專利名稱：具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的裝置和方法
具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種視頻跟蹤裝置及方法，尤其是指一種具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的裝置和方法。
背景技術：
隨著計算機的普及與發(fā)展，各類攝像頭大到城市、工廠的視頻監(jiān)控、小到家庭用戶的視頻聊天等已隨處可見。特別是近些年視頻聊天的普及，大量的民間用戶涌現(xiàn)，發(fā)展勢頭十分強勁。在視頻通話聊天中，用戶使用攝像頭時常希望保持攝像機對準自己，然而使用過程中又難以避免臉部的不斷移動，而現(xiàn)下市面上的普通攝像頭最多也就通過配置有可變形或轉動的支架，人們在使用時只能通過頻繁的用手動變換攝像頭的方向來達到對準面部的目的，十分麻煩且效果很不好。而部分高檔的監(jiān)控用攝像頭，雖然帶有云臺，但在作為日用品的時候，頻繁控制也麻煩，而且一旦遭遇人為扭動攝像頭，極易造成損壞。因此，如何應對日常應用中人臉部的復雜運動的視頻跟蹤，從而改善用戶的使用體驗是業(yè)內一直期望解決的技術難題。

發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于克服了上述缺陷，提供一種可實施的對視頻中人臉部跟蹤和姿態(tài)控制的具有球形底部的裝置和方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的裝置，它包括上殼及可滾動的下殼，上殼內設有攝像頭，對應的上殼表面開有孔并罩有保護片，在上殼中一體連接有上馬達支架，上馬達支架包括垂直架設有支架的平臺，平臺支架上樞接有上馬達的轉軸，平臺下端套接有旋轉環(huán)，旋轉環(huán)上設有轉齒；下殼通過下馬達支架連接有下馬達，下馬達轉軸通過一齒輪與旋轉環(huán)的轉齒嚙合；于下馬達與旋轉環(huán)間還設有主板，主板對應馬達轉軸處設有通孔，其上側/下側設置有LED燈組；所述上馬達及下馬達的轉軸為偏心設置；上述結構中，所述主板上側/下側的上殼/下殼表面設有對應其LED燈組的通光孔；上述結構中，所述上殼保護片后還設有紅外傳感器；上述結構中，所述上馬達支架與下馬達支架滑動扣接；上述結構中，所述上殼、下殼整體成蛋形；上述結構中，所述下殼底面成半球形；上述結構中，所述上殼表面對應保護片還設有裝飾件；本發(fā)明還涉及一種用于權利要求1所述裝置的方法，它包括步驟A)、初始化，攝像頭系統(tǒng)連接完畢，驅動程序加載完畢，圖像和紅外信號傳輸暢通；B)、是否有人在設定區(qū)域內，是則繼續(xù)，否則執(zhí)行鎖定設備并切換至低功耗模式的步驟；C)、是否檢測到揮手手勢，是則執(zhí)行鎖定設備并切換至低功耗模式的步驟，否則繼續(xù)；D)、設備是否鎖定，是則轉回步驟A，否則繼續(xù)；E)、人臉識別自動解鎖功能是否開啟，是則繼續(xù)，否則執(zhí)行退出設備鎖定界面并轉至密碼輸入窗口的步驟；F)、人臉識別為三維面部圖像或平面圖像，為三維圖像時繼續(xù)，為平面圖像時候執(zhí)行退出設備鎖定界面并轉至密碼輸入窗口的步驟；G)、解除設備鎖定；H)、人臉跟蹤模式是否激活，若是則繼續(xù)，否則執(zhí)行步驟，HI)、判斷攝像頭是否調整到預定區(qū)域位置，若是則返回步驟H，否則繼續(xù)，H2)、接受控制指令，通過鍵盤/觸摸屏/互聯(lián)網或其他有線或無線連接的遠程鍵盤發(fā)送上下左右控制指令，H3)、解析指令并控制調整攝像頭位置，發(fā)送相應的控制命令到姿態(tài)電機從而調整攝像頭的姿態(tài)角度，然后回到步驟Hl ；I)、預覽區(qū)是否有人臉，是則繼續(xù)，否則執(zhí)行步驟II)、設定時間內預覽區(qū)是否有人臉，在預設的時間內預覽區(qū)是否曾檢測到有人臉，是則進入步驟13，否則繼續(xù)，12)、是否有人在設定區(qū)域內，紅外傳感器是否感知有人在設定的距離范圍內，是則進入步驟13，否則直接回到步驟I，13)、進入人臉尋找模式，進入人臉尋找狀態(tài)查找上一次檢測到人臉時矩形邊框相對于預覽區(qū)上下左右的值，并調整攝像頭姿態(tài)電機回到上次檢測到人臉時矩形邊框的位置；J)、進行人臉跟蹤，啟動人臉跟蹤算法用矩形框鎖定人臉，實時計算人臉矩形框相對于預覽區(qū)矩形邊框的上下左右距離；K)、坐標位置是否等于預設，矩形邊框相對于預覽區(qū)上下左右的距離值是否大于或小于預設值，是則繼續(xù)，否則回到步驟J ；L)、位置調整，根據(jù)矩形邊框相對于預覽區(qū)上下左右的距離調整攝像頭水平、垂直姿態(tài)電機轉動從而調整攝像頭的姿態(tài)，改變矩形邊框在預覽區(qū)中的位置，然后回到步驟K;Li)、發(fā)出控制指令，發(fā)出目標位置(角度和傾角)指令；L2)、位置計算并執(zhí)行，根據(jù)零位置計算當前位置和轉到下一個目標點所需要的步數(shù)并旋轉；L3)、是否感應到磁信號，采集轉動器件上的霍爾傳感器是否傳來磁信號，是則繼續(xù)，否則返回步驟B;L4)、清零重新計算步數(shù)，清零后重新計算并根據(jù)新確定的零位置計算轉到下一個目標點所需要的步數(shù)。本發(fā)明的有益效果在于提供了一種具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的裝置，其通過內部垂直設置的上馬達及水平設置的下馬達，配合可滾動的下殼，來進行水平或利用重心調整來實現(xiàn)傾斜調整，不像現(xiàn)有采用外露轉動機構的產品，容易受到外力作用損壞或者偏離。配合合適的程序還能即可實現(xiàn)無需用戶手動調節(jié)的臉部圖像的自動取景和跟蹤應用。此外還提供了一種具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的方法，其提供了一種可實現(xiàn)臉部圖像的自動取景和跟蹤的方法，此外方法中還融入了圖像識別的手勢識別指令處理。從而可使得通過動作對手勢對裝置進行響應控制。

下面結合附圖詳述本發(fā)明的具體結構圖1為本發(fā)明裝置的結構爆炸2為本發(fā)明方法的總流程3為本發(fā)明方法步驟B的具體方法流程4為本發(fā)明方法步驟F的具體方法流程5為本發(fā)明方法的人臉跟蹤示意圖
具體實施方式如圖1所示，本發(fā)明涉及具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的裝置，它包括上殼1及下殼2，為了實現(xiàn)可滾動的姿態(tài)調整，下殼2底面成弧形，較佳的上殼1、下殼2 整體成蛋形。上殼1內設有攝像頭4，對應的在上殼1表面開有孔并罩有保護片101，保護片101 還可根據(jù)需要設置裝飾件102，而保護片101后則設置紅外傳感器10。在上殼1中一體連接有上馬達支架3，上馬達支架3包括平臺，平臺上垂直架設有支架301，支架301連接垂直設置的上馬達2，上馬達2的轉軸為偏心設置，其轉軸樞接在支架301上，由此當上馬達2驅動時，其轉軸相對支架301不動，而上馬達2主體會發(fā)生傾斜， 從而改變整體的重心，下殼2的弧形底面即會發(fā)生滾動，實現(xiàn)垂直俯仰的調整。而在上殼1上馬達支架3的平臺下端套接有旋轉環(huán)5，旋轉環(huán)5內設有轉齒。對應的下殼2中設有下馬達支架9，較佳的上馬達支架3與下馬達支架9采用滑動扣接方式裝配，下馬達支架9中設有通孔放置連接水平設置的下馬達9，下馬達9的轉軸向上伸出下馬達支架9外，其同樣為偏心設置，在轉軸上連接有齒輪6，下馬達9通過轉軸連的齒輪與旋轉環(huán)5的轉齒嚙合實現(xiàn)上殼1的水平轉動。