CN103248824A - 一种摄像头拍摄角度的确定方法、装置及摄像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摄像头拍摄角度的确定方法、装置及摄像系统。其中，所述确定方法包括：检测摄像头采集的图像中是否包含人脸；当图像中包含人脸时，确定人脸在图像中所处的位置；根据人脸在图像中所处的位置，确定摄像头的预设拍摄角度，所述预设拍摄角度为能使人脸位于摄像头拍摄的图像中的拍摄角度。本发明技术方案根据人脸位置，自动确定摄像头的拍摄角度，使人脸始终位于摄像头拍摄的图像中，使得整个拍摄过程更具灵活性，提高拍摄工作的效率。

Description

一种摄像头拍摄角度的确定方法、装置及摄像系统

技术领域

本发明涉及计算机人工智能技术领域，尤其涉及一种摄像头拍摄角度的确定方法、装置及摄像系统。

背景技术

在会议或教学场所，人们需要实现摄像机的多角度和不同位置的拍摄，一般是根据会议或教学场所的座位位置，预先设定若干摄像头的固定拍摄角度，当会议开始时，还需要人工对固定拍摄角度进行适当地调整，使得摄像头正对发言人或者摄像头能够拍摄到所有的参会人员。如果拍摄对象是移动的人，且移动范围较大，那么需要不断地调整拍摄角度，这样整个拍摄的过程就需要人工干涉，工作量大；如果需要调整多个固定拍摄角度时，就会出现手忙脚乱的情况，不具灵活性。

因此，针对上述问题，通过引入智能的方法来确定摄像头的拍摄角度，实现方便、灵活的拍摄工作。

发明内容

本发明实施例提供一种摄像头拍摄角度的确定方法、装置及摄像系统，用于根据人脸位置，自动确定摄像头的拍摄角度，使人脸始终位于摄像头拍摄的图像中。

本发明的一个方面，提出了一种摄像头拍摄角度的确定方法，包括以下步骤：

检测摄像头采集的图像中是否包含人脸；

当图像中包含人脸时，确定人脸在图像中所处的位置；

根据人脸在图像中所处的位置，确定摄像头的预设拍摄角度，所述预设拍摄角度为能使人脸位于摄像头拍摄的图像中的拍摄角度。

本方法实施例中，通过人脸在图像中的位置来自动确定摄像头的预设拍摄角度，使摄像头按预设拍摄角度拍摄时，人脸能始终位于图像中，省去了人工手动调整摄像头的拍摄角度的繁琐过程，使得整个拍摄过程更具灵活性，提高拍摄工作的效率。

作为上述技术方案的优选，检测摄像头采集的图像中是否包含人脸之前，还包括：控制摄像头转动预设步长角度；控制所述摄像头采集图像。本方案中通过自动控制摄像头转动预设步长角度，减少人工干涉。

作为上述技术方案的优选，所述根据人脸在图像中所处的位置，确定摄像头的预设拍摄角度的步骤包括：确定人脸的上边界点、下边界点、左边界点和右边界点；根据人脸的上边界点、下边界点、左边界点、右边界点各自在图像中的位置，确定所述摄像头的预设拍摄角度范围，选择范围内的一个值作为预设拍摄角度。本方案中根据人脸的上边界点、下边界点、左边界点、右边界点各自在图像中的位置得到拍摄角度的范围，所述摄像头的预设拍摄角度可以是拍摄角度的范围内的任一个值，方便用户操作。

