攝影機控制系統、方法及具有該控制系統的調整裝置的製作方法

2023-04-28 11:59:51

專利名稱：攝影機控制系統、方法及具有該控制系統的調整裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種攝影機控制系統及方法，還涉及一種包括所述攝影機控制系統的 攝影機調整裝置。
背景技術：
傳統攝影機在需要改變鏡頭視角時，只能通過操作專屬控制器來實現。在醫療領 域，醫生在對患者進行手術時，經常需要對患部進行多角度的觀察，如此將給醫生帶來極大 的不便。

發明內容
鑑於以上內容，有必要提供一種攝影機控制系統及方法，所述控制系統及方法可 使得用戶能方便的控制攝影機。還有必要提供一種包括上述攝影機控制系統的攝影機調整
直ο一種攝影機控制系統，用於控制一第一攝影機，包括一臉部偵測模塊，用於接收來自一第二攝影機所拍攝的用戶的影像，並對其進行 偵測以得到該影像中的臉部區域；一第一計算模塊，用於對得到的臉部區域進行運算，以得知用戶的頭部傾斜角度； 以及—控制模塊，用於根據得到的頭部傾斜角度發送對應的控制信號，以對應控制所 述第一攝影機移動至一軌道的對應位置。一種攝影機控制方法，用於控制一第一攝影機，所述攝影機控制方法包括偵測步驟接收來自一第二攝影機所拍攝的用戶的影像，並對其進行偵測以得到 該影像中的臉部區域；第一運算步驟對得到的臉部區域進行運算，以得知用戶的頭部傾斜角度；以及第一控制步驟根據得到的頭部傾斜角度發送對應的控制信號，以對應控制所述 第一攝影機移動至一軌道的對應位置。一種攝影機調整裝置，用於調整一第一攝影機，所述攝影機調整裝置包括一第二攝影機，用於拍攝用戶的影像；一軌道，所述第一攝影機設置於所述軌道上且可在所述軌道上移動；以及一攝影機控制系統，用於接收第二攝影機所拍攝的用戶的影像，並對其進行偵測 以得到該影像中的臉部區域，還用於對得到的臉部區域進行運算，以得知臉部區域的特徵 數據，並根據得到的臉部區域的特徵數據發送對應的控制信號，以對應控制所述第一攝影 機。上述攝影機調整裝置、攝影機控制系統及攝影機控制方法通過對第二攝影機所拍 攝得到的用戶的影像進行偵測，以得到影像中的臉部區域，並通過對避免通過專屬控制器來控制第一攝影機的動作。當該攝影機控制系統及攝影機控制方法利 用在醫療等領域時，將會給醫療人員帶來極大的方便。


圖1是利用本發明攝影機調整裝置的較佳實施方式的示意圖。圖2是圖1中攝影機控制系統的較佳實施方式的示意圖。圖3A-3C為用戶的頭部傾斜時的示意圖。圖4A-4C為用戶的頭部旋轉時的示意圖。圖5A-5C為用戶抬頭或低頭時的示意圖。圖6A是通過圖1中攝影機調整裝置調整攝影機的第一示意圖。圖6B是通過圖1中攝影機調整裝置調整攝影機的第二示意圖。圖6C是通過圖1中攝影機調整裝置調整攝影機的第三示意圖。圖7是本發明攝影機控制方法的較佳實施方式的示意圖。主要元件符號說明
攝影機10,30攝影機控制系統20臉部偵測模塊200第一計算模塊210第二計算模塊220第三計算模塊230第四計算模塊250控制模塊260軌道40用戶50圖像510,520,530
具體實施例方式下面結合附圖及較佳實施方式對本發明作進一步詳細描述請參考圖1，本發明攝影機調整裝置用於調整一攝影機10，如改變該攝影及10的 鏡頭視角等。該攝影機調整裝置的較佳實施方式包括一攝影機控制系統20、另一攝影機30 及一軌道40。
