TWI674000B - 具景深效果之影像追蹤系統與標記之方法 - Google Patents

具景深效果之影像追蹤系統與標記之方法 Download PDF

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Abstract

一種具景深效果之影像追蹤系統，包含有：一影像擷取裝置，擷取監視影像、一處理器，接收該等監視影像，並決定該等監視影像中的待標記物件、一標記產生裝置，產生對應於該等待標記物件的標記、一焦距調整裝置，根據該等待標記物件的距離，改變對應於該等待標記物件的標記的成像位置，以及一成像裝置，將該等標記成像於一目標物件上，例如一車輛的擋風玻璃。

Description

具景深效果之影像追蹤系統與標記之方法
本發明係關於一種追蹤系統有關，特別是關於一種具景深效果之影像追蹤系統與標記之方法。
監視系統如今被廣泛的應用於各種領域，例如：交通監視系統與保全監視系統等。早期的監視系統僅提供監視畫面，而監視人員必須自行在畫面中尋找需要被注意的人或物。
一種改良的監視系統，藉由影像辨識的技術，可自動辨識監視畫面中的人或物，並且在畫面上標記該人或該物。例如：在交通監視系統中，可利用影像辨識技術，辨別車牌號碼，並在監視畫面中被標示出來，以利監視人所鎖定特定的車輛。然而，此種系統大多一次僅能鎖定一個人或物。
近年來，新式的監視系統一次可鎖定多個人或物，並且利用方框、箭頭等標示記號，將其標示。然而，在一個監視畫面中，有些被標示的人或物是在遠方，有些則是在近處。但是，監視畫面上的標示記號均具有相同的成像距離。使得在監視畫面上的被標示物與標示記號是兩個距離很遠的無關事物，看起來很奇怪。
本發明的主要發明目的在於提供一種具景深效果之影像追蹤系統與標記之方法，其中的標示記號可配合被標記物的遠近產生不同的景深效果。
為達上述的目的與功效，本發明揭示一種具景深效果之影像追蹤系統包含有：一影像擷取裝置，擷取監視影像；一處理器，接收該等監視影像，並決定該等監視影像中的待標記物件，再根據該等待標記物件的距離，將該等待標記物件分類為第一組待標記物件與第二組待標記物件；一標記產生裝置，電性連接至該處理器，受該處理器的控制產生對應於該等待標記物件之標記；對應該等第一組待標記物件之標記被分類為第一組標記；對應於該等第二組待標記物件之標記被分類為第二組標記；其中，該等第一組標記在同一時間同時產生，該等第二組標記在另一時間同時產生；該標記產生裝置依序且循環產生該等第一組標記與該等第一組標記；一焦距調整裝置，具有一第一光學透鏡與一第二光學透鏡；該第一光學透鏡具有一第一焦距，該第二光學透鏡具有一第二焦距，該第一焦距短於該第二焦距；其中，該第一光學透鏡與該第二光學透鏡依序且循環地被移動至該標記產生裝置的前方；當該標記產生裝置產生該等第一組標記時，該第一光學透鏡位於該標記產生裝置的前方，使該等第一組標記被該第一光學透鏡折射；當該標記產生裝置產生該等第二組標記時，該第二光學透鏡位於該標記產生裝置的前方，使該等第二組標記被該第二光學透鏡折射；以及一成像裝置，折射或反射該等經該第一光學透鏡折射之第一組標記與該等經該第二光學透鏡折射之第二組標記，並使該等第一組標記與該等第二組標記於一目標物件上。
本發明更提供一種在一追影像追蹤系統中產生具景深效果之標記之方法，包含有下列步驟：步驟一：擷取一監視畫面；步驟二：決定該監視畫面中之待標記物件；步驟三：取得該等待標記物件的距離，並根據該等待標記物件的距離將該等待標記物件區分為第一組待標記物件以及第二組待標記物件；步驟四：產生對應該等待標記物件之標記，並將對應於該等第一組待標記物件的標記分類為第一組標記，對應於該等第二組待標記物件的標記分類為第二組標記；步驟五：使用一第一光學透鏡折射該等第一組標記，以及使用一第二光學透鏡折射該等第二組標記，其中該第一光學透鏡之焦距不同於該第二光學透鏡；步驟六：將經該第一光學透鏡折射之該等第一組標記以及經該第二光學透鏡折射之該等第二組標記成像於一目標物件上；以及步驟七：擷取一新的監視畫面，並重複步驟二至步驟七。
