专利名称：摄影机装置控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种摄影机装置控制系统及方法。
背景技术：
传统的摄影机装置在利用轨道系统进行安全监控时，需要监看人员随时关注监控场景的画面，当不明物体(包括人员)出现在画面中时，监控人员仅能依靠摄影机装置的专属控制器，手动调整摄影机装置在轨道系统上的位置，及摄影机装置镜头的角度和焦距，以取得较为清晰的物体影像。但是，如果监控人员为行动不便或全身瘫痪的残障人士，将无法以手动方式调整摄影机装置的拍摄位置与镜头角度等参数。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种利用摄影机装置控制系统及方法，其可根据监控人员眼球状态和位置的变化，自动控制摄影机装置在轨道系统上移动，并调整摄影机装置镜头的角度和焦距。在一个实施例中，该系统或方法包括如下步骤控制电脑获取摄像头拍摄的图像；利用眼球侦测技术，在获取的图像中侦测眼球区域，并根据该侦测到的眼球区域的高度、眼球位置的坐标值，将侦测到的眼球区域与预先设置的眼球样本比对，获取匹配的眼球样本；及获取预先设置的该匹配到的眼球样本所对应的控制指令，并将该控制指令发送至摄影机装置，以调整摄影机装置的拍摄位置、镜头角度与焦距。前述方法可以由控制电脑执行，其中该控制电脑具有一个或多个处理器、存储器以及保存在存储器中用于执行这些方法的一个或多个模块、程序或指令集。用于执行前述方法的指令可以包含在被配置成由一个或多个处理器执行的程序
产品中。相较于现有技术，所述的摄影机装置控制系统及方法，可以根据监控人员眼球状态和位置的变化，自动控制摄影机装置在轨道系统上移动，并调整摄影机装置镜头的角度和焦距，提高了安全监控工作的效率和精确度。
图1是本发明摄影机装置控制系统较佳实施例的应用环境示意图。图2是摄影机装置安装于轨道系统的示意图。图3是摄影机装置控制系统的功能模块图。图4是本发明进行系统功能设定的流程图。图5是本发明摄影机装置控制方法的较佳实施例的流程图。图6(A)至图6(C)是不同类型的眼球状态示意图。
图7㈧和图7(B)是眼球位置向上、向下移动的示意图。图8㈧和图8(B)是眼球位置向左、向右移动的示意图。图9(A)和图9(B)是眼球位置向左上、向左下移动的示意图。图10㈧和图10⑶是眼球位置向右上、向右下移动的示意图。主要元件符号说明
控制电脑Γ1
~3
摄影机装置4
轨道系统6
显示设备20
摄像头21
输入设备22
存储器23
摄影机装置控制系统24 处理器25
样本创建模块201
功能设置模块202
眼球侦测模块203
控制模块20具体实施例方式如图1所示，是本发明摄影机装置控制系统较佳实施例的应用环境示意图。在本实施例中，该摄影机装置控制系统24运行于控制电脑2中。该控制电脑2还包括通过数据总线相连的显示设备20、摄像头21、输入设备22、存储器23和处理器25。在本实施例中，该控制电脑2通过网路3与摄影机装置4连接。其中，所述网络3 可以是企业内部网(Intranet)或以太网(Ethernet)，也可以是互联网(Internet)或其它类型的通讯网络。参阅图2所示，所述摄影机装置4安装于轨道系统6中。在本实施例中，所述轨道系统6的类型包括，但不限于，履带传动式、电动滑轮式和摄影机自带马达式等致动方式。 该轨道系统6可以设置于监控场景的天花板上，或任何适合摄影机装置4移动并取得场景影像的位置。在其它实施例中，所述摄影机装置4也可以安装于非轨道系统中。所述摄影机装置4包括，但不限于，可由软件或硬件电路方式驱动的巡转台摄影机、快速球摄影机(SpeedDome)和可平移(Pan)、倾斜(Tilt)、缩放(Zoom)的PTZ(Pan/ Tilt/Zoom)摄影机等。所述摄像头21用于拍摄用户的图像以侦测该用户的眼球区域，所述显示设备20 用于显示摄影机装置4所摄取的图像，所述输入设备22用于输入用户设置的各种数据。所述摄影机装置控制系统24用于根据监控人员眼球状态和位置的变化，自动控制摄影机装置在轨道系统上移动，并调整摄影机装置镜头的角度和焦距，具体过程以下描述。