲鎖固或其他方式固定照相裝置30。固定機構303可固定在一轉向機構305上，轉向機構305如一個馬達，能夠根據影像辨識元件307所產生的控制訊號轉向，帶動固定機構303上 的照相裝置30，主要目的是能夠藉此追蹤目標影像。而轉向機構305亦能以結構連結影像辨識元件307，使得影像辨識元件307一同被帶動，更能與照相裝置30所能夠擷取的畫面同步。

圖4顯示的影像追蹤輔助裝置的另一實施例示意圖，此例影像追蹤輔助裝置如一可裝載照相裝置40的裝置，可擺設於桌上、設於天花板，或裝在牆壁上等任意處。

照相裝置40如一部視訊攝影機，裝載在影像追蹤輔助裝置上，影像追蹤輔助裝置包括一支撐機構401，影像追蹤輔助裝置藉由此支撐機構401固定於特定位置上，支撐結構401更以一固定機構固定照相裝置40，如此例轉向機構405下方的圓柱體。支撐機構401照相裝置40的底座。影像追蹤輔助裝置設有轉向機構405，如一個馬達，並能同時與影像辨識元件407連結。在結構上轉向機構405、支撐機構401與影像辨識元件407可相互連結，影像辨識元件407可為一模組化元件，藉由結構連結於轉向機構405上。轉向機構405根據影像辨識元件407產生追蹤目標影像產生的控制訊號而轉向，使得影像辨識元件407可以隨著轉向機構405轉動。

以上圖2至圖4分別示意表示本發明影像追蹤輔助裝置的幾種實施態樣，影像追蹤輔助裝置的主要結構有固定照相裝置的固定機構(203,303)、轉向控制的轉向機構(205,305,405)，以及影像辨識元件(207,307,407)。轉向機構如一個會帶動固定機構以及/或影像辨識元件的馬達，可為單軸向(水平或垂直)或雙軸向(水平與垂直)的馬達，與影像辨識元件具有一電性連結關係，影像辨識元件主要元件包括攝影機，並涵蓋內部必要的控制電路，設有一嵌入式系統，嵌入式系統較佳為載於電路系統中的韌體實現，用以執行一主動影像追蹤方法。

主動影像追蹤方法可參考圖5所示流程，方法運作於本發明影像追蹤輔助裝置中的嵌入式系統的流程實施例，影像追蹤輔助 裝置如前述實施例，主要元件有固定機構、轉向機構與影像辨識元件，影像辨識元件中設有嵌入式系統。

開始如步驟S501，啟動影像追蹤輔助裝置的嵌入式系統，通過影像辨識元件上的攝影機取得影像，較佳為連續影像，以一影像處理手段逐幀(frame)進行辨識處理，如步驟S503，用以辨識各幀影像中的目標影像。其中之一實施例係先從各幀影像中取得影像特徵，如影像的輪廓、色彩、連續幀的影像變化等數據，以此比對一資料庫中設定的目標影像記錄，通過影像特徵比對，可以得出符合資料庫中設定的目標影像記錄的影像。其中，資料庫可內建於前述嵌入式系統的記憶體中。

資料庫中的目標影像記錄為記載了被認定為目標影像的影像特徵，例如：特定使用者的臉部特徵、頭形、一或多人的人形影像特徵，其中人形還包括半身或全身的影像特徵，另也不排除讓使用者設定特定物品的影像特徵，這些都可作為主動影像追蹤的目標影像。

當從連續幾幀的影像中判斷得到有目標影像，如步驟S505，嵌入式系統將先暫存連續幀的目標影像的影像資訊，根據此暫存資料，對照資料庫中的目標影像記錄。根據實施例之一，嵌入式系統的軟體程式將先生成一虛擬範圍，例如一個方形區域，設定一個目標影像在畫面中的相對位置，可以進而透過記錄連續幀的目標影像的位置鎖定目標影像的位置。

接著，如步驟S507，根據連續幀的目標影像的位置記錄可以得到目標影像的移動方向、位置變化等影像資訊，這些影像資訊成為控制轉向機構的依據，如步驟S509，如此，嵌入式系統產生控制訊號，通過特定通訊手段傳送到轉向機構，以控制轉向機構轉向，轉向包括水平、垂直，或水平與垂直兩者兼具的轉向，如此，可以鎖定目標影像的位置，使得目標影像位於畫面中的一目標位置上，達到追蹤目標影像的目的。