本發明再提供一種具景深效果之影像追蹤系統，包含有：一影像擷取裝置，用以擷取監視影像；一處理器，接收該等監視影像，並決定該等監視影像中的待標記物件，再根據該等待標記物件的距離，將該等待標記物件分類為第一組待標記物件與第二組待標記物件；一標記產生裝置，具有一第一標記產生器以及一第二標記產生器，分別電性連接至該處理器；該第一標記產生器受該處理器的控制產生對應於該等第一組待標記物件之第一組標記；該第二標記產生器受該處理器的控制產生對應於該等第二組待標記物件之第二組標記；以及一成像裝置，具 有一可動鏡片，受該處理器控制而移動；其中，該第一標記產生器以及與第二標記產生器相對於該可動鏡片的反射中心的距離不同。
藉此，當該可動鏡片移動至一預定位置時，可反射該第一標記產生器所產生之第一組標記，以將該等第一組標記成像於一目標物件上；當該可動鏡片移動至另一預定位置時，可反射該第二標記產生器所產生之第二組標記，以將該等第二組標記成像於該目標物件上。
以下即依本發明的目的、結構組態及使用功效，茲舉出較佳實施例，並配合圖式詳細說明。
10‧‧‧影像擷取裝置
20,20’‧‧‧標記產生裝置
21‧‧‧第一標記產生器
22‧‧‧第二標記產生器
23‧‧‧第三標記產生器
24‧‧‧第四標記產生器
30‧‧‧處理器
40,40’‧‧‧焦距調整裝置
41‧‧‧載體
42‧‧‧盤件
43‧‧‧軸
44‧‧‧槽孔
50,50’,50”‧‧‧成像裝置
51‧‧‧可動鏡片
52‧‧‧成像光學元件
60‧‧‧目標物件
L1‧‧‧第一光學透鏡
L2‧‧‧第二光學透鏡
L3‧‧‧第三光學透鏡
L4‧‧‧第四光學透鏡
Obj.1,Obj.2,Obj.3,Obj.4,Obj.5,Obj.6‧‧‧待標記物件
M1‧‧‧第一組標記
M2‧‧‧第二組標記
M3‧‧‧第三組標記
M4‧‧‧第四組標記
MI1,MI11‧‧‧第一組標記影像
MI2,MI21、MI22、MI23‧‧‧第二組標記影像
MI3‧‧‧第三組標記影像
MI4,MI41、MI42‧‧‧第四組標記影像
第1圖係本發明第一較佳實施例的示意圖。
第2圖係本發明第一較佳實施例的調焦裝置的正視圖。
第3圖係本發明第一較佳實施例的示意圖，顯示標記被第一鏡片折射。
第4圖係本發明第一較佳實施例的示意圖，顯示標記被第二鏡片折射。
第5圖係本發明第一較佳實施例的示意圖，顯示標記被第三鏡片折射。
第6圖係本發明第一較佳實施例的示意圖，顯示標記被第三鏡片折射。
第7圖係本發明第一較佳實施例的監視畫面的示意圖。
第8圖係本發明第二較佳實施例的示意圖。
第9圖係本發明第三較佳實施例的調焦裝置的立體圖。
第10圖係本發明第四較佳實施例的示意圖。
第11圖係本發明第四較佳實施例的示意圖，顯示第一標記產生器算產生的第一組標記被可動鏡片反射。
第12圖係本發明第四較佳實施例的示意圖，顯示第一標記產生器算產生的第二組標記被可動鏡片反射。
第13圖係本發明第四較佳實施例的示意圖，顯示第一標記產生器算產生的第三組標記被可動鏡片反射。
第14圖係本發明第四較佳實施例的示意圖，顯示第一標記產生器算產生的第四組標記被可動鏡片反射。
請參閱第1圖，本發明第一較佳實施例所提供之具景深效果之影像追蹤系統包含有：一影像擷取裝置10、一標記產生裝置20、一處理器30、一焦距調整裝置40，以及一成像裝置50；其中，該影像擷取裝置10、該標記產生裝置20、該焦距調整裝置40均分別電性連接至該處理器30。
在本實施例中，該影像擷取裝置10為一數位攝影機，用以擷取監視影像，並將該等監視影像傳送至該處理器30。該處理器30接收該等監視影像後，會進行影像處理程序，藉以決定該等監視影像中那些物件是需要被標記的。為後續說明，該等被決定要被標記的物件定義為待標記物件。在本實施例中，可利用影像分析程式來自動決定該等監視畫面中的待標記物件；或是以人工決定之。決定後可進一步執行一校正程序，藉以確定該等監視影像是否與使用者的目視影像一致。
