TWI582708B - 臉部表情控制系統、表情控制之方法及其電腦系統 - Google Patents

Description

臉部表情控制系統、表情控制之方法及其電腦系統

本發明係關於一種臉部表情控制系統、表情控制之方法及其電腦系統，特別是一種利用臉部表情特徵來控制之臉部表情控制系統、表情控制之方法及其電腦系統。

隨著科技的進步，對於資訊保密也日益重視。因此除了利用手動輸入密碼的方式外，現在的手機或電腦系統已經發展出一種臉部偵測解鎖(Face Unlock)的功能，其利用人臉偵測(Face Detection)技術來偵測使用者，進而讓手機或電腦系統啟動。但在先前技術中，此種人臉偵測技術必須在能夠偵測出與原設定者為同一使用者的情況下，才能達到解鎖的目的，但實際使用時可能會因為使用者的化妝與否或是配戴眼鏡等外在因素而造成偵測錯誤。另一方面，在先前技術中人臉偵測技術無法提供較複雜的密碼設定。因此有心者可以使用原設定者的相片或是影像當作破解的工具，輕易達到解鎖的目的。

因此有必要發明一種新的臉部表情控制系統、表情控制之方法及其電腦系統，以解決先前技術的缺失。

本發明之主要目的係在提供一種臉部表情控制系統，其具有利用臉部表情特徵來控制之效果。

本發明之另一主要目的係在提供一種表情控制之方法。

本發明之又一主要目的係在提供一種具有上述臉部表情控制系統之電腦系統。

為達成上述之目的，本發明之臉部表情控制系統係用於電腦系統內以控制電腦系統。電腦系統具有影像擷取模組，用以對使用者擷取得到擷取影像。臉部表情控制系統包括臉部偵測模組、資料庫及處理模組。臉部偵測模組係電性連接於影像擷取模組，用以從擷取影像中判斷是否偵測出臉部表情特徵。資料庫用以儲存控制參數表，其中控制參數表係對應臉部表情特徵。處理模組係與資料庫及臉部偵測模組電性連接；其中若臉部偵測模組偵測出臉部表情特徵時，係根據臉部表情特徵以讀取資料庫之控制參數表，藉此得到編碼訊號並傳輸至處理模組，處理模組係根據編碼訊號產生控制訊號。

本發明之表情控制之方法包括以下步驟：設定控制參數表；擷取一擷取影像；判斷是否從擷取影像中偵測出臉部表情特徵；若是，根據臉部表情特徵以讀取控制參數表，藉此得到編碼訊號；以及根據編碼訊號以產生控制訊號。

本發明之電腦系統包括影像擷取模組及臉部表情控制系統。影像擷取模組用以對使用者擷取得到擷取影像。臉部表情控制系統包括臉部偵測模組、資料庫及處理模組。臉部偵測模組係電性連接於影像擷取模組，用以從擷取影 像中判斷是否偵測出臉部表情特徵。資料庫用以儲存控制參數表，其中控制參數表係對應臉部表情特徵。處理模組係與資料庫及臉部偵測模組電性連接；其中若臉部偵測模組偵測出臉部表情特徵時，係根據臉部表情特徵以讀取資料庫之控制參數表，藉此得到編碼訊號並傳輸至處理模組，處理模組係根據編碼訊號產生控制訊號。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請先參考圖1係本發明之臉部表情控制系統之架構圖。

本發明之臉部表情控制系統10可以設置於電腦系統1內。電腦系統1可以為桌上型電腦、筆記型電腦、平板電腦或是行動電話，但本發明並不限於上述的裝置。電腦系統1具有影像擷取模組2。影像擷取模組2可為CCD或是CMOS等光學元件所組成，具有畫面的擷取的功能。臉部表情控制系統10以供使用者可利用臉部表情來發出控制命令，藉此控制電腦系統1之起動或是其他的功能。因此當使用者要操作電腦系統1時，係先利用影像擷取模組2對使用者之臉部進行擷取，以得到擷取影像50(如圖2A所示)。之後再由臉部表情控制系統10進行控制。

