TWI653581B - Image tracking system and image tracking method - Google Patents

Abstract

一種影像追蹤系統，用以追蹤一預設物件，並持續擷取包含預設物件的一動態影像，包括一影像擷取單元、一儲存單元、一控制單元以及一轉動裝置。影像擷取單元用以連續擷取動態影像；儲存單元暫存動態影像；控制單元分析動態影像；轉動裝置與控制單元進行通訊連結，且影像擷取單元、儲存單元、控制單元係乘載於轉動裝置之上；其中轉動裝置接收一驅動訊號以改變影像擷取單元擷取動態影像之方向。當預設物件位於動態影像中，且不在預設區域中，控制單元計算影像擷取單元擷取動態影像之當前方向，與使預設物件位於預設區域中的角度差異，而輸出驅動訊號以驅動轉動裝置依據角度差異轉動。

Description

影像追蹤系統及影像追蹤方法

本發明有關影像追蹤系統及影像追蹤方法，特別是關於一種自動追蹤預設物件的影像追蹤系統以及所執行的影像追蹤方法。

隨著電子技術的蓬勃發展，電子裝置例如智慧型手機已成為人們日常生活中不可或缺的一部分，智慧型手機具備有拍照功能與攝影功能。

但是智慧型手機的配備之照相或攝影裝置，使用者在自拍方面比較不方便，因為，拍照範圍需要受限於人的手長度，受限於人們的手臂的長度。因此，被拍照者有時候就無法完全入鏡。並且，消費者在自拍的同時，在按快門的同時，智慧型手機也容易產生晃動，造成失焦。

有鑒於上述問題，本發明提出一種影像追蹤系統以及所執行的影像追蹤方法，用以解決自拍時所面臨的問題，而不需使用者以手持拍照裝置。

本發明提出的一種影像追蹤系統，用以追蹤一預設物件，並持續擷取包含該預設物件的一動態影像，包括一影像擷取單元、一儲存單 元、一控制單元以及一轉動裝置。

影像擷取單元用以連續擷取該動態影像；儲存單元電性連接該影像擷取單元，暫存該動態影像；控制單元電性連接該儲存單元，該控制單元分析該動態影像，以判斷該預設物件是否進入該影像擷取單元的取樣畫面中的一預設區域；轉動裝置與該控制單元進行通訊連結，且該影像擷取單元、該儲存單元、該控制單元係乘載於該轉動裝置之上；其中該轉動裝置接收一驅動訊號以改變影像擷取單元擷取動態影像之方向。

當該預設物件位於該動態影像中，且不在預設區域中，該控制單元計算影像擷取單元擷取動態影像之當前方向，與使預設物件位於預設區域中的角度差異，而輸出該驅動訊號以驅動該轉動裝置依據該角度差異轉動。

於一具體實施例中，當該預設物件進入該預設區域中，該控制單元持續分析該動態影像，判斷該預設物件於一預定時間內，是否仍位於預設區域中；若該預設物件於前述的預定時間內，持續位於預設區域中，則該控制單元驅動該影像擷取單元執行拍照作業。

於一具體實施例中，該控制單元計算找出預設物件的中心點，以作為一基準點，並以該基準點是否位於該預設區域中為條件，判斷該預設物件是否進入該預設區域中。

於一具體實施例中，當該動態影像中具有多個預設物件時，該控制單元計算找出多個預設物件的共同中心點，以作為基準點。

於一具體實施例中，當該動態影像中具有二個預設物件時， 該控制單元計算找出二個預設物件的共同中心點，以作為基準點，該控制單元並分析二個預設物件之間的距離，是否小於一門檻距離；若該控制單元判斷二個預設物件之間的距離，不小於該門檻距離，則該控制單元發出提示訊息，以提示將二個預設物件之間的距離縮短。

