专利名称：可视对讲门铃的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及可视对讲领域，特别是一种可动态跟踪人体面部 的可视对讲门铃。
背景技术：
随着多媒体技术的发展，对讲门铃已经越来越广泛地应用于楼宇 门铃系统、治安防范等领域。
现有的可视对讲门铃是从进行音频传输的对讲门铃发展而来。可 视对讲门铃的原理实际是在原有对讲门铃的室外机上安装了 一个摄 像头，在用户家中的室内机上安装一个显示屏。来访者可以通过室 外机输入用户的房间号码而接通希望访问房间的门铃，此时可视对 讲室外机到用户室内机之间的线路连通，实现室外机摄像头采集的 图像数据到室内机显示屏的单向传输，以及室内机及室外机话筒采 集的声音数据在室内机和室外机之间的双向传输。这样，室内的用 户除了可以通过对话判断来访者的身^f分以外，还可以通过显示屏直 接观察到来访者。
例如，中国实用新型专利200520017171.1中公开了一种能感知 来访者的可视对讲门铃，由室内机和室外机两部分构成，室外机由 红外线发射和接收电路、环境亮度取样电路、门状态判断电路、开 锁控制电路、照明电路、单片机、室外对讲与摄像控制电路、振铃 信号电路、手动控制电路、话音控制电路和摄像机、室外对讲门铃 组成；室内机由显示控制电路、显示器、室内对讲门铃和电源连接 组成。利用单片机控制红外探测电路，自动对来人身份进行识别。
现有的可视对讲门铃系统使用的摄像头多釆用视角为90°以上 的广角镜头，从而能够采集到较大角度范围内的图像信息。然而，广角镜头的边缘部分都存在某种程度的形变，特别是在可视对讲门 铃系统的应用中，通常摄像头离来访者的距离较近，当人站在偏离 画面中心的位置上时，这种形变尤其明显，严重影响画面质量。因 此，当访客所处的位置具摄像头太近或太远、太左或太右时，都会 对画面质量产生较大的影响，甚至在显示屏上无法完整显示访客的 面部图像，从而导致室内的用户无法通过显示屏准确地分辨来访者 的身份，给用户带来了安全隐患。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供 一 种可动态跟踪人体 面部的可视对讲门铃，通过驱动摄像头进行伸缩或转动，从而保证 来访者的面部处于图像中心。
本实用新型提供一种可动态跟踪人体面部的可视对讲门铃，包括 室内机和室外机，所述室外机安装有摄像头，该室外机可向室内机
进行单向的视频传输和音频的双向传输，所述室外机还包括
触发单元，用于根据摄像头采集的图像信息判断并锁定人体面部 在图像中的位置；
位置信息采集单元，用于采集人体面部的角度和距离变化信息并 将该信息传送给运动判断跟踪单元；
运动判断跟踪单元，根据从位置信息采集单元接收的位置变化信 息计算出摄像头应该调整的角度和距离数据，并将该角度和距离数 据信息传送给摄像头驱动单元；以及
摄像头驱动单元，根据从运动判断跟踪单元接收的角度和距离数 据信息，对摄像头的角度变化和焦距伸缩进行调整。
所述触发单元包括肤色特征判断模块，用于识别图像获取区域内 属于人体肤色范围之内的区域信息；面部特征判断模块，用于识别 肤色特征判断模块识别出的区域信息内是否存在人体面部特征。
所述位置信息采集单元包括图像处理模块，用于对摄像头所釆集 的图像进行处理。
4所述位置信息采集单元包括判断人体面部偏离摄像头中心的距 离的红外距离传感器和判断人体面部偏离摄像头中心的角度红外角 度传感器。
所述位置信息采集单元为超声波测量传感器。
根据该技术方案，能够对来访者所述的位置进行实时地跟踪，并 通过驱动摄像头的转动以调整角度，使来访者的面部总是处于图像 的中心，以及通过摄像头的伸缩以调整焦距，保证来访者面部图像 的清晰。
其中，本实用新型通过判别肤色和人体面部特征来识别人体面部。 并且，可以采用多种方式来采集人体面部的角度和距离变化信