所述攝影機30用於拍攝用戶50的影像，並將該影像傳送至攝影機控制系統20。所 述攝影機控制系統20對影像進行處理之後，根據用戶50的頭部旋轉角度、頭部傾斜角度及 臉部與參照物之間的距離對應控制攝影機10的鏡頭視角、鏡頭位置及縮放比例等。其中， 所述攝影機10的鏡頭位置可通過控制攝影機10在軌道40上移動來實現。請繼續參考圖2，所述攝影機控制系統20的較佳實施方式包括一臉部偵測模塊 200、一第一計算模塊210、一第二計算模塊220、一第三計算模塊230、一第四計算模塊250 及一控制模塊沈0。所述臉部偵測模塊200用於接收來自攝影機30所拍攝的用戶50的影像，並對其 進行偵測以得到該影像中的臉部區域。其中，所述臉部偵測模塊200可利用Adaboost算法 對影像進行臉部偵測。所述第一計算模塊210用於對得到的臉部區域進行運算，以得知此時用戶50的頭 部的傾斜角度。本實施方式中，以用戶50的臉部正對攝影機30為參考，即當用戶50的臉 部正對攝影機30時，用戶50的頭部的傾斜角度為0度。其中，所述第一計算模塊210可通 過計算得到的臉部區域與當用戶50的臉部正對攝影機30時臉部區域之間的夾角來得到用 戶50的臉部的傾斜角度。當然，其他實施方式中，所述第一計算模塊210可利用更加複雜 的計算方式，如通過複雜的算法得到用戶50的視線方向，從而可以更精確地得到用戶50的 頭部傾斜角度。如圖3A-3C所示，圖3A中用戶50的頭部傾斜角度為0度、圖中用戶50 的頭部傾斜角度為左側X度、圖3C中用戶50的頭部傾斜角度為右側X度。所述第二計算模塊220用於對得到的臉部區域進行運算，以得知此時用戶50的頭 部旋轉角度。本實施方式中，以用戶50的臉部正對攝影機30為參考，即當用戶50的臉部 正對攝影機30時，用戶50的頭部的旋轉角度為0度。其中，所述第二計算模塊220可通過 計算臉部區域中眼球與攝影機30的連線與當用戶50的臉部正對攝影機30時臉部區域中 眼球與攝影機30的連線之間的夾角來得到用戶50的頭部的旋轉角度。當然，其他實施方 式中，所述第二計算模塊220可利用更加複雜的計算方式，以更精確地得到用戶50的頭部 的旋轉角度。如圖4A-4C所示，圖4A中用戶50的頭部旋轉角度為0度、圖4B中用戶50的 頭部旋轉角度為向左X度、圖4C中用戶50的頭部旋轉角度為向右X度。所述第三計算模塊230用於對得到的臉部區域進行運算，以得知此時用戶50的頭 部處於抬頭或低頭的狀態。本實施方式中，以用戶50的臉部正對攝影機30為參考，即當用 戶50的臉部正對攝影機30時，用戶50既不抬頭也不低頭。其中，所述第三計算模塊230 可通過計算臉部區域中眼球的位置來得知用戶50的頭部為抬頭或低頭。當然，其他實施方 式中，所述第三計算模塊230甚至可利用更加複雜的計算方式，以得到用戶50抬頭或低頭 的角度。如圖5A-5C所示，圖5A中用戶50既不抬頭也不低頭、圖5B中用戶50的頭部為抬 頭、圖5C中用戶50的頭部為低頭。所述第四計算模塊250用於對得到的臉部區域進行運算，以得知此時用戶50的臉 部與攝影機30之間的距離。本實施方式中，以用戶50的臉部與攝影機30之間的距離為50 釐米為參考，即當用戶50的臉部與攝影機30之間的距離為50釐米時，所述第四計算模塊 250將此時用戶50的臉部與攝影機30的距離記為0釐米。