TWI716708B - 智能目標追蹤 - Google Patents

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TWI716708B
TWI716708B TW107124856A TW107124856A TWI716708B TW I716708 B TWI716708 B TW I716708B TW 107124856 A TW107124856 A TW 107124856A TW 107124856 A TW107124856 A TW 107124856A TW I716708 B TWI716708 B TW I716708B
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錢昊
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大陸商杭州他若信息科技有限公司
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Abstract

一種用於目標追蹤的方法。該方法包含：使用相機裝置抓取場景的圖像序列；基於沿該圖像序列的局部光變化的模式，檢測場景中的光源；回應於檢測到光源，將該圖像序列中至少一個圖像的光源的位置與該至少一個圖像內的目標位置進行比較以生成結果；以及基於該結果生成控制信號以改變該相機裝置的視場，從而使得該光源與該目標位置在該視場內實質地對準。

Description

智能目標追蹤
本發明涉及一種用於目標追蹤的方法、追蹤控制器及非暫態電腦可讀存儲介質。
視場(FOV)是由相機成像的場景的範圍。FOV內的物體將出現在由該相機抓取及/或輸出的圖像中。例如，FOV可對應於一立體角(solid angle)，相機鏡頭在該立體角內投射光輸入至該相機的光學感測器。
總的來說，一方面，本發明涉及一種用於目標追蹤的方法。該方法包含：使用相機裝置抓取場景的圖像序列；基於沿(across)該圖像序列的局部光變化(local light change)的模式，檢測場景中的光源；回應於檢測到光源，將該圖像序列中至少一個圖像的光源的位置與該至少一個圖像內的目標位置進行比較以生成結果；以及基於該結果生成控制信號以改變該相機裝置的視場，從而使得該光源與該目標位置在該視場內實質地對準。
總的來說，一方面，本發明涉及一種用於相機裝置的追蹤控制器。該追蹤控制器包含電腦處理器及存儲指令的記憶體。運行該指令可使該電腦處理器：獲取場景的圖像序列，其中該圖像序列是由該相機裝置 抓取的；基於沿該圖像序列的局部光變化的模式，檢測該場景中的光源；回應於檢測到光源，將該圖像序列中至少一個圖像的光源的位置與該至少一個圖像內的目標位置進行比較以生成結果；以及基於該結果生成控制信號以改變該相機裝置的視場，從而使得該光源與該目標位置在該視場內實質地對準。
總的來說，一方面，本發明涉及一種非暫態電腦可讀存儲介質，其存儲用於目標追蹤的指令。當由電腦處理器運行時，該指令包含以下功能：獲取場景的圖像序列，其中該圖像序列是由該相機裝置抓取的；基於沿該圖像序列的局部光變化的模式，檢測該場景中的光源；回應於檢測到光源，將該圖像序列中至少一個圖像的光源的位置與該至少一個圖像內的目標位置進行比較以生成結果；以及基於該結果生成控制信號以改變該相機裝置的視場，從而使得該光源與該視場內的該目標位置實質地對準。
本發明的其他方面將通過以下說明及申請專利範圍而明顯易懂。
100‧‧‧系統
142‧‧‧物體
143‧‧‧光源
141‧‧‧視場(FOV)
140‧‧‧場景
111‧‧‧相機鏡頭
120‧‧‧追蹤控制器
110‧‧‧相機裝置
130‧‧‧相機裝置支座
121‧‧‧硬體處理器
122‧‧‧記憶體
126a‧‧‧圖像A
127a‧‧‧位置A
126‧‧‧圖像序列
124‧‧‧光變化模式
125‧‧‧位移
128‧‧‧運動參數
127‧‧‧目標位置
123‧‧‧儲存庫
120‧‧‧追蹤控制器
210‧‧‧電動相機行動裝置支架
220-1‧‧‧視場(FOV)
201‧‧‧相機行動裝置
220‧‧‧相機鏡頭
221‧‧‧支座
203‧‧‧傾斜軸
203-1‧‧‧傾斜軸線
204‧‧‧U型托架
222‧‧‧支架
209‧‧‧旋轉軸
209-1‧‧‧旋轉軸線
201‧‧‧相機行動裝置
213b‧‧‧背面
209-1‧‧‧旋轉軸線
220‧‧‧相機鏡頭
203‧‧‧傾斜軸
203-1‧‧‧傾斜軸線
213‧‧‧傾斜電機
221‧‧‧支座
220-1‧‧‧視場(FOV)
209‧‧‧旋轉軸
219‧‧‧旋轉電機
800‧‧‧相機行動裝置手柄
222‧‧‧手柄
401a‧‧‧時間點A
401b‧‧‧時間點B
401c‧‧‧時間點C
124‧‧‧光變化模式
400a‧‧‧亮級
400b‧‧‧暗級
410‧‧‧時間週期A
420‧‧‧時間週期B
430‧‧‧時間週期C
126‧‧‧圖像序列
126a‧‧‧圖像A
126b‧‧‧圖像B
126c‧‧‧圖像C
125‧‧‧位移
127‧‧‧目標位置
143‧‧‧光源
126d‧‧‧差值結果
600‧‧‧錄影
143‧‧‧光源
142‧‧‧物體
