特定人物自動對焦系統及方法
2023-06-10 13:06:16
專利名稱：特定人物自動對焦系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像擷取裝置的自動對焦系統及方法，尤指一種可針對拍攝畫面 內的特定人物作優先對焦的系統及方法。
背景技術：
現有的圖像擷取設備種類繁多，例如數字相機、攝影機或手機內建攝影機等，而每 一種圖像擷取設備都採用各自不同的對焦技術，而目前公知的對焦技術中，較為先進的對 焦技術為人臉對焦模式。關於人臉對焦模式的技術，簡單的說是對於畫面中的圖像進行全 面掃瞄，當畫面出現人臉，則會對人臉進行對焦。早期的人臉對焦技術是找出與鏡頭距離最 近的人臉作優先對焦，而後較為進步的人臉對焦技術是採用最遠距離人臉與最近距離人臉 的平均距離位置作優先對焦位置，所以只要距離優先對焦位置越接近的人臉會被拍攝的越 清晰。然而採用目前公知的人臉自動對焦模式作拍攝時，每一次都必須勞動被拍攝者挪動 至適當位置，所以實在很不方便，而且被拍攝者如果在拍攝過程中不小心移動了位置而遠 離優先對焦位置，就無法被拍攝的很清晰，由此可知，目前的人臉對焦模式仍有使用上的麻 煩之處以及拍攝失敗的風險。
於是，本發明人有感於上述缺陷的可改善，乃潛心研究並配合學理的運用，終於提 出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。發明內容
鑑於以上的問題，本發明的主要目的為提供一種特定人物自動對焦系統及方法， 使得對焦作業更加方便，也提升了拍攝的成功率。
為了達到上述的目的，本發明提供一種特定人物自動對焦系統，包括一資料庫， 該資料庫內儲存有多數種族群的人臉圖像，屬於同一族群的人臉圖像具有接近的特徵向 量，屬於不同族群的人臉圖像具有不同的特徵向量，該資料庫用以提供使用者挑選其中一 該族群作為一優先對焦對象；一人臉偵測部，該人臉偵測部用以偵測出該些人臉圖像；一 人臉辨識部，該人臉辨識部電性連接於該人臉偵測部以及該資料庫，該人臉辨識部用以計 算該些人臉圖像的特徵向量以及找出與該優先對焦對象具有接近特徵向量的至少一該人 臉圖像；以及一對焦執行部，該對焦執行部電性連接於該人臉辨識部，該對焦執行部用以對 該人臉辨識部找出的與該優先對焦對象具有接近特徵向量的人臉圖像以進行優先對焦。
本發明另提供一種特定人物自動對焦方法，其步驟包括建立一具有多種族群的 人臉圖像的資料庫，屬於同一族群的人臉圖像具有接近的特徵向量，屬於不同族群的人臉 圖像具有不同的特徵向量；挑選其中一個族群於拍照過程中做為一優先對焦對象；偵測畫 面內的人臉圖像；計算該些偵測到的人臉圖像的特徵向量；比對偵測到的人臉圖像與優先 對焦對象的特徵向量而找出與該優先對焦對象具有接近特徵向量的人臉圖像；以及針對找 到的與該優先對焦對象具有接近特徵向量的人臉圖像作優先對焦。
本發明具有以下有益的效果當使用者需要拍攝具有主題特徵的照片時，主題特徵例如美女、帥哥或小孩，只要將資料庫中符合主題特徵的人臉設定為優先對焦對象，對焦 執行部便可自動對畫面中符合主題特徵的人臉作優先對焦，而不需每一次拍攝時都需勞動 被拍攝者挪動至適當位置，即可完成對焦動作，所以操作上更加方便，也可避免主題人物在 拍攝時因為移動位置所造成的拍攝失誤，進而提高拍攝的成功率。
圖1為本發明特定人物自動對焦系統的方塊圖2為本發明人臉辨識部的方塊圖3為本發明特定人物自動對焦方法的流程圖4為本發明建立資料庫圖像數據的方法流程圖5為本發明特定人物自動對焦方法的拍攝實施例的示意圖(一)；
圖6為本發明特定人物自動對焦方法的拍攝實施例的示意圖(二)。
主要元件附圖標記說明
人臉偵測部1
人臉辨識部2
特徵向量計算部21
族群分類部22
特徵向量比對部23
資料庫3
對焦執行部4
拍攝畫面5
男人51
女人52
老人53
小孩 54
胖子55
對焦框5具體實施方式
如圖1所示，本發明提供一種特定人物自動對焦系統，包括一人臉偵測部1、一人 臉辨識部2、一資料庫3以及一對焦執行部4，其中該人臉偵測部1電性連接於該人臉辨識 部2，該人臉辨識部2電耦接於該資料庫3以及該對焦執行部4。
該人臉偵測部1可採用已預先學習了多數張人臉圖像以及非人臉圖像的類神 經網絡或是採用已預先學習了多數張人臉圖像以及非人臉圖像的向量支撐機(Vector Support Machine)，該人臉偵測部1負責從多筆輸入的圖像數據中偵測出人臉部位的圖像。