息，如通过图像处理、红外距离传感器和红外角度传感器、或超声
波测量传感器，可以根据现场需要进行选择。
图1为本实用新型的可视对讲门铃的功能模块图2为本实用新型的一个优选实施方式的原理示意图。
具体实施方式
本实用新型的可视对讲门铃包括室内机和室外机，该室外机设置 有摄像头，该摄像头采集的图像数据可以由室外机传送到室内机的 显示屏，如图1示出的本实用新型的可视对讲门铃的功能模块图， 该室外机还包括触发单元、位置信息采集单元、运动判断跟踪单元 和摄像头驱动单元，其中
触发单元，用于根据摄像头采集的图像信息判断并锁定人体面部 在图像中的位置；
位置信息采集单元，根据触发单元中生成的人体面部位置数据对 人体面部的角度和距离变化信息进行采集，并将采集到的数据传送 给运动判断跟踪单元；
运动判断跟踪单元，根据从位置信息釆集单元接收的人体面部的角度和距离变化信息计算摄像头应该调整的角度和距离数据，并将
计算得到的数据传送给摄像头驱动单元；
摄像头驱动单元，根据从运动判断跟踪单元接收的数据对摄像头 的角度变化和焦距伸缩进行调整。
下面参照图1的才莫块图，对可动态跟踪人体面部的可视对讲门铃 的工作原理进行描述
第一步骤所述触发单元根据摄像头采集的图像信息，对人体面 部的位置进行判断并锁定。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述触发单元具有肤色特征
判断模块和面部特征判断模块，用以在摄像头获取的图像中判断并 锁定人体面部的位置。该判断步骤具体包括
首先由肤色特征判断模块判断摄像头获取图像的区域内是否存 在属于人体肤色范围之内的区域，所述的肤色范围指得是预先通过 RGB色彩模式确定的不同人种的肤色数据分布区间。如果存在属于 人体肤色范围之内的区域，则将该区域的坐标数据信息传送给面部 特征判断模块以进一 步判断；
然后由面部特征判断模块基于来自肤色特征判断模块的数据信 息，判断上述区域内是否存在人体面部特征，包括面部形状、五官 之间的比例等范围内的特征，如果存在，判断该区域为人体面部；
最后，触发单元借助于上述两个子模块检测到采集图像内的人体 面部图像后将该区域锁定，并将锁定的区域信息传送给位置信息采 集单元。
如果肤色特征判断模块和面部特征模块分别都无法识别肤色数 据信息和面部特征信息，则把该无法识别的信息传送给位置信息釆 集单元。
第二步骤位置信息采集单元继续扫描人体相对摄像头移动的角 度和距离。该角度是以摄像头中心位置为基点，垂直于安装室外机 的门体或墙体的轴线为基准，所测量的水平方向的角度；该距离是 在摄像头的中心位置所在的水平面上，根据测得的人体水平方向的角度，测量摄像头基点到人体的距离。然后将测得的距离和角度数 据传送至运动判断跟踪单元。
在本实用新型的一个具体实施例中，位置信息采集单元可以使用
图像处理模块来对釆集的图像进行处理和分析。每隔 一 个很短的时 间间隔，摄像头就会将一帧图像发送到位置信息采集单元。图像处 理模块将传输过来的摄像头拍摄的图像划分为多个小的区域，并将 相邻拍摄的图像之间相比较，其中，背景区域会近似相同，人体面 部的移动为主要的变化的内容。随后，图像处理模块对人体面部区 域移动和变化的轨迹进行实时地计算，就可以得出人体面部在 一 定 时间间隔内相对摄像头移动的距离和角度，并将该数据发送到运动 判断跟踪单元。
第三步骤运动判断跟踪单元根据所述的距离和角度数据，换 算出摄像头需要进行的角度和焦距的调整数据，并将摄像头的焦距 和角度调整数据发送给摄像头驱动单元。
第四步骤摄像头驱动单元根据从运动判断跟踪单元接收的角
度和焦距调整数据驱动摄像头进行转动和镜头的伸缩。
其中，位置信息釆集单元以 一 定时间间隔不断向运动判断跟踪 单元发送数据信息，执行上述步骤，对人体面部进行实时跟踪，将 用户保持在图像中央。直至用户确认图像中来访者的身份，将对讲 门铃挂断后，则触发终止指令，结束上述步骤。