126a‧‧‧圖像A
126x‧‧‧圖像X
126‧‧‧圖像序列
700‧‧‧計算系統
708‧‧‧輸出裝置
704‧‧‧非永久記憶體
702‧‧‧電腦處理器
706‧‧‧永久記憶體
712‧‧‧通訊介面
710‧‧‧輸入裝置
720‧‧‧網路
722‧‧‧節點X
724‧‧‧節點Y
726‧‧‧客戶端裝置
第1.1圖及第1.2圖示出了根據本發明的一個或多個實施例的系統的示意性框圖；第2圖示出了根據本發明的一個或多個實施例的方法流程圖；第3A圖、第3B圖、第4圖、第5圖及第6圖示出了根據本發明的一個或多個實施例的各種不同示例；第7A圖、第7B圖示出了根據本發明的一個或多個實施例的 計算系統。
現在將參照附圖詳細描述本發明的具體實施例。各個附圖中相同的元件可由相同的參考數字表示，以確保一致性。
在本發明的實施例的以下詳細說明中，陳述了若干具體細節以提供對本發明更通透的理解。然而，所屬技術領域中具有通常知識者應理解的是，本發明無需這些具體細節也可實施。在其他實例中，為了避免不必要地複雜化該說明，省略了已知特徵的詳細描述。
在以下說明中，在本發明的各種不同實施例中關於一幅圖描述的任意組件可等同於關於任意其他附圖描述的具有相同命名的組件。為簡潔起見，這些組件的至少一部分是通過各種不同的標記而隱含識別的。而且，將不會針對每個附圖重複這些組件的說明。因此，每個附圖中組件的每個實施例通過引用而併入，並且被視為可選地存在於具有一個或多個類似命名的組件的每個其他附圖中。此外，根據本發明的若干實施例，附圖中組件的任意描述應被解讀為是可選的實施例，其可相對於關於其他附圖中對應的具有相同命名的組件而描述的實施例而添加、結合或替換。在各附圖中，黑色虛線框表示可選地可存在與該黑色虛線框之前或之後的組件類似的額外的組件。而且，連接附圖中各組件的實線或虛線表示相連組件之間的關係。虛線表示該關係可能不包含任何物理連接或物理元件，或者可能不與任何物理連接或物理元件相關聯。
在整個說明書中，使用了序數(例如，第一、第二、第三等)作為元件(即，本申請中的任何名詞)的形容詞。這些序數的使用並非暗 示或構成該元件的特定順序，也非將任何元件限定為僅具有單個，除非另外通過使用術語“之前”、“之後”、“單個”以及其他此類措辭明確指明。相反，這些序數的使用是為了區分不同的元件。示意性地，第一元件不同於第二元件，並且第一元件可包含多於一個的元件，而且第一元件在元件順序方面可以在該第二元件之後(或之前)。
總的來說，本發明的實施例提供了用於追蹤相機裝置的視場(FOV)中物體的系統、方法及電腦可讀介質。在本發明的一個或多個實施例中，光源附接在該物體上，並且同時使用該相機裝置抓取圖像序列。在一個或多個實施例中，光源發射頻閃光，頻閃光的強度及/或顏色隨時間而變化。基於沿該圖像序列的局部光變化的模式，檢測FOV中的光源。回應於檢測到光源，將該光源的位置與圖像內的目標位置進行比較以生成結果，比如位移或運動參數。相應地，基於該結果生成控制信號以控制相機裝置支座。具體地，相機裝置支座基於該控制信號調節FOV，使得該光源與該目標位置在FOV內實質地對準。在一個或多個實施例中，該圖像序列是錄影的一部分，並且該控制信號使該對象在該錄影中顯現於該FOV內的該目標位置處。
第1.1圖示出了根據一個或多個實施例的系統100。在一個或多個實施例中，可省略、重複/或替換第1.1圖中圖示出的一個或多個模組及元件。相應地，本發明的實施例不應被視為受限於第1.1圖所示模組的具體佈置。
如第1.1圖所示，系統100包含具有相機鏡頭111的相機裝置110、追蹤控制器120、相機裝置支座130、場景140、相機鏡頭111的視場(FOV) 141、顯現於FOV 141內的物體142以及附接在該物體142上的光源143。而且，相機裝置110、追蹤控制器120及相機裝置支座130可通訊地彼此連接。在本發明的一個或多個實施例中，該相機裝置110、追蹤控制器120及相機裝置支座130中的兩個或更多個整合在一個裝置內。例如，追蹤控制器120的至少一部分可包含在該相機裝置110內。在另一示例中，追蹤控制器120的至少一部分可包含在相機裝置支座130內。在又一示例中，追蹤控制器120的一部分包含在相機裝置110內，而追蹤控制器120的另一部分包含在相機裝置支座130內。
在本發明的一個或多個實施例中，光源143是可發光的任意裝置。在一個或多個實施例中，光源143包含發光二極體LED。在一個或多個實施例中，光源143發射頻閃光，其強度及/或顏色隨時間而變化。例如，頻閃光可根據特定占空比(即，光模式具有亮級的時間所占的百分比)及重複率(即，單位時間週期內強度變化的次數)發射不同步的光變化模式(free-running light change pattern)。在此使用的“光變化模式”是一種光的強度及/或顏色變化的模式。在一個或多個實施例中，光源143發射與相機110的幀頻相比具有低重複率(例如，10赫茲、20赫茲等等)的光變化模式。幀頻是單位時間內由相機裝置110抓取的圖像數量(一串靜態圖像或錄影)。在一個或多個實施例中，光源143發射與相機裝置110的幀率同步的光變化模式。