該處理器30除判斷該等待標記物件外，更根據該等待標記物件與該追蹤系統間的距離，將該等待標記物件分類為數組待標記物件。在本實施例中，該等待標記物件，根據其與該追蹤系統間的距離， 分類為第一組待標記物件、第二組待標記物件、第三組待標記物件與第四組待標記物件。其中，具有接近距離的待標記物件將被分類於同一組待標記物件。在本實施例中，判斷該等待標記物件與該追蹤系統間的距離可在影像處理程序中一併進行之。
該標記產生裝置20，受該處理器30的控制，分別在對應於該等待標記物件的位置處，產生一標記。該標記產生裝置，受該處理器的控制，依序且循環產生該等標記。在本實施例中，該標記產生裝置20可為一液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)、數位光處理器(Digital Light Processing,DLP)、矽基型液晶顯示器(Liquid Crystal On Silicon,LCOS)，或是有機發光二極體(OLED)，或是其他能產生標記的等效裝置。
根據該等標記所對應的待標記物件，標記第一組待標記物件的標記被分類為第一組標記；標記第二組待標記物件的標記被分類為第二組標記；標記第三組待標記物件的標記被分類為第三組標記；標記第四組待標記物件的標記被分類為第四組標記。在本實施例中，相同組的標記在同一時間被產生，然後該標記產生裝置20依序且循環的產生該等組標記。舉例而言，該標記產生裝置依序且循環產生第一組標記、第二組標記、第三組標記與第四組標記。
該焦距調整裝置40具有複數個光學透鏡，該等光學透鏡可被依序且循環的被移動至該標記產生裝置的前方，藉以折射該等標記。在本實施例中，請參閱第2圖所示，該焦距調整裝置為一單一鏡片，其上具有四個具有不同厚度或不同表面曲率的區塊，以形成一第一光學透鏡L1、一第二光學透鏡L2、一第三光學透鏡L3，以及一第四光學透鏡L4，各該光學透鏡具有不同的焦距。在此定義，該第一光學透鏡L1具 有一第一焦距；該第二光學透鏡L2具有一第二焦距；該第三光學透鏡L3具有一第三焦距，以及該第四光學透鏡L4具有一第四焦距。其中，該第一焦距小於該第二焦距；該第二焦距小於該第三焦距；該第三焦距小於該第四焦距。該焦距調整裝置40設置於該標記產生裝置20的前方，並受該控制器30的控制而以一預定的角速度轉動，以使該第一至該第四光學透鏡L1-L4依序移動至該標記產生裝置20的前方，以折射該標記產生裝置20所產生的該等標記。
該成像裝置50具有至少一個透鏡且/或至少一個反射鏡，用以將經過該焦距調整裝置的該等標記成像於一目標物件60。第1圖顯示該成像裝置50具有一個凹面鏡，而第8圖為本發明第二較佳實施例的成像裝置50’，其具有一個凸透鏡。在本實施例中，該目標物件60一車輛的擋風玻璃上。在另一實施例中，該目標物件60為使用者的視網膜。另外，經由該成像裝置50所成像之標記為虛像。
請參閱第3圖所示，當該焦距調整裝置40之第一光學透鏡L1移動至該標記產生裝置20的前方時，該標記產生裝置20產生第一組標記M1，經由該焦距調整裝置40之第一光學透鏡L1與該成像裝置50，產生第一組標記影像MI1。請參閱第4圖，當該焦距調整裝置之第二光學透鏡L2移動至該標記產生裝置20的前方時，該標記產生裝置20產生第二組標記，經由該焦距調整裝置40之第二光學透鏡L2與該成像裝置50，產生第二組標記影像MI2。請參閱第5圖，當該焦距調整裝置40之第三光學透鏡L3移動至該標記產生裝置20的前方時，該標記產生裝置20產生第三組標記，經由該焦距調整裝置40之第三光學透鏡L3與該成像裝置50，產生第三組標記影像MI3。請參閱第6圖，當該焦距調整裝置40之第四光學透鏡L4移動至該標記產生裝置20的前方時，該標記產 生裝置20產生第四組標記，經由該焦距調整裝置之第四光學透鏡L4與該成像裝置，產生第四組標記影像MI4。由於各光學透鏡L1-L4的焦距不同，不同組的標記影像MI1-MI4成像於不同像距處，以產生景深的效果。