如圖2所示，該人臉辨識部2包含一特徵向量計算部21、一族群分類部22以及 一特徵向量比對部23，其中該族群分類部22以及特徵向量比對部23分別電性連接於該 特徵向量計算部21。該特徵向量計算部21電性連接於該人臉偵測部1，該特徵向量計算 部21針對該人臉偵測部1所偵測出的人臉圖像去計算出每一人臉圖像的特徵向量(EigenVector)，而特徵向量代表人臉的特徵，例如大眾認為屬於美女的臉，都會有一些代表性的 特徵，例如五官的比例或是臉部的面積等，而這些特徵採用向量表示。該族群分類部22則 將具有接近特徵向量的人臉圖像去分類為同一族群，所謂的族群可用性別作區分，例如女 生和男生，或者以年齡作區分，例如老人、青年及小孩，或是以胖瘦及美醜來區分，亦或者以 家人相似的臉孔作為區分。由於不同族群的臉部特徵會有所差異，所以屬於不同族群的人 臉圖像，其特徵向量也會不相同，而屬於同一族群的人臉圖像則具有接近的特徵向量。由於 該族群分類部22電性連接於該資料庫3，所以經過族群分類部22分類好的人臉圖像會儲存 至該資料庫3中，使得該資料庫3中儲存有多數種族群的人臉圖像而可提供使用者從數據 庫3中挑選一個族群作為默認的優先對焦對象。
該特徵向量比對部23負責比對人臉圖像的特徵向量，而該特徵向量比對部23電 性連接於該資料庫3以及該對焦執行部4，所以每一次人臉偵測部1偵測到外界的人臉圖 像，都可透過特徵向量比對部23將資料庫3中已儲存的人臉圖像與人臉偵測部1於外界偵 測到新的人臉圖像進行特徵向量的比對，進而找出與默認的優先對焦對象具有極接近特徵 向量的人臉圖像。當該特徵向量比對部23比對多張人臉圖像而找出與默認的優先對焦對 象具有接近的特徵向量的至少一人臉圖像後，該特徵向量比對部23則會發送信號告知該 對焦執行部4，該對焦執行部4接收到信號後則針對該特徵向量比對部23找到的與預設的 優先對焦對象具有極接近特徵向量的人臉圖像進行優先對焦。
如圖3所示，本發明提供一種特定人物自動對焦方法，其執行步驟包括SlOl S106。
SlOl 使用者自行建立一具有多種族群的人臉圖像的資料庫3，不同族群的人臉 圖像的特徵向量會不相同，而同一族群的人臉圖像具有極接近的特徵向量。
S102 使用者於儲存有多數種族群的資料庫3中挑選其中一個族群於拍照過程 中做為一默認的優先對焦對象，所謂優先對焦對象表示畫面中符合此次拍照主題特徵的人 物，主題特徵例如美女、帥哥或小孩等。
S103 透過人臉偵測部1偵測拍照畫面內的人臉圖像，其偵測的方式可採用移動 物體偵測及邊緣(edge)圖像偵測來找出人臉的輪廓，可採用膚色偵測演算法偵測出人臉 的位置，可採用輪廓偵測來分類臉部的器官。
S104 透過特徵向量計算部21計算出該些經由人臉偵測部1偵測到的人臉圖像的 特徵向量，而特徵向量即代表臉部特徵。
S105 透過特徵向量比對部23比對偵測到的人臉圖像與預設的優先對焦對象的 特徵向量而找出與該優先對焦對象具有極接近特徵向量的人臉圖像。
S106:該對焦執行部4針對特徵向量比對部23找到的與該優先對焦對象具有接近 特徵向量的人臉圖像作優先對焦。
如圖4所示，關於使用者如何建立該資料庫3的方式包含下列步驟。
S201 使用者可經由各種平面媒體或網絡，擷取多筆具有人臉的圖像數據，並將該 些具有人臉的圖像數據輸入至人臉偵測部1 ；
S202 透過人臉偵測部1從該些圖像數據中偵測出人臉部位的圖像；
S203 透過特徵向量計算部21計算出該些偵測到的人臉圖像的特徵向量；以及
S204 透過族群分類部22將該些偵測到的人臉圖像中具有接近特徵向量者分類為同一族群，而最後建立出具有多數種族群的人臉圖像的資料庫3。
如圖5所示，為採用本發明特定人物自動對焦方法進行實際拍攝的實施例，拍攝 畫面5中具有五個臉部具有不同特徵的族群，分別為男人51、女人52、老人53、小孩M及胖 子55，此實施例預設的優先對焦對象為女人52，所以即使女人52的臉是距離鏡頭最遠的人 臉，對焦框56依然可對準女人52而優先對女人52的臉部作自動對焦。
如圖6所示，為採用本發明特定人物自動對焦方法進行實際拍攝的另一實施例， 拍攝畫面5中亦具有五個不同族群，分別為男人51、女人52、老人53、小孩M、胖子55，此實 施例默認的優先對焦對象改為男人51，即使男人51的臉是距離鏡頭最遠的人臉，對焦框56 依然對準男人51而優先對男人51的臉部作自動對焦。
