專利名稱：圖像處理器以及使用該圖像處理器的面部檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從例如CCD的固態(tài)圖像傳感器件中所獲得的圖像中檢測一個目標的圖像處理器，尤其是一種使用該圖像處理器的面部檢測器，其具有從背對太陽所獲得的圖像中檢測面部區(qū)域作為目標，并提供具有合適亮度的面部區(qū)域的已處理圖像的能力。
背景技術(shù)：
近年來，從由圖像拾取單元獲得的圖像中檢測例如人體面部的目標的技術(shù)已經(jīng)取得了進步。例如，公開號為[kokai]N0.2003-92700的日本專利早期公開揭示了一種由用于將通過光學系統(tǒng)從圖像拾取區(qū)域提供的光信號轉(zhuǎn)換為圖像信號的圖像拾取單元，和用于從該圖像信號中僅僅提取面部圖像的面部圖像檢測器所組成的數(shù)字攝象機。為了獲得一個好的人體面部圖像，需要在合適的時間按下快門釋放鍵。在該攝象機中，當面部圖像已經(jīng)被面部圖像檢測器提取時，快門釋放鍵被自動地按下以獲得成象。因此，即使攝象機的操作者是個初學者也可以很容易地獲得好的照片。
但是，當背對太陽成象時，會因為在目標與背景之間存在很大的亮度差異而存在面部圖像的檢測精確性較低的情況。如上所述的數(shù)字攝象機，當圖像整個區(qū)域的亮度低于預(yù)定值時，可以通過給目標照射閃光燈，或是調(diào)節(jié)曝光來完成成象。這些對策在成象期間，即，在快門釋放鍵被按壓的時刻是很有用的。但是，當面部圖像由于較差的光線條件而沒有被面部圖像檢測器精確地檢測到時，則會擔心除人體面部之外的錯誤目標的圖像被圖像拾取單元自動地獲得。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個主要目的是提供一種圖像處理器，其具有即使在不良的光線條件下，特別是在背對太陽成象時也能高精確性地檢測例如人體面部的目標的能力。
即，本發(fā)明的圖像處理器包括圖像拾取單元，配置用于獲得目標的圖像；圖像調(diào)節(jié)器，配置用于將由圖像拾取單元提供的圖像信號調(diào)節(jié)到一個調(diào)節(jié)值；A/D轉(zhuǎn)換器，配置用于將圖像調(diào)節(jié)器的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)；目標檢測器，配置用于從數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中提取目標的特征來檢測該圖像中的目標區(qū)域；以及調(diào)節(jié)值控制器，用于以反饋的方式將調(diào)節(jié)值控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器，以使得當目標區(qū)域沒有被目標檢測器檢測到時，該由圖像拾取單元提供的圖像信號被調(diào)節(jié)到一個不同的調(diào)節(jié)值。
本發(fā)明中，最好是調(diào)節(jié)值至少是模擬增益或是圖像拾取單元的電子快門速度中的一個。該模擬增益是用于調(diào)節(jié)曝光的參數(shù)。當模擬增益越高時，圖像亮度增加。與調(diào)節(jié)色度平衡或者色調(diào)曲線的數(shù)字處理相反，調(diào)節(jié)模擬增益是模擬處理。
根據(jù)本發(fā)明，能夠在包括逆光的各種光線條件下通過在不同的調(diào)節(jié)值，最好是模擬增益，重復地執(zhí)行目標區(qū)域的檢測而被精確地檢測目標。因此，本圖像處理器是例如期望在類似于機場候機樓的有陽光穿透的建筑中被廣泛地用作用來檢查可疑人物的安全攝象機，或者是一個用于檢查門口拜訪者的帶監(jiān)視器的對講機。
本發(fā)明的圖像處理器最好是進一步包括一個亮度調(diào)節(jié)器，其用于確定由目標檢測器檢測到的目標區(qū)域的亮度，以及允許調(diào)節(jié)值控制器向圖像調(diào)節(jié)器發(fā)送已確定的調(diào)節(jié)值控制信號，以使得該亮度成為預(yù)定的亮度。在這種情況下，可以提供具有最佳亮度的目標區(qū)域的已處理圖像。
最好是該調(diào)節(jié)值控制器通過轉(zhuǎn)換該調(diào)節(jié)值是由圖像拾取單元的電子快門速度提供的第一控制時期和該調(diào)節(jié)值是由模擬增益提供的第二控制時期來確定該調(diào)節(jié)值控制信號。在這種情況下，可以在目標區(qū)域的有效檢測上取得進步。
最好是該圖像處理器進一步包括亮度檢測器，其用于檢測由圖像拾取單元獲得的整個圖像拾取區(qū)域的亮度，并且調(diào)節(jié)值控制器根據(jù)該亮度來確定該調(diào)節(jié)值控制信號的變化量。
作為本圖像處理器的優(yōu)選實施例，該目標檢測器包括用于存儲目標的模板圖像的參考數(shù)據(jù)存儲器，以及用于比較數(shù)字圖像數(shù)據(jù)與模板圖像從而計算它們之間的相關(guān)度，并確定相關(guān)度比閾值更高的區(qū)域作為該目標區(qū)域的目標區(qū)域檢測部件。在這種情況下，可以進一步提高檢測精確性。
另外，最好是該圖像處理器進一步包括用于提取目標輪廓的輪廓提取單元，當該目標的輪廓已經(jīng)被輪廓提取單元提取時，由目標檢測器檢測該目標區(qū)域。
作為本發(fā)明進一步的優(yōu)選實施例，該圖像處理器進一步包括用于確定照射該目標的光源是否是太陽的光源確定單元，當該光源確定單元已經(jīng)確定該光源為太陽時，由目標檢測器檢測該目標區(qū)域。在這種情況下，當光源不是太陽時，可以假定成象條件不是例如逆光的不良光線條件。因此，可以不執(zhí)行目標區(qū)域的檢測而輸出亮度已調(diào)節(jié)的圖像拾取區(qū)域的已處理圖像。該目標區(qū)域可以很容易地從已處理的圖像中被識別出來。因此，通過忽略除白天戶外的成象以外的目標區(qū)域的檢測，可以進一步提高檢測效率。