在本实施例中，所述摄影机装置控制系统24可以被分割成一个或多个模块，所述一个或多个模块被配置成由一个或多个处理器(本实施例为一个处理器25)执行，以完成本发明。例如，参阅图3所示，所述摄影机装置控制系统24被分割成样本创建模块201、功能设置模块202、眼球侦测模块203和控制模块204。本发明所称的模块是完成一特定功能的程序段，比程序更适合于描述软件在摄影机装置2中的执行过程。如图4所示，是本发明进行系统功能设定的流程图。步骤S10，启动摄影机装置4的镜头针对用户眼球各种不同状态和位置进行拍摄， 并将拍摄的图像传送给主控电脑2。在本实施例中，眼球状态包括正常状态、睁眼状态和眯眼状态，眼球位置包括上方、下方、左方、右方、左上方、左下方、右上方和右下方。可以理解， 用户眼球不同位置的图像是在用户眼球处于正常状态下拍摄得到的。步骤S11，搜集到一定数量(如10张)的用户眼球不同状态和位置的图像后，样本创建模块201根据该用户眼球不同状态和位置的图像，建立该用户不同眼球状态和位置的样本。在本实施例中，所述不同眼球状态的样本包括正常状态下的眼球样本、睁眼状态下的眼球样本和眯眼状态下的眼球样本。所述不同眼球位置的样本包括眼球静止时的样本、眼球向上移动时的样本、眼球向下移动时的样本、眼球向左移动时的样本、眼球向右移动时的样本、眼球向左上移动时的样本、眼球向左下移动时的样本、眼球向右上移动时的样本、眼球向右下移动时的样本。在本实施例中，先设置正常状态下的眼球样本。假设用户眼球在正常状态下的图像一共有10张，样本创建模块201计算每张图像中眼球区域的高度，得到正常状态下的眼球区域高度范围。在本实施例中，所述眼球区域是指包围用户眼睛范围的最小矩形区域，正常状态下的眼球区域高度范围为[1，1. 5]，单位为厘米。参阅图6A所示，是正常状态下用户眼球区域的示意图，AB⑶代表眼球区域，A为坐标系原点，H代表该眼球区域的高度，el代表右眼的坐标位置，e2代表左眼的坐标位置。以正常状态下的眼球样本为参照，可以进一步确定睁眼状态下的眼球样本和眯眼状态下的眼球样本，确定方法与前述正常状态下的确定方法类似，在此不再赘述。例如，睁眼状态下的眼球区域高度范围为(1.5，2]，眯眼状态下的眼球区域高度范围为W. 1，1)。然后，可以进一步设置正常状态下不同眼球位置的样本。在本实施例中，先设置正常状态下眼球静止时的样本。假设在正常状态下眼球静止的图像一共有10张，样本创建模块201计算每张图像中一个眼球位置的坐标值，得到该用户眼球位置在静止时的X轴坐标值范围和Y轴坐标值范围。以右眼球为例，在本实施例中，右眼球位置在静止时的X轴坐标值范围为[1. 8，2. 2]，Y轴坐标值范围为[2. 8，3. 2]。以眼球位置在静止时的X轴坐标值范围和Y轴坐标值范围为参照，可以进一步确定正常状态下不同移动方向的眼球样本，确定方法与前述静止状态下的确定方法类似，在此不再赘述。举例而言，眼球向右移动时的右眼球位置的X轴坐标值范围为[1，1.8)，Y轴坐标值范围为[2. 8，3. 2]；眼球向上移动时的右眼球位置的X轴坐标值范围为[1.8，2. 2]，Y轴坐标值范围为[2，2. 8)；眼球向右上方移动时的右眼球位置的X轴坐标值范围为[1，1.8)， Y轴坐标值范围为[2，2. 8)。步骤S12，用户利用功能设置模块202设置各种类型的眼球样本所对应的控制指令，并将设置的对应关系存储在存储器23中，以对该摄影机装置4进行控制。在本实施例中，在眼球处于正常状态下时眼球静止时的样本对应的控制指令为控制摄影机装置4的镜头处于静止状态，眼球向上移动时(参阅图7A所示)的样本对应的控制指令为控制摄影机装置4的沿轨道系统6前移，眼球向下移动时(参阅图7B所示)的样本对应的控制指令为控制摄影机装置4的沿轨道系统6后移。眼球向左移动时(参阅图8A所示)的样本对应的控制指令为控制摄影机装置4 的沿轨道系统6左移，眼球向右移动时(参阅图8B所示)的样本对应的控制指令为控制摄影机装置4的沿轨道系统6右移。