請參閱第7圖所示，這是在一車輛中，駕駛人在車廂內，透過擋風玻璃所看到的景象。該影像擷取裝置10擷取到相同的監視影像，並由該處理器30判斷出監視影像中具有6個待標記物件，分別為：Obj.1、Obj.2、Obj.3、Obj.4、Obj.5與Obj.6，根據該等待標記物件的距離，將待標記物件Obj.1分類為第一組待標記物件、待標記物件Obj.2、Obj.3、Obj.4分類為第二組待標記物件、待標記物件Obj.5與Obj.6分類為第四組待標記物件(註：因為監視影像中沒有符合第三組待標記物件的距離範圍的物件，因此沒有第三組待標記物件)。接著，該標記產生裝置20依序且循環產生一個第一組標記，對應於該第一組待標記物件、三個第二組標記，分別對應於該等第二組待標記物件，以及二個第四景深影像，分別對應於該等第四組待標記物件。
如前所論，該第一組標記被該第一光學透鏡L1折射，並經該成像裝置50，在該擋風玻璃60上成像一個標記該第一組待標記物件Obj.1之第一組標記影像MI11；該三第二組標記被該第二光學透鏡L2折射，並經該成像裝置50，在該擋風玻璃60上產生三個標記該三第二組待標記物件Obj.2、Obj.3、Obj.4之第二組標記影像MI21、MI22、MI23；該二第四組標記被該第四光學透鏡L4折射，並經該成像裝置50，在該擋風玻璃60上產生二個標記該二第四組待標記物件Obj.5與Obj.6之第四組標記影像MI41、MI42。當該第三光學透鏡L3移動至該標記產生裝置20時，該標記產生裝置20不會產生任何標記。
藉此，在該擋風玻璃60上會呈現標示各待標記物件的標記，而且各標記會依據其所標示的待標記物件的距離，具有不同的像距。例如：最靠近車輛的待標記物件Obj.1，其對應之第一組標記影像MI11具有最短的像距；而距離最遠的第四組待標記物件Obj.5與Obj.6其對應之第四組標記影像MI41、MI42具有最長的像距。讓各標記均能在位置與距離方面準確標示各待標記物件。
當該影像擷取裝置10擷取到另一監視影像，則重複先前所述之所有動作，如此即可得到影像追蹤的效果。
第9圖顯示本發明第三較佳實施例所提供之具景深效果之影像追蹤系統，其主要結構與第一較佳實施例相同，惟，一焦距調整裝置40’具有一載體41以及安裝於該載體41上之四個光學透鏡L1-L4。該載體41具有一盤件42以及一軸43，貫穿該盤件42的中心。該盤件42上具有四槽孔44，環繞該軸43。該等光學透鏡L1-L4則是安裝於該等槽孔44中。該軸43可連接至一馬達(圖未視)，以驅動該載體41及該等光學透鏡L1-L4轉動。第三較佳實施例的作用與功效與前述實施例相同，在此容不贅述。
請參閱第10圖所示，本發明第四較佳實施例所提供之具景深效果之影像追蹤系統包含有：一影像擷取裝置10、一標記產生裝置20’、一處理器30，以及一成像裝置50”。
該影像擷取裝置10與前述實施例相同，用以擷取監視影像，並將該等監視影像傳送至該處理器30。接著，該處理器30分析該監視影像，以決定其中的待標記物件，並根據該等待標記物件的距離，分類為數組待標記物件。
該標記產生裝置20’具有複數個標記產生器，分別電性連接至該處理器30。該等標記產生器可分別產生標記。在本實施例中，該標記產生裝置20具有四個標記產生器，分別定義為一第一標記產生器21、一第二標記產生器22、一第三標記產生器23，以及一第四標記產生器24，其中該第一標記產生器21產生第一組標記；該第二標記產生器22產生第二組標記；該第三標記產生器23產生第三組標記；該第四標記產生器24產生第四組標記。該等標記產生器21-24受該處理器30之控制，依序且循環產生該等組標記。