作為本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，圖像傳感器進一步包括用于確定由圖像拾取單元獲得的圖像拾取區(qū)域的光照強度的光照強度測量單元以及用于當光照強度比預(yù)定值小時給圖像拾取區(qū)域照射補償光的光照射單元。
最好是該調(diào)節(jié)值控制器向圖像調(diào)節(jié)器發(fā)送初始調(diào)節(jié)值控制信號，以使得該由圖像拾取單元提供的圖像信號被初始地調(diào)節(jié)到作為調(diào)節(jié)值可變范圍的最大和最小值之間的中間值的初始調(diào)節(jié)值，并且該調(diào)節(jié)值控制器根據(jù)已被調(diào)節(jié)到初始調(diào)節(jié)值的圖像的整個區(qū)域的平均亮度從調(diào)節(jié)值控制范圍組中確定該調(diào)節(jié)值控制信號。在這種情況下，可以縮短所需要的檢測目標區(qū)域的時間。
另外，同樣最好是該調(diào)節(jié)值控制器向圖像調(diào)節(jié)器發(fā)送初始調(diào)節(jié)值控制信號，以使得該由圖像拾取單元提供的圖像信號被初始地調(diào)節(jié)到作為調(diào)節(jié)值可變范圍的最大值的初始調(diào)節(jié)值，并且該調(diào)節(jié)值控制器確定該調(diào)節(jié)值控制信號以使得該調(diào)節(jié)值以一步步的方式從可變范圍的最大值向最小值變化。
當圖像中的許多目標區(qū)域被目標檢測器檢測到時，最好是該亮度調(diào)節(jié)器確定該具有最大面積的目標區(qū)域的亮度。另外，最好是該亮度調(diào)節(jié)器確定目標區(qū)域的平均亮度，以及該調(diào)節(jié)值控制器確定該調(diào)節(jié)值控制信號，以使得該平均亮度成為預(yù)定亮度。另外，進一步最好是該亮度調(diào)節(jié)器根據(jù)目標區(qū)域的大小給亮度分配權(quán)重，并且計算亮度的加權(quán)平均值，該調(diào)節(jié)值控制器確定該調(diào)節(jié)值控制信號以使得該加權(quán)平均值成為預(yù)定值。
作為本發(fā)明圖像處理器的一個特別優(yōu)選地應(yīng)用，提供一種面部檢測器，包括圖像拾取單元，配置用于獲得包括面部的圖像作為目標；圖像調(diào)節(jié)器，配置用于將圖像拾取單元提供的圖像信號調(diào)節(jié)到至少是模擬增益和圖像拾取單元的電子快門速度之一的調(diào)節(jié)值；A/D轉(zhuǎn)換器，配置用于將圖像調(diào)節(jié)器的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)；面部區(qū)域檢測器，配置用于從數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中提取面部特征來檢測圖像中的面部區(qū)域；調(diào)節(jié)值控制器，用于以反饋的方式將調(diào)節(jié)值控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器，以使得當面部區(qū)域沒有被面部區(qū)域檢測器檢測到時，該由圖像拾取單元提供的圖像信號被調(diào)節(jié)到不同的調(diào)節(jié)值；以及亮度調(diào)節(jié)器，用于確定由面部區(qū)域檢測器檢測到的面部區(qū)域的亮度，并允許該調(diào)節(jié)值控制器向圖像調(diào)節(jié)器發(fā)送已確定的調(diào)節(jié)值控制信號，以使得該亮度成為預(yù)定的亮度。
參考附圖，從下面的本發(fā)明細節(jié)描述中，將更清楚地理解由此帶來的其它特征和優(yōu)點。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的面部檢測器的方塊圖；圖2示出了第一實施例的面部檢測器的操作流程圖；圖3A和3B是示出背對太陽獲得的未處理的圖像，和顯示在面部檢測器的監(jiān)視器上的已處理的圖像的說明圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的面部檢測器的方塊圖；圖5示出了第二實施例的面部檢測器的操作流程圖；圖6示出了根據(jù)第二實施例修改的面部檢測器的操作流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的面部檢測器的方塊圖；圖8示出了第三實施例的面部檢測器的操作流程圖；圖9示出了第四實施例的面部檢測器的操作流程圖；圖10示出了第五實施例的面部檢測器的操作流程圖。
具體實施例方式
將參考

作為本發(fā)明優(yōu)選實施例的圖像處理器的面部檢測器。
<第一實施例>
如圖1所示，本實施例的面部檢測器主要包括由例如CCD攝象機的固態(tài)圖像傳感器件構(gòu)成的圖像拾取單元1、用于將圖像拾取單元1提供的圖像信號調(diào)節(jié)(放大)到作為調(diào)節(jié)值的模擬增益的圖像調(diào)節(jié)器2、用于將圖像調(diào)節(jié)器的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的A/D轉(zhuǎn)換器3、用于存儲數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的存儲器4、用于執(zhí)行面部區(qū)域檢測處理的面部區(qū)域檢測單元5、用于做出檢測結(jié)果的判定的確定單元6、用于以反饋的方式將模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器，以使得當面部區(qū)域檢測處理沒有成功時將由圖像拾取單元提供的圖像信號調(diào)節(jié)到不同的模擬增益的模擬增益控制器7，以及用于確定由面部區(qū)域檢測單元檢測的面部區(qū)域的亮度，并允許模擬增益控制器將已確定的模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器以使得該亮度成為預(yù)定亮度的亮度調(diào)節(jié)器8，和用于顯示具有已調(diào)節(jié)亮度的已處理圖像的監(jiān)視器9。