在本發明的一個或多個實施例中，相機裝置110是具有相機鏡頭(例如，相機鏡頭111)以及用於拍攝照片及/或錄影的相關元件的裝置。相機裝置110的一個示例為具有通訊功能的專用相機。在一個或多個實施例 中，相機裝置110是行動裝置，比如具有內置相機的移動電話，通常被稱為智慧型手機。智慧型手機可具有帶圖形使用者介面的顯示器，其佔據大部分(例如，70%或更多)主表面。相機鏡頭111可位於智慧型手機的主表面或背面。在一個或多個實施例中，相機鏡頭111包含計時器，用於基於光源143的占空比及/或重複率來控制圖像抓取的幀率。
在一個或多個實施例中，場景140是由相機裝置110成像的動作或事件發生的地點。視場(FOV)141是由相機裝置110使用該相機鏡頭111成像的場景140的範圍。換言之，FOV 141內的物體將顯現於相機裝置110所抓取及/或輸出的圖像中。例如，FOV 141可對應於一立體角，相機鏡頭111在該立體角內投射光輸入至與相機裝置110相關聯的光學感測器(未示出)中。在一個或多個實施例中，根據相機鏡頭111關於場景140如何取向、關於場景140如何縮放或者關於場景140如何定位，FOV 141對應於場景140的不同部分。在一個或多個實施例中，相機裝置110包含硬體組件、軟體組件或其組合。在一個或多個實施例中，相機裝置110可包含以下參照第7A圖及第7B圖描述的計算系統700及網路720的至少一部分，或者使用其實施。
在本發明的一個或多個實施例中，相機裝置支座130被配置為機械地支撐相機裝置110，並且回應於來自追蹤控制器120的控制信號而調節相機鏡頭111的FOV 141。例如，相機裝置支座130可包含電動傾斜及旋轉裝置，用於調節相機鏡頭111的相機角度。在另一示例中，相機裝置支座130可包含電動橫向及豎向滑動裝置，用於調節相機鏡頭111相對於場景140的位置。該滑動裝置可包含機械臺，用於支撐並移動該相機裝置110。下文中參照第3A圖及第3B圖描述相機裝置支座130的示例。
在一個或多個實施例中，追蹤控制器120包含被配置為調節相機鏡頭111的FOV 141的硬體組件、軟體組件或其組合。例如，追蹤控制器120可通過控制相機裝置支座130而控制FOV 141。在另一示例中，追蹤控制器120還可通過控制相機鏡頭111的縮放等級而控制FOV 141。在一個或多個實施例中，追蹤控制器120控制FOV 141，使得物體142顯現於FOV 141內的目標位置。在一個或多個實施例中，追蹤控制器120使用下文中參照第2圖描述的方法控制FOV 141。在一個或多個實施例中，追蹤控制器120包含下文中參照第1.2圖描述的組件。
第1.2圖示出了根據一個或多個實施例的追蹤控制器120的細節。第1.2圖的以下描述涉及上文中第1.1圖所描繪的各種組件。在一個或多個實施例中，可省略、重複/或替換第1.2圖中示出的一個或多個模組及元件。相應地，本發明的實施例不應被視為受限於第1.2圖所示模組的具體佈置。
如第1.2圖所示，追蹤控制器120包含硬體處理器121、記憶體122及儲存庫123。在本發明的一個或多個實施例中，硬體處理器121對應於下文中第7A圖所描繪的電腦處理器702。類似地，記憶體122及儲存庫123對應於下文中第7A圖所描繪的非永久記憶體704及/或永久記憶體706。例如，記憶體122可存儲軟體指令，運行該軟體指令時可使硬體處理器121執行上文中第1.1圖所描繪的相機裝置110的FOV調節功能。在一個或多個實施例中，追蹤控制器120根據下文中參照第2圖描述的方法流程執行FOV調節功能。在一個或多個實施例中，記憶體122存儲指令以執行下文中參照第2圖描述的方法流程的一個或多個部分。在一個或多個實施例中，追蹤控制 器120及相機裝置110整合在一個裝置中。在此類實施例中，用於執行參照第2圖描述的方法流程的一個或多個部分的該指令為移動應用或行動應用程式(app)的一部分，移動應用或行動應用程式(app)為使用者可安裝的軟體應用，其被設計以在智慧型手機或其他行動裝置上運行。
而且，如第1.2圖所示，儲存庫123包含圖像序列126、光變化模式124、位移125、運動參數128及目標位置127。具體地，圖像序列126包含由相機裝置111抓取的連貫圖像(例如，圖像A 126a)。例如，圖像A 126a對應於在特定時間點由FOV 141覆蓋的場景的一部分。光變化模式124是沿該圖像序列126、光強及/或光色在不同強度等級及/或顏色之間交替的模式。在一個或多個實施例中，光變化模式124對應於該圖像序列126中每個圖像上的光斑。例如，光斑可由每個圖像中的像素位置限定或由相連的像素位置的集合限定。在一個或多個實施例中，光變化模式124是由光源143所發射的頻閃光引起的，表示該光源143在每個圖像內的位置。換言之，光源143在每個圖像內的位置可基於沿該圖像序列126的該光變化模式124出現在何處而確定。例如，光變化模式124表示光源143在圖像A 126a中位於位置A 127a。類似地，該圖像序列126中的每個其他圖像與該光源143的位置相關聯。目標位置127是該追蹤控制器120被配置為追蹤物體142的預定位置。例如，目標位置127可被定義為是FOV 141的中心，該中心對應於該圖像序列126中每個圖像的中心。換言之，追蹤控制器120被配置為調節FOV 141，以使得調節後該物體142顯現於圖像的中心(即，目標位置127)。