TWM560035U - 影像追蹤裝置 - Google Patents

Abstract

一種影像追蹤裝置，承載電子裝置，其包含影像擷取單元、處理器和驅動單元。影像擷取單元用以定時擷取影像，並產生對應的影像資料訊號。處理器耦接至影像擷取單元，處理器用以對來自影像擷取單元的影像資料訊號進行處理，並據以產生驅動訊號。驅動單元耦接至處理器，驅動單元用以接收驅動訊號，並據以調整電子裝置之方位。

Description

影像追蹤裝置

本揭示內容是關於一種影像追蹤裝置，且特別是有關於可以承載電子裝置的影像追蹤裝置。

傳統上追蹤影像的裝置通常由追蹤攝影機所實現，然而追蹤攝影機的價錢不僅昂貴，追蹤速度因為畫質太高造成需要更長的處理時間，導致追蹤反應時間較慢。

此外，隨著科技的發展，人們日益提高智慧型手機的使用量，並且運用智慧型手機直播視頻並上傳至網路上。然而，使用智慧型手機直播視頻不僅需要手持智慧型手機，讓攝影鏡頭對準自己，並且受限於手的長度，無法得到較大的攝影範圍。另外，在欲偵測無行動力或於睡眠中的病人之體溫時，因無法自動對準病人而無法量測到準確的體溫。

因此如何設計一種成本低且能追蹤人像或物體的電子裝置為現今急欲解決的一個問題。

為了解決上述問題，本揭示內容提供之一種影像 追蹤裝置，承載電子裝置，其包含影像擷取單元、處理器和驅動單元。影像擷取單元用以定時擷取影像，並產生對應的影像資料訊號。處理器耦接至影像擷取單元，處理器用以對來自影像擷取單元的影像資料訊號進行處理，並據以產生驅動訊號。驅動單元耦接至處理器，驅動單元用以接收驅動訊號，並據以調整電子裝置之方位。

綜上所述，本揭示內容提供一種可以追蹤人或物體的載具，以承載電子裝置(例如智慧型手機，體溫感測器等)，並據以達成具有追蹤功能的偵測裝置或攝影裝置。

100‧‧‧影像追蹤裝置

102‧‧‧影像擷取單元

104‧‧‧處理器

106‧‧‧驅動單元

108‧‧‧通訊單元

110‧‧‧電子裝置

120‧‧‧行動裝置

200‧‧‧方法

S210、S220、S230、S240、S250‧‧‧步驟

310、315‧‧‧影像

320、325‧‧‧中心區域

330‧‧‧追蹤物體

A₁、A₂‧‧‧追蹤物體之中心點

(x₁,y₁)、(x₂,y₂)‧‧‧座標

為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種影像追蹤裝置的示意圖；第2圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示第1圖中影像追蹤裝置的操作方法流程圖；以及第3A圖及第3B圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種影像追蹤方法的示意圖。

為了使本揭示內容之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本揭示內容 造成不必要的限制。

關於以下各種實施例中所使用之「耦接」或「連接」，可指二或多個元件相互「直接」作實體接觸或電性接觸，或是相互「間接」作實體接觸或電性接觸，亦可指二個或多個元件相互動作。

於本文中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或多個。將進一步理解的是，本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』及相似詞彙，指明其所記載的特徵、區域、整數、步驟、操作、元件與/或組件，但不排除其所述或額外的其一個或多個其它特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件，與/或其中之群組。

第1圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種影像追蹤裝置100的示意圖。如第1圖所示，於一些實施例中，影像追蹤裝置100包含影像擷取單元102、處理器104、驅動單元106以及通訊單元108，其中處理器104分別耦接至影像擷取單元102、驅動單元106以及通訊單元108。

如第1圖所示，於一些實施例中，影像追蹤裝置100可以獨立作業，並且可以經由承載一電子裝置110，以控制電子裝置110之攝影或偵測的角度及方向。如第1圖所示，於一些實施例中，影像追蹤裝置100更經由通訊單元108通訊耦接至一行動裝置120，行動裝置120經由通訊單元108設定影像追蹤裝置100之多個參數，其中參數可以是追 蹤物體之類型，但不限於次，任何關聯於追蹤物體之參數皆在本揭示內容所保護的範圍內。