在一實施例中，若如圖2至圖4的實施例所示，轉向機構與固定機構與影像辨識元件為結構上相連結的設計，轉向機構可以根據控制訊號同時帶動固定機構與影像辨識元件的轉向，使得該影像辨識元件所拍攝的影像可以與固定機構上照相裝置拍攝的影像具有同步的影像內容，能夠更有效地追蹤目標影像與拍照。

在前述流程實施例中，於嵌入式系統啟動而辨識目標影像之前，可以由使用者事先設定目標影像在連續影像中的一個範圍內。當嵌入式系統辨識到有目標影像時，產生的控制訊號即控制轉向機構，而使得通過攝影機拍攝到的目標影像可以維持在目標位置上，流程如圖6所示為運作於本發明手機程式的主動影像追蹤方法的實施例。

在步驟S601中，使用者可以先在影像追蹤輔助裝置中嵌入式系統中設定一目標位置，這個目標位置就是維持目標影像在拍攝畫面中的位置，達到帶動照相裝置追蹤與拍攝的目的。根據實施例之一，由使用者操作影像追蹤輔助裝置，使之連線一外部的電腦裝置，如智慧型手機，連線方式如WiFi^TM、Bluetooth^TM等近端的通訊協定，可從電腦裝置中執行的軟體(如手機程式)中設定拍攝畫面中的某個位置或範圍。

根據另一實施例，影像追蹤輔助裝置上的目標位置設定仍可不用使用外部電腦裝置進行設定，而是嵌入式系統中提供幾個預設目標位置，如畫面中央，畫面左側與於畫面右側，提供使用者使用；或可經由特定輸入介面選擇目標位置，或是自預設位置選擇其一。

配合圖5描述的流程，可於辨識目標影像之前，完成設定目標影像在連續影像中的目標位置，拍攝時，當辨識得到目標影像時，產生的控制訊號即用以控制轉向機構，帶動固定機構上的照相裝置，使得拍攝到的目標影像可維持在拍攝畫面中的目標位置上，當此步驟連續動作，也就實現追蹤目標影像的目的。

利用上述電腦裝置的軟體(如手機程式)設定自動影像追蹤裝置時，更可包括如步驟S603所述的步驟，可以設定一拍照容許範圍，拍照容許範圍係限制轉向機構的水平(如120度)或垂直轉向角度(如45度)，以限制轉向機構的轉向，也就限制了追蹤目標影像的視野(Field of View)，如此可以更合理地追蹤目標影像，一旦目標影像移出這個視野，即放棄追蹤，回到拍攝影像與辨識目標影像的最初狀態下。

之後，如步驟S605，在電腦裝置中完成設定上述的目標位置(一個影像位置或範圍)與/或拍照容許範圍(水平或垂直轉向角度)後，可以將設定值傳送到影像追蹤輔助裝置中的嵌入式系統中，記錄為該次拍攝的目標位置，以及/或拍攝目標影像的視野。

圖7所示流程接著描述運作於本發明嵌入式系統的主動影像追蹤方法的再一實施例流程。在此流程實施例中，描述了嵌入式系統與影像追蹤輔助裝置中各機構的運作。

開始如步驟S701，啟動裝置中嵌入式系統，以驅動影像辨識元件開始拍攝影像，包括可間歇式連續拍攝靜態影像，或是拍攝動態影片。接著如步驟S703，嵌入式系統取得連續影像後，解析各幀影像資訊，方法主要是逐幀進行影像處理，如步驟S705，得到連續幀中的影像變化，並比對資料庫中設定的目標影像記錄，這些目標影像記錄為使用者設定有興趣成為追蹤對象的影像資訊，如一個人臉部特徵、頭形、一個人的半身或全身人形特徵，或多人的半身或全身的人形影像特徵。

