專利名稱：可視對講門鈴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及可視對講領(lǐng)域，特別是一種可動態(tài)跟蹤人體面部 的可視對講門鈴。
背景技術(shù)：
隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，對講門鈴已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于樓宇 門鈴系統(tǒng)、治安防范等領(lǐng)域。
現(xiàn)有的可視對講門鈴是從進行音頻傳輸?shù)膶χv門鈴發(fā)展而來。可 視對講門鈴的原理實際是在原有對講門鈴的室外機上安裝了 一個攝 像頭，在用戶家中的室內(nèi)機上安裝一個顯示屏。來訪者可以通過室 外機輸入用戶的房間號碼而接通希望訪問房間的門鈴，此時可視對 講室外機到用戶室內(nèi)機之間的線路連通，實現(xiàn)室外機攝像頭采集的 圖像數(shù)據(jù)到室內(nèi)機顯示屏的單向傳輸，以及室內(nèi)機及室外機話筒采 集的聲音數(shù)據(jù)在室內(nèi)機和室外機之間的雙向傳輸。這樣，室內(nèi)的用 戶除了可以通過對話判斷來訪者的身^f分以外，還可以通過顯示屏直 接觀察到來訪者。
例如，中國實用新型專利200520017171.1中公開了一種能感知 來訪者的可視對講門鈴，由室內(nèi)機和室外機兩部分構(gòu)成，室外機由 紅外線發(fā)射和接收電路、環(huán)境亮度取樣電路、門狀態(tài)判斷電路、開 鎖控制電路、照明電路、單片機、室外對講與攝像控制電路、振鈴 信號電路、手動控制電路、話音控制電路和攝像機、室外對講門鈴 組成；室內(nèi)機由顯示控制電路、顯示器、室內(nèi)對講門鈴和電源連接 組成。利用單片機控制紅外探測電路，自動對來人身份進行識別。
現(xiàn)有的可視對講門鈴系統(tǒng)使用的攝像頭多釆用視角為90°以上 的廣角鏡頭，從而能夠采集到較大角度范圍內(nèi)的圖像信息。然而，廣角鏡頭的邊緣部分都存在某種程度的形變，特別是在可視對講門 鈴系統(tǒng)的應(yīng)用中，通常攝像頭離來訪者的距離較近，當人站在偏離 畫面中心的位置上時，這種形變尤其明顯，嚴重影響畫面質(zhì)量。因 此，當訪客所處的位置具攝像頭太近或太遠、太左或太右時，都會 對畫面質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，甚至在顯示屏上無法完整顯示訪客的 面部圖像，從而導(dǎo)致室內(nèi)的用戶無法通過顯示屏準確地分辨來訪者 的身份，給用戶帶來了安全隱患。

實用新型內(nèi)容
有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供 一 種可動態(tài)跟蹤人體 面部的可視對講門鈴，通過驅(qū)動攝像頭進行伸縮或轉(zhuǎn)動，從而保證 來訪者的面部處于圖像中心。
本實用新型提供一種可動態(tài)跟蹤人體面部的可視對講門鈴，包括 室內(nèi)機和室外機，所述室外機安裝有攝像頭，該室外機可向室內(nèi)機
進行單向的視頻傳輸和音頻的雙向傳輸，所述室外機還包括
觸發(fā)單元，用于根據(jù)攝像頭采集的圖像信息判斷并鎖定人體面部 在圖像中的位置；
位置信息采集單元，用于采集人體面部的角度和距離變化信息并 將該信息傳送給運動判斷跟蹤單元；
運動判斷跟蹤單元，根據(jù)從位置信息采集單元接收的位置變化信 息計算出攝像頭應(yīng)該調(diào)整的角度和距離數(shù)據(jù)，并將該角度和距離數(shù) 據(jù)信息傳送給攝像頭驅(qū)動單元；以及
攝像頭驅(qū)動單元，根據(jù)從運動判斷跟蹤單元接收的角度和距離數(shù) 據(jù)信息，對攝像頭的角度變化和焦距伸縮進行調(diào)整。
所述觸發(fā)單元包括膚色特征判斷模塊，用于識別圖像獲取區(qū)域內(nèi) 屬于人體膚色范圍之內(nèi)的區(qū)域信息；面部特征判斷模塊，用于識別 膚色特征判斷模塊識別出的區(qū)域信息內(nèi)是否存在人體面部特征。
所述位置信息采集單元包括圖像處理模塊，用于對攝像頭所釆集 的圖像進行處理。
4所述位置信息采集單元包括判斷人體面部偏離攝像頭中心的距 離的紅外距離傳感器和判斷人體面部偏離攝像頭中心的角度紅外角 度傳感器。
所述位置信息采集單元為超聲波測量傳感器。
