本發(fā)明涉及一種智能空調(diào)雙攝像頭追蹤獲取清晰人體圖像的方法。

背景技術：

現(xiàn)有空調(diào)智能化是一個大的必然的趨勢。在空調(diào)上加入語音識別和圖像識別是很可行的方式。有涉及到圖像獲取的，一般都是在空調(diào)上安裝一個固定的攝像頭通過該攝像頭獲取圖像。

由于只有一個攝像頭，受硬件因素影響有以下缺點：

1、若采用清晰度高的攝像頭則所獲取的圖像的空間范圍較小；

2、如果選擇廣角攝像頭獲取的圖像范圍有所提高但獲取的圖像細節(jié)的清晰度不高。

因此這種技術方案往往不能很好的滿足智能空調(diào)獲取廣視角并且保留很多圖像細節(jié)的需求。另外現(xiàn)有的技術方案在獲取圖像的部分一般是沒重點的無差別的獲取圖像，這一點不夠智能，會浪費運算資源。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種智能空調(diào)雙攝像頭追蹤獲取清晰人體圖像的方法，其通過在空調(diào)上安裝廣角攝像頭、普通攝像頭以及可帶動普通攝像頭轉(zhuǎn)動的步進電機來解決獲取圖像的空間范圍小和細節(jié)圖像不夠清晰的問題。

本發(fā)明采用的技術方案是，

一種智能空調(diào)雙攝像頭追蹤獲取清晰人體圖像的方法，在智能空調(diào)上安裝廣角攝像頭、普通攝像頭以及可帶動普通攝像頭進行掃描模式轉(zhuǎn)動或者追蹤模式轉(zhuǎn)動的步進電機；通過圖形處理模塊讀取廣角攝像頭的圖像先進行人臉檢測，只有當廣角攝像頭檢測到人臉時才進一步對掃描模式下普通攝像頭采集的圖像進行人臉檢測，若此時普通攝像頭沒有檢測人臉，則輸出模塊讀取廣角攝像頭的圖像進行輸出，若此時普通攝像頭檢測到人臉，則輸出模塊讀取普通攝像頭的圖像進行輸出，同時，步進電機控制普通攝像頭進入跟蹤模式對后續(xù)采集的圖像人臉進行跟蹤，計算圖像中的人臉位置在攝像頭中心的偏移方向和偏移角度，根據(jù)該偏移方向和偏移角度調(diào)整攝像頭朝向，直至人臉跟蹤丟失，則步進電機控制普通攝像頭進入掃描模式，通過圖形處理模塊讀取廣角攝像頭的圖像先進行人臉檢測，重復上述工作。

進一步地，所述方法具體包括以下步驟，

步驟1、開機后廣角攝像頭開始獲取圖像，步進電機控制普通攝像頭進入掃描模式，控制該普通攝像頭在廣角攝像頭的視角范圍內(nèi)從左到右、從右到左地來回掃描；

步驟2、圖形處理模塊讀取廣角攝像頭的圖像先進行人臉檢測，只有當廣角攝像頭檢測到人臉時才進一步對掃描模式下普通攝像頭采集的圖像進行人臉檢測，若此時普通攝像頭沒有檢測人臉，則輸出模塊讀取廣角攝像頭的圖像進行輸出，返回步驟2；若此時普通攝像頭檢測到人臉，則輸出模塊讀取普通攝像頭的圖像進行輸出，進入步驟3；

步驟3、步進電機控制普通攝像頭進入跟蹤模式對后續(xù)采集的圖像人臉進行跟蹤，計算圖像中的人臉位置在攝像頭中心的偏移方向和偏移角度，根據(jù)該偏移方向和偏移角度調(diào)整攝像頭朝向，使得人臉位置處于攝像頭中心，當人臉跟蹤丟失時，步進電機控制普通攝像頭進入掃描模式，同時轉(zhuǎn)至步驟2。

進一步地，在圖形處理模塊讀取廣角攝像頭的圖像進行人臉檢測前增加一步驟，即圖形處理模塊同時讀取廣角攝像頭和普通攝像頭采集的圖像，對其進行亮度判斷及亮度調(diào)整，如果圖像的亮度值不在預設的優(yōu)質(zhì)圖像亮度區(qū)間內(nèi)，則分別調(diào)整兩個攝像頭的曝光時間和iso感光度并丟棄該圖像，直至兩個攝像頭的圖像的亮度值均在預設的優(yōu)質(zhì)圖像亮度區(qū)間內(nèi)。