也就是說，在影像追蹤輔助裝置中嵌入式系統自動辨識目標影像的模式下，需要事先設定使用者有興趣追蹤的目標為何，一般來說，拍照的目標主要為人(但不限定僅針對人)，甚至可以針對特定人的臉部辨識，當畫面中出現某人的臉部特徵時，則以此人為主要追蹤對象；若沒有某人的臉部特徵時，可以頭形為主，或是當辨識出有人的半身或全身人形，也可以此人形為主要追蹤 對象；若畫面中辨識得到有多人(多個人組合的團體)在一個範圍內，則視為要進行團體照，嵌入式系統可以此影像範圍為主要追蹤的對象。影像追蹤輔助裝置仍可提供使用者設定有興趣的優先追蹤對象，如動物、植物、車輛等物品，使得影像追蹤輔助裝置的追蹤功能更為多樣化。

接著如步驟S707，對照資料庫的目標影像記錄，以判斷各幀影像中是否有符合的目標影像，執行如步驟S709的判斷步驟，當判斷並未得到目標影像時，重複步驟S701至S707，持續拍攝影像、解析影像與判斷是否有目標影像進入拍攝畫面中；當判斷到有目標影像時，繼續執行步驟S711，對此具有目標影像的畫面連續拍攝影像，判斷目標影像在整個畫面的位置，取得影像資訊，標記出目標影像的影像資訊，如輪廓、位置、畫素色彩資訊等，暫存在嵌入式系統的記憶體中。

再如步驟S713，嵌入式系統可以根據標記的目標影像的影像資訊鎖定目標影像，在連續幀的持續鎖定時，達到追蹤目標影像的目的。同時，如步驟S715，從連續幀的目標影像的位置可以偵測目標影像移動方向、速度等數據，藉此形成一控制訊號，控制訊號記載了提供主動影像追蹤上的轉向機構的轉向指令，例如指示轉向機構向左、向右、向上或向下的轉動角度，如步驟S717，即驅動轉向機構轉向，同時帶動固定機構上的照相裝置，維持目標影像在畫面中，或是在畫面中的一目標位置上。

圖8顯示本發明主動影像追蹤方法初始設定的實施例示意圖，此例顯示有一影像追蹤輔助裝置82，具有可手持或固定在某位置的支撐機構821，一端的固定機構823可以承載一照相裝置。支撐機構821上設有一轉向機構825，如一個馬達，轉向機構825可與固定機構823結構上連結，可以帶動固定機構轉向；轉向機構825亦可與影像辨識元件827結構上連結，可同步帶動影像辨識元件827轉向。

影像辨識元件827主要元件有一攝影機，以及設有嵌入式系統，以攝影機取得一個視角的影像訊號，提供目標影像辨識的功能，並依照目標影像的移動狀態產生控制轉向機構825轉向的控制訊號，同時能夠帶動固定機構823上的照相裝置拍攝到目標影像。

根據實施例，設定嵌入式系統的方式可以連線外部的電腦裝置，如此例的智慧型裝置80，智慧型裝置80執行一行動應用程式(app)，行動應用程式先與嵌入式系統達成無線連線，由行動應用程式中的控制介面設定嵌入式系統執行影像追蹤的參數，例如上述實施例所述的目標影像，可為一個人的臉部特徵、人形或是多人等；可設定目標影像在畫面中的目標位置，例如畫面中的一個位置或一個範圍；可設定轉向機構的水平或垂直轉向角度，以規範一個拍照容許範圍。

值得一提的是，智慧型裝置80的顯示螢幕可以顯示或表示出影像辨識元件827上的攝影機的拍攝範圍，或是直接看到拍攝的畫面，可以方便直接設定目標影像的目標位置。

更者，在影像追蹤輔助裝置的固定機構上承載的照相裝置本身有一個拍攝視野，稱第一視野，而影像追蹤輔助裝置上的影像辨識元件827上負責影像辨識與追蹤目標影像的攝影機也具有一個拍攝視野，稱第二視野，第一視野與第二視野若為一樣的視野，則嵌入式系統無需進行視野校對。但若第一視野與第二視野不同，也就是照相裝置拍攝第一視野內的影像與影像辨識元件827的攝影機拍攝第二視野內的影像之間會有誤差，使得判斷的影像資訊產生誤差，因此，嵌入式系統提供補償機制。