本發明還提出一種影像追蹤方法，適用於一照相裝置與一轉動裝置，該照相裝置具有一影像擷取單元、一儲存單元及一控制單元，且該影像擷取單元、該儲存單元、該控制單元係乘載於該轉動裝置之上，該轉動裝置接收一驅動訊號以改變影像擷取單元擷取動態影像之方向；該方法包含下列步驟：以該影像擷取單元，用以連續擷取動態影像，並以該儲存單元暫存該動態影像；以該控制單元分析該動態影像，以判斷該預設物件是否進入該影像擷取單元的取樣畫面中的一預設區域；以及當該預設物件位於該動態影像中，且不在預設區域中，該控制單元計算影像擷取單元擷取動態影像之當前方向，與使預設物件位於預設區域中的角度差異，而輸出該驅動訊號以驅動該轉動裝置依據該角度差異轉動。

於一具體實施例中，當該預設物件進入該預設區域中，判斷該預設物件於一預定時間內，是否仍位於預設區域中；若該預設物件於前述的預定時間內，持續位於預設區域中，驅動該影像擷取單元執行拍照作業。

於一具體實施例中，影像追蹤方法更包含，計算找出預設物件的中心點，以作為一基準點，並以該基準點是否位於該預設區域中為條件，判斷該預設物件是否進入該預設區域中。

於一具體實施例中，影像追蹤方法更包含，當該動態影像中具有多個預設物件時，計算找出多個預設物件的共同中心點，以作為基準點。

於一具體實施例中，影像追蹤方法更包含，當該動態影像中具有二個預設物件時，計算找出二個預設物件的共同中心點，以作為基準點，並分析二個預設物件之間的距離，是否小於一門檻距離；若二個預設物件之間的距離，不小於該門檻距離，元發出提示訊息，以提示將二個預設物件之間的距離縮短。

藉由本發明提供的自動追蹤物體的擷取影像系統，當使用者要進行自拍時，可以不受手臂的長度影響，而影響拍照範圍。並且行動應用程式自行追蹤人臉或其他任何物體，同時計算分析進行對焦的動作，可以有效的達到自拍的效果。

100‧‧‧影像追蹤系統

100a‧‧‧照相裝置

110‧‧‧影像擷取單元

120‧‧‧儲存單元

130‧‧‧控制單元

140‧‧‧轉動裝置

第1圖是本發明實施例的影像追蹤系統的系統方塊圖。

第2圖是本發明第一實施例中，影像追蹤方法的方法流程圖。

第3圖是本發明第一實施例中，一具體實施例的方法流程圖。

第4圖是本發明第二實施例中，影像追蹤方法的方法流程圖。

第5圖是本發明第三實施例中，影像追蹤方法的方法流程圖。

第6圖是本發明第四實施例中，影像追蹤方法的方法流程圖。

第7圖是本發明中，自動搜尋預設物件的流程圖。

以下結合附圖來詳細說明本發明的具體實施方式。相同的符號代表具有相同或類似功能的構件或裝置。

請先參照第1圖所示，為本發明第一實施例所揭露的影像追蹤系統100，包括一影像擷取單元110、一儲存單元120、一控制單元130以及一轉動裝置140。影像擷取單元110、儲存單元120、控制單元130整合為一照相裝置，例如具有攝影功能的智慧型手機或平板電腦。影像擷取單元110、儲存單元120、控制單元130隨同智慧型手機100a乘載於轉動裝置140之上。轉動裝置140具有一馬達，馬達可以是步進馬達或其他馬達種類，用來驅動乘載智慧型手機100a的平台依據一或多的軸向轉動，而改變影像擷取單元110擷取影像方向。在儲存單元120儲存有行動應用程式(mobile application)，用以供控制單元130載入執行，而進行追蹤預設物件、分析畫面及計算畫面基準點，而使影像追蹤系統100執行一影像追蹤方法。

請參閱第1圖與第2圖所示，影像追蹤系統100用以執行影像追蹤方法，用以追蹤預設物件，使得預設物件可以持續出現在影像追蹤系統100所擷取的動態影像的串流之中，藉以持續執行對預設物件的錄影作業或是拍照作業。