進一步地，在進行人臉檢測時，把圖像轉(zhuǎn)化成灰度圖,并把灰度圖看成是一個m*n的像素矩陣，接著在像素矩陣上建立坐標系，左上角坐標為原點(0,0)，x軸表示寬度從左到右增加，y軸表示高度從上到下增加，然后用一個預設的最小的人臉框(wmin,hmin)，人臉框的初始坐標為(0，0)，從圖像左上角開始從左到右從上到下的滑動，直到把整個圖像處理完；然后再逐漸增加人臉框的大小并在整副圖像中滑動，直至人臉框增加到預設人臉框的最大值(wmax，hmax)；每次滑動到一個位置就取出人臉框中的像素點組成一幅圖像進行人臉檢測，如果檢測到人臉則記錄下人臉框的左上角的坐標(x，y)和大小(width，height)，其中，wmin≤width≤wmax，hmin≤height≤hmax。

進一步地，普通攝像頭處于跟蹤模式時，圖形處理模塊讀取該普通攝像頭的圖像并進行人臉檢測，當檢測到人臉時，記錄下人臉框的左上角的坐標(x，y)和大小(width，height)，判斷人臉位置是否處于普通攝像頭的中心區(qū)域即普通攝像頭的圖像的中心區(qū)域位置，若人臉位置處于普通攝像頭的中心區(qū)域，即x<m/2<x+width時，則攝像頭不轉(zhuǎn)動，圖形處理模塊繼續(xù)讀取普通攝像頭的圖像進行人臉檢測；若人臉位置沒有處于普通攝像頭的中心區(qū)域，即m/2<x或者m/2>x+width時，則計算普通攝像頭需要轉(zhuǎn)動的角度α＝((x+width/2)-m/2)/m*30°，

如果α＝0，普通攝像頭不需要轉(zhuǎn)動，即需轉(zhuǎn)動的角度為零；

如果α>0，普通攝像頭需要正轉(zhuǎn)動的角度為α，即需要向普通攝像頭獲取圖像的右邊轉(zhuǎn)動；

如果α<0，普通攝像頭需要反向轉(zhuǎn)動的角度為α，即需要向普通攝像頭獲取圖像的左邊轉(zhuǎn)動；

步進電機控制器根據(jù)計算所得的普通攝像頭轉(zhuǎn)動方向和角度以及齒輪間的齒比，轉(zhuǎn)化計算出步進電機的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動角度；然后再根據(jù)步進電機的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動角度生成脈沖控制信號發(fā)送給步進電機驅(qū)動器，步進電機驅(qū)動器根據(jù)所接收到的脈沖控制信號給步進電機供電，使步進電機朝向計算出的方向轉(zhuǎn)動應有的角度，通過齒輪帶動普通攝像頭轉(zhuǎn)動到朝向普通攝像頭當前獲取圖像中人臉的位置，然后輸出模塊讀取該普通攝像頭獲取的圖像進行輸出，普通攝像頭繼續(xù)進行人臉跟蹤。

進一步地，所述廣角攝像頭的視角為90°，普通攝像頭的視角為30°。

本發(fā)明通過在空調(diào)上加入廣角攝像頭、普通攝像頭以及可帶動普通攝像頭轉(zhuǎn)動的步進電機來解決獲取圖像的空間范圍小和細節(jié)圖像不夠清晰的問題。其中，廣角攝像獲取廣視角的全局圖像以實現(xiàn)獲取空間范圍大的圖像，先對廣角攝像頭采集的圖像進行人臉檢測，只有檢測到人臉時，才進一步對普通攝像頭采集的高清晰度圖像進行人臉檢測，步進電機控制普通攝像頭進入跟蹤模式，并調(diào)整攝像頭的角度，準確捕捉并追蹤人臉，意味著當處于掃描模式下，僅對廣角攝像頭采集的圖像進行人臉檢測，不僅獲取圖像的視角比較大，且計算量較低，一旦進入跟蹤模式，則對清晰度較高的圖像進行人臉檢測，從而能準確捕捉并追蹤人臉，本發(fā)明能利用有限的計算資源達到更為準確、實時的圖像檢測效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明流程圖；

圖2為本發(fā)明之普通攝像頭跟蹤模式流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明公開了一種智能空調(diào)雙攝像頭追蹤獲取清晰人體圖像的方法，其通過在空調(diào)上加入廣角攝像頭、普通攝像頭以及可帶動普通攝像頭轉(zhuǎn)動的步進電機來解決獲取圖像的空間范圍小和細節(jié)圖像不夠清晰的問題。其中，廣角攝像獲取廣視角的全局圖像以實現(xiàn)獲取空間范圍大的圖像，步進電機控制普通攝像頭在廣視角攝像頭的視角范圍內(nèi)來回轉(zhuǎn)動，捕捉并追蹤人體，以便獲得清晰的細節(jié)圖像。參照圖1所示，本發(fā)明的具體方法如下所示。