嵌入式系統提供的控制訊號所記載的轉向機構的轉向指令是要帶動固定機構上的照相裝置調整拍攝角度，然而，若第一視野與第二視野具有一視野比例，嵌入式系統將對照此視野比例提供拍照角度補償與調整。在另一實施例中，若第一視野與第二視野 存在一視野比例，嵌入式系統可依照此視野比例調整攝影機的第二視野，包括放大、縮小、長寬比例調整等，調整後第二視野可以準確對照第一視野。如此，影像辨識元件827的攝影機所拍攝畫面與辨識得到的目標影像的位置可以對應到照相裝置拍攝的內容。

圖9顯示實現本發明主動影像追蹤方法的嵌入式系統功能方塊圖，圖示的嵌入式系統90為電路系統與其中韌體所實現，設有資料庫901，用以記載一或多筆的目標影像的影像資訊，作為判斷目標影像的比對基礎。嵌入式系統90包括影像辨識單元903，如一處理影像辨識的軟體手段，可以自影像擷取單元905經攝影模組96(包含攝像鏡頭與相關電路)取得實景影像，為連續影像，影像辨識的軟體手段解析影像，比對資料庫901中儲存的目標影像的影像資訊後，可以辨識連續影像中的各幀是否包括目標影像。值得一提的是，嵌入式系統90為一個電路系統與韌體的組合，外部實體的攝影模組96(包括鏡頭與相關電路)為一模組化的元件，影像擷取單元905與攝影模組96的連接關係除了可以為結構上一體的設計，內部僅以訊號線相互連接，更可如另一實施例中以一排線彼此連接，模組化的攝影模組96再以結構上裝載(mount)在一起。

當與資料庫比對，判斷出目標影像後，影像辨識單元903可以取得目標影像的影像資訊，並暫存連續影像中的目標影像的影像資訊。此目標影像的影像資訊即成為嵌入式系統追蹤的目標，並持續在連續影像中得出目標影像的位置，可以偵測目標影像的移動方向與/或速度。

嵌入式系統中的控制單元909係電性連接影像辨識單元903，用以取得影像辨識單元903辨識到目標影像的結果，並根據偵測到目標影像的移動方向與/或速度，產生控制訊號，控制訊號記載了提供驅動單元911的轉向指令。驅動單元911即為轉向機 構92(如馬達、步進馬達)的控制電路，用以控制轉向機構92水平或垂直的轉向，與/或轉向速度。

嵌入式系統更包括一通訊單元907，主要是處理無線通訊訊號的電路，可以WiFi^TM或Bluetooth^TM等近端通訊技術連線外部電腦裝置，如圖示的智慧型裝置94，智慧型裝置94執行的程式提供使用者介面，讓使用者可以管理嵌入式系統，設定嵌入式系統的參數，得到嵌入式系統的數據。

根據本發明實施例，在嵌入式系統中的電路系統與韌體執行的主動影像追蹤方法中，當判斷到有目標影像進入畫面，即根據目標影像的影像資訊追蹤目標影像在畫面中的位置，同時也可以開始拍照、錄影，或是進行監視，也可自動讓目標影像維持在一個系統預設的位置，如畫面中央，透過影像辨識技術取得目標影像在畫面中的移動狀態，再帶動照相裝置拍攝。然而在另一實施例中，使用者可以透過管理嵌入式系統的使用者介面上設定一個自己決定的目標位置，嵌入式可以讓目標影像鎖定在此目標位置上，影像追蹤輔助裝置上的轉向機構會隨著目標影像移動而自動轉向，帶動固定機構上的照相裝置，使得拍攝時同時維持目標影像在目標位置上。

設定目標位置的實施例可參考圖10所示的實施例，圖中智慧型裝置100上啟始一使用者介面，使用者介面已經顯示影像追蹤輔助裝置上攝影機即時所拍攝的畫面，開始拍攝前，使用者可以觸控或特定輸入方式決定畫面中的目標影像位置102。

圖11接著顯示本發明主動影像追蹤方法中追蹤目標位置的實施例示意圖，圖中示意表示一個智慧型裝置100的顯示畫面，可以為影像追蹤輔助裝置上攝影機拍攝的即時畫面，也可以表示影像追蹤輔助裝置上承載的照相裝置上所取得的畫面，畫面中以虛線框表示一個目標影像的移動狀態。