眼球向左上移动时(参阅图9A所示)的样本对应的控制指令为控制摄影机装置 4的镜头向上移动，眼球向左下移动时(参阅图9B所示)的样本对应的控制指令为控制摄影机装置4的镜头向左移动。眼球向右上移动时(参阅图IOA所示)的样本对应的控制指令为控制摄影机装置 4的镜头向右移动，眼球向右下移动时(参阅图IOB所示)的样本对应的控制指令为控制摄影机装置4的镜头向下移动。睁眼状态下(参阅图6B所示)的眼球样本对应的控制指令为控制摄影机装置4 的镜头拉远(Zoom Out)，以调整焦距；眯眼状态下(参阅图6C所示)的眼球样本对应的控制指令为控制摄影机装置4的镜头拉近(Zoom In)，以调整焦距。在本实施例中，样本创建模块201是以一个眼球位置的X轴坐标值范围和Y轴坐标值范围来创建不同眼球位置的样本。在其它实施例中，样本创建模块201也可以根据两个眼球位置的X轴坐标值范围和Y轴坐标值范围来创建不同眼球位置的样本，方法与一个眼球位置的创建方法类似，在此不再赘述。如图5所示，是本发明摄影机装置控制方法的较佳实施例的流程图。步骤S20，眼球侦测模块203获取控制电脑2的摄像头21拍摄的图像。步骤S21，眼球侦测模块203利用眼球侦测技术，在获取的图像中侦测眼球区域， 并根据该侦测到的眼球区域的高度、眼球位置的X轴坐标值和Y轴坐标值，将侦测到的眼球区域与所有眼球样本比对，获取匹配的眼球样本。在本实施例中，眼球侦测模块203只比对一个眼球位置的X轴坐标值和Y轴坐标值。具体而言，如果该眼球区域的高度在睁眼状态下的眼球样本所设置的高度范围内，则眼球侦测模块203获取睁眼状态下的眼球样本。如果该眼球区域的高度在眯眼状态下的眼球样本所设置的高度范围内，则眼球侦测模块203获取眯眼状态下的眼球样本。如果该眼球区域的高度在正常状态下的眼球样本所设置的高度范围内，则眼球侦测模块203进一步获取该眼球区域的一个眼球位置(如右眼球)的X轴坐标值和Y轴坐标值，根据该眼球位置的X轴坐标值和Y轴坐标值，在不同眼球位置的样本中寻找匹配的眼球样本。在本实施例中，所述不同眼球位置的样本包括眼球静止时的样本、眼球向上移动时的样本、眼球向下移动时的样本、眼球向左移动时的样本、眼球向右移动时的样本、眼球向左上移动时的样本、眼球向左下移动时的样本、眼球向右上移动时的样本、眼球向右下移动时的样本。在本实施例中，眼球侦测技术可采取特征样本比对(TemplateMatching)的识别技术来实现。具体而言，先取得搜集大量各式不同的眼球图像与非眼球图像，以类神经网络训练方式进行训练，持续修正错误，建立完善的眼球样本(Template)，并以此样本作为后续判别眼球(Testing)的依据。步骤S22，控制模块204从存储器23中获取该匹配到的眼球样本所对应的控制指令，并通过网络3将该控制指令发送至摄影机装置4，以控制摄影机装置4在轨道系统上移动、及调整摄影机装置4镜头的角度与焦距等。步骤S23，摄影机装置4的信号接收单元接收该控制指令后，致动单元(如马达) 根据该控制指令调整摄影机装置4的拍摄位置、镜头角度与焦距。本发明是以安全监控领域为例进行说明的，同样，该方法也可以应用于其它相关领域，如居家照护、保全监视等。最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种摄影机装置控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤控制电脑获取摄像头拍摄的图像；利用眼球侦测技术，在获取的图像中侦测眼球区域，并根据该侦测到的眼球区域的高度、眼球位置的坐标值，将侦测到的眼球区域与预先设置的眼球样本比对，获取匹配的眼球样本；及获取预先设置的该匹配到的眼球样本所对应的控制指令，并将该控制指令发送至摄影机装置，以调整摄影机装置的拍摄位置、镜头角度与焦距。
2.如权利要求1所述的摄影机装置控制方法，其特征在于，所述预先设置的眼球样本包括不同眼球状态的样本和不同眼球位置的样本。