在其他示例中，目標位置127可被定義為是偏離FOV 141中心的不同位置。位移125為目標位置127與圖像內光源143位置(例如，位置A 127a)之間的距離。在 一個或多個實施例中，位移125包含水平方向距離及垂直距離。位移125可通過像素的數量或任意其他適當的距離度量來表示。在一個或多個實施例中，物體142可為移動物體，使得光源143的位置(例如，位置A 127a)可隨該圖像序列126中圖像的不同而變化。在此實施例中，運動參數128是光源143的位置(例如，位置A 127a)隨時間的變化率。例如，運動參數128可包含光源143的位置(例如，位置A 127a)隨該圖像序列126中不同圖像的變化。取決於物體142的運動方向，該運動參數128可包含水平部分及垂直部分。從數學角度，運動參數128對應於位移125隨時間的導數。
在一個或多個實施例中，追蹤控制器120基於上述圖像序列126、光變化模式124、位移125、運動參數128及目標位置127執行FOV調節功能。具體地，追蹤控制器120使用下文中參照第2圖描述的方法執行FOV調節功能。下文中參照第4圖至第6圖描述該圖像序列126、光變化模式124、位移125及運動參數128的示例。
第2圖示出了根據一個或多個實施例的流程圖。第2圖中所示進程可通過例如上文中參照第1.1圖及第1.2圖描述的一個或多個組件執行。可省略、重複/或替換第2圖中示出的一個或多個步驟。相應地，本發明的實施例不應被視為受限於第2圖所示步驟的特定順序及佈置。
首先，在步驟201中，啟動場景內的光源。在本發明的一個或多個實施例中，光源被附接在場景中的物體上。在一個或多個實施例中，光源發射頻閃光，其強度及/或顏色隨時間而變化。例如，頻閃光回應於啟動(例如，開啟)的光源而發射不同步的光模式。在一個或多個實施例中，光源發射與相機裝置的幀頻相比具有低重複率(例如，10赫茲、20赫茲等 等)的光變化模式的頻閃光。在一個或多個實施例中，光源發射與相機裝置的幀率同步的頻閃光。例如，可基於發自追蹤控制器及/或相機裝置的觸發信號而啟動及/或同步的頻閃光。
在步驟202中，通過相機裝置抓取該場景的圖像序列。具體地，物體位於相機鏡頭的視場(FOV)內並且顯現於該圖像序列中。例如，該圖像序列可包含一串(a burst of)靜態圖像或者可為一串靜態圖像的一部分。在另一示例中，該圖像序列可包含錄影或為錄影的一部分。在一個或多個實施例中，該場景的該圖像序列是在光源發射頻閃光的同時抓取的。在一個或多個實施例中，該圖像序列的幀率是基於光源的占空比及/或重複率而選定的，以使得連貫的圖像(或者是該圖像序列中具有固定間隔的一對圖像)包含交替的亮級及暗級，及/或與光源交替的顏色。例如，光源可為不同步的，並且幀率是基於該不同步的光源的預定占空比及/或重複率而選定的。在一個或多個實施例中，相機裝置的定時器用於根據該選定的幀率而控制圖像抓取。
在一個或多個實施例中，光源的占空比及/或重複率是基於該圖像序列的幀率而選定的，以使得連貫的圖像(或者是該圖像序列中具有固定間隔的一對圖像)包含交替的亮級及暗級，及/或與光源交替的顏色。例如，幀率可為預定的，並且光源例如基於來自相機裝置的觸發信號而與該幀率同步。
在步驟203中，基於沿該圖像序列的局部光變化模式，檢測場景中的光源。具體地，從該光源發射的頻閃光引起該相機裝置的光學感測器接收到的光強及/或光色的變化，產生了沿該圖像序列的局部光變化模 式。在一個或多個實施例中，調節頻閃光的強度，以控制每個圖像中該局部強度變化模式所在位置的尺寸。例如，位置尺寸可限於FOV的水平及垂直尺寸的百分比(例如，1%、3%等)。在一個或多個實施例中，在由相機裝置的光學感測器識別出的，連貫的圖像中交替的亮級及暗級及/或交替的顏色的差異超出預定閾值處定義該位置及尺寸。在一個或多個實施例中，該位置被稱為是圖像中光源的位置。
在一個或多個實施例中，通過將對應像素的光強值及/或光色值相減，對圖像序列中的一對圖像進行比較。具體地，光強值及/或光色值是通過光學感測器生成的。具體地，將一個圖像中像素的光強值及/或光色值與另一圖像中對應像素的光強值及/或光色值相減，以生成差值。將差值中存在交替的亮級及暗級差異及/或存在交替的顏色差異的像素選定為該圖像中光源位置的一部分。取決於光源的占空比/重複率與該圖像序列的幀率的比值，這對圖像可為連貫的圖像或者由特定數量的圖像(比如每三個圖像)分隔的兩個圖像。
在步驟204中，分析該圖像序列，以確定至少一個圖像中光源的位置以及沿該圖像序列的該光源的運動。在一個或多個實施例中，光源的位置是基於由相機裝置的光學感測器識別出的，連貫的圖像中交替的亮級及暗級及/或交替的顏色的差異超出預定閾值處而確定的。在一個或多個實施例中，光源的運動是基於沿該圖像序列的該光源位置的變化率而確定。
在步驟205中，回應於檢測到光源，將至少一個圖像內該光源的位置及目標位置進行比較以生成結果。在一個或多個實施例中，該結 果包含從該光源位置到該目標位置的位移。在一個或多個實施例中，該位移可隨該圖像序列中圖像的不同而變化，這表示物體是移動物體。在此實施例中，計算位移隨時間的變化率，例如，隨圖像的變化率，並將其作為該運動參數。