該成像裝置50”具有一可動鏡片51以及一成像光學元件52。該可動鏡片51可受該處理器30的控制而以一預定的角速度轉動。該第一標記產生器21、該第二標記產生器22、該第三標記產生器23，以及該第四標記產生器24設置於該可動鏡片51的周圍，且各標記產生器21-24相對於該可動鏡片51的反射中心C的角度與距離均不相同。在本實施例中，該第一標記產生器21相對於該可動鏡片51的反射中心C的距離最近，其後依序為該第二標記產生器22、該第三標記產生器23，而該第四標記產生器24相對於該可動鏡片51的反射中心C的距離最遠。
各該標記產生器21-24依序且循環產生第一組標記、第二組標記、第三組標記與第四組標記並射向該可動鏡片51，該可動鏡片51則將第一組標記、第二組標記、第三組標記與第四組標記分別反射至該成像光學元件52。請參閱第11圖所示，當該第一標記產生器21產生第一組標記射向該可動鏡片51，該可動鏡片51正位於一第一角度，以將第一組標記反射至該成像光學元件52。第12圖至第14圖則是顯示該可動鏡片51轉動至特定的角度，將第二標記產生器22所產生第二組標記(第12圖)、第三標記產生器23所產生第三組標記(第13圖)、第四標記產生器 24所產生第四組標記(第14圖)，反射至該成像光學元件52。該成像光學元件52在將其成像於一目標物件60上。在本實施例中，該成像光學元件52具有一凸透鏡。在其他實施例中，該成像光學元件可具有凹透鏡、凸面鏡、凹面鏡與平面鏡。
由於各該標記產生器21-24相對於該可動鏡片51的反射中心C的距離不同，因此成像於該目標物件60上的標記，具有不同的像距，以配合所對應的待標記物件。
第四較佳實施例所提供之具景深效果之影像追蹤系統之作動方式與功效與前述之第一較佳實施例相同，在此容不贅述。
以上乃本發明之較佳實施例及設計圖式，惟較佳實施例以及設計圖式僅是舉例說明，並非用於限制本發明技藝之權利範圍，凡以均等之技藝手段、或為下述「申請專利範圍」內容所涵蓋之權利範圍而實施者，均不脫離本發明之範疇而為申請人之權利範圍。

Claims (13)

  1. 一種具景深效果之影像追蹤系統，包含有：一影像擷取裝置，擷取監視影像；一處理器，接收該等監視影像，並決定該等監視影像中的待標記物件，再根據該等待標記物件與該影像追蹤系統間的距離，將該等待標記物件分類為第一組待標記物件與第二組待標記物件；一標記產生裝置，電性連接至該處理器，受該處理器的控制產生對應於該等待標記物件之標記；對應該等第一組待標記物件之標記被分類為第一組標記；對應於該等第二組待標記物件之標記被分類為第二組標記；其中，該等第一組標記在同一時間同時產生，該等第二組標記在另一時間同時產生；該標記產生裝置依序且循環產生該等第一組標記與該等第一組標記；一焦距調整裝置，具有一第一光學透鏡與一第二光學透鏡；該第一光學透鏡具有一第一焦距，該第二光學透鏡具有一第二焦距，該第一焦距短於該第二焦距；其中，該第一光學透鏡與該第二光學透鏡依序且循環地被移動至該標記產生裝置的前方；當該標記產生裝置產生該等第一組標記時，該第一光學透鏡位於該標記產生裝置的前方，使該等第一組標記被該第一光學透鏡折射；當該標記產生裝置產生該等第二組標記時，該第二光學透鏡位於該標記產生裝置的前方，使該等第二組標記被該第二光學透鏡折射；以及一成像裝置，折射或反射該等經該第一光學透鏡折射之第一組標記與該等經該第二光學透鏡折射之第二組標記，並使該等第一組標記與該等第二組標記於一目標物件上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具景深效果之影像追蹤系統，其中該焦距調整裝置之該第一光學透鏡與該第二光學透鏡是形成於一單一鏡片上，且該單一鏡片受驅動而轉動。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具景深效果之影像追蹤系統，其中焦距調整裝置具有一載體，該第一光學透鏡與該第二光學透鏡設置於該載體上，且該載體受驅動而轉動。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之具景深效果之影像追蹤系統，其中該載體具有一盤體以及一軸；該盤體上設有複數個孔槽，用以安裝該第一光學透鏡與該第二光學透鏡；該軸連接於該盤體的中心。