3.如权利要求2所述的摄影机装置控制方法，其特征在于，所述不同眼球状态的样本包括正常状态下的眼球样本、睁眼状态下的眼球样本和眯眼状态下的眼球样本；所述不同眼球位置的样本包括眼球静止时的样本、眼球向上移动时的样本、眼球向下移动时的样本、眼球向左移动时的样本、眼球向右移动时的样本、眼球向左上移动时的样本、眼球向左下移动时的样本、眼球向右上移动时的样本、眼球向右下移动时的样本。
4.如权利要求3所述的摄影机装置控制方法，其特征在于，所述获取匹配的眼球样本的步骤包括如果该眼球区域的高度在睁眼状态下的眼球样本所设置的高度范围内，则获取睁眼状态下的眼球样本；如果该眼球区域的高度在眯眼状态下的眼球样本所设置的高度范围内，则获取眯眼状态下的眼球样本；如果该眼球区域的高度在正常状态下的眼球样本所设置的高度范围内，则根据该眼球区域的眼球位置的X轴坐标值和Y轴坐标值，在不同眼球位置的样本中寻找匹配的眼球样本。
5.一种控制摄影机装置的电脑，用于对监控对象进行动态侦测，其特征在于，该电脑包括存储器；一个或多个处理器；以及一个或多个模块，所述一个或多个模块被存储在所述存储器中并被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个模块包括眼球侦测模块，用于获取与电脑相连的摄像头拍摄的图像；所述眼球侦测模块，还用于利用眼球侦测技术，在获取的图像中侦测眼球区域，并根据该侦测到的眼球区域的高度、眼球位置的坐标值，将侦测到的眼球区域与预先设置的眼球样本比对，获取匹配的眼球样本；及控制模块，用于从存储器中获取预先设置的该匹配到的眼球样本所对应的控制指令， 并将该控制指令发送至摄影机装置，以调整摄影机装置的拍摄位置、镜头角度与焦距。
6.如权利要求5所述的电脑，其特征在于，所述一个或多个模块还包括样本创建模块，用于获取摄影机装置的镜头针对用户眼球各种不同状态和位置拍摄的图像，根据该用户眼球不同状态和位置的图像，建立该用户不同眼球状态和位置的样本。
7.如权利要求5所述的电脑，其特征在于，所述一个或多个模块还包括功能设置模块，用于设置各种类型的眼球样本所对应的控制指令，并将设置的对应关系存储在存储器中。
8.如权利要求5所述的电脑，其特征在于，所述预先设置的眼球样本包括不同眼球状态的样本和不同眼球位置的样本。
9.如权利要求8所述的电脑，其特征在于，所述不同眼球状态的样本包括正常状态下的眼球样本、睁眼状态下的眼球样本和眯眼状态下的眼球样本；所述不同眼球位置的样本包括眼球静止时的样本、眼球向上移动时的样本、眼球向下移动时的样本、眼球向左移动时的样本、眼球向右移动时的样本、眼球向左上移动时的样本、眼球向左下移动时的样本、眼球向右上移动时的样本、眼球向右下移动时的样本。
10.如权利要求9所述的电脑，其特征在于，所述眼球侦测模块获取匹配的眼球样本包括如果该眼球区域的高度在睁眼状态下的眼球样本所设置的高度范围内，则获取睁眼状态下的眼球样本；如果该眼球区域的高度在眯眼状态下的眼球样本所设置的高度范围内，则获取眯眼状态下的眼球样本；如果该眼球区域的高度在正常状态下的眼球样本所设置的高度范围内，则根据该眼球区域的眼球位置的X轴坐标值和Y轴坐标值，在不同眼球位置的样本中寻找匹配的眼球样本。
全文摘要
一种摄影机装置控制系统及方法，该方法包括如下步骤控制电脑获取摄像头拍摄的图像；利用眼球侦测技术，在获取的图像中侦测眼球区域，并根据该侦测到的眼球区域的高度、眼球位置的坐标值，将侦测到的眼球区域与预先设置的眼球样本比对，获取匹配的眼球样本；获取预先设置的该匹配到的眼球样本所对应的控制指令，并将该控制指令发送至摄影机装置，以调整摄影机装置的拍摄位置、镜头角度与焦距。利用本发明可以根据监控人员眼球状态和位置的变化，自动控制摄影机装置在轨道系统上移动。
文档编号G06T7/20GK102457670SQ20101052027
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者李后贤, 李章荣, 罗治平 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司