所述預設物件可為人臉，但並不排除其他物件，例如人體、汽車或其他可拍攝之物體。

於影像中分析出人臉或特定物件，並將其視為本發明所述的預設物件，為本領域具有通常知識者之通常知識，且可見於現有公知的技術文件中(例如台灣發明專利I469063)，因此以下不再贅述於影像中分析出人臉或特定物件的技術細節。

如第2圖所示，第一實施例的影像追蹤系統100執行影像追蹤方法的步驟如下：首先，影像追蹤系統100先建立控制單元130與轉動裝置140之間的通訊連結，如步驟S110所示。通訊連結可以通過有線通訊手段或無線通訊手段達成。例如，以智慧型手機100a為例，智慧型手機100a與轉動裝置140之中分別設置藍牙模組，並經過配對程序，而以藍牙通訊協定建立控制單元130與轉動裝置140之間的通訊連結；前述連結不排除以其他無線通訊協定、USB有線連結、IEEE 1394有線連結執行通訊連結的建立。

接著，控制單元130開啟預設物件追蹤模式，例如人臉追蹤模式，如步驟S110a所示，以啟動以影像擷取單元110，使得影像擷取單元110連續擷取一動態影像，但是暫時不執行拍照作業。

擷取動態影像與拍照作業主要差異在於取樣解析度的差異；擷取動態影像係每秒執行多個靜態影像擷取並依據時間序排序而形成動態影像，拍照作業僅擷取單一靜態影像，因此，拍照作業通常以高解析度執行，而擷取動態影像則以相對較低的解析度執行，而錄影作業，則是將動態影像的串流持續記錄於一檔案中。此外，因為影像擷取單元110可能尚未對焦，暫不進行拍照作業，也可以避免拍攝出失焦的照片。

儲存單元120電性連接影像擷取單元110。前述的動態影像係傳送到儲存單元120，而暫存該動態影像，但不排除將該動態影像的串流持續記錄於檔案，而成為錄影作業。

控制單元130電性連接儲存單元120，而可接收動態影像，以進行分析，如步驟S120所示。

如步驟S130所示，控制單元130先分析預設物件是否在動態影像中。

如步驟S140所示，接著，若預設物件位於該動態影像中，則控制單元130進一步計算找出預設物件的中心點，以作為基準點。

如步驟S150所示，控制單元130分析預設物件是否進入影像擷取單元110的取樣畫面中的一預設區域。預設區域是一個可以任意改變位置或形狀的自定義區域。於一具體實施例中，判斷預設物件是否進入影像擷取單元110的取樣畫面中的一預設區域，是判斷前述的基準點是否位於預設區域中。

如步驟S160所示，若預設物件進入影像擷取單元110的取樣畫面中的預設區域，則控制單元130完成追蹤作業，以等待下一個觸發指令。

如步驟S170所示，若預設物件位於動態影像中，但是不在影像擷取單元110的取樣畫面中的預設區域中，控制單元130計算影像擷取單元110擷取動態影像之當前方向，與使預設物件位於預設區域中的角度差異，而輸出一驅動訊號。此時，轉動裝置140接收驅動訊號而依據該角度差異進行轉動，以改變影像擷取單元110擷取動態影像之方向，使得預設物件 進入影像擷取單元110的取樣畫面中的預設區域。

於步驟S130中，若控制單元130分析動態影像後，判斷預設物件不在動態影像中，則控制單元130判斷轉動裝置140是否正在轉動中，如步驟S180。

於步驟S180中，若轉動裝置140已經停止轉動，則回歸至步驟S120。若轉動裝置140正在轉動，則控制單元130持續輸出驅動訊號，控制轉動裝置140沿著原轉動方向繼續進行順向轉動，以持續地改變影像擷取單元110擷取動態影像之方向，如步驟S190所示。