在步驟206中，基於該結果生成控制信號，以用於定向該相機裝置。在一個或多個裝置中，控制信號被配置為將相機鏡頭的取向調節為與位移相對(opposite)的方向。例如，如果該位移表示目標位置在圖像內光源位置的右方，則控制信號將相機鏡頭的取向調至朝向左方。在一個或多個實施例中，控制信號被配置為將相機關於場景的相對位置調節為與位移相對(opposite)的方向。例如，如果該位移表示目標位置在圖像內光源位置的右方，則控制信號將相機的相對位置調節為朝向左方。在一個或多個實施例中，運動參數被視為是由控制信號引起的調節量的微調。
在步驟207中，將控制信號發送給安裝有相機裝置的相機裝置支座(例如，傾斜及旋轉裝置或機械臺)。相應地，將相機鏡頭的取向或相機裝置的相對位置調節至與位移相對的方向。
在步驟208中，在相機裝置的FOV內檢測目標位置與光源之間的實質對準。具體地，該實質對準是通過將相機鏡頭的取向或相機裝置的相對位置調節至與位移相對的方向而實現的。
在步驟209中，回應於檢測到該實質對準，抓取該場景的額外圖像。在一個或多個實施例中，通過相機裝置，以規律的重複率(即，幀率)持續地抓取並輸出連貫的圖像。在此實施例中，被分析以生成控制信號的該圖像序列只限於該額外圖像之前的滾動時窗(例如，兩個連貫圖 像、五個連貫圖像、十個連貫圖像等的滾動序列)。隨著時間的流逝，該額外圖像成為更新的圖像序列的一部分，用於生成更新的控制信號，從而持續地追蹤FOV中的物體。
在一個或多個實施例中，被分析以生成控制信號的該圖像序列被指定為是控制資訊而無需由相機裝置輸出。與之相反，在光源(並且因此該物體)與目標位置實質地對準時，通過該相機裝置輸出該額外圖像。例如，該控制資訊可與該額外圖像分開存儲，直至該控制信號被丟棄或從相機裝置中移除。
在步驟210中，確定是否繼續進行圖像抓取。如果結果是肯定的，即繼續進行圖像抓取，則該方法返回至步驟202。如果結果是否定的，即不繼續進行圖像抓取，則該方法結束。
第3A圖、第3B圖、第4圖、第5圖及第6圖示出了根據一個或多個實施例的各種不同示例。第3A圖、第3B圖、第4圖、第5圖及第6圖中所示的示例，例如可基於上文中第1.1圖及第1.2圖所描繪的一個或多個組件以及上文中第2圖所描繪的方法流程。在一個或多個實施例中，可省略、重複/或替換第3A圖、第3B圖、第4圖、第5圖及第6圖中示出的一個或多個模組及元件。相應地，本發明的實施例不應被視為受限於第3A圖、第3B圖、第4圖、第5圖及第6圖所示模組的具體佈置。
第3A圖示出了電動相機行動裝置支架210，其為第1.1圖所描繪的相機裝置支座130的示例。此外，由該電動相機行動裝置支架210機械地支撐的相機行動裝置201(例如，具有相機鏡頭220的智慧型手機)為上文中第1.1圖所描繪的相機裝置110的示例。在本發明的一個或多個實施例 中，電動相機行動裝置支架210是一種電機組件，包含支座221、傾斜軸203、U型托架204、旋轉軸209及支架222。支座221被配置為機械地支撐相機行動裝置201，並且機械地連接至傾斜軸203。支架222被配置於實體表面的同時，維持該電動相機行動裝置支架210的機械穩定。雖然未明確示出，U型托架204容納與該傾斜軸203連接的傾斜電機，與該旋轉軸209連接的旋轉電機以及被配置為與上文中第1.1圖所描繪的相機裝置110及/或追蹤控制器120通訊的通訊介面。例如，通訊介面可基於藍芽、NFC、USB或其他無線/有線通訊介面。在一個或多個實施例中，旋轉軸209可回應於經由通訊介面從該追蹤控制器120接收到控制信號，通過該旋轉電機，圍繞旋轉軸線209-1旋轉。類似地，傾斜軸203可回應於經由通訊介面從該追蹤控制器120接收到控制信號，通過該傾斜電機，圍繞傾斜軸線203-1旋轉。回應於該支座221關於該傾斜軸線203-1的傾斜及/或該支座221連同該傾斜軸203及托架204一起圍繞該旋轉軸線209-1的旋轉，可調節相機鏡頭220的取向。相應地，相機鏡頭220的FOV220-1是根據相機鏡頭220的取向而調節的。
第3B圖示出了相機行動裝置手柄800，其為上文中第1.1圖所描繪的相機行動裝置支座130的示例。此外，由該相機行動裝置手柄800機械地支撐的相機行動裝置201(例如，具有相機鏡頭220的智慧型手機)是上文中第1.1圖所描繪的相機裝置110的示例。在本發明的一個或多個實施例中，相機行動裝置手柄800是一種電機組件，包含支座221、傾斜軸203、傾斜電機213、旋轉軸209、旋轉電機219及手柄222。支座221被配置為機械地支撐相機行動裝置201，並且機械地連接至傾斜軸203。手柄222被配置為在由觀察者握持的同時，維持該相機行動裝置手柄800的機械穩定。雖然未明 確示出，手柄222包含被配置為與上文中第1.1圖所描繪的相機裝置110及/或追蹤控制器120通訊的通訊介面。例如，通訊介面可基於藍芽、NFC、USB或其他無線/有線通訊介面。在一個或多個實施例中，旋轉軸209可回應於經由通訊介面從該追蹤控制器120接收到控制信號，通過該旋轉電機219，圍繞旋轉軸線209-1旋轉。類似地，傾斜軸203可回應於經由通訊介面從該追蹤控制器120接收到控制信號，通過該傾斜電機213，圍繞傾斜軸線203-1旋轉。回應於該支座221關於該傾斜軸線203-1的傾斜及/或該支座221連同該傾斜軸203及傾斜電機213一起圍繞該旋轉軸線209-1的旋轉，可調節相機鏡頭220的取向。相應地，相機鏡頭220的FOV220-1是根據相機鏡頭220的取向而調節的。