根據(jù)本發(fā)明的面部檢測器，如圖2所示，圖像拾取單元1輸出通過光電轉(zhuǎn)換圖像拾取區(qū)域的入射光來形成的電信號作為圖像信號。在圖像調(diào)節(jié)器2中，圖像信號的振幅或是偏移被調(diào)節(jié)到可以通過模擬增益控制信號改變的模擬增益。在本實施例中，模擬增益控制器7將初始的模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2，以使得該由圖像拾取單元1提供的圖像信號被調(diào)節(jié)(放大)到由初始模擬增益控制信號確定的模擬增益。隨后，圖像信號通過A/D轉(zhuǎn)換器3被轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并被存入存儲器4中。
關(guān)于存儲在存儲器4中的數(shù)字圖像，面部區(qū)域檢測單元5根據(jù)(集中)模板匹配方法從數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中提取人體面部的特征量作為目標來檢測圖像中的面部區(qū)域。在本實施例中，該面部區(qū)域檢測單元具有參考數(shù)據(jù)存儲器，其用于存儲人體面部的模板圖像(例如，普通人體面部的黑白圖像)，并在需要的時候比較從存儲器4中讀出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)與模板圖像從而計算圖像各個位置之間的相關(guān)度，以使得具有比閾值更高的相關(guān)度的區(qū)域被確定為面部區(qū)域。當模板圖像和數(shù)字圖像數(shù)據(jù)之間存在很大的亮度差異時，可以執(zhí)行標準化相關(guān)性處理。為了代替上述模板匹配方法，可以執(zhí)行一種使用例如眼睛、鼻子和嘴巴的特征之間的位置關(guān)系的圖像匹配方法。
當面部區(qū)域檢測單元5檢測到面部區(qū)域時，將該面部區(qū)域的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到亮度調(diào)節(jié)器8，并計算所檢測的面部區(qū)域的平均亮度。該平均亮度隨后被調(diào)節(jié)到合適的亮度。即，模擬增益控制器7將用于由亮度調(diào)節(jié)器8計算出的面部區(qū)域的平均亮度調(diào)節(jié)到合適亮度的模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器，以使得由圖像拾取單元1提供的圖像信號被調(diào)節(jié)到由模擬增益控制信號所確定的模擬增益。最終，具有合適亮度的面部區(qū)域的已處理圖像被輸出，并被顯示在監(jiān)視器9上。
另一方面，當面部區(qū)域檢測單元5沒有檢測到面部區(qū)域時，確定單元6檢查目前的面部區(qū)域檢測處理是否滿足所需要的條件。舉例來說，確定單元6檢查是否已經(jīng)完成有關(guān)的圖像信號被調(diào)節(jié)到在由模擬增益控制器預(yù)先確定的模擬增益控制范圍內(nèi)的所有模擬增益的面部區(qū)域檢測處理。作為選擇，確定單元6可以計算面部區(qū)域檢測處理的重復次數(shù)，并檢查該計算的次數(shù)是否小于預(yù)定數(shù)。例如，當判定該面部區(qū)域檢測處理還沒有完成時，模擬增益控制器7將模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2，以使得該由圖像拾取單元1提供的圖像信號被調(diào)節(jié)到不同的模擬增益。因此，以不同的模擬增益重復該面部區(qū)域檢測處理，直到完成有關(guān)的圖像信號被調(diào)節(jié)到模擬增益控制范圍內(nèi)的所有模擬增益。當面部區(qū)域被檢測到時，如上所述，調(diào)節(jié)該面部區(qū)域的平均亮度，并將具有合適亮度的面部區(qū)域的已處理圖像顯示在監(jiān)視器9上。
另一方面，當判定該面部區(qū)域檢測處理已經(jīng)完成時，整個圖像拾取區(qū)域的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)被發(fā)送到亮度調(diào)節(jié)器8，并且整個圖像拾取區(qū)域的平均亮度被計算出來。將該平均亮度調(diào)節(jié)到合適的亮度。即，模擬增益控制器7將用于由亮度調(diào)節(jié)器8計算出的整個圖像拾取區(qū)域的平均亮度調(diào)節(jié)到合適亮度的模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2，以使得由圖像拾取單元1提供的圖像信號被調(diào)節(jié)到由模擬增益控制信號所確定的模擬增益。因此，具有合適亮度的整個圖像拾取區(qū)域的已處理圖像被輸出，并被顯示在監(jiān)視器9上。因此，當由于某些原因而不能檢測面部區(qū)域時，例如缺少圖像面部時，面部檢測器簡單地提供具有已調(diào)節(jié)的亮度的圖像拾取區(qū)域的已處理圖像。
因此，通過重復面部區(qū)域檢測處理，當為了調(diào)節(jié)圖像信號而以反饋方式改變模擬增益時，可以在當面部存在于由圖像拾取單元1獲得的圖像中時，不考慮光線條件而高可靠度的提取面部區(qū)域。特別地，在面部區(qū)域和背景之間存在很大的亮度差異的情況下成象時，例如背對太陽成象時，使用常規(guī)的自動曝光，面部區(qū)域會變得黑暗，如圖3A所示。然而，根據(jù)本發(fā)明如上所述的面部檢測器，具有合適亮度的面部區(qū)域的已處理圖像可以被顯示在監(jiān)視器9上，如圖3B所示。