當影像追蹤輔助裝置中嵌入式系統運作時，開始追蹤目標影 像，目標影像在嵌入式系統的運作中為暫存的影像資訊，如圖示的目標影像第一範圍111，影像資訊同時記載目標影像在畫面中的資訊，可以一個點表示目標影像的位置，如圖示的第一位置113，目標影像資訊同時也可表示目標影像在畫面中的範圍，如可以第一位置各向距離d1,d2,d3,d4表示目標影像所佔據的範圍。

在嵌入式系統執行的主動影像追蹤方法中，將隨時分析影像資訊，運算目標影像在畫面中的移動方向與/或速度，可以辨識出目標影像在畫面中的變動，如在一個時間內，目標影像從第一位置113移動在第二位置114，也就是目標影像第一範圍111變動成目標影像第二範圍112，第二位置各向距離d5,d6,d7,d8定義出相對位置，這個影像資訊的變化將被運算成目標物件的移動方向與/或速度，並據此產生控制訊號，用以控制轉向機構在水平以及/或垂直方向的轉向參數，包括轉向方向與/或轉向速度。若加上轉動速度的轉向參數，可以控制轉向機構的轉向速度，如調整步進馬達的速度。

除以上實施例之外，根據圖12所示的實施例，影像追蹤輔助裝置上的轉向機構可以僅帶動承載照相裝置的固定機構，而沒有與影像辨識元件(包括影像追蹤輔助裝置上的攝影機)有連動關係。

圖示顯示有一如自拍棒的示意圖，包括有支撐機構121，如自拍棒的手持的桿子；包括有固定機構123，如固定照相裝置(如手機)的夾具；固定機構123結構上與轉向機構125連結，轉向機構125根據指示轉向時，同時帶動固定機構123。影像追蹤輔助裝置另於支撐機構121上設有影像辨識元件127，影像辨識元件127並不與轉向機構125連動。

影像辨識元件127具有一拍攝角度θ，運作時，影像辨識元件127因為不隨著轉向機構125同步轉向，因此會限定固定機構123上的照相裝置在一個範圍內追蹤目標影像。當影像辨識元件 127在此拍攝角度θ內辨識到目標影像，產生的控制訊號反映出追蹤目標影像時的一個相對位置變化，以此驅動轉向機構125轉向，其中，即便影像辨識元件127拍攝的畫面不會與照相裝置拍攝的影像有前述視野比例的關係，仍可實現主動影像追蹤的目的。

是以，根據揭露書所載實施例，本發明提出一種主動影像追蹤的技術，主要是在一個影像追蹤輔助裝置上設有影像辨識元件，本發明提出的主動影像追蹤技術由裝載追蹤目標影像的設備的單一影像追蹤輔助裝置單獨實現，運用內建的攝影機，攝影機拍攝的畫面係用以辨識畫面中是否有要追蹤的目標影像，且內部即帶動轉向機構，達到準確而有效率即時影像處理的目的。如此，本發明提出的技術方案不是使用外部照相裝置(如智慧型手機)內的軟體與硬體處理能力來執行影像處理，也不用處理所承載設備與現行裝載照相裝置的自拍裝置或腳架上轉向機構的通訊與校正，並不會耗費其他裝置的資源。

惟以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖示內容所為之等效結構變化，均同理包含於本發明之範圍內，合予陳明。

20‧‧‧照相裝置

201‧‧‧支撐機構

203‧‧‧固定機構

205‧‧‧轉向機構

207‧‧‧影像辨識元件

Claims (12)