參閱第3圖所示，第一實施例的一具體應用方式，為自動追蹤錄影，其主要係將步驟S110a的開啟預設物件追蹤模式步驟，例如人臉追蹤模式的步驟，變更為人臉追蹤模式，並且啟動錄影功能步驟，如步驟S110c。所述預設物件追蹤模式，可以是特定物件的追蹤，也可以是人臉的追蹤。

如第4圖所示，為第二實施例的影像追蹤方法，第二實施例前段步驟大致予第一實施例相同，差異在於步驟S150之後。

於步驟S150中，若預設物件進入影像擷取單元110的取樣畫面中的預設區域，則控制單元130完成追蹤作業，並觸發倒數計時機制，等待一預定時間，如步驟S200所示。於觸發倒數計時機制時，控制單元130可同時輸出一顯示訊號，以驅動一顯示單元顯示倒數的時間，以供使用者了解於此一倒數時間中避免繼續移動預設物件(例如人臉)，以確保追蹤結果而完成拍照作業。

如步驟S210所示，控制單元130持續分析動態影像，判斷預設物件於前述的預定時間內，是否仍位於預設區域中。

如步驟S220所示，若預設物件於前述的預定時間內，持續位於預設區域中，則控制單元130驅動影像擷取單元110執行拍照作業，擷取解析度相對較高的靜態影像。

如步驟S230所示，於拍照作業完成後，控制單元130輸出控制訊號，控制轉動裝置140朝向一轉動方向轉動一預設角度後，回歸至步驟S130。

於步驟S210中，若預設物件於前述的預定時間內，離開預設區域中，則中斷並重置倒數計時機制，如步驟S240，並回歸到步驟S170，以再度改變影像擷取單元110擷取動態影像之方向，使得預設物件進入影像擷取單元110的取樣畫面中的預設區域中。

前述第一實施例以及第二實施例之影像追蹤方法，係用於追蹤單一預設物件，但本發明的影像追蹤方法，進行小幅度的調整後，即可追蹤多個預設物件。

如第5圖所示，為本發明第三實施例的影像追蹤方法，用於追蹤多個預設物件，其步驟如下。

首先，影像追蹤系統100先建立控制單元130與轉動裝置140之間的通訊連結，如步驟S110所示。

接著，控制單元130開啟多預設物件追蹤模式，例如多人追蹤模式，如步驟S110b所示，以啟動以影像擷取單元110，使得影像擷取單 元110連續擷取一動態影像。

控制單元130接收動態影像，以進行分析，如步驟S120所示。

如步驟S130所示，控制單元130先分析預設物件是否在動態影像中。

如步驟S140a所示，接著，若有多個預設物件位於該動態影像中，則控制單元130進一步計算找出多個預設物件的共同中心點，以作為基準點。

如步驟S150所示，控制單元130判斷前述的基準點是否位於預設區域中。

於步驟S150中，若基準點是否位於預設區域，則控制單元130完成追蹤作業，並觸發倒數計時機制，等待一預定時間，如步驟S200所示。

如步驟S210所示，控制單元130持續分析動態影像，判斷基準點於前述的預定時間內，是否仍位於預設區域中。

如步驟S220所示，若基準點於前述的預定時間內，持續位於預設區域中，則控制單元130驅動影像擷取單元110執行拍照作業，擷取解析度相對較高的靜態影像。

如步驟S230所示，於拍照作業完成後，控制單元130輸出控制訊號，控制轉動裝置140朝向一轉動方向轉動一預設角度後，回歸至步驟S130。

於步驟S210中，若基準點於前述的預定時間內，離開預設 區域中，則中斷並重置倒數計時機制，如步驟S240，並回歸到步驟S170，以再度改變影像擷取單元110擷取動態影像之方向，使得基準點進入影像擷取單元110的取樣畫面中的預設區域中。

如第6圖所示，為本發明第四實施例的影像追蹤方法，用於追蹤二個預設物件，例如二個人臉，並執行二個預設物件的追蹤，並且進行拍照作業的模式，如步驟S110d所示。第四實施例與第三實施例的主要差異步驟如下。

