TWI785511B - 應用於視訊傳輸的目標追蹤方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種應用於視訊傳輸的目標追蹤方法，其可根據聲音而自動追蹤特定的目標並擷取影像。目標追蹤方法包括下列步驟：步驟一係設定一第一目標區域；步驟二係根據一音源位置訊號判斷其對應之一音源位置是否指向第一目標區域；步驟三係當音源位置指向第一目標區域，則由一攝像單元擷取第一目標區域之影像，並據以輸出至一顯示單元；以及步驟四係當音源位置不是指向第一目標區域，則執行一音源追蹤程序。

Description

應用於視訊傳輸的目標追蹤方法
本發明係關於一種追蹤方法，特別關於一種應用於視訊傳輸的目標追蹤方法。
隨著傳輸技術的進步，早期僅能仰賴面對面的會議型態逐漸改變為電話會議，而使得相互的溝通不受限於距離的因素。然而，傳輸頻寬及傳輸速率在近年來又有長足的進步，也使得視訊會議越來越普及，也令身處於不同空間的人們得以透過語音及影像而接收到更為清楚的資訊，而不易發生溝通不良或誤解的狀況。
在現行的視訊會議中，位在不同空間的參與人可以通過網路傳輸將本地影像、電腦畫面等資料傳送至第三方，以同步視訊會議的參加者能有對等的資訊。其中，本地影像通常是藉由攝影機將特定角度或特定區域的影像傳輸給第三方，而電腦畫面則是將要討論的數位資料內容傳輸給第三方。
上述的會議情境下，在各方皆是以既有的數位資料為基礎而進行討論，一般不會產生問題。然而，較常的情況是各方有即時想法需要透過手寫或手繪(例如在白板或玻璃上書寫繪畫)來進行溝通。此時，將必須由使用者來調整攝影機的角度，才能夠將即時書寫或繪畫的內容傳送給第三方。
如此一來，可能一場會議需要多次地調整攝影機將會延誤會議的順暢度，且造成會議參與者的不便。因此，如何提供一種應用於視訊傳輸的目標追蹤方法，以克服前述問題，實屬當前重要課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之一目的是提供一種應用於視訊傳輸的目標追蹤方法，能夠在視訊的過程中針對特定的目標主動追蹤。
為達上述目的，本發明提供一種應用於視訊傳輸的目標追蹤方法，其包括下列步驟。步驟一是設定一第一目標區域。步驟二是根據一音源位置訊號判斷其對應之一音源位置是否指向第一目標區域。步驟三是當音源位置指向第一目標區域，則由一攝像單元擷取第一目標區域之影像，並據以輸出至一顯示單元。步驟四是當音源位置不是指向第一目標區域，則執行一音源追蹤程序。
於一實施例中，設定第一目標區域之步驟更包括根據攝像單元擷取之影像而選擇第一目標區域；以及紀錄攝像單元對應於第一目標區域的一位置參數。
於一實施例中，其中選擇第一目標區域之步驟係通過於一顯示畫面中選取、通過調整攝像單元對準於第一目標區域、或通過智慧辨識第一目標區域而選擇之。
於一實施例中，其中位置參數選自關聯於左右轉動角度、上下傾斜角度、放大倍率及其組合。
於一實施例中，其中音源追蹤程序包含下列子步驟。子步驟一是根據音源位置訊號產生一驅動控制訊號。子步驟二是根據驅動控制訊號，調整攝像單元對準一第二目標區域。子步驟三是對第二目標區域之一影像進行物件辨識，並取得一目標物件。子步驟四是調整攝像單元，以擷取目標物件之影像。
於一實施例中，目標追蹤方法在執行音源追蹤程序後，更包括重新判斷是否接收到對應於音源位置的音源位置訊號。
於一實施例中，當沒有接收到音源位置訊號時，更包括下列步驟，其包括判斷於一預設時間內是否沒有接收到一聲音訊號；當判斷結果為是，則對攝影單元擷取之一影像進行物件辨識，並判斷是否存在一目標物件；以及若影像中不存在目標物件，則由攝像單元擷取第一目標區域之影像。