1. 一種主動影像追蹤方法，應用於一影像追蹤輔助裝置，該影像追蹤輔助裝置包括一固定機構、一轉向機構與一影像辨識元件，該影像追蹤輔助裝置以該固定機構固定一設備，該設備連線該影像追蹤輔助裝置，該影像追蹤輔助裝置輔助該設備追蹤一目標影像，該影像辨識元件中設有一嵌入式系統，該方法包括：啟動該嵌入式系統，通過該影像辨識元件的一攝影機取得一連續影像；該嵌入式系統解析該連續影像中各幀影像資訊，判斷該連續影像中是否包括該目標影像；當從該連續影像中判斷有該目標影像，即以該嵌入式系統暫存該目標影像的影像資訊；以及根據該目標影像的影像資訊，該嵌入式系統產生一控制訊號，以控制該轉向機構經該固定機構帶動該設備執行轉向，轉向包括水平、垂直，或兼具水平與垂直，達成追蹤該目標影像的目的。
2. 如請求項1所述的主動影像追蹤方法，其中辨識該目標影像的步驟更包括：以該連續影像各幀的影像比對一資料庫中設定的目標影像記錄，該目標影像記錄為記載於該資料庫中的一臉部、頭形、一人的半身或全身，或多人的半身或全身的人形影像特徵。
3. 如請求項2所述的主動影像追蹤方法，其中，於辨識該目標影像之前，設定該目標影像在該連續影像中的一目標位置，該控制訊號即控制該轉向機構，使得該目標影像維持在該目標位置上。
4. 如請求項3所述的主動影像追蹤方法，其中該設備為一電腦裝置，以該電腦裝置中執行的軟體設定一拍攝畫面的一位置或一範圍，傳送到該嵌入式系統後記錄為該目標位置。
5. 如請求項3所述的主動影像追蹤方法，其中該設備為一電腦裝置，以該電腦裝置中執行的軟體設定一拍攝畫面的一拍照容許範圍，該拍照容許範圍係限制該轉向機構的水平或垂直轉向角度，以限制追蹤該目標影像的一視野，傳送到該嵌入式系統後記錄為該拍照容許範圍。
6. 如請求項1至5其中之一所述的主動影像追蹤方法，其中該嵌入式系統根據該目標影像在該連續幀的影像資訊，偵測該目標影像的移動方向、速度，或是移動方向與速度的組合，根據該目標影像的移動方向或速度產生該控制訊號，該控制訊號記載了提供該轉向機構的轉向指令。
7. 如請求項1所述的主動影像追蹤方法，其中該設備為一照相裝置，該照相裝置拍攝一第一視野內的影像，以及該影像辨識元件的該攝影機拍攝一第二視野內的影像，其中該第一視野與該第二視野具有一視野比例，該嵌入式系統依照該視野比例調整該攝影機的該第二視野，以符合該第一視野。
8. 一種影像追蹤輔助裝置，包括：固定一用以追蹤一目標影像的設備的一固定機構；一轉向機構，與該固定機構連結，帶動該固定機構以水平或垂直方向轉向；一影像辨識元件，與該轉向機構具有一電性連結關係，該影像辨識元件包括一攝影機，設有一嵌入式系統，用以執行一主動影像追蹤方法，該方法包括：啟動該嵌入式系統，通過該影像辨識元件的該攝影機取得一連續影像；該嵌入式系統解析該連續影像中各幀影像資訊，判斷 該連續影像中是否包括該目標影像；當從連續影像中判斷有該目標影像，即以該嵌入式系統暫存該連續影像中的該目標影像的影像資訊；以及根據該目標影像的影像資訊，該嵌入式系統產生一控制訊號，以控制該轉向機構執行轉向，轉向包括水平、垂直，或兼具水平與垂直，達成追蹤該目標影像的目的。
9. 如請求項8所述的影像追蹤輔助裝置，其中該轉向機構、該固定機構與該影像辨識元件為結構上連結，該轉向機構的轉動同時帶動該固定機構與該影像辨識元件。
10. 一種嵌入式系統，設於如請求項9所述的影像追蹤輔助裝置中，其中包括，一資料庫，記載一或多筆的目標影像的影像資訊；一影像擷取單元，經一攝影機取得一連續影像；一影像辨識單元，自該影像擷取單元取得該連續影像，解析取得各幀影像資訊，比對該資料庫記載的目標影像的影像資訊，辨識該連續影像中是否包括一目標影像；當從連續影像中判斷有該目標影像，暫存該連續影像中的該目標影像的影像資訊；以及一控制單元，該控制單元根據該目標影像的影像資訊產生一控制訊號；一驅動單元，根據該控制訊號，控制一轉向機構執行轉向，轉向包括水平、垂直，或兼具水平與垂直，達成追蹤該目標影像的目的。
11. 如請求項10所述的嵌入式系統，其中該嵌入式系統根據該目標影像在該連續幀的影像資訊，偵測該目標影像的移動方向、速度，或移動方向與速度的組合，根據該目標影像的移動方向 或速度產生該控制訊號，該控制訊號記載了提供該驅動單元的轉向指令。
12. 如請求項11所述的嵌入式系統，更包括一通訊單元，用以與一智慧型裝置連線。