於步驟S130中，若偵測到預設物件(人臉)，則控制單元130進一步分析是否有二個預設物件(人臉)，如步驟S132所示。若，沒有二個人臉，則停止轉動裝置140的轉動，如步驟S134所示，並回歸至步驟S120。

若步驟S132中追蹤到二個預設物件，則進一步執行步驟S140b，找出兩個預設物件的中心點，以作為基準點。

接著，同樣控制單元130同樣分析基準點是否進入預設區域，如步驟S150所示。

如步驟S152所示，若基準點位於預設區域中，則控制單元130進一步分析二個預設物件之間的距離，是否小於一門檻距離。

若，控制單元130判斷二個預設物件之間的距離，不小於該門檻距離，則控制單元130發出提示訊息，如步驟S224所示，以提示將二個預設物件之間的距離縮短，然後回歸至步驟S140b。

若，控制單元130判斷二個預設物件之間的距離小於該門檻距離，則控制單元130執行S200觸發倒數計時機制，等待一預定時間，如步 驟S200所示。

如步驟S210所示，控制單元130持續分析動態影像，判斷基準點於前述的預定時間內，是否仍位於預設區域中。

如步驟S212所示，控制單元130持續分析動態影像，判斷於前述的預定時間內，二個預設物件之間的距離，是否小於一門檻距離。

如步驟S220所示，若二個預設物件之間的距離於前述的預定時間內，持續小於門檻距離，則控制單元130驅動影像擷取單元110執行拍照作業，擷取解析度相對較高的靜態影像。

若二個預設物件之間的距離於前述的預定時間內，發生不小於門檻距離的狀態，也就是距離太遠，則控制單元130停止倒數計時機制，如步驟S222所示；然後控制單元130發出提示訊息，如步驟S224所示，以提醒二預設物件必須靠近，從而確保二個預設物件都被擷取進入所需之影像中。然後控制單元130回歸至步驟S140b。

如此一來，依據第四實施例的影像追蹤方法，即可同時拍攝到兩個預設物件的照片，同時確保兩個預設物件的之間的距離不會太大。

參閱第7圖所示，為一種自動搜尋預設物件的流程，可安排於步驟S110a,S110b,S110c或S110d之後，也可以用於置換步驟S180與步驟S190。或者是，於控制單元130中加入另一個獨立的判斷迴圈，於動帶影像中超過一預定時間後(例如8秒後)，執行此一自動搜尋預設物件的流程。

此一流程的觸發條件，主要係為動態影像中未偵測到預設物件，如步驟S310所示。

下一步，控制單元130驅動轉動裝置140，於一第一軸向中朝第一轉動方向轉動至一上極限，如步驟S320所示。

然後，控制單元130驅動轉動裝置140，於第二軸向順時針或逆時針旋轉360度，如步驟S330所示。

控制單元130驅動轉動裝置140，於第一軸向中，沿著相反於第一轉動方向的第二轉動方向轉動一預定角度，如步驟S340。

控制單元130判斷轉動裝置140是否轉動到第二轉動方向的下極限，如步驟S350所示；若否，回歸至步驟S330，於第二軸向順時針或逆時針旋轉360度。

若，轉動裝置140轉動到第二轉動方向的下極限，則先執行於第二軸向順時針或逆時針旋轉360度的程序，如步驟S360所示；然後於第一軸向中朝向第一轉動方向轉動該預定角度，如步驟S370。

最後控制單元130判斷轉動裝置140是否已經到達第一軸向的第一轉動方向的上極限，如步驟S380所示。若尚未進入上極限，回歸執行步驟S360。若，已經進入上極限，回歸執行步驟S330。

在未偵測到至少一預設物件前，轉動裝置140反覆的轉動道上極限與下極限之間運動，直到偵測到預設物件即停止。

以上所述僅是本發明的較佳實施方式。本發明的範圍並不以上述實施方式為限。舉凡熟習本案技藝之人士援依本發明之精神所作的等效修飾或變化，皆應包含於以下申請專利範圍內。

Claims (8)