本發明特定人物自動對焦系統及方法，具有下列優點
1、當使用者需要拍攝具有主題特徵的照片時，只要將資料庫3中符合主題特徵的 人臉圖像設定為優先對焦對象，對焦執行部4便會自動對畫面中符合主題特徵的人臉作優 先對焦，而不需每一次拍攝時都需勞動被拍攝者挪動位置，所以操作上更加方便。
2、在進行拍攝時，即使主題人物在拍攝時移動位置，也不會改變默認對焦的優先 級，相對提高拍攝的成功率。
以上所述，僅為本發明其中的較佳實施例而已，並非用來限定本發明的權利要求 保護範圍，即凡按照本發明權利要求保護範圍所做的均等變化與修改，皆為本發明權利要 求範圍所涵蓋。
權利要求
1.一種特定人物自動對焦系統，其特徵在於，包括一資料庫，該資料庫內儲存有多數種族群的人臉圖像，屬於同一族群的人臉圖像具有 接近的特徵向量，屬於不同族群的人臉圖像具有不同的特徵向量，該資料庫用以提供使用 者挑選其中一該族群作為一優先對焦對象；一人臉偵測部，該人臉偵測部用以偵測出該些人臉圖像；一人臉辨識部，該人臉辨識部電性連接於該人臉偵測部以及該資料庫，該人臉辨識部 用以計算該些人臉圖像的特徵向量以及找出與該優先對焦對象具有接近特徵向量的至少 一該人臉圖像；以及一對焦執行部，該對焦執行部電性連接於該人臉辨識部，該對焦執行部用以對該人臉 辨識部找出與該優先對焦對象具有接近特徵向量的人臉圖像以進行優先對焦。
2.如權利要求1所述的特定人物自動對焦系統，其特徵在於，該人臉偵測部為預先學 習了多數張人臉圖像以及非人臉圖像的類神經網絡。
3.如權利要求1所述的特定人物自動對焦系統，其特徵在於，該人臉偵測部為預先學 習了多數張人臉圖像以及非人臉圖像的向量支撐機。
4.如權利要求1所述的特定人物自動對焦系統，其特徵在於，該人臉辨識部包含一特 徵向量計算部以及一族群分類部，該特徵向量計算部用以計算人臉圖像的特徵向量，該族 群分類部與該特徵向量計算部以及該資料庫作電性連接，該族群分類部用以將具有接近特 徵向量的人臉圖像分類為同一族群。
5.如權利要求4所述的特定人物自動對焦系統，其特徵在於，該人臉辨識部更包含一 特徵向量比對部，該特徵向量比對部電性連接於該特徵向量計算部、該對焦執行部以及該 資料庫，該特徵向量比對部用以比對及找出與該優先對焦對象具有接近特徵向量的人臉圖 像。
6.一種特定人物自動對焦方法，其特徵在於，步驟包括建立一具有多種族群的人臉圖像的資料庫，屬於同一族群的人臉圖像具有接近的特徵 向量，屬於不同族群的人臉圖像具有不同的特徵向量；挑選其中一個族群於拍照過程中做為一優先對焦對象； 偵測拍照畫面內的人臉圖像； 計算該些偵測到的人臉圖像的特徵向量；比對偵測到的人臉圖像與優先對焦對象的特徵向量而找出與該優先對焦對象具有接 近特徵向量的人臉圖像；以及針對找到的與該優先對焦對象具有接近特徵向量的人臉圖像作優先對焦。
7.如權利要求6所述的特定人物自動對焦方法，其特徵在於，建立該資料庫的步驟包含輸入多筆圖像數據；由該些輸入的圖像數據中偵測出人臉部位的圖像；計算該些偵測到的人臉圖像的特徵向量；以及將該些偵測到的人臉圖像中具有接近特徵向量者分類為同一族群。
8.如權利要求6所述的特定人物自動對焦方法，其特徵在於，該偵測人臉圖像的步驟 採用移動物體偵測及邊緣圖像偵測來找出人臉的輪廓。
9.如權利要求6所述的特定人物自動對焦方法，其特徵在於，該偵測人臉圖像的步驟 採用膚色偵測算法來偵測出人臉的位置。
10.如權利要求6所述的特定人物自動對焦方法，其特徵在於，該偵測人臉圖像的步驟 採用輪廓偵測來分類臉部的器官。
全文摘要
一種特定人物自動對焦系統，包括一資料庫、一人臉偵測部以及一人臉辨識部，該資料庫中儲存有多數種族群的人臉圖像，而同一族群的人臉圖像具有接近的特徵向量，並於該些族群中設定一優先對焦對象；該人臉偵測部偵測出人臉圖像，而該人臉辨識部計算該些偵測到的人臉圖像的特徵向量且與該優先對焦對象的特徵向量作比對，找出與該優先對焦對象的特徵向量最接近的人臉圖像作優先對焦；本發明另提供特定人物自動對焦方法。由此，提升自動對焦的方便性，進而提高拍攝的成功率。
文檔編號G06K9/00GK102036008SQ20091017783
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月25日 優先權日2009年9月25日
發明者李運錦 申請人:華晶科技股份有限公司