TWI827028B - 一種目標追蹤方法與裝置 - Google Patents
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Abstract
一種目標追蹤方法及裝置,該目標追蹤裝置包括雷達單元與攝像單元。該方法首先透過雷達單元獲取至少一個動態目標為人體的第一位置信息,接著根據第一位置信息透過攝像單元獲取包括動態目標的顯示區域圖像,判斷動態目標的臉部於顯示區域圖像中的初始位置是否位於顯示區域圖像的中心位置。當判斷初始位置不位於顯示區域圖像的中心位置時,根據初始位置與顯示區域圖像的中心位置,獲取雷達單元的補償信息,以對雷達單元進行補償,控制雷達單元與攝像單元對動態目標進行人臉追蹤。
Description
本發明係有關於影像處理技術,特別有關於一種人物追蹤與人臉置中的目標追蹤方法與裝置。
在現有目標追蹤系統中,通常利用指向型麥克風來偵測會議中發言者的位置,然而,指向型麥克風往往受到迴音與距離的干擾,只能用於小型會議,當多人參加會議時,實際畫面可能無法精準聚焦於發言者身上,使其他與會者無法即時且清晰地看到發言者的舉止和表情,降低了視訊會議的交互性與體驗度。
有鑑於此,本發明提供了一種目標追蹤系統,先利用雷達單元的反射波偵測出動態目標,如視訊會議中的發言者,再利用雷達單元與攝像單元的間隔距離來計算出發言者的位置,調整發言者在顯示螢幕中的大小並將發言者置於顯示螢幕的中央,達到人物追蹤與人臉置中的效果。
本發明實施例提供一種目標追蹤方法,執行於目標追蹤裝置中,該目標追蹤裝置包括雷達單元與攝像單元,該方法包括下列步驟:透過上述雷達單元獲取至少一個動態目標的第一位置信息;根據上述第一位置信息透過上述攝像單元獲取包括上述動態目標的顯示區域圖像;根據上述顯示區域圖像判斷上述動態目標是否為人體;當判斷上述動態目標為人體時,進一步獲取上述
動態目標的臉部於上述顯示區域圖像中的初始位置;判斷上述初始位置是否位於上述顯示區域圖像的中心位置;當判斷上述初始位置不位於上述顯示區域圖像的中心位置時,根據上述初始位置與上述顯示區域圖像的中心位置,獲取上述雷達單元的補償信息;以及根據上述補償信息,控制上述雷達單元與上述攝像單元對上述動態目標進行人臉追蹤。
本發明實施例還提供一種目標追蹤裝置,該目標追蹤裝置包括:雷達單元,攝像單元,處理器,以及存儲器。所述存儲器用於存儲至少一個計算機程序,其中,所述計算機程序包括由所述處理器執行的指令,使得所述處理器執行以下步驟:透過上述雷達單元獲取至少一個動態目標的第一位置信息;根據上述第一位置信息透過上述攝像單元獲取包括上述動態目標的顯示區域圖像;根據上述顯示區域圖像判斷上述動態目標是否為人體;當判斷上述動態目標為人體時,進一步獲取上述動態目標的臉部於上述顯示區域圖像中的初始位置;判斷上述初始位置是否位於上述顯示區域圖像的中心位置;當判斷上述初始位置不位於上述顯示區域圖像的中心位置時,根據上述初始位置與上述顯示區域圖像的中心位置,獲取上述雷達單元的補償信息;以及根據上述補償信息,控制上述雷達單元與上述攝像單元對上述動態目標進行人臉追蹤。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述,但不作為對本發明的限定。
S101~S108,S401~S406:步驟
200,600:目標追蹤裝置
201,601:雷達單元
202,602:攝像單元
210:動態目標
301:視野區域圖像
302:顯示區域圖像
303:視野區域圖像的中心位置
304:第一位置信息
305:初始位置
603:處理器
604:存儲器
圖1係顯示本發明實施例所述之目標追蹤方法的流程圖。
圖2係顯示本發明實施例所述之目標追蹤裝置的運行示意圖。
圖3A-圖3C係顯示本發明實施例所述之目標追蹤方法的示意圖。
圖4係顯示本發明實施例所述之目標追蹤方法中獲取補償信息的流程圖。
圖5係顯示本發明實施例所述之目標追蹤方法之計算補償信息的示意圖。
圖6係顯示本發明實施例所述之目標追蹤裝置的方塊圖。