臉部表情控制系統10包括臉部偵測模組20、資料庫30與處理模組40。臉部偵測模組20與處理模組40係彼此電性連接，且可由一硬體、一韌體結合硬體或是一軟體結 合硬體等方式架構而成，但本發明並不限於此。臉部偵測模組20係與影像擷取模組2電性連接，用以利用人臉偵測(Face Detection)技術判斷影像擷取模組2所擷取得到的擷取影像50中是否具有至少一臉部表情特徵。由於對一般的使用者來說，右眼、左眼及嘴部是可以輕易動作的五官，因此在本發明之較佳實施方式中，係以右眼特徵71、左眼特徵72及嘴部特徵73(如圖2B所示)來當作臉部表情特徵，但本發明並不限定要同時偵測上述三種臉部表情特徵。臉部偵測模組20係偵測使用者的左眼及右眼是否為睜眼表情或閉眼表情，藉此視為右眼特徵71或左眼特徵72。另外，臉部偵測模組20係偵測使用者嘴部是否為張口表情或閉口表情，藉此視為嘴部特徵73。

另須注意的是，臉部偵測模組20對影像進行人臉偵測的技術及流程已經被本發明所屬技術領域中具通常知識者所廣泛應用，故在此不再贅述其原理。

資料庫30係用以儲存控制參數表31。控制參數表31可根據可能的臉部表情特徵數量來設定，使得不同的臉部表情特徵可以對應到不同的編碼訊號。處理模組40係與資料庫30及臉部偵測模組20電性連接，當臉部偵測模組20偵測出臉部表情特徵時，臉部偵測模組20係根據偵測得之臉部表情特徵查詢資料庫30之控制參數表31，以產生編碼訊號，再傳輸至處理模組40，使得編碼訊號可據此產生控制訊號。另一方面，臉部偵測模組20亦可由擷取影像50中偵測出不同的使用者之面貌特徵，並得知使用者之帳號。此使用者之帳號可以一並儲存於控制參數表31中。處 理模組40再進一步根據不同的使用者帳號來產生不同的控制命令。因此即使偵測出相同的臉部表情特徵，處理模組40針對不同的使用者發出不同的控制訊號。

就如同圖2A所示，圖2A係本發明之臉部表情控制系統之擷取影像之第一實施例之示意圖。並請同時參考圖2B係根據圖2A，為本發明之第一實施例之控制參數表之示意圖。

於圖2A中可知，本發明之第一實施例中影像擷取模組2係對一個使用者60之臉部進行擷取得到擷取影像50。而擷取影像50中的使用者60之左眼62及右眼61睜開，但嘴部63沒有開口。因此臉部偵測模組20可以偵測出右眼特徵71及左眼特徵72，但不偵測出嘴部特徵73。

當只有一個使用者60時，資料庫30之控制參數表31a可以儲存8組編碼。由此可知，處理模組40可以根據判斷是否有右眼特徵71、左眼特徵72或嘴部特徵73的方式來得到8種不同的結果，以產生8種不同控制訊號。因此在本發明之第一實施例中，臉部偵測模組20可以對擷取影像50偵測出(1,1,0)的編碼訊號。處理模組40再根據此編碼訊號產生對應之控制訊號。由此可知，使用者60可以利用睜開、閉眼、張口或閉口的方式產生來得到不同的控制訊號，藉此更靈活地控制電腦系統1。