於一些實施例中，影像擷取單元102用以擷取一特定物體之影像，並產生對應的影像資料訊號，傳送至處理器104。於一些實施例中，特定物體可以是人臉，球或是車牌，但不限於此，任何可以歸納出特徵的物體皆在本揭示內容所保護的範圍內。於一些實施例中，影像擷取單元102可以由攝影鏡頭所實現，但不限於此，其他各種適用於實現影像擷取單元102的電路元件皆在本揭示內容所保護的範圍內。

於一些實施例中，處理器104用以接收來自影像擷取單元102的影像資料訊號，並據以判斷追蹤物體之中心點是否位於影像資料訊號對應之影像之中一中心區域內，且據以傳送一驅動訊號至驅動單元106，以驅動影像追蹤裝置100。於一些實施例中，處理器104可以由微處理器所實現，但不限於此，其他各種適用於實現處理器104的電路元件皆在本揭示內容所保護的範圍內。

於一些實施例中，驅動單元106用以接收來自處理器104的驅動訊號，並據以移動或轉動電子裝置110，以改變電子裝置110之攝影或偵測角度及方向，使得電子裝置110可以持續攝影或偵測追蹤物體。於一些實施例中，驅動單元106可以由馬達所實現，但不限於此，任何可以基於驅動訊號控制影像追蹤裝置100之角度及方向的電路元件皆在本揭示內容所保護的範圍內。

於一些實施例中，通訊單元108用以接收來自行動裝置120之設定訊號，並傳送至處理器104，以設定影像追蹤裝置100之多個參數。舉例而言，上述設定訊訊號可以包含追蹤物體之特徵，使得處理器104可以根據追蹤物體之特徵判斷追蹤物體是否落在影像擷取單元102所擷取之影像內。於一些實施例中，通訊單元108經由藍芽傳輸技術和行動裝置120通訊，但不限於此，任何可以讓通訊單元108和行動裝置120通訊的通訊協定皆在本揭示內容所保護的範圍內。於一些實施例中，通訊單元108可以由通訊晶片所實現，但不限於此，其他各種適用於實現通訊單元108的電路元件皆在本揭示內容所保護的範圍內。

如第1圖所示，於一些實施例中，電子裝置110用以擷取追蹤物體之資料值，其中資料值可以是影像、溫度。於一些實施例中，電子裝置110可以由智慧型手機、攝影機、體溫感測器來實現，但不限於此，各種需要搭配追蹤功能之電子裝置皆在本揭示內容所保護的範圍內。

如第1圖所示，於一些實施例中，行動裝置120用以傳送多個設定訊號至通訊單元108。於實際應用上，行動裝置120經由應用程式(APP)或圖形化介面(GUI)對影像追蹤裝置100進行初步的設定，其中初步的設定可以包含設定追蹤物體之特徵，以供影像追蹤裝置100定位追蹤物體之中心點，進而追蹤追蹤物體。於一些實施例中，行動裝置120可以由智慧型手機、平板電腦或筆記型電腦來實現，但不限於此，各種可以和影像追蹤裝置100進行無線通訊之電 子裝置皆在本揭示內容所保護的範圍內。

一併參照第1圖和第2圖，第2圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示第1圖中影像追蹤裝置100的操作方法200流程圖。本實施例之影像追蹤裝置100的操作方法200基本上係由以下步驟所組成，此處所指的「基本上由以下步驟所組成」是表示本實施例所提供的方法中，除了以下所提到的步驟之外，不排除如細部運算、開啟電源等步驟，合先敘明。

如第2圖所示，首先，執行步驟S210，設定追蹤物體之特徵。於此步驟中，行動裝置120經由APP或GUI對影像追蹤裝置100要追蹤之追蹤物體的特徵進行初步的設定，其原因在於，若已知追蹤物體之特徵，則處理器104可以經由此特徵辨別追蹤物體於影像中之位置。舉例而言，若行動裝置120設定追蹤物體之特徵為人臉，則處理器104可以經由人臉辨識系統判斷人臉在影像中之位置，若行動裝置120設定追蹤物體之特徵為球體，則處理器104可以經由辨識影像中之圓形物體，以進一步辨別球體在影像中之位置。