於一實施例中，當於預設時間內有接收到聲音訊號時，則重新判斷是否接收到對應於音源位置的音源位置訊號。
於一實施例中，當攝影單元擷取之影像中存在目標物件，則重新判斷是否接收到對應於音源位置的音源位置訊號。
承上所述，本發明之一種應用於視訊傳輸的目標追蹤方法是利用音源位置訊號來判斷所欲追蹤的目標處是否有動態正在發生。因此可以主動追蹤特定目標並擷取對應的影像，而不需要由使用者反覆調整攝像單元而影響視訊的進行。
10:視訊系統
11:攝像單元
12:顯示單元
13:麥克風陣列單元
14:驅動控制單元
15:運算處理單元
20:會議室
21:白板
S01:驅動控制訊號
S02:影像
S03:驅動訊號
S04:聲音訊號
S05:控制訊號
F01:第一圖框
F02:第二圖框
F03:第三圖框
A01:第一目標區域
A02:第二目標區域
U01:第一使用者
U02:第二使用者
P01~P09:步驟
SP11~SP12,SP21~SP24:子步驟
〔圖1〕係顯示與本發明較佳實施例之應用於視訊傳輸的目標追蹤方法配合應用之視訊系統的方塊示意圖。
〔圖2〕係顯示執行本發明較佳實施例之應用於視訊傳輸的目標追蹤方法之場景配置示意圖。
〔圖3〕係顯示目標追蹤方法中之攝像單元所擷取之影像示意圖。
〔圖4A〕係顯示依據本發明較佳實施例之應用於視訊傳輸的目標追蹤方法的一部分流程圖。
〔圖4B〕係顯示依據本發明較佳實施例之應用於視訊傳輸的目標追蹤方法的另一部分流程圖。
〔圖4C〕係顯示依據本發明較佳實施例之應用於視訊傳輸的目標追蹤方法中執行音源追蹤程序的流程圖。
為了使所屬技術領域中具有通常知識者能瞭解本發明的內容，並可據以實現本發明的內容，茲配合適當實施例及圖式說明如下，其中相同的元件將以相同的元件符號加以說明。
請參照圖1所示，本發明較佳實施例之一種應用於視訊傳輸的目標追蹤方法，其係與一視訊系統10配合應用。視訊系統10至少包括一攝像單元11、一顯示單元12、一麥克風陣列單元13、一驅動控制單元14以及一運算處理單元15。視訊傳輸可以應 用於視訊會議或一般性的視訊通話等場合，而在本實施例中，係以視訊會議場合為例說明。
攝像單元11係分別與驅動控制單元14以及運算處理單元15電性連接，並且攝像單元11係通過驅動控制單元14所輸出的驅動控制訊號S01而工作。驅動控制訊號S01可包括但不限於控制攝像單元11的左右轉動角度、上下傾斜角度、或放大倍率，並且在本實施例中，左右轉動角度、上下傾斜角度、或放大倍率係可分別由不同的致動器或馬達所控制。攝像單元11所擷取的影像S02則係傳輸至運算處理單元15，以作進一步的運用。
顯示單元12係與驅動控制單元14電性連接，並根據驅動控制單元14輸出之驅動訊號S03而顯示一影像畫面。其中，影像畫面可以是攝像單元11所擷取的影像S02、既存於儲存單元(圖中未顯示)的影像、或是其他外接的輸入影像。
麥克風陣列單元13係與運算處理單元15電性連接，以將聲音訊號S04傳送至運算處理單元15。麥克風陣列單元13所輸出的聲音訊號S04中，除了包括有聲音資訊之外，還包括有角度或相位資訊。簡言之，由麥克風陣列單元13的聲音訊號S04中分析可得到聲音的來源方向。
運算處理單元15係電性連接於驅動控制單元14，並且運算處理單元15係根據所接收的訊號加以運算或判斷後，輸出控制訊號S05至驅動控制單元14，以驅動攝像單元11或顯示單元12。