此外可將主板7設置在下馬達9與旋轉環(huán)5間，主板7上應當對應下馬達9轉軸處開設通孔701，使得下馬達9的轉軸可穿過與齒輪6相連聯(lián)動旋轉環(huán)。根據(jù)需要還可在主板7的上側或下側設置LED燈組702，對應的應當在上殼1或下殼2表面開設通光孔201， 由此產品時候時可形成圍繞的光點，可提升客戶使用感受。綜上所述可見，本發(fā)明整個產品結構由上殼1、下殼2，主板7，橫向驅動下馬達9， 傾斜度驅動上馬達2，攝像頭4，紅外傳感器10，指示LED燈組702和內部支架組成。其中上殼1、下殼2是為了保護內部器件并使得底部能夠自由滾動。橫向驅動下馬達9是用于接收指令并按指令直接或通過傳動驅動上殼1聯(lián)動攝像頭向左右方向轉動，傾斜度驅動電機是根據(jù)跟蹤和位置的需要控制整體產品聯(lián)動攝像頭4的前傾和后仰。攝像頭4是用于獲取圖像并通過主板7進行圖像處理，主板7給上馬達2、下馬達9發(fā)相應的動作指令來控制整體的姿態(tài)。紅外傳感器10可用于輔助攝像頭4圖像獲取，并判斷在一定距離內是否有人的存在以調整鎖屏和功耗設定。此外可根據(jù)需要設置霍爾傳感器，其用于校正上馬達2、 下馬達9的位置清零，以克服累計誤差、電機失步和外力干涉造成位置混亂。指示LED燈組 702用來指示系統(tǒng)狀態(tài)，通過通光孔201在接觸平面上形成一圈投影，如果系統(tǒng)接通則顯示一種顏色的光。如果跟蹤模式開啟則顯示另一種顏色的光，或者另一種形式的光，比如旋轉 7 點ο整個產品系統(tǒng)由主板7上的單片機和電腦或其他連接設備協(xié)作來完成動作控制， 電腦或其他連接設備通過攝像頭4和紅外傳感器10獲取圖像和信號進行處理后通過驅動程序連接設備上的單片機，單片機再將指令傳給上馬達2、下馬達9執(zhí)行指定動作。此外本發(fā)明還提供一種用于上述具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的裝置的方法，它包括步驟A)、初始化，攝像頭系統(tǒng)連接完畢，驅動程序加載完畢，圖像和紅外信號傳輸暢通。B)、是否有人在設定區(qū)域內，是則繼續(xù)，否則執(zhí)行鎖定設備并切換至低功耗模式的步驟。C)、是否檢測到揮手手勢，是則，執(zhí)行鎖定設備并切換至低功耗模式的步驟，否則繼續(xù)。D)、設備是否鎖定，是則轉回步驟A，否則繼續(xù)。E)、人臉識別自動解鎖功能是否開啟，是則繼續(xù)，否則執(zhí)行退出設備鎖定界面并轉至密碼輸入窗口的步驟。F)、人臉識別為三維面部圖像或平面圖像，為三維圖像時繼續(xù)，為平面圖像時候執(zhí)行退出設備鎖定界面并轉至密碼輸入窗口的步驟。G)、解除設備鎖定。H)、人臉跟蹤模式是否激活，若是則繼續(xù)，否則執(zhí)行步驟HI)、判斷攝像頭是否調整到預定區(qū)域位置，若是則返回步驟H，否則繼續(xù)，H2)、接受控制指令，通過鍵盤/觸摸屏/互聯(lián)網或其他有線或無線連接的遠程鍵盤發(fā)送上下左右控制指令，H3)、解析指令并控制調整攝像頭位置，發(fā)送相應的控制命令到姿態(tài)電機從而調整攝像頭的姿態(tài)角度，然后回到步驟HI。I)、預覽區(qū)是否有人臉，是則繼續(xù)，否則執(zhí)行步驟II)、設定時間內預覽區(qū)是否有人臉，在預設的時間內預覽區(qū)是否曾檢測到有人臉，是則進入步驟13，否則繼續(xù)，12)、是否有人在設定區(qū)域內，紅外傳感器是否感知有人在設定的距離范圍內，是則進入步驟13，否則直接回到步驟I，13)、進入人臉尋找模式，進入人臉尋找狀態(tài)參見圖4，查找上一次檢測到人臉時矩形邊框相對于預覽區(qū)上下左右的(XlJr，Yu，Yd)值，并調整攝像頭姿態(tài)電機回到上次檢測到人臉時矩形邊框的位置，如Xl <&·，調整電機Ml向左轉動，反之則向右轉動。如果Yd < Yu,調整電機M2向前轉動(前傾)，反之則向后轉動(后傾)。J)、進行人臉跟蹤，啟動人臉跟蹤算法用矩形框鎖定人臉，實時計算人臉矩形框相對于預覽區(qū)矩形邊框的上下左右距離(XI，Xr, Yu, Yd)。K)、坐標位置是否等于預設，矩形邊框相對于預覽區(qū)上下左右的距離值Xl，&，Yu， Yd任意一值小于預設值d或大于預設值D，是則繼續(xù)，否則回到步驟J。