為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特徵和優點,下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述。需要說明的是,在不衝突的情況下,本申請的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明,所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬於本發明保護的範圍。
除非另有定義,本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的,不是旨在於限制本發明。
需要說明的是,在本發明中涉及“第一”、“第二”等的描述僅用於描述目的,而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此,限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。另外,各個實施例之間的技術方案可以相互結合,但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎,當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在,也不在本發明要求的保護範圍之內。
圖1係顯示本發明實施例所述之目標追蹤方法的流程圖。該方法可以執行於目標追蹤裝置中,該目標追蹤裝置包括雷達單元及攝像單元。在本實施例中,雷達單元電性連接於攝像單元,集成於目標追蹤裝置中。在其它實施
例中,雷達單元或攝像單元可以是獨立於目標追蹤裝置的另一裝置,雷達單元可以經由各種通信連接鏈路,例如有線、無線通信鏈路或者光纖電纜等,與攝像單元進行通信連接。目標追蹤裝置可以是任何具攝像頭及雷達偵測功能的電子裝置,例如視訊會議裝置及監控裝置等。
步驟S101,透過雷達單元偵測動態目標,獲取至少一個動態目標的第一位置信息。
首先利用雷達單元偵測環境中的動態目標,當偵測到多個動態目標時,以動作最大的動態目標的位置信息作為第一位置信息。
步驟S102,根據第一位置信息透過攝像單元獲取包括動態目標的顯示區域圖像。
根據第一位置信息調整攝像單元的焦距,以獲取包括動態目標且足夠清晰的顯示區域圖像。
步驟S103,根據顯示區域圖像判斷動態目標是否為人體。
為了排除環境中非人體的動態目標,透過影像分析技術判斷攝像單元所採集到的動態目標是否為人體,當判斷動態目標不是人體,返回步驟S101,利用雷達單元持續偵測動態目標,直到偵測到的動態目標為人體,當判斷動態目標為人體,執行步驟S104。
步驟S104,獲取動態目標的臉部於顯示區域圖像的初始位置。
根據人臉辨識技術判斷出動態目標的臉部位置,並將所述動態目標的臉部位置設定為初始位置。
步驟S105,判斷初始位置是否位於顯示區域圖像的中心位置。
當判斷初始位置並非位於顯示區域的中心位置時,執行步驟S106,當判斷初始位置位於顯示區域的中心位置時,執行步驟S108。
步驟S106,根據初始位置與顯示區域圖像的中心位置獲取雷達單元的補償信息。
步驟S107,根據補償信息,控制雷達單元與攝像單元對動態目標進行人臉追蹤。
步驟S108,控制雷達單元與攝像單元對動態目標進行人臉追蹤。
圖2係顯示本發明實施例所述之目標追蹤裝置的運行示意圖。如圖2所示,目標追蹤裝置200包含:雷達單元201、攝像單元202。
雷達單元201與攝像單元202之間的間隔距離為x,以雷達單元201與攝像單元202設置的正前方方向作為角度的基準方向。透過雷達單元201偵測動態目標210,獲取動態目標210的第一位置信息,其中,第一位置信息包括動態目標210相對於雷達單元距離d1,以及相對雷達單元201正前方方向θ 1的方位。根據d1與θ 1可以計算得出動態目標210與雷達單元201之間的水平距離x1與垂直距離y1。攝像單元202與動態目標210的水平距離為x2,x2=x1-x,垂直距離為y2。由於y1=y2,可以根據x2與y2計算取得動態目標210與攝像單元202之間的距離d2及方位關係θ 2。在本實施例中,根據動態目標210與攝像單元202之間的距離d2及方位關係θ 2調整攝像單元202的焦距。