如上的面部檢測器，最好是模擬增益控制器7根據(jù)下述方法確定模擬增益控制信號。即，由模擬增益控制器7確定的初始模擬增益控制信號被發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2，以使得由圖像拾取單元1提供的圖像信號被初始地調(diào)節(jié)到作為模擬增益可變范圍的最大值的初始模擬增益。當沒有在已調(diào)節(jié)到初始模擬增益的圖像信號中檢測到面部區(qū)域時，確定單元6檢查目前的面部檢測處理所使用的模擬增益是否是可變范圍的最小值。由于初始模擬增益比最小值大，所以模擬增益控制器7確定模擬增益控制信號，以使得該由圖像拾取單元1提供的圖像信號通過所需要的幅度被調(diào)節(jié)到比初始模擬增益小的不同的模擬增益。因此，通過使用不同的模擬增益來重復面部區(qū)域檢測處理，直到面部區(qū)域檢測處理中所使用的模擬增益是最小值。簡而言之，模擬增益控制器7確定模擬增益控制信號以使得該模擬增益在每次面部區(qū)域檢測處理中以一步步的方式從最大值向最小值減小。因此，由于圖像由亮變黑，可以減少使用者在看監(jiān)視器9上的圖像時的陌生感。作為一個修改，模擬增益控制器7可以確定模擬增益控制信號，以使得該初始模擬增益是模擬增益可變范圍的最小值，并且該模擬增益在每次面部區(qū)域監(jiān)檢測處理中從最小值向最大值連續(xù)地增加。
另外，模擬增益控制器7最好是根據(jù)由圖像拾取單元1獲得的圖像整個區(qū)域的平均亮度來確定模擬增益的變化量，該變化量被定義為連續(xù)地執(zhí)行兩次面部區(qū)域檢測處理的模擬增益之間的差值。例如，當該平均亮度在很高的范圍內(nèi)(例如逆光)時，模擬增益的小的變化量對提高面部區(qū)域的檢測精確性是很合適的。當該平均亮度在中間范圍時，模擬增益的大的變化量對增加面部區(qū)域的檢測速度是很合適的。另外，當該平均亮度在很低的范圍內(nèi)時，最好是設(shè)定模擬增益的中等變化量，其比平均亮度在很高范圍的情況時要大，并且比平均亮度在中間范圍的情況時要小。
<第二實施例>
本實施例中的面部檢測器除了進一步包括用于確定圖像拾取區(qū)域光照強度的光照強度測量單元10，和用于當光照強度比預(yù)定值小時給圖像拾取區(qū)域照射類似于紅外光的補償光的光照射單元11以外，與第一實施例中的面部檢測器完全一樣，如圖4所示。因此，省略相同的說明。
在本實施例的面部檢測器中，如圖5所示，模擬增益控制器7將所確定的初始模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2以使得由圖像拾取單元1提供的圖像信號首先被調(diào)節(jié)(放大)到圖像調(diào)節(jié)器可用到的最大模擬增益。該已調(diào)節(jié)的圖像信號被A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并被存入存儲器4中。隨后，光照強度測量單元10根據(jù)由模擬增益控制器7設(shè)定的模擬增益和存入存儲器4中的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)來確定圖像拾取區(qū)域的光照強度，并檢查該光照強度是否比預(yù)定值低。
當該光照強度比預(yù)定值低時，例如紅外LED的光照射單元11被打開用來給圖像拾取區(qū)域照射紅外光。在紅外光照射下由圖像拾取單元1獲得圖像，并且隨后被調(diào)節(jié)(放大)到一個需要的模擬增益。已調(diào)節(jié)的圖像被A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并被存入存儲器4中。隨后，該數(shù)字圖像數(shù)據(jù)不通過面部區(qū)域檢測單元5而被直接發(fā)送到亮度調(diào)節(jié)器8中。在亮度調(diào)節(jié)器8中，該數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的圖像拾取區(qū)域的平均亮度被計算出來。模擬增益控制器7將模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器用來將平均亮度調(diào)節(jié)到合適的亮度。因此，具有合適亮度的圖像拾取區(qū)域的已處理圖像被顯示在監(jiān)視器9上。由圖像拾取單元1在照射補償光的情況下獲得的圖像中，面部區(qū)域與背景之間的亮度差異十分地小，因此，面部區(qū)域可以很容易地從具有合適亮度的圖像拾取區(qū)域的已處理圖像中識別出來。
當光照強度并不比預(yù)定值低時，面部區(qū)域檢測處理的執(zhí)行與第一實施例中的情況一樣。即，當檢測到面部區(qū)域時，具有合適亮度的面部區(qū)域的已處理圖像被顯示在監(jiān)視器9上。當沒有檢測到面部區(qū)域時，確定單元6檢查面部區(qū)域檢測處理中所使用的模擬增益是否是最小模擬增益。當該模擬增益不是最小模擬增益時，模擬增益控制器7將模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2以使得該由圖像拾取單元1提供的圖像信號被調(diào)節(jié)到不同的模擬增益。通過使用不同的模擬增益來重復面部區(qū)域檢測處理用以檢測面部區(qū)域，直到該模擬增益是最小模擬增益。當該模擬增益是最小模擬增益時，停止重復的面部區(qū)域檢測處理，以使得具有合適亮度的圖像拾取區(qū)域的已處理圖像被顯示在監(jiān)視器9上。
作為紅外LED的代替，可以用白光LED作為光照射單元11。另外，用于控制圖像拾取單元1的電子快門速度的慢快門裝置也可以代替光照使用。另外，也可以既使用慢快門裝置又使用光照射單元11。
作為第二實施例的修改，模擬增益控制器7將初始模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2以使得由圖像拾取單元1提供的圖像信號被初始地調(diào)節(jié)到作為模擬增益可變范圍的最大值與最小值之間的實際中間值的初始模擬增益。在此情況下，如圖6所示，當光照強度不比預(yù)定值低時，模擬增益控制器7也根據(jù)整個圖像拾取區(qū)域的平均亮度從圖像調(diào)節(jié)器2的模擬增益可用范圍中確定適于有效地檢測面部區(qū)域的模擬增益控制范圍。