第4圖示出了上文中第1.1圖及1.2所描繪的光源143的光變化模式124。如第4圖所示，水平軸對應於時間，而垂直軸對應於光強。具體地，光變化模式124是光強隨時間在亮級400a及暗級400b之間交替的模式。例如，在時間週期A 410中維持亮級400a光強，並且可以以特定重複率隨時間重現亮級400a光強。當光強隨時間在亮級400a及暗級400b之間交替時，通過相機裝置週期性地抓取圖像序列。例如，可在時間點A 401a、時間點B 401b、時間點C 401c等處抓取圖像序列中的連貫圖像，這些時間點以時間週期B 420、時間週期C 430等彼此間隔。具體地，時間週期A 410包含至少一個圖像抓取時間點，比如時間點B 401b。雖然第4圖中描繪的光變化模式124是一種光強變化的模式，但在其他示例中該光變化模式124還可包含光色變化。換言之，可用不同的顏色來表示光色變化，從而作為亮級400a及暗級400b的替代或補充方案。
第5圖示出了上文中第1.1圖及第1.2圖描繪的場景140的圖像序列126的示例。如第5圖所示，該圖像序列126包含在上文中描述的時間點A 401a、時間點B 401b、時間點C 401c等處抓取的圖像A 126a、圖像B 126b及圖像C 126c等等。根據上文中參照第4圖描繪的光變化模式124的示例，光源143顯現為圖像A 126a、圖像B 126b及圖像C 126c等中標記為“a”的位置處交替的暗斑及亮斑。與之相反，在圖像A 126a、圖像B 126b及圖像C 126c等中標記為“b”的其他位置處的光強維持實質地不變。例如，標記為“a”的位置可通過圖像A 126a及圖像B 126b中對應像素的光強值相減得到的差值結果126d確定。類似地，標記為“a”的位置還可通過圖像B 126b及圖像C 126c中對應像素的光強值相減得到的差值結果126d確定。在差值結果126d中，黑色表示無差，而白色表示非零差。相應地，光源的位置對應於差值結果126d中的白斑。
而且，如第5圖所示，每個圖像的中心被定義為是目標位置127。相應地，從標記為“a”的位置到目標位置127之間的距離對應於位移125。第5圖中所示的該標記為“a”的位置，該目標位置127以及該位移125分別為上文中第1.2圖所描繪的位置A 127a、目標位置127以及位移125的示例。在一個或多個實施例中，該標記為“a”的位置隨圖像A 126a、圖像B 126b及圖像C 126c等的不同而變化。該標記為“a”的位置隨圖像A 126a、圖像B 126b及圖像C 126c等而變化的變化率對應於上文中第1.2圖所描繪的運動參數128。
第6圖示出了一種示例性錄影600，其包含上文中參照第4圖描述的圖像序列126的示例。在示例性情景中，目標位置是圖像的中心。如 第6圖所示，光源143被識別為位於圖像序列126中各圖像(例如，圖像A 126a)的左部。具體地，光源143由男性(即，物體142)的雙手支撐。例如，光源143的位置是基於上文中第5圖所描繪的圖像A 126a、圖像B 126b及圖像C 126c等中交替的暗斑及亮斑而識別的。換言之，光源143對應於第5圖中描繪的圖像A 126a、圖像B 126b及圖像C 126c等中標記為“a”的位置。由於目標位置(即，圖像中心)在光源位置的右方，目標追蹤控制器120被配置為將相機裝置110朝左側取向，使得支撐該光源143的該男性(即，物體142)顯現於圖像的中心。相應地，基於所識別出的光源143的位置“a”而調節該相機裝置110的取向，以使得物體142顯現於圖像X 126x的中心。
本發明的實施例可在計算系統上實施。可使用移動、臺式、伺服器、路由器、交換器、嵌入式裝置或其他類型硬體的任意組合。例如，如第7A圖所示，計算系統700可包含一個或多個電腦處理器702、非永久記憶體704(例如，易失性記憶體，比如隨機存取記憶體(RAM)、緩存器)、永久記憶體706(例如，硬碟、比如光碟驅動器或數字通用光碟(DVD)驅動器的光驅、快閃記憶體等等)、通訊介面712(例如，藍芽介面、紅外介面、網路介面、光介面等等)以及若干其他元件及功能。
電腦處理器702可為用於處理指令的積體電路。例如，電腦處理器可為處理器的一個或多個內核或微內核。計算系統700還可包含一個或多個輸入裝置710，比如觸控螢幕、鍵盤、滑鼠、麥克風、觸控板、光筆或任意其他類型的輸入裝置。
通訊介面712可包含用於將計算系統700連接至網路(未示出)(例如，區域網路(LAN)、比如網際網路的廣域網路(WAN)、移動網 路或任意其他類型的網路)及/或其他裝置(比如其他計算裝置)的積體電路。
而且，計算系統700可包含一個或多個輸出裝置708，比如螢幕(例如，液晶顯示器(LCD)、等離子顯示器、觸控螢幕、陰極射線管(CRT)監視器、投影儀或其他顯示裝置)、印表機、外部存儲或任意其他輸出裝置。一個或多個該輸出裝置可與該輸入裝置相同或不同。該輸入及輸出裝置可以以本地或遠程方式連接至電腦處理器702、非永久記憶體704及永久記憶體706。存在許多不同類型的計算系統，並且前述輸入及輸出裝置可採取其他形式。