在本实用新型的 一个优选实施例中，触发单元的判断并锁定人 体面部的功能、以及位置信息采集单元的釆集人体面部的角度和距 离变化信息的功能可以仅通过使用红外传感器就都能够得以实现。 如图2所示，在单元门口机上高度为h处设置一个红外角度探头和 一个同水平面的红外距离探头。当人体移动到红外探测区域后，通 过红外距离探头测定的探头与人体最高点之间的有效距离L，并通过 红外角度探头测定人体最高点与红外角度探头所在平面之间的仰角 a,则可以通过以下算式得知人体高度H=h+L*sina。按照头部与身 高1: 9的比例可以大致确定人体面部的位置。
7当人体面部被锁定后，红外距离传感器实时将人体面部偏离摄 像头中心的距离数据传送至运动判断跟踪单元，同时红外角度传感 器实时将人体面部偏离摄像头中心的角度数据传送至运动判断跟踪 单元，运动判断跟踪单元根据接收到的距离和角度数据换算出摄像 头的焦距和角度调整数据，然后发送至摄像头驱动单元以驱动摄像 头的镜头伸缩相应的距离或转动相应的角度。
上述位置信息采集单元的功能还可以采用超声波测量传感器来 实现。当人体面部被锁定后，超声波测量传感器实时将人体面部偏 离摄像头中心的距离和角度数据传送至运动判断跟踪单元。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本 实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1. 一种可视对讲门铃，包括室内机和室外机，所述室外机安装有摄像头，该室外机可向室内机进行视频传输，其特征在于，所述室外机还包括触发单元，用于根据摄像头采集的图像信息判断并锁定人体面部在图像中的位置；位置信息采集单元，用于采集人体面部的角度和距离变化信息并将该信息传送给运动判断跟踪单元；运动判断跟踪单元，根据从位置信息采集单元接收的位置变化信息计算出摄像头应该调整的角度和距离数据，并将该角度和距离数据信息传送给摄像头驱动单元；以及摄像头驱动单元，根据从运动判断跟踪单元接收的角度和距离数据信息，对摄像头的角度变化和焦距伸缩进行调整。
2. 根据权利要求1所述的可视对讲门铃，其特征在于，所述触 发单元包括肤色特征判断模块，用于识别图像获取区域内属于人体肤色范围 之内的区域信息；面部特征判断模块，用于识别肤色特征判断模块识别出的区域信 息内是否存在人体面部特征。
3. 根据权利要求2所述的可视对讲门铃，其特征在于，所述位 置信息采集单元包括图像处理模块，用于对摄像头所采集的图像进 行处理。
4. 根据权利要求1所述的可视对讲门铃，其特征在于，所述位 置信息采集单元包括红外距离传感器和红外角度传感器。
5. 根据权利要求1所述的可视对讲门铃，其特征在于，所述位 置信息采集单元包括超声波测量传感器。
专利摘要本实用新型提供了一种可视对讲门铃，包括室内机和室外机，室外机安装有摄像头，可向室内机进行视频传输，室外机还包括触发单元，用于根据摄像头采集的图像信息判断并锁定人体面部在图像中的位置；位置信息采集单元，用于采集人体面部的角度和距离变化信息并将该信息传送给运动判断跟踪单元；运动判断跟踪单元，根据从位置信息采集单元接收的位置变化信息计算出摄像头应该调整的角度和距离数据，并将该角度和距离数据信息传送给摄像头驱动单元；以及摄像头驱动单元，根据从运动判断跟踪单元接收的角度和距离数据信息，对摄像头的角度变化和焦距伸缩进行调整。本实用新型可以实现来访者的面部处于图像显示的中心。
文档编号H04N7/18GK201263196SQ20082013380
公开日2009年6月24日 申请日期2008年8月26日 优先权日2008年8月26日
发明者张雁玻, 李志罡, 郭义合 申请人:海尔集团公司;青岛海尔智能家电科技有限公司