以雷達單元201與攝像單元202之間間隔距離x=0.1公尺為例,此時,雷達單元201測得與動態目標210的位置信息d1=4.2公尺、θ 1=30°。
先求出雷達單元201與動態目標210之間的水平距離x1,x1=d1*sinθ 1=4.2*sin30°=2.1公尺,再求出雷達單元201與動態目標210之間的垂直距離y1,y1=d1*cosθ 1=4.2*cos30°=3.637公尺,
攝像單元202與動態目標210之間的垂直距離y2等於雷達單元201與動態目標210的垂直距離y1,y2=y1=3.64公尺,攝像單元202與動態目標210之間的水平距離x2等於雷達單元201與動態目標210的水平距離x1減去雷達單元201與攝像單元之間的間隔x,x2=x1-x=2.1-0.1=2公尺,根據攝像單元202與動態目標210之間的垂直距離y2與水平距離x2,可以求出動態目標210與攝像單元202之間的距離d2及方位關係θ 2,tanθ 2=x2/y2=2/3.64=0.55,因此,θ 2=28.81°,d2=y2/cosθ 2=3.64/cos28.81°=4.19公尺。因此,根據動態目標的第一位置信息,將攝像單元202的焦距設定在相對於攝像單元202距離為4.19公尺方位關係為28.81°處。
圖3A-圖3C係顯示本發明實施例所述之目標追蹤方法的示意圖。
攝像單元採集的圖像包含視野區域圖像301及顯示區域圖像302。其中,視野區域圖像301為攝像單元的感光元件的成像範圍,顯示區域圖像302為攝像單元輸出給其它裝置的圖像。在本實施例中,其它裝置包括顯示裝置。舉例來說,市面上常見的1200萬畫素的攝像頭的視野區域圖像301解析度為4000*3000p,而一般顯示區域圖像302的解析度為1920*1080p。由上述數據可知,視野區域圖像301的解析度遠大於顯示區域圖像302。因此,藉由調整顯示區域圖像302在視野區域圖像301中的位置可以實現動態目標於顯示區域圖像302中置中。透過此種方法可以不用移動鏡頭朝向去對準或追蹤動態目標,也能實現動態目標於顯示區域圖像置中的效果。
如圖3A所示,在步驟S101中,顯示區域圖像302以視野區域圖像的中心位置303為中心位置。
步驟S102中,透過雷達單元201取得動態目標210的第一位置信息304。因此,如圖3B中所示,根據第一位置信息304調整顯示區域圖像302的中心位置從原本的視野區域圖像的中心位置303調整至第一位置信息304。
步驟S103,攝像單元202判斷顯示區域圖像302中的動態目標210是否為人體。
若此時動態目標210為人體時,獲取動態目標210的臉部位置為初始位置305。當初始位置305與第一位置信息304不一致時,即初始位置305不在顯示區域圖像302的中心位置時,獲取初始位置305與第一位置信息304之間的水平偏移距離△x與垂直偏移距離△y。在本實施例中,以所述水平偏移距離△x與垂直偏移距離△y作為雷達單元201的補償信息,根據補償信息,調整顯示圖像區域302的中心位置。如圖3C所示,以初始位置305為中心做為顯示圖像區域302之中心位置,並控制雷達單元201與攝像單元202對動態目標210進行人臉追蹤。
圖4係顯示本發明實施例所述之目標追蹤方法中獲取補償信息的流程圖。
步驟S401,取得攝像單元的水平可視範圍(Horizontal Field of View,HFOV)及垂直可視範圍(Vertical Field of View,VFOV)。
步驟S402,取得視野區域範圍的預設解析度。
步驟S403,透過雷達單元獲取動態目標的第一位置信息,根據上述第一位置信息獲取攝像單元與上述動態目標之間的距離d2與方位關係θ 2。