以用於執行本發明實施例的電腦可讀程式代碼的形式存在的軟體指令可整體或部分地、暫時或永久地存儲在非暫態電腦可讀介質中，比如CD、DVD、存儲裝置、軟碟、磁帶、快閃記憶體、物理記憶體或任意其他電腦可讀存儲介質。具體地，軟體指令可對應於電腦可讀程式代碼，當由處理器運行時，其被配置為執行本發明的一個或多個實施例。
第7A圖中的計算系統700可連接至網路或為網路的一部分。例如，如第7B圖所示，網路720可包含多個節點(例如，節點X722、節點Y724)。每個節點可對應於計算系統，比如如第7A圖所示的計算系統，或節點的組合可對應於第7A圖所示的計算系統。示意性地，本發明的實施例可在分佈式系統中的節點上實施，該節點連接至其他節點。示意性地，本發明的實施例可在具有多個節點的分佈式計算系統上實施，其中本發明的每個部分可位於該分佈式計算系統內的不同節點上。而且，前述計算系統700的一個或多個元件可位於遠程位置並且通過網路連接至其他元件。
儘管第7B圖中未示出，但該節點可對應於伺服器機箱中的葉片(blade)，其經由背板連接至其他節點。示意性地，該節點可對應於數據中心的伺服器。示意性地，該節點可對應於電腦處理器或者具有共用記憶體及/或資源的電腦處理器的微內核。
網路720中的節點(例如，節點X722、節點Y724)可被配置為向客戶端裝置726提供服務。例如，該節點可為雲端計算系統的一部分。該節點可包含從客戶端裝置726接收請求並且向客戶端裝置726發送應答的功能。客戶端裝置726可為計算系統，比如第7A圖所示的計算系統。而且，客戶端裝置726可包含及/或執行本發明的一個或多個實施例的全部或一部分。
第7A圖及第7B圖中描繪的計算系統或計算系統的組合可包含執行在此公開的各種操作的功能。例如，該計算系統可執行相同或不同系統上進程之間的通訊。採用相同形式的被動或主動通訊的各種各樣機構可利於相同裝置上進程之間的數據交換。這些進程間通訊的代表性示例包含但不限於：檔案、信號、插孔、訊息佇列、傳輸線路、旗語、共用記憶體、消息傳遞以及記憶體映射檔的實施方式。
第7A圖中的計算系統可實施及/或可被連接至數據儲存庫。例如，數據儲存庫的一個示例為數據庫。資料庫是被配置為易於數據檢索、修改、重新組織及/或刪除的資訊的集合。資料庫管理系統(DBMS)是一種向使用者提供定義、創建、查詢、更新或管理資料庫的介面的軟體應用。
使用者或軟體應用可向DBMS提交聲明或查詢。然後，DBMS解讀該聲明。該聲明可為用於請求資訊的選擇聲明、更新聲明、創建 聲明、刪除聲明等等。此外，該聲明可包含指定數據或數據容器(資料庫、表格、記錄、欄、視圖等等)、識別字、狀態(比較運算符)、函數(例如，聯集、全聯集、計數、取平均等等)、排序(例如，昇冪、降序)等等的參數。DBMS可運行該聲明。例如，DBMS可訪問記憶體緩存、參照或索引檔以進行讀取、寫入、刪除或其組合，以用於應答該聲明。DBMS可從永久或非永久記憶體加載數據，並且執行運算以應答該查詢。DBMS可將結果返回給使用者或軟體應用。
上述功能描述僅為第7A圖中計算系統及第7B圖中節點及/或客戶端裝置執行的功能的少數示例。使用本發明的一個或多個實施例，還可執行其他功能。
雖然已參照有限的實施例描述了本發明，但受益於本公開的所屬技術領域中具有通常知識者在不脫離在此公開的本發明範圍的前提下還可構想出其他實施例。因此，本發明的範圍應僅由隨附申請專利範圍限定。
100‧‧‧系統
142‧‧‧物體
143‧‧‧光源
141‧‧‧視場(FOV)
140‧‧‧場景
111‧‧‧相機鏡頭
120‧‧‧追蹤控制器
110‧‧‧相機裝置
130‧‧‧相機裝置支架

Claims (20)

  1. 一種用於目標追蹤的方法，包含：使用一相機裝置按照選定的幀率週期性地持續抓取一場景的一圖像序列；該圖像序列包含連貫的圖像以及由一光源發射的特定光變化模式引起的一局部光變化；基於沿該圖像序列的該局部光變化的一模式，檢測該場景中的該光源；回應於檢測到該光源，將該圖像序列中至少一個圖像中的一光源位置與該至少一個圖像內的一目標位置進行比較以生成一結果；以及基於該結果生成一控制信號以改變該相機裝置的一視場，從而使得該光源與該目標位置在該視場內實質地對準。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，還包含：將該控制信號發送給安裝有該相機裝置的一傾斜及旋轉裝置；回應於發送該控制信號，檢測該目標位置與該光源在該視場內的一實質對準；以及使用該相機裝置並且回應於檢測到該實質對準，進一步抓取該場景的一額外圖像，其中，該光源附接在該場景中的一物體上，以使得該物體在該額外圖像中顯現於該目標位置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，沿該圖像序列的該局部光變化的該模式是通過該光源發射的一頻閃光產生的。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，該局部光變化的該模式包含選自由以下群組中的至少一個：一光強變化、一光色變化以及該光強變化與該光色變化的一結合。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，還包含：分析該圖像序列以確定該至少一個圖像中該光源的該位置以及該光源沿該圖像序列的一運動，其中，還基於該運動生成該控制信號。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中，該圖像序列及該額外圖像是一錄影中一視頻幀序列的一部分。