另外，攝像單元11所擷取的影像S02以及麥克風陣列單元13所擷取的聲音訊號S04的聲音資訊，還可通過一傳輸單元(圖中未顯示)傳輸至外界，以令第三方可以與本地實現視訊會議。其中傳輸單元可以包括但不限於有線傳輸單元、無線傳輸單元及其組合。
為了後續便於說明本發明較佳實施例之應用於視訊傳輸的目標追蹤方法，以下請參照圖2以及圖3所示，以簡單說明本實施例的視訊會議的場景配置。
請參照圖2所示，圖2係執行本發明較佳實施例之應用於視訊傳輸的目標追蹤方法之場景配置示意圖，其中視訊系統10係設置於一會議室20的前方，攝像單元11與麥克風陣列單元13係比鄰而設。另外，在會議室20的後方設置有一白板21以供使用者書寫之用。
請再參照圖3所示，圖3係由攝像單元11所擷取之影像S02示意圖。其中，第一圖框F01係對應於會議室的全景區域、第二圖框F02係對應於白板21之特寫區域、第三圖框F03係對應於參加視訊會議的第二使用者U02的特寫區域。
以下請配合圖1至圖4C以說明本發明較佳實施例之應用於視訊傳輸的目標追蹤方法。在開啟視訊系統10後即可開始執行本實施例的目標追蹤方法，其包括步驟P01至步驟P09。首先，在視訊系統10開啟後攝像單元11係將其所擷取的影像S02傳輸至顯示單元12播放。
步驟P01係設定一第一目標區域A01。在本實施例中，第一目標區域A01係指白板21所在的區域，在會議室20中參加視訊會議的與會人可能會在白板21上即時書寫或繪圖。
進一步說明，步驟P01還包括子步驟SP11及SP12。其中，子步驟SP11係根據攝像單元11擷取之影像S02而選擇第一目標區域A01。在本實施例中，第一目標區域A01係可通過下列三種方式選擇之，第一種方式係於顯示單元12之顯示畫面中選取，第二種方式係通過調整攝像單元11對準於第一目標區域A01後選取，第三種方式係通過智慧辨識第一目標區域A01而選取。以下將對於三種方式分別簡述之。
關於第一種方式，攝像單元11可擷取第一圖框F01的影像S02，並將其顯示於顯示單元12上。使用者可透過觸控、滑鼠、或遙控器選取第二圖框F02的區域，並將其設定為第一目標區域A01。
關於第二種方式，使用者可以通過調整攝像單元11的左右轉動角度、上下傾斜角度以及放大倍率，使其擷取第二圖 框F02的影像S02，並將其顯示於顯示單元12上，而後再由使用者選取該影像畫面並設定為第一目標區域A01。
關於第三種方式，可以通過對視訊系統10下達辨識白板的指令，並通過智慧辨識而在第一圖框F01的影像S02中自動選取第二圖框F02的區域，並將其設定為第一目標區域A01。
接著，子步驟SP12係紀錄攝像單元11對應於第一目標區域A01的一位置參數。由於攝像單元11係通過控制其左右轉動角度、上下傾斜角度以及放大倍率而對應擷取第一目標區域A01的影像S02，因此可將該位置參數(包括左右轉動角度、上下傾斜角度以及放大倍率)紀錄於視訊系統10中，以便於需要時根據該位置參數而通過驅動控制單元14迅速地將攝像單元11調整至對應於第一目標區域A01的位置。
步驟P02係開始執行第一目標區域追蹤模式。在經過上述的設定之後，當視訊系統10開始進行視訊傳輸時，即可開始執行第一目標區域追蹤模式。
步驟P03係判斷是否接收到音源位置訊號。於此，係由麥克風陣列單元13接收會議室20中的聲音，並將其轉換為聲音訊號S04傳輸至運算處理單元15。由於麥克風陣列13係利用數組麥克風進行收音，因此針對聲音訊號S04進行分析後，將可得到音源的方向，在本實施例中，可以通過TDOA(time difference of arrival)演算法、或CICS(circular integrated cross spectrum)演算法而得到音源位置訊號。在步驟P03中，當判斷結果為「是」，係執行步驟P04，而當判斷結果為「否」，則係執行步驟P07。