步驟S404,根據上述距離d2、方位關係θ 2、HFOV、VFOV計算取得視野區域範圍尺寸,根據上述視野區域範圍尺寸及上述視野區域範圍的預設解析度獲取視野區域範圍中每一水平畫素尺寸與每一垂直畫素尺寸。
步驟S405,當動態目標的臉部並非位於顯示區域範圍的中心位置時,獲取動態目標的臉部相對顯示區域範圍的中心位置的水平偏移量與垂直偏移量,根據上述水平畫素尺寸及水平偏移量獲取水平偏移距離、根據上述垂直畫素尺寸及垂直偏移量獲取垂直偏移距離。
步驟S406,反饋水平偏移距離△x與垂直偏移距離△y至雷達單元,做為雷達單元的補償信息。
在本實施例中,透過雷達單元持續偵測及不斷的補償迭代,提升雷達單元檢測的準確度。
圖5係顯示本發明實施例所述之目標追蹤方法之補償信息計算範例。
以圖5為例,攝像單元的水平可視範圍及垂直可視範圍為已知,此範例中的HFOV為104°,∠ABC為1/2HFOV=52°,VFOV為96°,∠ABD為1/2VFOV=48°,顯示裝置中的視野區域圖像301為1200萬畫素的解析度(4000*3000)。其中透過雷達單元(圖5未顯示)獲取動態目標的第一位置信息304後,可知攝像單元202與動態目標之間的距離d2為4.19公尺、方位關係θ 2為28.81。,經計算可知攝像單元202到動態目標的垂直距離為線段AB,線段AB=d2*cosθ 2=4.19公尺*cos28.81°=3.64公尺。
其中,∠ABC為1/2HFOV=52°,線段AB為3.64公尺,因此可以透過三角形ABC計算出線段AC長度,線段AC=線段AB*tan52°=3.64公尺*1.28=4.66公尺=2000畫素,因此,x方向每一畫素=0.002公尺,經影像處理技術可獲取在顯示區域圖像中水平偏移距離△x,此範例中△x為100畫素,可得知本例的△x為100畫素=0.2公尺。
同理,∠ABD為1/2VFOV=48°,線段AB為3.64公尺,因此可以透過三角形ABD計算出線段AD長度,線段AD=線段AB*tan48°=3.64公尺*1.11=4.04公尺=1500畫素,因此,y方向每一畫素=0.003公尺,經影像處理技術可獲取在顯示區域圖像中垂直偏移距離△y,此範例中△y為20畫素,可得知本例的△y為20畫素=20*0.003=0.06公尺。
圖6係顯示本發明實施例所述之目標追蹤裝置的方塊圖。如圖6所示,目標追蹤裝置600包含:雷達單元601,攝像單元602,處理器603及存儲器604。
雷達單元601用於偵測動態目標,透過攝像單元602用於獲取包括上述動態目標的顯示區域圖像,存儲器604用於存儲至少一個計算機程序,所述計算機程序包括由處理器603執行的指令,使得處理器603執行圖1至圖5的實施例。
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制,儘管參照實施例對本發明進行了詳細的說明,本領域的普通技術人員應該理解,可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換,而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
S101~S108:步驟
Claims (8)
- 一種目標追蹤方法,執行於目標追蹤裝置中,該目標追蹤裝置包括雷達單元與攝像單元,該方法包括下列步驟:透過上述雷達單元獲取至少一個動態目標的第一位置信息;根據上述第一位置信息透過上述攝像單元獲取包括上述動態目標的顯示區域圖像;根據上述顯示區域圖像判斷上述動態目標是否為人體;當判斷上述動態目標為人體時,進一步獲取上述動態目標的臉部於上述顯示區域圖像中的初始位置;判斷上述初始位置是否位於上述顯示區域圖像的中心位置;當判斷上述初始位置不位於上述顯示區域圖像的中心位置時,根據上述初始位置與上述顯示區域圖像的中心位置,獲取上述雷達單元的補償信息,其中,所述獲取上述雷達單元的補償信息包括:取得上述攝像單元的水平可視範圍(Horizontal Field of View,HFOV)及垂直可視範圍(Vertical