接著請參考圖3A係本發明之臉部表情控制系統之擷取影像之第二實施例之示意圖。並請同時參考圖3B係根據圖3A，為本發明之第二實施例之控制參數表之示意圖。

在本發明之第二實施例中，擷取影像50中還可以切割 成複數之對應區域51，臉部偵測模組20可以將使用者60的右眼61、左眼62或嘴部63所在位置對應至對應區域51中。如此一來，當臉部偵測模組20偵測到臉部表情特徵時，臉部偵測模組20可將右眼特徵71、左眼特徵72及嘴部特徵73對應至對應區域51以得到對應座標值。以圖3A為例，當對應區域51分成16個區域時，可以得到右眼特徵71之座標值為(2,3)，左眼特徵72之座標值為(3,3)，但沒有偵測出嘴部特徵73。

若將擷取影像50分成16個對應區域51時，控制參數表31可以儲存2的16次方，即為65536組編碼之控制參數表31b。亦即處理模組40可以同時根據不同的使用者於不同位置的臉部表情特徵來最多產生65536種不同控制訊號。因此在本發明之第二實施例中，臉部偵測模組20可以對擷取影像50偵測出對應座標值(2,3)、(3,3)為1的編碼訊號。處理模組40再根據此編碼訊號產生對應之控制訊號，藉此控制電腦系統1。

接著請參考圖4A係本發明之臉部表情控制系統之擷取影像之第三實施例之示意圖。並請同時參考圖4B係根據圖4A，為本發明之第三實施例之控制參數表之示意圖。

影像擷取模組2可以擷取同時具有第一使用者60a及第二使用者60b之擷取影像50’。就如圖4A所示，此時臉部偵測模組20係同時偵測出第一使用者60a的右眼特徵71a、左眼特徵72a及第二使用者60b的右眼特徵71b、左眼特徵72b及嘴部特徵73b。

於第一實施例中，資料庫30之控制參數表31a對單一 使用者可以儲存8組編碼，當第三實施例中有第一使用者60a及第二使用者60b時，控制參數表31c就可以儲存64組編碼。由此可知，處理模組40可以分別根據第一使用者60a之影像判斷是否有右眼特徵71a、左眼特徵72a或嘴部特徵73a，及第二使用者60b之影像判斷是否有右眼特徵71b、左眼特徵72b或嘴部特徵73b的方式來得到64種不同的結果，以產生64種不同控制訊號。因此在本發明之第三實施例中，臉部偵測模組20可以對擷取影像50’之第一使用者60a從控制參數表31c中偵測出(1,1,0)的編碼訊號，對第二使用者60b偵測出(1,1,1)的編碼訊號。處理模組40再根據此編碼訊號產生對應之控制訊號。由此可知，臉部表情控制系統10可以利用複數之使用者得到複數之右眼特徵、複數之左眼特徵或複數之嘴部特徵，藉此控制電腦系統1。

同樣地，臉部偵測模組20亦可對擷取影像50’劃分複數之對應區域51，就如同本發明之第二實施方式。由於在複數之使用者的情況下，資料庫30同樣會具有與第二實施方式相同之控制參數表31b，故在此不再贅述。

最後請參考圖5係本發明之表情控制之方法之步驟流程圖。此處需注意的是，以下雖以具有臉部表情控制系統10之電腦系統1為例說明本發明之表情控制之方法，但本發明之表情控制之方法並不以使用在臉部表情控制系統10及其電腦系統1為限。

首先本發明之臉部表情控制系統10係先進行步驟501：設定一控制參數表。

首先於資料庫30中建立控制參數表31。此控制參數表31可以根據使用者人數，要判斷之臉部表情特徵之種類與數目，以及是否要劃分複數之對應區域51來決定。也就是可在資料庫30中建立第一實施例之控制參數表31a、第二實施例之控制參數表31b或第三實施例之控制參數表31c。資料庫30中亦可同時具有複數種的控制參數表31，本發明並不限於此。

其次進行步驟502：擷取一擷取影像。

其次影像擷取模組2係對使用者擷取得到擷取影像50，並將此擷取影像傳輸至臉部偵測模組20。

接著進行步驟503：判斷是否從該擷取影像中偵測出一臉部表情特徵。

當臉部偵測模組20得到擷取影像50後，臉部偵測模組20係利用人臉偵測技術，判斷擷取影像50是否可以偵測出單一使用者或複數使用者具有之臉部表情特徵。此臉部表情特徵即包括右眼特徵71、左眼特徵72與嘴部特徵73。