該模擬增益控制范圍定義為初始模擬增益的高低兩端。當平均亮度高于參考值時，最好是設(shè)定很寬的模擬增益控制范圍，因為圖像拾取區(qū)域的亮度分布很寬。當平均亮度并不比參考值高時，最好是設(shè)定窄的模擬增益控制范圍。在本修改中，當重復面部區(qū)域檢測處理時，模擬增益在模擬增益控制范圍內(nèi)從初始模擬增益被增加或是減少。因此，具有相對減少檢測面部區(qū)域所需要的模擬增益的變化量的優(yōu)點。當光照強度比預(yù)定值低時，不經(jīng)過面部區(qū)域檢測處理所獲得的已處理圖像被顯示在監(jiān)視器9上，如第二實施例中的情況。
<第三實施例>
本實施例中的面部檢測器除了進一步包括用于確定照射圖像拾取區(qū)域的光源是否是太陽的光源確定單元12以外，與第一實施例中的面部檢測器完全一樣，如圖7所示。因此，省略相同的說明。太陽光的色溫是在5000K到6000K的范圍內(nèi)。另一方面，鎢絲燈的色溫在2800K到3200K的范圍內(nèi)。因此，可以通過檢測色溫來確定光源是否是太陽。
本實施例中，如圖8所示，模擬增益控制器7將初始模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2以使得由圖像拾取單元1提供的圖像信號被初始地調(diào)節(jié)(放大)到圖像調(diào)節(jié)器可用到的最大模擬增益。已調(diào)節(jié)的圖像被A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并被存入存儲器4中。隨后，光源確定單元12通過從存入存儲器中的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)檢測色溫來做出光源是否是太陽的判定。
當確定光源是太陽時，面部區(qū)域檢測處理的執(zhí)行與第一實施例中的情況一樣。當確定光源不是太陽時，計算圖像拾取區(qū)域的平均亮度而不執(zhí)行面部區(qū)域檢測處理。因此，具有合適亮度的圖像拾取區(qū)域的已處理圖像被顯示在監(jiān)視器9上。當光源是太陽時常常發(fā)生圖像出現(xiàn)黑臉區(qū)域的情況。因此，當光源不是太陽時，假定面部區(qū)域與背景之間的亮度差異相對很小。因此，面部區(qū)域可以很容易地從由不經(jīng)面部檢測處理而簡單調(diào)節(jié)圖像拾取區(qū)域亮度的已處理圖像中識別出來。另外，因為面部區(qū)域檢測處理僅僅在光源是太陽時執(zhí)行，所以可以提高面部檢測器的處理效率。
<第四實施例>
本實施例中的面部檢測器除了進一步包括用于在面部區(qū)域檢測處理之前提取面部輪廓作為目標的輪廓提取單元(未示出)以外，與第一實施例中的面部檢測器完全一樣。因此，省略相同的說明。
在本實施例中，如圖9所示，模擬增益控制器7將初始模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2以使得由圖像拾取單元1提供的圖像信號被調(diào)節(jié)(放大)到預(yù)定的模擬增益。圖像調(diào)節(jié)器的輸出被A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，然后被存入存儲器4中。隨后，從由存儲器4中讀出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)計算圖像拾取區(qū)域的平均亮度。模擬增益控制器7將模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2來將平均亮度調(diào)節(jié)到所期望的亮度，以使得由圖像拾取單元1提供的圖像信號通過該模擬增益控制信號被調(diào)節(jié)到所確定的模擬增益。圖像調(diào)節(jié)器的輸出被A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換成具有期望亮度的圖像拾取區(qū)域的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并被存入存儲器4中。
隨后，關(guān)于具有期望亮度的圖像拾取區(qū)域的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，通過使用例如Sobel運算器的差分濾波器作為輪廓提取單元來執(zhí)行輪廓提取處理。當已經(jīng)提取了面部輪廓時，將其與標準的人體面部模板圖像相比較來確定它們之間的相似度。該相似度隨后被與閾值相比較。當相似度比該閾值大時，很有可能該提取的輪廓就是面部輪廓。因此，已選輪廓的信息作為候選面部輪廓被發(fā)送到亮度調(diào)節(jié)器8，隨后計算該候選面部輪廓的平均亮度。接下來，模擬增益控制器7將模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2來將平均亮度調(diào)節(jié)到合適的亮度，以使得由圖像拾取單元1提供的圖像信號通過該模擬增益控制信號被調(diào)節(jié)(放大)到所確定的模擬增益。圖像調(diào)節(jié)器2的輸出被A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換成具有合適亮度的候選面部輪廓的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并被存入存儲器4中。
接下來，關(guān)于具有合適亮度的候選面部輪廓的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)(集中)模板匹配方法執(zhí)行面部區(qū)域檢測處理，如第一實施例中的情況一樣。當檢測到面部區(qū)域時，計算該面部區(qū)域的平均亮度，并隨后將其調(diào)節(jié)到合適的亮度。結(jié)果，具有合適亮度的面部區(qū)域的已處理圖像被顯示在監(jiān)視器9上。另一方面，當沒有檢測到面部區(qū)域時，通過使用不同的模擬增益重復地執(zhí)行面部區(qū)域檢測處理來檢測面部區(qū)域。當沒有提取到面部輪廓、相似度不比閾值高、或是面部區(qū)域檢測處理沒有最終檢測到面部區(qū)域時，具有合適亮度的圖像拾取區(qū)域的已處理圖像被顯示在監(jiān)視器9上。