Field of View,VFOV);取得上述攝像單元的視野區域範圍的預設解析度;根據上述第一位置信息獲取攝像單元與上述動態目標之間的距離d2與方位關係θ 2;根據上述距離d2、上述方位關係θ 2、HFOV、VFOV計算取得上述視野區域範圍的尺寸,根據上述視野區域範圍的尺寸及上述視野區域範圍的預設解析度獲取上述視野區域範圍中每一水平畫素尺寸與每一垂直畫素尺寸;獲取上述動態目標的臉部相對上述顯示區域範圍的中心位置的水平偏移量與垂直偏移量,根據上述水平畫素尺寸及上述水平偏移量獲取水平偏移距離、根據上述垂直畫素尺寸及上述垂直偏移量獲取垂直偏移距離;將上述水平偏移距離與上述垂直偏移距離做為上述補償信息;以及根據上述補償信息,控制上述雷達單元與上述攝像單元對上述動態目標進行人臉追蹤。
- 如請求項1之目標追蹤方法,其中,根據上述第一位置信息透過上述攝像單元獲取包括上述動態目標的顯示區域圖像的步驟還包括: 根據上述第一位置信息從上述視野區域圖像中獲取上述顯示區域圖像。
- 如請求項2之目標追蹤方法,其中,根據上述第一位置信息從上述視野區域圖像中獲取上述顯示區域圖像的步驟還包括:獲取上述攝像單元與上述雷達單元的間隔距離;以及根據上述間隔距離與上述第一位置信息獲取上述顯示區域圖像。
- 如請求項1之目標追蹤方法,其中,該方法還包括以下步驟:根據上述水平偏移距離與上述垂直偏移距離調整上述顯示區域圖像,使上述初始位置位於上述顯示區域圖像的中心位置。
- 一種目標追蹤裝置,該目標追蹤裝置包括:雷達單元;攝像單元;處理器;以及存儲器,用於存儲至少一個計算機程序,其中,所述計算機程序包括由所述處理器執行的指令,使得所述處理器執行以下步驟:透過上述雷達單元獲取至少一個動態目標的第一位置信息;根據上述第一位置信息透過上述攝像單元獲取包括上述動態目標的顯示區域圖像;根據上述顯示區域圖像判斷上述動態目標是否為人體;當判斷上述動態目標為人體時,進一步獲取上述動態目標的臉部於上述顯示區域圖像中的初始位置;判斷上述初始位置是否位於上述顯示區域圖像的中心位置;當判斷上述初始位置不位於上述顯示區域圖像的中心位置時,根據上述初始位置與上述顯示區域圖像的中心位置,獲取上述雷達單元的補償信息,其中,所述獲取上述雷達單元的補償信息包括:取得上述攝像單元的水平可視範圍(Horizontal Field of View,HFOV)及垂直可視範圍(Vertical Field of View,VFOV);取得上述攝像單元的視野區域範圍的預設解析度; 根據上述第一位置信息獲取攝像單元與上述動態目標之間的距離d2與方位關係θ 2;根據上述距離d2、上述方位關係θ 2、HFOV、VFOV計算取得上述視野區域範圍的尺寸,根據上述視野區域範圍的尺寸及上述視野區域範圍的預設解析度獲取上述視野區域範圍中每一水平畫素尺寸與每一垂直畫素尺寸;獲取上述動態目標的臉部相對上述顯示區域範圍的中心位置的水平偏移量與垂直偏移量,根據上述水平畫素尺寸及上述水平偏移量獲取水平偏移距離、根據上述垂直畫素尺寸及上述垂直偏移量獲取垂直偏移距離;將上述水平偏移距離與上述垂直偏移距離做為上述補償信息;以及根據上述補償信息,控制上述雷達單元與上述攝像單元對上述動態目標進行人臉追蹤。
- 如請求項5之目標追蹤裝置,其中,根據上述第一位置信息透過上述攝像單元獲取包括上述動態目標的顯示區域圖像的步驟還包括:根據上述第一位置信息從上述視野區域圖像中獲取上述顯示區域圖像。
- 如請求項6之目標追蹤裝置,其中,根據上述第一位置信息從上述視野區域圖像中獲取上述顯示區域圖像的步驟還包括:獲取上述攝像單元與上述雷達單元的間隔距離;以及根據上述間隔距離與上述第一位置信息獲取上述顯示區域圖像。
- 如請求項5之目標追蹤裝置,其中,所述處理器還執行以下步驟:根據上述水平偏移距離與上述垂直偏移距離調整上述顯示區域圖像,使上述初始位置位於上述顯示區域圖像的中心位置。
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