L)、位置調整，根據(jù)矩形邊框相對于預覽區(qū)上下左右的距離(XI，Xr, Yu, Yd)調整攝像頭水平、垂直姿態(tài)電機轉動，例如橫向驅動下馬達Ml向左(XI < d或& > D)或右(Xr < d或Xl > D)轉動從而調整攝像頭的姿態(tài)，傾斜度驅動上馬達M2向前(Yu < d或Yd > D)(蛋體前傾)或向后(Yd < d或Yu > D)(蛋體后傾)轉動，從而改變矩形邊框在預覽區(qū)中的位置，然后回到步驟K。Li)、發(fā)出控制指令，發(fā)出目標位置(角度和傾角)指令。L2)、位置計算并執(zhí)行，根據(jù)零位置計算當前位置和轉到下一個目標點所需要的步數(shù)并旋轉。L3)、是否感應到磁信號，采集轉動器件上的霍爾傳感器是否傳來磁信號，是則繼續(xù)，否則返回步驟B。L4)、清零重新計算步數(shù)，清零后重新計算并根據(jù)新確定的零位置計算轉到下一個目標點所需要的步數(shù)。需要指出的是，本發(fā)明不限于上述實施方式，任何熟悉本專業(yè)的技術人員在基于本發(fā)明技術方案內對上述實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
1.一種具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的裝置，其特征在于它包括上殼及可滾動的下殼，上殼內設有攝像頭，對應的上殼表面開有孔并罩有保護片，在上殼中一體連接有上馬達支架，上馬達支架包括垂直架設有支架的平臺，平臺支架上樞接有上馬達的轉軸，平臺下端套接有旋轉環(huán)，旋轉環(huán)上設有轉齒；下殼通過下馬達支架連接有下馬達，下馬達轉軸通過一齒輪與旋轉環(huán)的轉齒嚙合；于下馬達與旋轉環(huán)間還設有主板，主板對應馬達轉軸處設有通光孔，其上側/下側設置有LED燈組；所述上馬達及下馬達的轉軸為偏心設置。
2.如權利要求1所述的具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的裝置，其特征在于所述主板上側/下側的上殼/下殼表面設有對應其LED燈組的通光孔。
3.如權利要求1所述的具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的裝置，其特征在于所述上殼保護片后還設有紅外傳感器。
4.如權利要求1所述的具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的裝置，其特征在于所述上馬達支架與下馬達支架滑動扣接。
5.如權利要求1所述的具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的裝置，其特征在于所述上殼、下殼整體成蛋形。
6.如權利要求1所述的具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的裝置，其特征在于所述下殼底面成半球形。
7.如權利要求1所述的具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的裝置，其特征在于所述上殼表面對應保護片還設有裝飾件。