  7. 如申請專利範圍第2項所述的方法，還包含：指定該圖像序列為與該額外圖像分離的一控制資訊。
  8. 一種用於一相機裝置的追蹤控制器，包含：一電腦處理器；以及一記憶體及一存儲指令，當執行該指令時，引起該電腦處理器：按照選定的幀率週期性地持續獲取一場景的一圖像序列，其中該圖像序列是由該相機裝置抓取的；該圖像序列包含連貫的圖像以及由一光源發射的特定光變化模式引起的一局部光變化；基於沿該圖像序列的該局部光變化的一模式，檢測該場景中的該光源；回應於檢測到該光源，將該圖像序列中至少一個圖像中的一光源位置與該至少一個圖像內的一目標位置進行比較以生成一結果；以及基於該結果生成一控制信號以改變該相機裝置的一視場，從而使得該光源與該目標位置在該視場內實質地對準。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的追蹤控制器，其中，當執行該指令時，還使該電腦處理器：將該控制信號發送給安裝有該相機裝置的一傾斜及旋轉裝置； 回應於發送該控制信號，檢測該目標位置與該光源在該視場內的一實質對準；以及回應於檢測到該實質對準，使該相機裝置進一步抓取該場景的一額外圖像，其中，該光源附接在該場景中的一物體上，以使得該物體在該額外圖像中顯現於該目標位置。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的追蹤控制器，其中，沿該圖像序列的該局部光變化的該模式是通過該光源發射的一頻閃光產生的。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的追蹤控制器，其中，該局部光變化的該模式包含選自由以下群組中的至少一個：一光強變化、一光色變化以及該光強變化與該光色變化的一結合。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的追蹤控制器，其中，當執行該指令時，還使該電腦處理器：分析該圖像序列以確定該至少一個圖像中該光源的該位置以及該光源沿該圖像序列的一運動，其中，還基於該運動生成該控制信號。
  13. 如申請專利範圍第9項所述的追蹤控制器，其中，該圖像序列及該額外圖像是一錄影中一視頻幀序列的一部分。
  14. 如申請專利範圍第9項所述的追蹤控制器，其中，當執行該指令時，還使該電腦處理器：指定該圖像序列為與該額外圖像分離的一控制資訊。
  15. 一種非暫態電腦可讀介質，存儲用於目標追蹤的一指令，當由一電腦處理器運行時，該指令包含以下功能：按照選定的幀率週期性地持續獲取一場景的一圖像序列，其中該圖像序列是 由一相機裝置抓取的；該圖像序列包含連貫的圖像以及由一光源發射的特定光變化模式引起的一局部光變化；基於沿該圖像序列的該局部光變化的一模式，檢測該場景中的該光源；回應於檢測到該光源，將該圖像序列中至少一個圖像中的一光源位置與該至少一個圖像內的一目標位置進行比較以生成一結果；以及基於該結果生成一控制信號以改變該相機裝置的一視場，從而使得該光源與該目標位置在該視場內實質地對準。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的非暫態電腦可讀介質，其中，當由該電腦處理器運行時，該指令還包含以下功能：將該控制信號發送給安裝有該相機裝置的一傾斜及旋轉裝置；回應於發送該控制信號，檢測該目標位置與該光源在該視場內的一實質對準；以及使用該相機裝置並且回應於檢測到該實質對準，進一步抓取該場景的一額外圖像，其中，該光源附接在該場景中的一物體上，以使得該物體在該額外圖像中顯現於該目標位置。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的非暫態電腦可讀介質，其中，沿該圖像序列的該局部光變化的該模式是通過該光源發射的一頻閃光產生的。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的非暫態電腦可讀介質，其中，該局部光變化的該模式包含選自由以下群組中的至少一個：一光強變化、一光色變化以及該光強變化與該光色變化的一結合。
  19. 如申請專利範圍第15項所述的非暫態電腦可讀介質，其中，當由該電腦處理 器運行時，該指令還包含以下功能：分析該圖像序列以確定該至少一個圖像中該光源的該位置以及該光源沿該圖像序列的一運動，其中，還基於該運動生成該控制信號。
  20. 如申請專利範圍第16項所述的非暫態電腦可讀介質，其中，當由該電腦處理器運行時，該指令還包含以下功能：指定該圖像序列為與該額外圖像分離的一控制資訊。
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