作为上述技术方案的优选，所述确定方法还包括：

获得人脸与预先设定的每一固定拍摄位置之间的距离，并确定所述距离中最小的距离对应的固定拍摄位置的固定拍摄角度；

判断所述最小的距离是否大于预设的阈值；

当所述最小的距离大于预设的阈值时，将所述预设拍摄角度变更为所述最小的距离对应的固定拍摄位置的固定拍摄角度。

本方案中通过预先设定的固定拍摄位置的固定拍摄角度对预设拍摄角度进行调整，提高了拍摄的精确度。

本发明的另一方面，提出了一种摄像头拍摄角度的确定装置，包括：

检测模块，用于检测摄像头采集的图像中是否包含人脸；

第一处理模块，用于当图像中包含人脸时，确定人脸在图像中所处的位置；

第二处理模块，用于根据人脸在图像中所处的位置，确定摄像头的预设拍摄角度，所述预设拍摄角度为能使人脸位于摄像头拍摄的图像中的拍摄角度。

作为上述技术方案的优选，所述的确定装置还包括：

第一控制模块，用于在检测模块检测摄像头采集的图像中是否包含人脸之前，控制摄像头转动预设步长角度；

第二控制模块，用于在第一控制模块控制摄像头转动预设步长角度之后，控制所述摄像头采集图像。

作为上述技术方案的优选，所述第二处理模块包括：

第一确定单元，用于确定人脸的上边界点、下边界点、左边界点和右边界点；

第二确定单元，用于根据人脸的上边界点、下边界点、左边界点、右边界点各自在图像中的位置，确定所述摄像头的预设拍摄角度范围，选择范围内的一个值作为预设拍摄角度。

作为上述技术方案的优选，所述的确定装置还包括：

第三处理模块，用于获得人脸与预先设定的每一固定拍摄位置之间的距离，并确定所述距离中最小的距离对应的固定拍摄位置的固定拍摄角度；

判断模块，用于判断所述最小的距离是否大于预设的阈值；

变更模块，用于当所述最小的距离大于预设的阈值时，将所述预设拍摄角度变更为所述最小的距离对应的固定拍摄位置的固定拍摄角度。

本发明实施例还提出一种摄像系统，包括摄像头，还包括上述技术方案中任一所述的摄像头拍摄角度的确定装置。

本发明的摄像头拍摄角度的确定方法、装置及摄像系统，通过人脸在图像中的位置来自动确定摄像头的预设拍摄角度，使摄像头按预设拍摄角度拍摄时，人脸能始终位于图像中，省去了人工手动调整摄像头的拍摄角度的繁琐过程；同时也可以通过预先设定的固定拍摄角度对所述预设拍摄角度进行调整，提高拍摄的精确度，使得整个拍摄过程更具灵活性，提高拍摄工作的效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中摄像头拍摄角度的确定方法流程图；

图2a为本发明实施例中摄像头拍摄角度的确定的第一优选实施例的详细方法流程图；

图2b为本发明实施例中人脸的上下、左右边界点示意图；

图2c为本发明实施例中人脸的上下、左右边界点在图像中的位置示意图；

图3a为本发明实施例中摄像头拍摄角度的确定的第二优选实施例的详细方法流程图；

图3b为本发明实施例中摄像头到人脸中心和摄像头到固定拍摄位置之间的角度关系图；

图4为本发明实施例中摄像头拍摄角度的确定装置的主要结构图；

图5为本发明实施例中摄像头拍摄角度的确定装置的一种具体结构图；

图6为本发明实施例中摄像头拍摄角度的确定装置的另一种具体结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提出的一种摄像头拍摄角度的确定方法流程如下：

步骤101、检测摄像头采集的图像中是否包含人脸。

在该步骤之前，可以以预先设定的固定拍摄角度采集图像；还可以预先标记摄像头的起始位置，控制摄像头从起始位置开始转动预设步长角度，当转动了预设步长角度后，控制摄像头采集图像。采集到图像后，检测图像中是否包含人脸，如果图像中不包含人脸，则继续转动预设步长角度，直至检测到摄像头采集的图像中包含人脸。优选地，预设步长角度可以设定为一个较小的值，比如3°～10°左右。

可以使用以下人脸检测技术检测图像中是否包含人脸：

图像的指定位置会被转换为特征，然后一个预先训练好的分类器将决定该部分是或不是人脸。分类器对图像的任意位置和任意尺寸的部分（通常是正方形或长方形）进行分类，判定是或不是人脸。具有空白和静态背景的图像比较容易处理，如果图像只包含一个正面人脸的话，只要去除背景后就只剩下人脸了。目前比较优秀的人脸检测算法是Viola-Jones（维奥拉Viola和琼斯Jones都是人名）的级联分类器算法，这种算法使用基于哈尔Haar特征的级联分类器策略，可有快速且有效的找到多种姿态和尺寸的人脸图像。