其中，所述第四計算模塊250可 通過計算臉部區域的尺寸與當用戶50的臉部與攝影機30之間的距離為50釐米時臉部區 域的尺寸之間的比例來得到用戶50的臉部與攝影機30之間的距離。當然，其他實施方式中，所述第四計算模塊250可利用更加複雜的計算方式，以更精確地得到用戶50的臉部與 攝影機30之間的距離。並且，其他實施方式中亦可以其他物體作為參照物，所述第四計算 模塊250則用於得到用戶50的臉部與參照物之間的距離。其中，上述第一至第四計算模塊210、220、230及250等特徵處理模塊也可以通過 對臉部區域進行運算以得到其他數據，甚至可以包括用戶50的眨眼次數，從而判斷用戶50 此時的動作。在該情況下，用戶50可以自定義用戶臉部區域的某種特徵即表示用戶的某一 動作。所述控制模塊260用於根據得到的頭部的傾斜角度、頭部的旋轉角度、用戶50抬 頭或低頭的角度以及臉部與攝影機30之間的距離發出對應的控制信號。該控制信號可通 過自行設置，如當得知頭部的傾斜角度為左側10度時，所述控制模塊260發送第一控制信 號，以控制攝影機10沿軌道40逆時針運動10度；當得知頭部的旋轉角度為向左10度時， 所述控制模塊260發送第二控制信號，以控制攝影機10的鏡頭向左轉動10度；當得知用戶 50抬頭10度時，所述控制模塊260發送第三控制信號，以控制攝影機10的鏡頭上仰10度； 當得知臉部與參照物之間的距離為向前10釐米時，所述控制模塊260發送第四控制信號， 以控制攝影機10的鏡頭焦距放大一倍。本實施方式中，所述攝影機10還包括一驅動單元(圖未示)，所述驅動單元用於根 據控制信號對應控制攝影機10的運動，如沿軌道運動、鏡頭向左或向右轉動、鏡頭上仰與 下俯及鏡頭的縮放等。其他實施方式中，所述影機控制系統20還包括一網絡模塊270。所 述網絡模塊270用於將所述控制模塊260得到的控制信號傳送至驅動單元。下面將以一實例對本發明攝影機控制系統20中的第一計算模塊210的原理進行 說明。其他計算模塊的原理與此類似，在此不再贅述。請參考圖6A，當用戶50的臉部正對攝影機30時，所述攝影機30對用戶50進行拍 攝以得到一影像，該影像經過臉部偵測模塊200偵測之後得到用戶的臉部區域，如圖6A中 圖像510。該圖象510可被看作是參考圖象，該參考圖象所對應的用戶的頭部傾斜角度為0 度。此時，所述攝影機10位於原點位置，即所述軌道40的A點處。請繼續參考圖6B，當用戶50的頭部向左傾斜45度時，所述攝影機30對用戶50進 行拍攝以得到一影像，該影像經過臉部偵測模塊200偵測之後得到用戶50的臉部區域，如 圖6B中圖像520。此時，所述第二計算模塊210根據參考圖象對圖像520進行運算，得知此 時用戶50的頭部左傾45度。所述控制模塊260根據得到的頭部的傾斜角度為左傾45度 發送控制信號至攝影機10的驅動單元，該驅動單元則對應控制攝影機10沿軌道40順時針 運動45度，即位於圖4B中軌道40的B點處。請繼續參考圖6C，當用戶50的頭部向右傾斜45度時，所述攝影機30對用戶50進 行拍攝以得到一影像，該影像經過臉部偵測模塊200偵測之後得到用戶50的臉部區域，如 圖6C中圖像530。此時，所述第二計算模塊210根據參考圖象對圖像530進行運算，得知此 時用戶50的頭部右傾45度。所述控制模塊260根據得到的頭部的傾斜角度為右傾45度 發送控制信號至攝影機10的驅動單元，該驅動單元則對應控制攝影機10沿軌道40逆時針 運動45度，即位於圖6C中軌道40的C點處。