[发明专利]一种人脸跟踪系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种人脸跟踪系统与方法，可在实时聊天、直播、录播、自拍、监控的过程中自动跟踪人脸，使得使用者在移动中人脸始终在屏幕中央。

背景技术

随着电子与移动通信技术的发展，手机、平板等带有摄像头的智能设备迅速发展，基于这些带有摄像头的智能设备进行远程视频社交、视频会议、视频直播、远程监控、拍摄照片、录制视频的功能得到越来越广泛的应用。但是，用户在使用这些设备进行拍摄及视频互动时，希望能够解放双手与身体，在移动过程中依然能够自动进行有效自拍及视频互动。本发明可在视频聊天、视频会议、视频直播、远程监控、远程自拍时自动跟踪人脸，使得使用者在自由行动过程中人脸始终处于人脸设备的屏幕中央。

发明内容

本发明采用的技术方案为：人脸跟踪方法在智能设备、电机控制模块、旋转模块、通讯模块构成的人脸跟踪系统内分配操作，其中，智能设备可固定于旋转模块之上。人脸跟踪方法包括以下步骤：当前视频图像读取、图像预处理、人脸检测获取模板人脸、模板人脸特征值计算、下一帧图像候选人脸特征值计算、候选人脸特征值与模板人脸特征值匹配、人脸位置计算，以及电机控制模块控制旋转模块调整智能设备位置。首先由智能设备读取一帧图像，对图像亮度预处理之后进行人脸检测，将其中最大的人脸设为人脸模板并计算其特征值，用于后续人脸跟踪的基准；然后，在下一帧同一位置附近选取与人脸模板一样大小的图像作为候选人脸，计算出人脸特征，并与人脸模板的人脸特征进行匹配，若计算得出人脸位置发生偏移，则由电机控制模块控制旋转模块调整智能设备位置使人脸处于屏幕中央。该方法经过多帧跟踪后，重新进行人脸检测，更新人脸模板。本发明的技术方案总流程图如图1所示。

本发明中的人脸跟踪方法实现步骤如下：

（1）读取当前帧视频图像I_k；

（2）计算当前帧视频图像I_k的平均亮度B_M(I_k) ，并令j=0，其中j为帧计数变量；

（3）如果B_bl≥B_M(I_k)≥B_br，则将I_k 作为后续检测的图像I’并转至步骤（5）；否则，转至步骤（4）；其中B_bl是亮度过暗的阈值，B_br是亮度过亮的阈值；

（4）对图像I_k进行亮度调整得到新的图像I’；

（5）在图像I’中检测人脸，选择最大的人脸F_max；

（6）将F_max作为后续跟踪使用的人脸模板F_t，并记录F_t的位置P(F_t)及大小S(F_t)，求F_t的人脸特征值A(F_t)；

（7）判断跟踪得到的人脸是否处于屏幕中央宽度为W的区域，若在此区域中则转至步骤（8）；若人脸不在屏幕中央宽度为W的区域，则计算前后两个位置的位移距离，根据位移距离计算人脸到正中央需要的偏转量，将偏转量通过通讯模块发送给电机控制系统，转至步骤（8），同时电机控制系统控制旋转模块旋转相应偏移量，带动智能设备旋转使人脸处于屏幕中央；

（8）读取下一帧视频图像I_k+1，并令j=j+1；

（9）如果j≥N，则转至步骤（2）；否则，转至步骤（10）；其中，N为更新模板的间隔帧数；