除了以上所述的人脸检测技术，还可以利用现有的其它人脸检测技术来检测图像中是否包含人脸。

步骤102、当图像中包含人脸时，确定人脸在图像中所处的位置。

步骤103、根据人脸在图像中所处的位置，确定摄像头的预设拍摄角度，预设拍摄角度为能使人脸位于摄像头拍摄的图像中的拍摄角度。

优选地，步骤102具体包括以下步骤A1-A2：

步骤A1、确定人脸的上边界点、下边界点、左边界点和右边界点。

步骤A2、根据人脸的上边界点、下边界点、左边界点、右边界点各自在图像中的位置，确定所述摄像头的预设拍摄角度范围，选择范围内的一个值作为预设拍摄角度。

当图像中只包括一张人脸时，步骤A1中人脸的上边界点、下边界点、左边界点和右边界点，即为该张人脸的上边界点、下边界点、左边界点和右边界点。

步骤103之后，还可以包括以下步骤B1-B3：

步骤B1、获得人脸与预先设定的每一固定拍摄位置之间的距离，并确定所述距离中最小的距离对应的固定拍摄位置的固定拍摄角度。

步骤B2、判断所述最小的距离是否大于预设的阈值。

步骤B3、当所述最小的距离大于预设的阈值时，将所述预设拍摄角度变更为所述最小的距离对应的固定拍摄位置的固定拍摄角度。

例如，在一个小型的会议室有若干个座位，每个座位对应一个预先设定的固定拍摄角度进行拍摄（一个座位相当于一个固定拍摄位置），当会议开始时，需要人们手动调整摄像头的固定拍摄角度，使得摄像头正对座位上的人，也就是说使得座位上的人在摄像头拍摄画面的正中间位置；当某个座位上没有人时，还需要手动调整摄像头不拍摄该座位。

本发明实施例中，通过人脸在图像中的位置来自动确定摄像头的预设拍摄角度，使摄像头按预设拍摄角度拍摄时，人脸能始终位于图像中，省去了人工手动调整摄像头的拍摄角度的繁琐过程，使得整个拍摄过程更具灵活性；同时也可以将上述预设拍摄角度变更为预先设定的固定拍摄角度，提高了拍摄的精确度。

下面通过两个实施例来详细介绍实现过程。

实施例一

如图2a所示，本发明实施例中摄像头拍摄角度的确定的第一优选实施例的详细方法流程如下：

步骤201、控制摄像头转动预设步长角度。

在该步骤中，可以预先标记摄像头的起始位置，控制摄像头从起始位置开始转动预设步长角度。

步骤202、控制摄像头采集图像，并检测摄像头采集的图像中是否包含人脸，若是，则继续步骤203；否则结束本次流程，返回步骤201。

如果摄像头采集的图像中不包含人脸，则返回步骤201，控制摄像头继续转动预设步长角度，直至检测到摄像头采集的图像中包含人脸，继续执行步骤202。

步骤203、当图像中包含人脸时，确定人脸的上边界点、下边界点、左边界点和右边界点。

如图2b所示，图像的宽度和高度分别为W和H，人脸的上边界点为点A、下边界点为点B、左边界点为点C、右边界点为点D。

步骤204、根据人脸的上边界点、下边界点、左边界点、右边界点各自在图像中的位置，确定摄像头的预设拍摄角度，预设拍摄角度为能使人脸位于摄像头拍摄的图像中的拍摄角度。

如图2c所示，图像的宽度和高度分别为W和H，以图像左下角的点为原点，图像的下边界向右为X轴正方向，图像的左边界向上为Y轴正方向，建立二维直角坐标系。确定人脸的上边界点A、下边界点B、左边界点C和右边界点D的坐标分别为A（w1,h1）、B（w2,h2）、C（w3,h3）、D（w4,h4），为了使人脸位于摄像头拍摄的图像中，则人脸的上边界点A向上的移动距离小于等于H-h1，人脸的下边界点B向下的移动距离小于等于h2，人脸的左边界点C向左的移动距离小于等于w3，人脸的右边界点D向右的移动距离小于等于W-w4。

可以通过下面的公式，将人脸的左右边界点在图像上水平方向的移动距离Δx转化为摄像头水平方向的转动角度θ_h，将人脸的上下边界点在图像上垂直方向的移动距离Δy转化为摄像头垂直方向的转动角度θ_v：

θ_h＝2arctan(h/2f)*Δx/W

θ_v＝2arctan(v/2f)*Δy/H

其中，h和v分别为摄像机靶面水平尺寸和垂直尺寸；f为摄像头的焦距；W和H分别为图像的宽度和高度。

那么，摄像头向上的转动角度小于等于2arctan(v/2f)*h2/H；

摄像头向下的转动角度小于等于2arctan(v/2f)*(H-h1)/H；

摄像头向左的转动角度小于等于2arctan(h/2f)*(W-w4)/W；

摄像头向右的转动角度小于等于2arctan(h/2f)*w3/W。

根据人脸的上边界点、下边界点、左边界点、右边界点各自在图像中的位置，得到了摄像头向上、向下、向左和向右的转动角度范围，摄像头的预设拍摄角度可以是以上所述角度范围内的任一个值。