步驟P04係根據音源位置訊號判斷其對應之音源位置是否指向第一目標區域A01。由於在先前步驟P01中已設定第一目標區域A01在會議室20中的位置，因此可以通過分析音源位置訊號而得知其對應之音源位置是否指向第一目標區域A01的方向。於此，當判斷結果為「是」，係執行步驟P05，而當判斷結果為「否」，則係執行步驟P06。
值得一提的是，當會議室20中的一第一使用者U01 係在白板21上書寫或繪畫、或在該位置說話時，此時音源位置訊號將會指向第一目標區域A01的方向或位置。
當步驟P04的判斷結果為「是」，意即當音源位置指向第一目標區域A01時，則步驟P05係由攝像單元11擷取第一目標區域A01之影像S02，並據以輸出至顯示單元12。於此，運算處理單元15係根據先前紀錄之攝像單元11對應於第一目標區域A01之位置參數，而輸出對應的控制訊號S05至驅動控制單元14，再由驅動控制單元14輸出對應的驅動控制訊號S01，以驅動攝像單元11轉向並調整焦距以對準第一目標區域A01。
另外，由於視訊會議必有第三方於遠端參加，因此第一目標區域A01之影像S02亦可同時通過傳輸單元而傳輸至第三方。
當步驟P04的判斷結果為「否」，意即當音源位置不是指向第一目標區域A01時，則步驟P06係執行音源追蹤程序。進一步說明，步驟P06之音源追蹤程序還包括子步驟SP21至SP24(如圖4C所示)。
子步驟SP21係根據音源位置訊號而產生驅動控制訊號S01。於此，例如會議室20中的第二使用者U02正在說話，因此由麥克風陣列13之聲音訊號S04中所分析而得的音源位置訊號，將促使驅動控制單元14產生驅動控制訊號S01。
子步驟SP22係根據驅動控制訊號S01而調整攝像單元11往第二使用者U02的方向移動而對準第二目標區域A02，並擷取對應之影像S02。須注意者，於子步驟SP22中，可僅調整攝像單元11的左右轉動角度、上下傾斜角度及其組合，而得到一個初步的第二區域A02之影像S02。
子步驟SP23係對第二目標區域A02之影像S02進行物件辨識，並取得一目標物件。於此，要進行辨識的係針對說話的人物，因此視訊系統10係針對影像S02進行人物特徵辨識，進而取得目標物件於影像S02中之位置以及範圍。
子步驟SP24係調整攝像單元11，以擷取目標物件之 影像S02。於此，將可進一步調整攝像單元11的放大倍率，以取得第二使用者U02之特寫，於此，第二目標區域A02即是對應於第二使用者U02的特寫區域的第三圖框F03。值得一提的是，若有需要，在子步驟SP24中還可同時調整攝像單元11的左右轉動角度或上下傾斜角度，以取得更為精確的影像S02。
在上述步驟P03中，當判斷結果為「否」，意即沒有接收到音源位置訊號，則係執行步驟P07。步驟P07係判斷於一預設時間內是否沒有接收到聲音訊號S04。其中預設時間可為系統預設，或由使用者自行設定，其時間例如但不限於1~5秒。當判斷結果為「是」，係執行步驟P08。而當判斷結果為「否」，則執行步驟P02，繼續執行第一目標區域追蹤模式。
步驟P08係對攝影單元11擷取之影像S02進行物件辨識。於此，要進行辨識的係針對影像S02中的人物，因此視訊系統10係針對影像S02進行人物特徵辨識。