步驟1、開機后廣角攝像頭和普通攝像頭開始獲取圖像，步進電機控制普通攝像頭開啟掃描模式，轉(zhuǎn)動的方式是在廣視角攝像頭的視角范圍內(nèi)從左到右、從右到左的來回掃描。

本實施例中，廣角攝像頭的視角為90°普通攝像頭的視角為30°。在同等像素下普通攝像頭所獲取的圖像與從廣角攝像頭獲取的圖像截取出的相應部分對比，像素點是廣角攝像頭的3倍，圖片細節(jié)也是廣角攝像頭的3倍。所以，當廣角攝像頭檢測到人臉而普通攝像頭沒有檢測到人臉時，輸出模塊讀取廣角攝像頭的圖像并進行輸出，以滿足人們對圖像較大的空間范圍方面的需求。而當普通攝像頭中檢測到人臉時，輸出模塊讀取普通攝像頭的圖像進行輸出，以滿足人們對圖像的細節(jié)方面的需求。

步驟2、圖形處理模塊分別讀取廣角攝像頭和普通攝像頭的圖像，對廣角攝像頭和普通攝像頭的圖像進行亮度判斷及亮度調(diào)整。

在進行亮度判斷時，分別看廣角攝像頭和普通攝像頭獲取的圖像的亮度值是否在預設的優(yōu)質(zhì)圖像亮度區(qū)間內(nèi)，如果圖像的亮度值不在預設的優(yōu)質(zhì)圖像亮度區(qū)間內(nèi)，則分別調(diào)整兩個攝像頭的曝光時間和iso感光度并丟棄該圖像，直至兩個攝像頭的圖像的亮度值均在預設的優(yōu)質(zhì)圖像亮度區(qū)間內(nèi)，然后進入步驟3。

曝光時間和iso感光度的調(diào)整策略是：如果亮度值過低則延長曝光時間、調(diào)高iso感光度；如果亮度值過高則剪短曝光時間、調(diào)低iso感光度。

步驟3、圖形處理模塊首先對廣角攝像頭獲取的圖像進行人臉檢測，當該廣角攝像頭的圖像中沒有檢測到人臉時，進入步驟2；當廣角攝像頭的圖像中檢測到人臉時，圖形檢測模塊對普通攝像頭獲取的圖像進行人臉檢測。此時，若普通攝像頭的圖像中沒有檢測到人臉，輸出模塊讀取該廣角攝像頭的圖像進行輸出，并進入步驟2；若普通攝像頭的圖像中檢測到人臉，輸出模塊讀取普通攝像頭的圖像進行輸出，并進入下一步驟。

在進行廣角攝像頭或者普通攝像頭的圖像的人臉檢測時，首先把圖像轉(zhuǎn)化成灰度圖并把灰度圖看成是一個m*n的像素矩陣，其中，m為像素的寬度，n為像素的高度。接著在像素矩陣上建立坐標系，左上角坐標為原點(0,0)，x軸表示寬度從左到右增加，y軸表示高度從上到下增加，每個像素點代表1個值。然后用一個預設的最小的人臉框(wmin,hmin)從圖像左上角開始從左到右從上到下的滑動，直到把整個圖像處理完；然后再逐漸增加人臉框的大小并在整副圖像中滑動，直至人臉框增加到預設人臉框的最大值(wmax，hmax)。

假設人臉框的初始坐標為(0，0)然后先從左往右滑動，每次滑動a個像素，當滑動了b次，圖像中的這一行結(jié)束，即a*b＝m，則人臉框進入下一行繼續(xù)重復上面的滑動，直到把整個圖像滑動完。然后再逐漸增加人臉框的大小并在整副圖像中滑動，直至人臉框增加到預設人臉框的最大值。每次滑動到一個位置就取出人臉框中的像素點組成一幅圖像進行人臉檢測，如果檢測到人臉則記錄下人臉框的左上角的坐標(x，y)和大小(width，height)，其中，wmin≤width≤wmax，hmin≤height≤hmax。

步驟4、步進電機控制普通攝像頭進入跟蹤模式對后續(xù)采集的圖像人臉進行跟蹤，計算圖像中的人臉位置在攝像頭中心的偏移方向和偏移角度，根據(jù)該偏移方向和偏移角度調(diào)整攝像頭朝向，當跟蹤丟失時，步進電機控制普通攝像頭進入掃描模式，同時轉(zhuǎn)至步驟2。