若臉部偵測模組20偵測出臉部表情特徵時，係進行步驟504：根據該臉部表情特徵以讀取該控制參數表，藉此得到一編碼訊號。

臉部偵測模組20係根據偵測得到的臉部表情特徵來讀取資料庫30之控制參數表31，例如上述的控制參數表31a到控制參數表31c以得到編碼訊號，再將此編碼訊號傳輸至處理模組40。

最後進行步驟505：根據該編碼訊號以產生一控制訊號。

最後處理模組40係根據不同之編碼訊號以產生不同之控制訊號，來控制電腦系統1。

此處需注意的是，本發明之表情控制之方法並不以上述之步驟次序為限，只要能達成本發明之目的，上述之步驟次序亦可加以改變。

藉由本發明之臉部表情控制系統10及其表情控制方法，即可讓使用者方便且安全地控制電腦系統1解鎖或是其他的功能。

綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，懇請 貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1‧‧‧電腦系統

2‧‧‧影像擷取模組

10‧‧‧臉部表情控制系統

20‧‧‧臉部偵測模組

30‧‧‧資料庫

31、31a、31b、31c‧‧‧控制參數表

40‧‧‧處理模組

50、50’‧‧‧擷取影像

51‧‧‧複數之對應區域

60‧‧‧使用者

60a‧‧‧第一使用者

60b‧‧‧第二使用者

61‧‧‧右眼

62‧‧‧左眼

63‧‧‧嘴部

71、71a、71b‧‧‧右眼特徵

72、72a、72b‧‧‧左眼特徵

73、73a、73b‧‧‧嘴部特徵

圖1係本發明之臉部表情控制系統及其電腦系統之架構圖。

圖2A係本發明之臉部表情控制系統之擷取影像之第一實施例之示意圖。

圖2B係根據圖2A，為本發明之第一實施例之控制參數表之示意圖。

圖3A係本發明之臉部表情控制系統之擷取影像之第二實施例之示意圖。

圖3B係根據圖3A，為本發明之第二實施例之控制參數表之示意圖。

圖4A係本發明之臉部表情控制系統之擷取影像之第三實施例之示意圖。

圖4B係根據圖4A，為本發明之第三實施例之控制參數表之示意圖。

圖5係本發明之表情控制之方法之步驟流程圖。

1‧‧‧電腦系統

2‧‧‧影像擷取模組

10‧‧‧臉部表情控制系統

20‧‧‧臉部偵測模組

30‧‧‧資料庫

31‧‧‧控制參數表

40‧‧‧處理模組

Claims (12)