根據(jù)本發(fā)明，由于面部區(qū)域檢測處理是在由輪廓提取處理而獲得的候選面部輪廓被調(diào)節(jié)到合適亮度后執(zhí)行的，所以面部特征量很容易地在面部區(qū)域檢測處理中被提取。另外，當僅僅執(zhí)行輪廓提取處理時，存在由于差錯而將與面部輪廓相似的外形識別為面部輪廓的擔心。然而，根據(jù)本發(fā)明，由于面部特征量是在輪廓提取處理之后由面部區(qū)域檢測處理提取的，所以可以防止這種錯誤識別，并提供具有高可靠度的面部檢測器。
<第五實施例>
本實施例中的面部檢測器除了該面部檢測器進一步包括用于計數(shù)和存儲在所需的時間周期內(nèi)面部區(qū)域檢測處理的成功次數(shù)的計數(shù)存儲器(未示出)，并且確定單元6也檢查所計次數(shù)是否為零以外，與第一實施例中的面部檢測器完全一樣。因此，省略相同的說明。
為了更容易地理解本發(fā)明，下述說明是基于面部區(qū)域檢測處理的成功次數(shù)為“1”的假設(shè)。如第一實施例中的情況一樣，由圖像拾取單元1提供的圖像信號被圖像調(diào)節(jié)器2調(diào)節(jié)(放大)到一個模擬增益。圖像調(diào)節(jié)器的輸出被A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并被存入存儲器4中。隨后，關(guān)于從存儲器4中讀出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)(集中)模板匹配方法執(zhí)行面部區(qū)域檢測處理。當檢測到面部區(qū)域時，計算面部區(qū)域的平均亮度，并且模擬增益控制器7將模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2用以將該平均亮度調(diào)節(jié)到合適的亮度。結(jié)果，具有合適亮度的面部區(qū)域的已處理圖像被顯示在監(jiān)視器9上。此時，計數(shù)存儲器存儲“2”作為面部區(qū)域檢測處理的成功次數(shù)。
如圖10所示，當面部區(qū)域檢測處理沒有檢測到面部區(qū)域時，確定單元6檢查面部區(qū)域檢測處理的成功次數(shù)是否大于零。如上所述，因為本說明中次數(shù)為“1”，所以模擬增益控制器7將模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2以使得由圖像拾取單元1提供的圖像信號被調(diào)節(jié)到與當面部區(qū)域檢測處理成功時一樣的模擬增益。例如，當面部(目標)暫時從圖像拾取區(qū)域消失時，面部區(qū)域檢測單元5不能在圖像中檢測到面部區(qū)域。另外，當亮度發(fā)生大的變化時，存在面部區(qū)域不能被面部區(qū)域檢測單元5檢測到的擔心。然而，在本實施例中，因為面部區(qū)域檢測處理已經(jīng)成功一次，所以很有可能當圖像拾取區(qū)域再次出現(xiàn)面部時，面部區(qū)域被面部區(qū)域檢測處理用與面部區(qū)域檢測處理成功時所使用的一樣的模擬增益檢測到。因此，可以防止面部區(qū)域檢測處理再次從頭開始的麻煩，并且可以有效地檢測面部區(qū)域。
另外，當面部區(qū)域檢測處理的成功次數(shù)增加時，模擬增益的可靠性變得更高。因此，最好是根據(jù)面部區(qū)域檢測處理的成功次數(shù)來確定使用相同模擬增益的面部區(qū)域檢測處理的重復次數(shù)。另外，重復次數(shù)可以根據(jù)先前面部區(qū)域檢測成功所需要的時間來確定。當面部區(qū)域檢測處理的成功次數(shù)為零時，通過使用不同的模擬增益重復地執(zhí)行面部區(qū)域檢測處理，如第一實施例中的情況一樣。另外，當在所需要的時間內(nèi)重復進行由使用相同模擬增益的面部區(qū)域檢測處理沒有檢測到面部區(qū)域時，面部區(qū)域檢測處理再次從頭開始。
在上面的實施例中，當面部區(qū)域檢測單元5在圖像中檢測到多個面部區(qū)域時，最好是亮度調(diào)節(jié)器8確定具有最大面積的面部區(qū)域的平均亮度，因為具有最大面積的面部區(qū)域被認為是位于與圖像拾取單元1最接近的位置。另外，亮度調(diào)節(jié)器8可以確定那些面部區(qū)域的平均亮度。在這種情況下，模擬增益控制器7將模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2用以將平均亮度調(diào)節(jié)到合適的亮度。另外，亮度調(diào)節(jié)器8可以根據(jù)面部區(qū)域的大小給亮度分配權(quán)重，并計算該亮度的加權(quán)平均值。例如，亮度越大的面部區(qū)域被分配給更大的權(quán)重。在這種情況下，模擬增益控制器7將模擬增益控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2用以將加權(quán)平均值調(diào)節(jié)到預(yù)定值。
作為模擬增益的代替，圖像拾取單元1的電子快門速度可以用作調(diào)節(jié)值。在這種情況下，圖像調(diào)節(jié)器2通過控制電子快門的速度執(zhí)行由圖像拾取單元1提供的圖像信號的調(diào)節(jié)。另外，當面部檢測單元5沒有檢測到面部區(qū)域時，用作調(diào)節(jié)值控制器的快門速度控制器向圖像調(diào)節(jié)器2發(fā)送快門速度控制信號。