8.一種用于權利要求1所述裝置的方法，其特征在于它包括步驟A)、初始化，攝像頭系統(tǒng)連接完畢，驅動程序加載完畢，圖像和紅外信號傳輸暢通；B)、人臉跟蹤模式是否激活，若是則繼續(xù)，否則執(zhí)行步驟，Bi)、判斷攝像頭是否調整到預定區(qū)域位置，若是則返回步驟B，否則繼續(xù)，B2)、接受控制指令，通過鍵盤/觸摸屏/互聯(lián)網或其他有線或無線連接的遠程鍵盤發(fā)送上下左右控制指令，B3)、解析指令并控制調整攝像頭位置，發(fā)送相應的控制命令到姿態(tài)電機從而調整攝像頭的姿態(tài)角度，然后回到步驟Bl ；C)、預覽區(qū)是否有人臉，是則繼續(xù)，否則執(zhí)行步驟Cl)、設定時間內預覽區(qū)是否有人臉，在預設的時間內預覽區(qū)是否曾檢測到有人臉，是則進入步驟C3，否則繼續(xù)，C2)、是否有人在設定區(qū)域內，紅外傳感器是否感知有人在設定的距離范圍內，是則進入步驟C3，否則直接回到步驟C，C3)、進入人臉尋找模式，進入人臉尋找狀態(tài)查找上一次檢測到人臉時矩形邊框相對于預覽區(qū)上下左右的值，并調整攝像頭姿態(tài)電機回到上次檢測到人臉時矩形邊框的位置；D)、進行人臉跟蹤，啟動人臉跟蹤算法用矩形框鎖定人臉，實時計算人臉矩形框相對于預覽區(qū)矩形邊框的上下左右距離；E)、坐標位置是否等于預設，矩形邊框相對于預覽區(qū)上下左右的距離值是否大于或小于預設值，是則繼續(xù)，否則回到步驟D ；F)、位置調整，根據(jù)矩形邊框相對于預覽區(qū)上下左右的距離調整攝像頭水平、垂直姿態(tài)CN 102541085 A電機轉動從而調整攝像頭的姿態(tài)，改變矩形邊框在預覽區(qū)中的位置，然后回到步驟Ε。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于于步驟B前還包括步驟Α)、是否有人在設定區(qū)域內，是則繼續(xù)，否則執(zhí)行鎖定設備并切換至低功耗模式的步驟；B)、是否檢測到揮手手勢，是則執(zhí)行鎖定設備并切換至低功耗模式的步驟，否則繼續(xù)；C)、設備是否鎖定，是則轉回步驟Α，否則繼續(xù)；D)、人臉識別自動解鎖功能是否開啟，是則繼續(xù)，否則執(zhí)行退出設備鎖定界面并轉至密碼輸入窗口的步驟；Ε)、人臉識別為三維面部圖像或平面圖像，為三維圖像時繼續(xù)，為平面圖像時候執(zhí)行退出設備鎖定界面并轉至密碼輸入窗口的步驟； F)、解除設備鎖定。
10.如權利要求8所述的方法，其特征在于于步驟F中包括 Α)、發(fā)出控制指令，發(fā)出目標位置(角度和傾角)指令；B)、位置計算并執(zhí)行，根據(jù)零位置計算當前位置和轉到下一個目標點所需要的步數(shù)并旋轉；C)、是否感應到磁信號，采集轉動器件上的霍爾傳感器是否傳來磁信號，是則繼續(xù)，否則返回步驟B;D)、清零重新計算步數(shù)，清零后重新計算并根據(jù)新確定的零位置計算轉到下一個目標點所需要的步數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有球形底部的視頻目標跟蹤和姿態(tài)控制的裝置及方法，通過裝置內部垂直設置的上馬達及水平設置的下馬達，配合可滾動的下殼，來進行水平或利用重心調整來實現(xiàn)傾斜調整，不像現(xiàn)有采用外露轉動機構的產品，容易受到外力作用損壞或者偏離，配合放法后可實現(xiàn)臉部圖像的自動取景和跟蹤的方法，此外方法中還融入了圖像識別的手勢識別指令處理。從而可使得通過動作對手勢對裝置進行響應控制。
文檔編號G05D3/12GK102541085SQ20101062451
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權日2010年12月30日
發(fā)明者倪金章, 周文海 申請人:深圳亞希諾科技有限公司