請參考圖7，本發明攝影機控制方法的較佳實施方式包括以下步驟步驟S71 所述臉部偵測模塊200接收來自攝影機30所拍攝的用戶50的影像，並對其進行偵測以得到該影像中的臉部區域。其中，所述臉部偵測模塊200可利用Adaboost 算法對影像進行臉部偵測。步驟S72 所述第一計算模塊210對得到的臉部區域進行運算，以得知此時用戶50 的頭部傾斜角度。本實施方式中，以用戶50的臉部正對攝影機30為參考，即當用戶50的 臉部正對攝影機30時，用戶50的頭部的傾斜角度為0度。其中，所述第一計算模塊210可 通過計算得到的臉部區域與當用戶50的臉部正對攝影機30時臉部區域之間的夾角來得到 用戶50的頭部的傾斜角度。當然，其他實施方式中，所述第一計算模塊210可利用更加復 雜的計算方式，以更精確地得到用戶50的頭部的傾斜角度。步驟S73 所述第二計算模塊220對得到的臉部區域進行運算，以得知此時用戶50 的頭部旋轉角度。本實施方式中，以用戶50的臉部正對攝影機30為參考，即當用戶50的 臉部正對攝影機30時，用戶50的頭部的旋轉角度為0度。其中，所述第二計算模塊220可 通過計算臉部區域中眼球與攝影機30的連線與當用戶50的臉部正對攝影機30時臉部區 域中眼球與攝影機30的連線之間的夾角來得到用戶50的頭部的旋轉角度。當然，其他實 施方式中，所述第二計算模塊220可利用更加複雜的計算方式，以更精確地得到用戶50的 頭部的旋轉角度。步驟S74 所述第三計算模塊230對得到的臉部區域進行運算，以得知此時用戶50 的頭部處於抬頭或低頭的狀態。本實施方式中，以用戶50的臉部正對攝影機30為參考，即 當用戶50的臉部正對攝影機30時，用戶50既不抬頭也不低頭。其中，所述第三計算模塊 230可通過計算臉部區域中眼球的位置來得知用戶50的頭部為抬頭或低頭。當然，其他實 施方式中，所述第三計算模塊230甚至可利用更加複雜的計算方式，以得到用戶50抬頭或 低頭的角度。如圖5A-5C所示，圖5A中用戶50既不抬頭也不低頭、圖5B中用戶50的頭部 為抬頭、圖5C中用戶50的頭部為低頭。步驟S75 所述第四計算模塊250對得到的臉部區域進行運算，以得知此時用戶50 的臉部與攝影機30之間的距離。本實施方式中，以用戶50的臉部與攝影機30之間的距離 為50釐米為參考，即當用戶50的臉部與攝影機30之間的距離為50釐米時，所述第四計算 模塊250將此時用戶50的臉部與攝影機30之間的距離記為0。其中，所述第四計算模塊 250可通過計算臉部區域的尺寸與當用戶50的臉部與攝影機30之間的距離為50釐米時臉 部區域的尺寸之間的比例來得到用戶50的臉部與參照物之間的距離。當然，其他實施方式 中，所述第四計算模塊250可利用更加複雜的計算方式，以更精確地得到用戶50的臉部與 參照物之間的距離。其中，上述步驟S72、S73、S74及S75同時執行，即當臉部偵測模塊200得到影像中 的臉部區域之後，所述第一至第四計算模塊210、220、230及250則對得到的臉部區域進行 運算，以得知此時用戶50的頭部傾斜角度、頭部旋轉角度、用戶50抬頭或低頭的角度以及 臉部與參照物之間的距離。另外，上述第一至第四計算模塊210、220、230及250也可以通 過對臉部區域進行運算以得到其他數據，甚至可以包括用戶50的眨眼次數，從而判斷用戶 50此時的動作。