作為模擬增益控制器7的代替，同樣最好是使用調(diào)節(jié)值控制器，其通過選擇圖像拾取單元1的電子快門速度被用作調(diào)節(jié)值的快門速度控制時期，和模擬增益被用作調(diào)節(jié)值的模擬增益控制時期來確定發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器2的調(diào)節(jié)值控制信號。例如，當調(diào)節(jié)值改變了相對大的變化量時，最好在重復執(zhí)行面部區(qū)域檢測處理時使用電子快門速度。與之相反，當調(diào)節(jié)值改變了相對小的變化量時，最好在重復執(zhí)行面部區(qū)域檢測處理時使用模擬增益。
作為計算平均亮度的代替，可以計算平均色度信號或是平均色差信號。另外，當計算平均亮度時，可以通過使用圖像拾取區(qū)域或者面部區(qū)域的中心部分已經(jīng)加權(quán)的光度模板來執(zhí)行加權(quán)處理。
如上所述，本發(fā)明的主要涉及提供一種圖像處理器，最好是提供面部檢測器。另外，本發(fā)明可以被理解為一種圖像處理方法，包括的步驟有通過圖像拾取單元獲得目標的圖像，通過圖像調(diào)節(jié)器將由圖像拾取單元提供的圖像信號調(diào)節(jié)到一個調(diào)節(jié)值，將圖像調(diào)節(jié)器的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，以及從該數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中提取目標特征用以檢測圖像中的目標區(qū)域，其特征在于當目標區(qū)域沒有被檢測到時，調(diào)節(jié)值控制信號以反饋的方式被發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器以使得由圖像拾取單元提供的圖像信號被調(diào)節(jié)到不同的調(diào)節(jié)值。
作為上面圖像處理方法特別優(yōu)選的實施例，本發(fā)明的面部檢測方法包括的步驟有通過圖像拾取單元獲得包含面部作為目標的圖像，通過圖像調(diào)節(jié)器將由圖像拾取單元提供的圖像信號調(diào)節(jié)到至少是模擬增益和圖像拾取單元的電子快門速度之一的調(diào)節(jié)值，將圖像調(diào)節(jié)器的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，以及從該數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中提取面部特征用以檢測圖像中的面部區(qū)域，并確定檢測到的面部區(qū)域的亮度，其特征在于面部區(qū)域沒有被檢測到時，調(diào)節(jié)值控制信號以反饋的方式被發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器以使得該由圖像拾取單元提供的圖像信號被調(diào)節(jié)到不同的調(diào)節(jié)值，以及當檢測的面部區(qū)域的亮度已經(jīng)確定時，將調(diào)節(jié)值控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器用以將亮度調(diào)節(jié)到預(yù)定亮度。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理器，包括圖像拾取裝置，配置用于獲得目標的圖像；圖像調(diào)節(jié)器，配置用于將由所述圖像拾取裝置提供的圖像信號調(diào)節(jié)到一個調(diào)節(jié)值；A/D轉(zhuǎn)換器，配置用于將所述圖像調(diào)節(jié)器的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)；目標檢測器，配置用于從所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中提取所述目標的特征來檢測圖像中的目標區(qū)域；以及調(diào)節(jié)值控制器，用于以反饋的方式將調(diào)節(jié)值控制信號發(fā)送到所述圖像調(diào)節(jié)器，以使得當目標區(qū)域沒有被所述目標檢測器檢測到時，該由所述圖像拾取裝置提供的圖像信號被調(diào)節(jié)到不同的調(diào)節(jié)值。
2.如權(quán)利要求1中所述的圖像處理器，進一步包括亮度調(diào)節(jié)器，用于確定由所述目標檢測器檢測到的目標區(qū)域的亮度，以及允許所述調(diào)節(jié)值控制器向所述圖像調(diào)節(jié)器發(fā)送已確定的調(diào)節(jié)值控制信號，以使得該亮度成為預(yù)定的亮度。
3.如權(quán)利要求1中所述的圖像處理器，其中調(diào)節(jié)值是由模擬增益提供的。
4.如權(quán)利要求1中所述的圖像處理器，其中調(diào)節(jié)值是由所述圖像拾取裝置的電子快門速度提供的。
5.如權(quán)利要求1中所述的圖像處理器，其中所述調(diào)節(jié)值控制器通過轉(zhuǎn)換該調(diào)節(jié)值是由所述圖像拾取裝置的電子快門速度提供的第一控制時期，和該調(diào)節(jié)值是由模擬增益提供的第二控制時期來確定調(diào)節(jié)值控制信號。
6.如權(quán)利要求1中所述的圖像處理器，進一步包括亮度檢測器，用于檢測由所述圖像拾取裝置獲得的整個圖像拾取區(qū)域的亮度，并且其中所述調(diào)節(jié)值控制器根據(jù)該亮度來確定該調(diào)節(jié)值控制信號的變化量。
7.如權(quán)利要求1到6中任意一個權(quán)利要求所述的圖像處理器，其中所述目標檢測器從所述數(shù)字圖像信號中提取面部特征作為所述目標來檢測面部區(qū)域作為所述目標區(qū)域。
8.如權(quán)利要求1到6中任意一個權(quán)利要求所述的圖像處理器，其中所述目標檢測器包括用于存儲所述目標的模板圖像的參考數(shù)據(jù)存儲器，和目標區(qū)域檢測部件，用于比較所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)與所述模板圖像從而計算它們之間的相關(guān)度，并確定具有比閾值更高的相關(guān)度的區(qū)域作為所述目標區(qū)域。