步驟P09係判斷是否不存在一目標物件。於此，目標物件的定義係為任一使用者，惟於其他實施例中，目標物件亦可為自行定義的貓、狗或鳥類，於此並未加以限制。當判斷結果為影像S02中不存在目標物件，則執行步驟P05，由攝像單元11擷取第一目標區域A01之影像S02。而當判斷結果為影像S02中存在目標物件，則執行步驟P02，繼續執行第一目標區域追蹤模式。
綜上所述，本發明之一種應用於視訊傳輸的目標追蹤方法可以通過多樣且彈性的設定方式選擇欲追蹤的目標區域，並預先設定攝像單元對應於該目標區域的各項設定。並且在視訊進行中通過麥克風陣列所擷取的聲音訊號，進而分析出音源位置，以判斷所欲追蹤的目標區域是否有動態正在發生，因而可以主動追蹤特定目標並擷取對應的影像。據此，在視訊進行中，尤其是即時的視訊會議，使用者可以專心會議的進行而不需要反覆調整攝像單元。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包 含於後附之申請專利範圍中。
P01~P07:步驟
SP11~SP12:子步驟

Claims (9)

  1. 一種應用於視訊傳輸的目標追蹤方法，包含：設定一第一目標區域，其包含根據一攝像單元擷取之影像而選擇該第一目標區域，並紀錄該攝像單元對應於該第一目標區域的一位置參數；由一麥克風陣列擷取一聲音訊號，並據以得到一音源位置訊號；根據該音源位置訊號判斷其對應之一目標物件之一音源位置是否指向該第一目標區域；當該目標物件之該音源位置指向該第一目標區域，擷取該第一目標區域之影像，並據以輸出至一顯示單元；以及當該目標物件之該音源位置不是指向該第一目標區域，執行一音源追蹤程序，其包含根據該音源位置訊號，擷取對應該目標物件之該音源位置之一第二目標區域之影像，並據以輸出至該顯示單元，其中該第二目標區域之影像包含該目標物件。
  2. 如請求項1所述之目標追蹤方法，其中該第一目標區域包含一可即時書寫區域或一可即時繪圖區域。
  3. 如請求項1所述之目標追蹤方法，其中選擇該第一目標區域之步驟係通過於一顯示畫面中選取、通過調整該攝像單元對準於該第一目標區域、或通過智慧辨識該第一目標區域而選擇之。
  4. 如請求項1所述之目標追蹤方法，其中該位置參數選自關聯於左右轉動角度、上下傾斜角度、放大倍率及其組合。
  5. 如請求項1所述之目標追蹤方法，其中該音源追蹤程序更包含：根據該音源位置訊號產生一驅動控制訊號；根據該驅動控制訊號，調整該攝像單元移動而對準該第二目標區域，其中該第二目標區域不同於該第一目標區域；對該第二目標區域之一影像進行物件辨識，並取得該目標物件；以及調整該攝像單元，以擷取該目標物件之影像。
  6. 如請求項1所述之目標追蹤方法，其中，在執行該音源追蹤程序後，重新判斷是否接收到對應於該音源位置的該音源位置訊號。
  7. 如請求項1所述之目標追蹤方法，其中，當沒有接收到該音源位置訊號時，更包含：判斷於一預設時間內是否沒有接收到一聲音訊號；當判斷結果為是，對該攝影單元擷取之一影像進行物件辨識，並判斷是否存在該目標物件；以及若該影像存在該目標物件，擷取該第二目標區域之影像，若該影像不存在該目標物件，則擷取該第一目標區域之影像。
  8. 如請求項7所述之目標追蹤方法，其中，當於該預設時間內有接收到該聲音訊號，則重新判斷是否接收到對應於該音源位置的該音源位置訊號。
  9. 如請求項7所述之目標追蹤方法，其中，當該攝影單元擷取之該影像存在該目標物件，則重新判斷是否接收到對應於該音源位置的該音源位置訊號。
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