实施例一中，通过人脸在图像中的位置来自动确定摄像头的预设拍摄角度，使摄像头按预设拍摄角度拍摄时，人脸能始终位于图像中，省去了人工手动调整摄像头的拍摄角度的繁琐过程，使得整个拍摄过程更具灵活性，提高了拍摄工作的效率。

实施例二

本实施例中通过对上述预设拍摄角度进行微调，可以将上述预设拍摄角度变更为预先设定的固定拍摄角度，提高了拍摄的精确度，具体方法如下：

如图3a所示，本发明实施例中摄像头拍摄角度的确定的第二优选实施例的详细方法流程如下：

步骤301、控制摄像头转动预设步长角度。

在该步骤中，可以预先标记摄像头的起始位置，控制摄像头从起始位置开始转动预设步长角度。

步骤302、控制摄像头采集图像，并检测摄像头采集的图像中是否包含人脸，若是，则继续步骤303；否则结束本次流程，返回步骤301。

如果摄像头采集的图像中不包含人脸，则返回步骤301，控制摄像头继续转动预设步长角度，直至检测到摄像头采集的图像中包含人脸，继续执行步骤302。

步骤303、当图像中包含人脸时，确定人脸的上边界点、下边界点、左边界点和右边界点。与步骤203中所述相同，在此不做重复。

步骤304、根据人脸的上边界点、下边界点、左边界点、右边界点各自在图像中的位置，确定摄像头的预设拍摄角度，预设拍摄角度为能使人脸位于摄像头拍摄的图像中的拍摄角度。与步骤204中所述相同，在此不做重复。

步骤305、获得人脸与预先设定的每一固定拍摄位置之间的距离，并确定所述距离中最小的距离对应的固定拍摄位置的固定拍摄角度。

在一个小型的会议室有若干个座位，每个座位对应一个预先设定的固定拍摄角度进行拍摄，一个座位相当于一个固定拍摄位置。

如图3b所示，直线L所在位置标记为摄像头拍摄的起始位置，平面α标记为水平面，摄像头到人脸中心的水平拍摄角度和垂直拍摄角度分别为θ1、β1，摄像头到固定拍摄位置（即座位）的水平拍摄角度和垂直拍摄角度分别为θ2、β2。根据摄像头到人脸中心的水平拍摄角度θ1和垂直拍摄角度β1，以及摄像头到固定拍摄位置（即座位）的水平拍摄角度θ2和垂直拍摄角度β2，计算摄像头到人脸中心和摄像头到固定拍摄位置之间的夹角，然后根据摄像头到人脸中心的距离和摄像头到固定拍摄位置的距离，计算人脸中心到固定拍摄位置的距离。同样的方法可以计算出人脸中心到预先设定的每一固定拍摄位置之间的距离。