9.如權(quán)利要求1到6中任意一個權(quán)利要求所述的圖像處理器，進一步包括輪廓提取裝置，用于提取所述目標的輪廓，并且其中所述目標檢測器在所述輪廓提取裝置提取了所述目標的輪廓時檢測該目標區(qū)域。
10.如權(quán)利要求1到6中任意一個權(quán)利要求所述的圖像處理器，進一步包括光源確定裝置，用于確定照射所述目標的光源是否是太陽，并且所述目標檢測器在所述光源確定裝置已經(jīng)確定該光源是太陽時檢測該目標區(qū)域。
11.如權(quán)利要求1到6中任意一個權(quán)利要求所述的圖像處理器，進一步包括用于確定由所述圖像拾取裝置獲得的圖像拾取區(qū)域的光照強度的光照強度測量裝置，和用于當光照強度比預(yù)定值小時給圖像拾取區(qū)域照射補償光的光照射裝置。
12.如權(quán)利要求1到6中任意一個權(quán)利要求所述的圖像處理器，其中所述調(diào)節(jié)值控制器將初始調(diào)節(jié)值控制信號發(fā)送到所述圖像調(diào)節(jié)器，以使得該由所述圖像拾取裝置提供的圖像信號被初始地調(diào)節(jié)到作為所述調(diào)節(jié)值可變范圍的最大值和最小值之間的中間值的初始調(diào)節(jié)值，并且其中所述調(diào)節(jié)值控制器根據(jù)已被調(diào)節(jié)到初始調(diào)節(jié)值的圖像的整個區(qū)域的平均亮度從調(diào)節(jié)值控制范圍組中確定該調(diào)節(jié)值控制信號。
13.如權(quán)利要求1到6中任意一個權(quán)利要求所述的圖像處理器，其中所述調(diào)節(jié)值控制器將初始調(diào)節(jié)值控制信號發(fā)送到所述圖像調(diào)節(jié)器，以使得該由所述圖像拾取裝置提供的圖像信號被初始地調(diào)節(jié)到作為所述調(diào)節(jié)值變化范圍的最大值的初始調(diào)節(jié)值，并且其中所述調(diào)節(jié)值控制器確定該調(diào)節(jié)值控制信號以使得該調(diào)節(jié)值以一步步的方式從變化范圍的最大值向最小值變化。
14.如權(quán)利要求2中所述的圖像處理器，其中當所述目標檢測器在圖像中檢測到多個目標區(qū)域時，所述亮度調(diào)節(jié)器確定該具有最大面積的目標區(qū)域的亮度。
15.如權(quán)利要求2中所述的圖像處理器，其中當所述目標檢測器在圖像中檢測到多個目標區(qū)域時，所述亮度調(diào)節(jié)器確定目標區(qū)域的平均亮度，并且其中所述調(diào)節(jié)值控制器確定該調(diào)節(jié)值控制信號以使得該平均亮度成為預(yù)定亮度。
16.如權(quán)利要求2中所述的圖像處理器，其中當所述目標檢測器在圖像中檢測到多個目標區(qū)域時，所述亮度調(diào)節(jié)器根據(jù)所述目標區(qū)域的大小給亮度分配權(quán)重，并且計算亮度的加權(quán)平均值，并且其中所述調(diào)節(jié)值控制器確定該調(diào)節(jié)值控制信號以使得該加權(quán)平均值成為預(yù)定值。
17.一種面部檢測器，包括圖像拾取裝置，配置用于獲得包括面部的圖像作為目標；圖像調(diào)節(jié)器，配置用于將所述圖像拾取裝置提供的圖像信號調(diào)節(jié)到至少是模擬增益和所述圖像拾取裝置的電子快門速度之一的調(diào)節(jié)值；A/D轉(zhuǎn)換器，配置用于將所述圖像調(diào)節(jié)器的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)；面部區(qū)域檢測器，配置用于從所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中提取所述面部的特征來檢測圖像中的面部區(qū)域；調(diào)節(jié)值控制器，用于以反饋的方式將調(diào)節(jié)值控制信號發(fā)送到所述圖像調(diào)節(jié)器，以使得當所述面部區(qū)域檢測器沒有檢測到面部區(qū)域時，該由所述圖像拾取裝置提供的圖像信號被調(diào)節(jié)到不同的調(diào)節(jié)值；以及亮度調(diào)節(jié)器，用于確定由所述面部區(qū)域檢測器檢測到的面部區(qū)域的亮度，并允許所述調(diào)節(jié)值控制器向所述圖像調(diào)節(jié)器發(fā)送已確定的調(diào)節(jié)值控制信號，以使得該亮度成為預(yù)定亮度。
全文摘要
提供一種圖像處理器，其具有從背對太陽所獲得的圖像中高精確性地檢測例如人體面部的目標。由圖像拾取單元提供的圖像信號被圖像調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)到一個模擬增益。該圖像調(diào)節(jié)器的輸出被轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并被存入存儲器。從該數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中提取目標的特征來檢測圖像中的目標區(qū)域。當沒有檢測到目標區(qū)域時，模擬增益控制器以反饋的方式將調(diào)節(jié)值控制信號發(fā)送到圖像調(diào)節(jié)器，以使得該由圖像拾取單元提供的圖像信號被調(diào)節(jié)到不同的模擬增益。因此，以不同的模擬增益重復目標區(qū)域的檢測處理。
文檔編號G06K9/00GK1705347SQ20051008174
公開日2005年12月7日 申請日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月31日
發(fā)明者遠藤淳平, 井狩素生, 古川聰, 萩尾健一 申請人:松下電工株式會社