接著，執行步驟S220，擷取影像。於此步驟中，影像擷取單元102以最高速率擷取影像，並據以產生一影像擷取訊號，處理器104處理完擷取影像後，立即再向影像擷取單元102要求下一張影像，以達到即時追蹤之效果。於一些實施例中，影像擷取單元102擷取之影像解析度較一般智慧型手機之照相功能之解析度小，其原因在於，解析度較小 之影像可以避免佔用影像追蹤裝置100之記憶體(未繪示)的容量並且降低影像擷取單元102之生產成本。於一些實施例中，影像擷取單元102擷取之影像解析度最大值為640畫素(Pixel)×480Pixel，但不限於此，任何可以成功辨識追蹤物體之影像的解析度皆在本揭示內容所保護的範圍內。於一些實施例中，影像擷取單元102擷取影像之速率約為每秒20張影像，但不限於此，任何高於追蹤物體移動速率之擷取速率皆在本揭示內容所保護的範圍內。

於步驟S220中，影像擷取單元102經由設定而擷取灰階影像，進一步將影像擷取訊號對應之灰階影像儲存至處理器104之記憶體(未繪示)，其原因在於，於實際應用上，將擷取之灰階影像可以讓處理器104經由物件辨識功能更快速的找到追蹤物體在影像中之位置。

接著，執行步驟S230，計算追蹤物體之中心點座標。於此步驟中，處理器104依據追蹤物體之特徵，於步驟S220得到的灰階的影像中計算追蹤物體之中心點座標。於一些實施例中，使用演算法將各種物件的特徵依照物件辨識訓練的級別分階段記錄於程式，例如人臉、車牌、帽子或球體。接著，經由第一階開始利用矩陣運算(積分圖計算)比對擷取影像，通過第一階的辨識再往下一階辨識。直到通過所有辨識，判斷出擷取影像中之追蹤物體，將追蹤物體整個框進一個長方形的虛擬區塊內並取出其中心點，以代表追蹤物體之中心點座標。於一些實施例中，演算法可以是Haar Cascade演算法，但不限於此，任何其他用以辨識物件的演 算法皆在本揭示內容所保護的範圍內。於一些實施例中，物件的特徵包含邊緣特徵、線性特徵、中心特徵和對角線特徵，但不限於此，任何可以代表物件的特徵皆在本揭示內容所保護的範圍內。

接著，執行步驟S240，判斷追蹤物體之中心點座標是否位於影像之中央區域。於此步驟中，處理器104由記憶體(未繪示)取出步驟S230得到知追蹤物體之中心點座標，計算是否包含於步驟S220擷取的影像之一中央區域內，其中擷取影像之中央區域為位於擷取影像中心之一方框，但不限於此，任何大小和任何形狀的區域皆在本揭示內容所保護的範圍內。

於一些實施例中，步驟S240之判斷方法亦可以是判斷追蹤物體於擷取影像之中央區域內之比例是否小於一臨界值。此判斷方法的原因在於，當上述比例小於臨界值時，代表追蹤物體可能已經超出擷取影像的範圍內。於一些實施例中，臨界值可以是50%，但不限於此，任何比例皆在本揭示內容所保護的範圍內。

接著，執行步驟S250，調整攝影角度以讓擷取影像之中央區域包含追蹤物體之中心點座標。於此步驟中，處理器104傳送一驅動訊號至驅動單元106，以調整影像追蹤裝置100之攝影角度，使得擷取影像之中心點向追蹤物體之中心點座標移動。於步驟S250中，調整影像追蹤裝置100之攝影角度會進而連帶轉動電子裝置110，使得電子裝置110可以據以調整其中心點對準其欲攝影或偵測之物體。

於一些實施例中，執行完步驟S250後接續執行步驟S220、步驟S230及步驟S240，無限重覆執行步驟S220、步驟S230、步驟S240及步驟S250以達到即時追蹤物體之結果。