1. 一種影像追蹤系統，用以追蹤至少一預設物件，並擷取包含該預設物件的一動態影像，包括：一影像擷取單元，用以擷取該動態影像；一儲存單元，電性連接該影像擷取單元，並儲存該動態影像；一控制單元，電性連接該儲存單元，該控制單元分析該動態影像，以判斷該預設物件是否進入該影像擷取單元的一取樣畫面中的一預設區域；以及一轉動裝置，與該控制單元進行通訊連結；其中該轉動裝置接收該控制單元提供的一驅動訊號進行一或多的軸向轉動，以改變該影像擷取單元擷取動態影像之方向；其中，該控制單元分析該動態影像，當該預設物件位於該動態影像中，且不在預設區域中，該控制單元計算該動態影像之當前方向，與使該預設物件位於預設區域中的角度差異，並依據計算結果輸出該驅動訊號；其中，該控制單元分析該動態影像，當該動態影像中未偵測到該預設物件，該控制單元輸出該驅動訊號以驅動該轉動裝置轉動，直到偵測到該動態影像中具有該預設物件，其中，當該預設物件進入該預設區域中，該控制單元判斷該 預設物件於一預定時間內，是否仍位於該預設區域中；若是，則執行拍照作業。
2. 如請求項1所述的影像追蹤系統，其中，該控制單元計算該預設物件的中心點，以作為一基準點，並依據該基準點是否位於該預設區域，判斷該預設物件是否進入該預設區域中。
3. 如請求項2所述的影像追蹤系統，其中，該至少一預設物件為多個預設物件時，當該動態影像中具有多個預設物件時，該控制單元計算該些預設物件的共同中心點，以作為基準點。
4. 如請求項2所述的影像追蹤系統，其中，該至少一預設物件為二個預設物件時，當該動態影像中具有二個預設物件時，該控制單元計算找出二個預設物件的共同中心點，以作為基準點，該控制單元分析該二個預設物件之間的距離，是否小於一門檻距離；若該二個預設物件之間的距離，大於該門檻距離，則該控制單元發出提示訊息。
5. 一種影像追蹤方法，適用於一照相裝置與一轉動裝置，該照相裝置具有一影像擷取單元、一儲存單元及一控制單元，該轉動裝置接收該控制單元提供的一驅動訊號進行一或多的軸向轉動，以改變影像擷取單元擷取動態影像之方向；該方法包含下列步驟： 擷取一動態影像，並儲存該動態影像；分析該動態影像，並判斷至少一預設物件是否進入一取樣畫面中的一預設區域；以及傳送該驅動訊號，並依據該驅動訊號驅動該轉動裝置轉動；當該預設物件位於該動態影像中，且不在預設區域中，計算該動態影像之當前方向，與使預設物件位於該預設區域中的角度差異，並依據計算結果輸出該驅動訊號；當該預設物件未偵測到該動態影像中，該控制單元輸出該驅動訊號以驅動該轉動裝置轉動，直到偵測到該動態影像中具有該預設物件，其中，當該預設物件進入該預設區域中，判斷該預設物件於一預定時間內，是否仍位於該預設區域中；若是，執行拍照作業。
6. 如請求項5所述的影像追蹤方法，更包含：計算該預設物件的中心點，以作為一基準點，若該基準點位於該預設區域中，則判斷該預設物件進入該預設區域。
7. 如請求項6所述的影像追蹤方法，該至少一預設物件為多個預設物件時，該方法更包含：當該動態影像中具有多個預設物件時，計算該些預設物件的共同 中心點，以作為基準點。
8. 如請求項6所述的影像追蹤方法，該至少一預設物件為二個預設物件時，該方法更包含：當該動態影像中具有二個預設物件時，計算二個預設物件的共同中心點，以作為基準點，並分析二個預設物件之間的距離，是否小於一門檻距離；若二個預設物件之間的距離，大於該門檻距離，則發出提示訊息。