參照圖2所示，普通攝像頭是轉(zhuǎn)動的，所以在跟蹤模式時，普通攝像頭隨著人臉的移動而移動。本實施例中，蹤人臉位置的方法是判斷每一幀人臉圖像是否在攝像頭獲取圖像的中心區(qū)域，以人臉位置相對于圖像中心區(qū)域的位置來調(diào)整攝像頭方向。當普通攝像頭的中心處在人臉范圍區(qū)域內(nèi)都認為人臉在普通攝像頭中心，當人臉處在普通攝像頭中心時，普通攝像頭就不再轉(zhuǎn)動。

普通攝像頭處于跟蹤模式即進行人臉跟蹤，圖形處理模塊讀取該普通攝像頭的圖像并進行人臉檢測，當檢測到人臉時，判斷人臉位置是否處于普通攝像頭的中心區(qū)域即普通攝像頭的圖像的中心區(qū)域位置，若人臉位置處于普通攝像頭的中心區(qū)域，則攝像頭不轉(zhuǎn)動，圖形處理模塊繼續(xù)讀取普通攝像頭的圖像進行人臉檢測；若人臉位置沒有處于普通攝像頭的中心區(qū)域，則計算人臉位置相對于攝像頭中心的偏移方向和偏移角度，步進電機根據(jù)該偏移方向和偏移角度調(diào)整攝像頭的位置，然后輸出模塊讀取該普通攝像頭獲取的圖像進行輸出，普通攝像頭繼續(xù)進行人臉跟蹤。當普通攝像頭的圖像中檢測不到人臉時即為跟蹤丟失，此時，進入下一步驟。

舉例來說，圖像中人臉的位置為左上角的坐標(x，y)和大小(width，height)，整幅圖像的大小為(m，n)，m為寬度，n為高度。

那么首先判斷圖像中的人臉圖像是否處于攝像頭的中心區(qū)域，即判斷普通攝像頭的中心是否處在人臉范圍區(qū)域內(nèi)。當x<m/2<x+width時，即認為人臉在普通攝像頭獲取圖像的中心區(qū)域，攝像頭停止轉(zhuǎn)動。當m/2<x或者m/2>x+width時，即人為人臉不在普通攝像頭的圖像的中心區(qū)域，攝像頭進行轉(zhuǎn)動，此時，普通攝像頭需要轉(zhuǎn)動的角度α＝((x+width/2)-m/2)/m*30°。

如果α＝0，普通攝像頭不需要轉(zhuǎn)動，即需轉(zhuǎn)動的角度為零；

如果α>0，普通攝像頭需要正轉(zhuǎn)動的角度為α，即需要向普通攝像頭獲取圖像的右邊轉(zhuǎn)動；

如果α<0，普通攝像頭需要反向轉(zhuǎn)動的角度為α，即需要向普通攝像頭獲取圖像的左邊轉(zhuǎn)動。

步進電機控制器根據(jù)計算所得的普通攝像頭轉(zhuǎn)動方向和角度以及齒輪間的齒比，轉(zhuǎn)化計算出步進電機的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動角度；然后再根據(jù)步進電機的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動角度生成脈沖控制信號發(fā)送給步進電機驅(qū)動器。步進電機驅(qū)動器根據(jù)所接收到的脈沖控制信號給步進電機供電，使步進電機朝向計算出的方向轉(zhuǎn)動應有的角度，通過齒輪帶動普通攝像頭轉(zhuǎn)動到朝向普通攝像頭當前獲取圖像中人臉的位置。

本發(fā)明通過在空調(diào)上加入廣角攝像頭、普通攝像頭以及可帶動普通攝像頭轉(zhuǎn)動的步進電機來解決獲取圖像的空間范圍小和細節(jié)圖像不夠清晰的問題。其中，廣角攝像獲取廣視角的全局圖像以實現(xiàn)獲取空間范圍大的圖像，先對廣角攝像頭采集的圖像進行人臉檢測，只有檢測到人臉時，才進一步對普通攝像頭采集的高清晰度圖像進行人臉檢測，步進電機控制普通攝像頭進入跟蹤模式，并調(diào)整攝像頭的角度，準確捕捉并追蹤人臉，意味著當處于掃描模式下，僅對廣角攝像頭采集的圖像進行人臉檢測，不僅獲取圖像的視角比較大，且計算量較低，一旦進入跟蹤模式，則對清晰度較高的圖像進行人臉檢測，從而能準確捕捉并追蹤人臉，本發(fā)明能利用有限的計算資源達到更為準確、實時的圖像檢測效果。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術范圍作任何限制，故但凡依本發(fā)明的權利要求和說明書所做的變化或修飾，皆應屬于本發(fā)明專利涵蓋的范圍之內(nèi)。