於一些實施例中，步驟S230、步驟S240和步驟S250之詳細操作方式請一併參照第3A圖及第3B圖，第3A圖及第3B圖為根據本揭示內容之一些實施例所繪示的一種影像追蹤方法的示意圖。如第3A圖所示，於時間點t₁時計算得到的灰階影像310包含中心區域320，並且追蹤物體330之中心點為A₁(x₁,y₁)。如第3B圖所示，於時間點t₂(其中時間點t₂>時間點t₁)時計算到的灰階影像315包含中心區域325，並且追蹤物體330之中心點為A₂(x₂,y₂)，其中中心區域325和中心區域320之面積與於灰階影像中之相對位置皆相同。

如第3A圖及第3B圖所示，若處理器104經計算得之於時間點t₂時，中心點A₂(x₂,y₂)不同於A₁(x₁,y₁)且超出中心區域325，產生一驅動訊號至驅動單元106，以驅動影像追蹤裝置100將之攝影中心點移動或轉動至中心點A₂(x₂,y₂)，並進一步連帶轉動所承載之電子裝置110對準追蹤物體。

於實際應用中，舉例而言，影像追蹤裝置100可以操作於直播視頻、追蹤病人體溫以及追蹤特定物體。於直播視頻時，使用者可以將智慧型手機或平板電腦架設於影像追蹤裝置100之上，讓使用者不須手動控制智慧型手機或平 板電腦之攝影角度，即可以讓智慧型手機或平板電腦持續自動對準人臉，以確保直播過程之流暢。於追蹤病人體溫時，使用者可以將體溫感測器設置於影像追蹤裝置100之上，讓體溫感測器可以持續追蹤病人之位置並量測其體溫，以確保病人之健康狀況。於追蹤特定物體(例如球體或車牌)時，使用者可以將高畫素之攝影機架設於影像追蹤裝置100之上，讓攝影機可以自動追蹤此特定物體，以等校於市售昂貴之追蹤攝影機之效果。

綜上所述，本揭示內容提供一種可以追蹤人或物體的載具，以承載電子裝置(例如智慧型手機，體溫感測器等)，並據以達成具有追蹤功能的攝影裝置或偵測裝置。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，於不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種影像追蹤裝置，承載一電子裝置，包含：一影像擷取單元，用以定時擷取一影像，並產生對應的一影像資料訊號；一處理器，耦接至該影像擷取單元，該處理器用以對來自該影像擷取單元的該影像資料訊號進行處理，並據以產生一驅動訊號；以及一驅動單元，耦接至該處理器，該驅動單元用以接收該驅動訊號，並據以調整該電子裝置之方位。
2. 如請求項1所述之影像追蹤裝置，其中該影像擷取單元擷取該影像之速率小於每秒二十張影像。
3. 如請求項1所述之影像追蹤裝置，其中該處理器用以判斷該影像資料訊號對應之一方位資料是否大於一臨界值，當該方位資料大於該臨界值時，產生對應於該方位資料之該驅動訊號。
4. 如請求項3所述之影像追蹤裝置，其中該處理器用以依據一追蹤物體的特徵取得該追蹤物體之該方位資料。
5. 如請求項1所述之影像追蹤裝置，其中該處理器用以比較該影像資料訊號對應之一座標和位於該影像資料訊號對應之該影像中心之一方框，當該座標超出該方框 時，產生對應於該座標之該驅動訊號。
6. 如請求項1所述之影像追蹤裝置，其中該驅動單元用以依據該驅動訊號對應之一座標，驅動該影像追蹤裝置之中心點對準該座標。
7. 如請求項1所述之影像追蹤裝置，其中該驅動訊號係驅動該影像追蹤裝置左右轉動和上下轉動之指令。
8. 如請求項1所述之影像追蹤裝置，更包含：一通訊單元，耦接至該處理器，該通訊單元用以接收來自於一行動裝置之一控制訊號，並傳送至該處理器，以設定一追蹤物體之種類。
9. 如請求項8所述之影像追蹤裝置，其中該處理器更用以依據該控制訊號設定一特徵值，以識別該影像資料訊號對應之該影像中的該追蹤物體。
10. 如請求項8所述之影像追蹤裝置，其中該通訊單元經由藍芽通訊協定和該行動裝置進行通訊。