步骤306、判断所述最小的距离是否大于预设的阈值。

步骤307、当所述最小的距离大于预设的阈值时，将所述预设拍摄角度变更为所述最小的距离对应的固定拍摄位置的固定拍摄角度。

实施例二中，对上述预设拍摄角度进行微调，可以将上述预设拍摄角度变更为预先设定的固定拍摄角度，提高了拍摄的精确度。

以上描述了摄像头拍摄角度的确定方法实现过程，该过程可由装置实现，下面对装置的内部功能和结构进行介绍。

如图4所示，本实施例中摄像头拍摄角度的确定装置包括：检测模块401、第一处理模块402和第二处理模块403。

检测模块401，用于检测摄像头采集的图像中是否包含人脸。

第一处理模块402，用于当图像中包含人脸时，确定人脸在图像中所处的位置。

第二处理模块403，用于根据人脸在图像中所处的位置，确定摄像头的预设拍摄角度，所述预设拍摄角度为能使人脸位于摄像头拍摄的图像中的拍摄角度。

优选地，如图5所示，所述的确定装置还包括：

第一控制模块404，用于在检测模块检测摄像头采集的图像中是否包含人脸之前，控制摄像头转动预设步长角度。

第二控制模块405，用于在第一控制模块控制摄像头转动预设步长角度之后，控制所述摄像头采集图像。

优选地，所述第二处理模块403包括：

第一确定单元，用于确定人脸的上边界点、下边界点、左边界点和右边界点。

第二确定单元，用于根据人脸的上边界点、下边界点、左边界点、右边界点各自在图像中的位置，确定所述摄像头的预设拍摄角度范围，选择范围内的一个值作为预设拍摄角度。

优选地，如图6所示，所述的确定装置还包括：

第三处理模块406，用于获得人脸与预先设定的每一固定拍摄位置之间的距离，并确定所述距离中最小的距离对应的固定拍摄位置的固定拍摄角度。

判断模块407，用于判断所述最小的距离是否大于预设的阈值。

变更模块408，用于当所述最小的距离大于预设的阈值时，将所述预设拍摄角度变更为所述最小的距离对应的固定拍摄位置的固定拍摄角度。

本发明还提出了一种摄像系统，包括摄像头，还包括上述技术方案中任一所述的摄像头拍摄角度的确定装置。该摄像系统通过人脸在图像中的位置来自动确定摄像头的预设拍摄角度，使摄像头按预设拍摄角度拍摄时，人脸能始终位于图像中，省去了人工手动调整摄像头的拍摄角度的繁琐过程；同时也可以将上述预设拍摄角度变更为预先设定的固定拍摄角度，提高了拍摄的精确度。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种摄像头拍摄角度的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测摄像头采集的图像中是否包含人脸；

当图像中包含人脸时，确定人脸在图像中所处的位置；

根据人脸在图像中所处的位置，确定摄像头的预设拍摄角度，所述预设拍摄角度为能使人脸位于摄像头拍摄的图像中的拍摄角度。

2.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，检测摄像头采集的图像中是否包含人脸之前，还包括：

控制摄像头转动预设步长角度；

控制所述摄像头采集图像。

3.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述根据人脸在图像中所处的位置，确定摄像头的预设拍摄角度的步骤包括：

确定人脸的上边界点、下边界点、左边界点和右边界点；

根据人脸的上边界点、下边界点、左边界点、右边界点各自在图像中的位置，确定所述摄像头的预设拍摄角度范围，选择范围内的一个值作为预设拍摄角度。

4.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，还包括：

获得人脸与预先设定的每一固定拍摄位置之间的距离，并确定所述距离中最小的距离对应的固定拍摄位置的固定拍摄角度；

判断所述最小的距离是否大于预设的阈值；

当所述最小的距离大于预设的阈值时，将所述预设拍摄角度变更为所述最小的距离对应的固定拍摄位置的固定拍摄角度。

5.一种摄像头拍摄角度的确定装置，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测摄像头采集的图像中是否包含人脸；

第一处理模块，用于当图像中包含人脸时，确定人脸在图像中所处的位置；

第二处理模块，用于根据人脸在图像中所处的位置，确定摄像头的预设拍摄角度，所述预设拍摄角度为能使人脸位于摄像头拍摄的图像中的拍摄角度。

6.如权利要求5所述的确定装置，其特征在于，还包括：

第一控制模块，用于在检测模块检测摄像头采集的图像中是否包含人脸之前，控制摄像头转动预设步长角度；

第二控制模块，用于在第一控制模块控制摄像头转动预设步长角度之后，控制所述摄像头采集图像。

7.如权利要求5所述的确定装置，其特征在于，所述第二处理模块包括：

第一确定单元，用于确定人脸的上边界点、下边界点、左边界点和右边界点；

第二确定单元，用于根据人脸的上边界点、下边界点、左边界点、右边界点各自在图像中的位置，确定所述摄像头的预设拍摄角度范围，选择范围内的一个值作为预设拍摄角度。

8.如权利要求5所述的确定装置，其特征在于，还包括：

第三处理模块，用于获得人脸与预先设定的每一固定拍摄位置之间的距离，并确定所述距离中最小的距离对应的固定拍摄位置的固定拍摄角度；

判断模块，用于判断所述最小的距离是否大于预设的阈值；

变更模块，用于当所述最小的距离大于预设的阈值时，将所述预设拍摄角度变更为所述最小的距离对应的固定拍摄位置的固定拍摄角度。

9.一种摄像系统，包括摄像头，其特征在于，还包括如权利要求5-8中任一所述的摄像头拍摄角度的确定装置。

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