  5. 一種在一影像追蹤系統中產生具景深效果之標記之方法，包含有下列步驟：步驟一：擷取一監視畫面；步驟二：決定該監視畫面中之待標記物件；步驟三：取得該等待標記物件與該影像追蹤系統間的距離，並根據該等待標記物件與該影像追蹤系統間的距離將該等待標記物件區分為第一組待標記物件以及第二組待標記物件；步驟四：產生對應該等待標記物件之標記，並將對應於該等第一組待標記物件的標記分類為第一組標記，對應於該等第二組待標記物件的標記分類為第二組標記；步驟五：使用一第一光學透鏡折射該等第一組標記，以及使用一第二光學透鏡折射該等第二組標記，其中該第一光學透鏡之焦距不同於該第二光學透鏡；步驟六：將經該第一光學透鏡折射之該等第一組標記以及經該第二光學透鏡折射之該等第二組標記成像於一目標物件上；以及 步驟七：擷取一新的監視畫面，並重複步驟二至步驟七。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之在一追影像追蹤系統中產生具景深效果之標記之方法，其中該等第一組標記在同一時間同時產生，該等第二組標記在另一時間同時產生。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之具景深效果之影像追蹤系統，其中該第一光學透鏡與該第二光學透鏡依序且循環的被移動，藉以反覆折射該等第一組標記與該等第二組標記。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之具景深效果之影像追蹤系統，其中該第一光學透鏡與該第二光學透鏡被設置於一單一鏡片上，而該單一鏡片被轉動。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之具景深效果之影像追蹤系統，其中該第一光學透鏡與該第二光學透鏡被設置於一載體，而該載體被轉動。
  10. 如申請專利範圍第5項所述之具景深效果之影像追蹤系統，其中該等待標記物件與該影像追蹤系統間的距離透過一影像處理程序決定其距離。
  11. 一種具景深效果之影像追蹤系統，包含有：一影像擷取裝置，用以擷取監視影像；一處理器，接收該等監視影像，並決定該等監視影像中的待標記物件，再根據該等待標記物件與該影像追蹤系統間的距離，將該等待標記物件分類為第一組待標記物件與第二組待標記物件；一標記產生裝置，具有一第一標記產生器以及一第二標記產生器，分別電性連接至該處理器；該第一標記產生器受該處理器的控制產生對應 於該等第一組待標記物件之第一組標記；該第二標記產生器受該處理器的控制產生對應於該等第二組待標記物件之第二組標記；以及一成像裝置，具有一可動鏡片，受該處理器控制而移動；其中，該第一標記產生器以及與第二標記產生器相對於該可動鏡片的反射中心的距離不同；藉此，當該可動鏡片移動至一預定位置時，可反射該第一標記產生器所產生之第一組標記，以將該等第一組標記成像於一目標物件上；當該可動鏡片移動至另一預定位置時，可反射該第二標記產生器所產生之第二組標記，以將該等第二組標記成像於該目標物件上。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之具景深效果之影像追蹤系統，其中該可動鏡片受驅動轉動。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之具景深效果之影像追蹤系統，其中該成像裝置更具有一成像光學元件，用以將經該可動鏡片折射或反射之該等第一組標記與該等第二組標記成像於該目標物件上。
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