在該情況下，可以自定義用戶50臉部區域的某種特徵即表示用戶50的某 一動作。在得知用戶50的動作之後執行步驟S76。步驟S76 所述控制模塊260根據得到的頭部的傾斜角度、頭部的旋轉角度、用戶 50抬頭或低頭的角度以及臉部與參照物之間的距離發出對應的控制信號。該控制信號可通過自行設置，如當得知頭部的傾斜角度為右側45度時，所述控制模塊260發送控制信號以 控制攝影機10沿軌道40逆時針運動45度；當得知頭部的旋轉角度為向右45度時，所述控 制模塊260發送控制信號以控制攝影機10的鏡頭向右轉動45度；當得知用戶50低頭45 度時，所述控制模塊260發送控制信號以控制攝影機10的鏡頭下俯45度；當得知臉部與參 照物之間的距離為向後10釐米時，所述控制模塊260發送控制信號以控制攝影機10的鏡 頭焦距縮小一倍。 上述攝影機控制系統20及攝影機控制方法通過對攝影機30所拍攝得到的用戶50 的影像進行偵測，以得到影像中的臉部區域，並通過對臉部區域進行運算以得知用戶50的 頭部傾斜角度、頭部旋轉角度、用戶50抬頭或低頭的角度以及臉部與參照物之間的距離， 從而發出對應的控制信號以控制攝影機10作出對應的動作，避免通過專屬控制器來控制 攝影機10的動作。當該攝影機控制系統20及攝影機控制方法利用在醫療等領域時，將會 給醫療人員帶來極大的方便。
權利要求
1.一種攝影機控制系統，用於控制一第一攝影機，包括一臉部偵測模塊，用於接收來自一第二攝影機所拍攝的用戶的影像，並對其進行偵測 以得到該影像中的臉部區域；一第一計算模塊，用於對得到的臉部區域進行運算，以得知用戶的頭部傾斜角度；以及 一控制模塊，用於根據得到的頭部傾斜角度發送對應的控制信號，以對應控制所述第 一攝影機移動至一軌道的對應位置。
2.如權利要求1所述的攝影機控制系統，其特徵在於所述攝影機控制系統還包括一 第二計算模塊，所述第二計算模塊用於對得到的臉部區域進行運算，以得知用戶的頭部旋 轉角度；所述控制模塊還用於根據得到的頭部旋轉角度發送對應的控制信號，以對應控制 所述第一攝影機的鏡頭向左或向右旋轉至對應的位置。
3.如權利要求1所述的攝影機控制系統，其特徵在於所述攝影機控制系統還包括一 第三計算模塊，所述第三計算模塊用於對得到的臉部區域進行運算，以得知用戶抬頭或低 頭的角度；所述控制模塊還用於根據得到的用戶抬頭或低頭的角度發送對應的控制信號， 以對應控制所述第一攝影機的鏡頭上仰或下俯至對應的位置。
4.如權利要求1所述的攝影機控制系統，其特徵在於所述攝影機控制系統還包括一 第四計算模塊，所述第四計算模塊用於對得到的臉部區域進行運算，以得知用戶的臉部與 一參照物之間的距離；所述控制模塊還用於根據得到的臉部與參照物之間的距離發送對應 的控制信號，以對應控制所述第一攝影機的鏡頭至對應的放大倍數。
5.一種攝影機控制方法，用於控制一第一攝影機，所述攝影機控制方法包括偵測步驟接收來自一第二攝影機所拍攝的用戶的影像，並對其進行偵測以得到該影 像中的臉部區域；第一運算步驟對得到的臉部區域進行運算，以得知用戶的頭部傾斜角度；以及 第一控制步驟根據得到的頭部傾斜角度發送對應的控制信號，以對應控制所述第一 攝影機移動至一軌道的對應位置。
6.如權利要求5所述的攝影機控制方法，其特徵在於所述偵測步驟之後還包括 對得到的臉部區域進行運算，以得知用戶的頭部旋轉角度；以及根據得到的頭部旋轉角度發送對應的控制信號，以對應控制所述第一攝影機的鏡頭向 左或向右旋轉至對應的位置。