1. 一種臉部表情控制系統，係用於一電腦系統內以控制該電腦系統，該電腦系統具有一影像擷取模組，用以對複數之使用者擷取得到一擷取影像，該臉部表情控制系統包括：一臉部偵測模組，係電性連接於該影像擷取模組，用以從該擷取影像中判斷是否偵測出一臉部表情特徵，並進一步於該擷取影像中劃分出複數之對應區域，以將偵測出之該臉部表情特徵對應至該複數之對應區域，藉此得到一對應座標值；其中該臉部偵測模組可自該擷取影像中同時偵測出該複數之使用者之複數之右眼特徵、複數之左眼特徵及複數之嘴部特徵；一資料庫，用以儲存一控制參數表，其中該控制參數表係對應該臉部表情特徵；以及一處理模組，係與該資料庫及該臉部偵測模組電性連接；其中若該臉部偵測模組偵測出該臉部表情特徵時，係同時根據該複數之使用者之該複數之右眼特徵、該複數之左眼特徵及該複數之嘴部特徵之該對應座標值以讀取該資料庫之該控制參數表，藉此得到一編碼訊號並傳輸至該處理模組，該處理模組係根據該編碼訊號產生一控制訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之臉部表情控制系統，其中該臉部偵測模組係分別偵測出一睜眼表情或一閉眼表情以視為該右眼特徵或該左眼特徵。
3. 如申請專利範圍第1項所述之臉部表情控制系統，其中該臉部偵測模組係偵測出一張口表情或一閉口表情以視為該嘴部特徵。
4. 如申請專利範圍第1項所述之臉部表情控制系統，其中該臉部偵測模組係進一步於該擷取影像中偵測出其中一使用者之面貌特徵以得知該使用者之帳號，其中該處理模組係進一步根據不同之該使用者之帳號產生不同之控制訊號。
5. 一種表情控制之方法，係用於一臉部表情控制系統以控制一電腦系統，該方法包括以下步驟：設定一控制參數表；對複數之使用者擷取得到一擷取影像；於該擷取影像中劃分出複數之對應區域；判斷是否從該擷取影像中偵測出一臉部表情特徵；其中該臉部表情特徵包括同時偵測出該複數之使用者之複數之右眼特徵、複數之左眼特徵及複數之嘴部特徵；若是，將偵測出之該臉部表情特徵係對應至該對應區域，以得到一對應座標值；同時根據該複數之使用者之該複數之右眼特徵、該複數之左眼特徵及該複數之嘴部特徵之該對應座標值以讀取該控制參數表，藉此得到一編碼訊號；以及根據該編碼訊號以產生一控制訊號。
6. 如申請專利範圍第5項所述之表情控制之方法，更包括以下步驟： 分別偵測出一睜眼表情或一閉眼表情以視為該右眼特徵或該左眼特徵。
7. 如申請專利範圍第5項所述之表情控制之方法，更包括以下步驟：偵測出一張口表情或一閉口表情以視為該嘴部特徵。
8. 如申請專利範圍第5項所述之表情控制之方法，更包括以下步驟：於該擷取影像中偵測出其中一使用者之面貌特徵以得知該使用者之帳號；以及根據不同之該使用者之帳號產生不同之控制訊號。
9. 一種電腦系統，包括：一影像擷取模組，用以對複數之使用者擷取得到一擷取影像；以及一臉部表情控制系統，包括：一臉部偵測模組，係電性連接於該影像擷取模組，用以從該擷取影像中判斷是否偵測出一臉部表情特徵，並進一步於該擷取影像中劃分出複數之對應區域，以將偵測出之該臉部表情特徵對應至該複數之對應區域，藉此得到一對應座標值；其中該臉部偵測模組可自該擷取影像中同時偵測出該複數之使用者之複數之右眼特徵、複數之左眼特徵及複數之嘴部特徵；一資料庫，用以儲存一控制參數表，其中該控制參數表係對應該臉部表情特徵；以及一處理模組，係與該資料庫及該臉部偵測模組電性連 接；其中若該臉部偵測模組偵測出該臉部表情特徵時，係同時根據該複數之使用者之該複數之右眼特徵、該複數之左眼特徵及該複數之嘴部特徵之該對應座標值以讀取該資料庫之該控制參數表，藉此得到一編碼訊號並傳輸至該處理模組，該處理模組係根據該編碼訊號產生一控制訊號。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電腦系統，其中該臉部偵測模組係分別偵測出一睜眼表情或一閉眼表情以視為該右眼特徵或該左眼特徵。
11. 如申請專利範圍第9項所述之電腦系統，其中該臉部偵測模組係偵測出一張口表情或一閉口表情以視為該嘴部特徵。
12. 如申請專利範圍第9項所述之電腦系統，其中該臉部偵測模組係進一步於該擷取影像中偵測出其中一使用者之面貌特徵以得知該使用者之帳號，其中該處理模組係進一步根據不同之該使用者之帳號產生不同之控制訊號。