7.如權利要求5所述的攝影機控制方法，其特徵在於所述偵測步驟之後還包括 對得到的臉部區域進行運算，以得知用戶抬頭或低頭的角度；以及根據得到的用戶抬頭或低頭的角度發送對應的控制信號，以對應控制所述第一攝影機 的鏡頭上仰或下俯至對應的位置。
8.如權利要求5所述的攝影機控制方法，其特徵在於所述偵測步驟之後還包括 對得到的臉部區域進行運算，以得知用戶的臉部與一參照物之間的距離；以及根據得到的臉部與參照物之間的距離發送對應的控制信號，以對應控制所述第一攝影 機的鏡頭至對應的放大倍數。
9.一種攝影機調整裝置，用於調整一第一攝影機，所述攝影機調整裝置包括 一第二攝影機，用於拍攝用戶的影像；一軌道，所述第一攝影機設置於所述軌道上且可在所述軌道上移動；以及一攝影機控制系統，用於接收第二攝影機所拍攝的用戶的影像，並對其進行偵測以得 到該影像中的臉部區域，還用於對得到的臉部區域進行運算，以得知臉部區域的特徵數據， 並根據得到的臉部區域的特徵數據發送對應的控制信號，以對應控制所述第一攝影機。
10.如權利要求9所述的攝影機調整裝置，其特徵在於所述攝影機控制系統包括一臉部偵測模塊，用於接收來自所述第二攝影機所拍攝的用戶的影像，並對其進行偵測以得到該影像中的臉部區域；一第一計算模塊，用於對得到的臉部區域進行運算，以得知用戶的頭部傾斜角度；以及一控制模塊，用於根據得到的頭部傾斜角度發送對應的控制信號，以對應控制所述第 一攝影機移動至所述軌道的對應位置。
11.如權利要求10所述的攝影機調整裝置，其特徵在於所述攝影機控制系統還包括 一第二計算模塊，所述第二計算模塊用於對得到的臉部區域進行運算，以得知用戶的頭部 旋轉角度；所述控制模塊還用於根據得到的頭部旋轉角度發送對應的控制信號，以對應控 制所述第一攝影機的鏡頭向左或向右旋轉至對應的位置。
12.如權利要求10所述的攝影機調整裝置，其特徵在於所述攝影機控制系統還包括 一第三計算模塊，所述第三計算模塊用於對得到的臉部區域進行運算，以得知用戶抬頭或 低頭的角度；所述控制模塊還用於根據得到的用戶抬頭或低頭的角度發送對應的控制信 號，以對應調整所述第一攝影機的鏡頭上仰或下俯至對應的位置。
13.如權利要求10所述的攝影機調整裝置，其特徵在於所述攝影機控制系統還包括 一第四計算模塊，所述第四計算模塊用於對得到的臉部區域進行運算，以得知用戶的臉部 與一參照物之間的距離；所述控制模塊還用於根據得到的臉部與參照物之間的距離發送對 應的控制信號，以對應調整所述第一攝影機的鏡頭至對應的放大倍數。
全文摘要
一種攝影機調整裝置，用於調整一第一攝影機。所述攝影機調整裝置包括一第二攝影機、一軌道及一攝影機控制系統。所述第二攝影機用於拍攝用戶的影像。所述攝影機控制系統用於接收第二攝影機所拍攝的用戶的影像，並對其進行偵測以得到該影像中的臉部區域，還用於對得到的臉部區域進行運算，以得知用戶的頭部傾斜角度，並根據得到的頭部傾斜角度發送對應的控制信號，以對應控制所述第一攝影機移動至軌道的對應位置。本發明還提供了一種攝影機控制系統及方法。
文檔編號G06K9/00GK102143313SQ20101030106
公開日2011年8月3日 申請日期2010年2月2日 優先權日2010年2月2日
發明者李後賢, 李章榮, 羅治平 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司