根據(jù)該技術(shù)方案，能夠?qū)碓L者所述的位置進行實時地跟蹤，并 通過驅(qū)動攝像頭的轉(zhuǎn)動以調(diào)整角度，使來訪者的面部總是處于圖像 的中心，以及通過攝像頭的伸縮以調(diào)整焦距，保證來訪者面部圖像 的清晰。
其中，本實用新型通過判別膚色和人體面部特征來識別人體面部。 并且，可以采用多種方式來采集人體面部的角度和距離變化信
息，如通過圖像處理、紅外距離傳感器和紅外角度傳感器、或超聲
波測量傳感器，可以根據(jù)現(xiàn)場需要進行選擇。


圖1為本實用新型的可視對講門鈴的功能模塊圖2為本實用新型的一個優(yōu)選實施方式的原理示意圖。
具體實施方式
本實用新型的可視對講門鈴包括室內(nèi)機和室外機，該室外機設(shè)置 有攝像頭，該攝像頭采集的圖像數(shù)據(jù)可以由室外機傳送到室內(nèi)機的 顯示屏，如圖1示出的本實用新型的可視對講門鈴的功能模塊圖， 該室外機還包括觸發(fā)單元、位置信息采集單元、運動判斷跟蹤單元 和攝像頭驅(qū)動單元，其中
觸發(fā)單元，用于根據(jù)攝像頭采集的圖像信息判斷并鎖定人體面部 在圖像中的位置；
位置信息采集單元，根據(jù)觸發(fā)單元中生成的人體面部位置數(shù)據(jù)對 人體面部的角度和距離變化信息進行采集，并將采集到的數(shù)據(jù)傳送 給運動判斷跟蹤單元；
運動判斷跟蹤單元，根據(jù)從位置信息釆集單元接收的人體面部的角度和距離變化信息計算攝像頭應(yīng)該調(diào)整的角度和距離數(shù)據(jù)，并將
計算得到的數(shù)據(jù)傳送給攝像頭驅(qū)動單元；
攝像頭驅(qū)動單元，根據(jù)從運動判斷跟蹤單元接收的數(shù)據(jù)對攝像頭 的角度變化和焦距伸縮進行調(diào)整。
下面參照圖1的才莫塊圖，對可動態(tài)跟蹤人體面部的可視對講門鈴 的工作原理進行描述
第一步驟所述觸發(fā)單元根據(jù)攝像頭采集的圖像信息，對人體面 部的位置進行判斷并鎖定。
在本實用新型的一個具體實施例中，所述觸發(fā)單元具有膚色特征
判斷模塊和面部特征判斷模塊，用以在攝像頭獲取的圖像中判斷并 鎖定人體面部的位置。該判斷步驟具體包括
首先由膚色特征判斷模塊判斷攝像頭獲取圖像的區(qū)域內(nèi)是否存 在屬于人體膚色范圍之內(nèi)的區(qū)域，所述的膚色范圍指得是預(yù)先通過 RGB色彩模式確定的不同人種的膚色數(shù)據(jù)分布區(qū)間。如果存在屬于 人體膚色范圍之內(nèi)的區(qū)域，則將該區(qū)域的坐標數(shù)據(jù)信息傳送給面部 特征判斷模塊以進一 步判斷；
然后由面部特征判斷模塊基于來自膚色特征判斷模塊的數(shù)據(jù)信 息，判斷上述區(qū)域內(nèi)是否存在人體面部特征，包括面部形狀、五官 之間的比例等范圍內(nèi)的特征，如果存在，判斷該區(qū)域為人體面部；
最后，觸發(fā)單元借助于上述兩個子模塊檢測到采集圖像內(nèi)的人體 面部圖像后將該區(qū)域鎖定，并將鎖定的區(qū)域信息傳送給位置信息采 集單元。
如果膚色特征判斷模塊和面部特征模塊分別都無法識別膚色數(shù) 據(jù)信息和面部特征信息，則把該無法識別的信息傳送給位置信息釆 集單元。
第二步驟位置信息采集單元繼續(xù)掃描人體相對攝像頭移動的角 度和距離。該角度是以攝像頭中心位置為基點，垂直于安裝室外機 的門體或墻體的軸線為基準，所測量的水平方向的角度；該距離是 在攝像頭的中心位置所在的水平面上，根據(jù)測得的人體水平方向的角度，測量攝像頭基點到人體的距離。然后將測得的距離和角度數(shù) 據(jù)傳送至運動判斷跟蹤單元。
在本實用新型的一個具體實施例中，位置信息采集單元可以使用
圖像處理模塊來對釆集的圖像進行處理和分析。每隔 一 個很短的時 間間隔，攝像頭就會將一幀圖像發(fā)送到位置信息采集單元。圖像處 理模塊將傳輸過來的攝像頭拍攝的圖像劃分為多個小的區(qū)域，并將 相鄰拍攝的圖像之間相比較，其中，背景區(qū)域會近似相同，人體面 部的移動為主要的變化的內(nèi)容。隨后，圖像處理模塊對人體面部區(qū) 域移動和變化的軌跡進行實時地計算，就可以得出人體面部在 一 定 時間間隔內(nèi)相對攝像頭移動的距離和角度，并將該數(shù)據(jù)發(fā)送到運動 判斷跟蹤單元。
第三步驟運動判斷跟蹤單元根據(jù)所述的距離和角度數(shù)據(jù)，換 算出攝像頭需要進行的角度和焦距的調(diào)整數(shù)據(jù)，并將攝像頭的焦距 和角度調(diào)整數(shù)據(jù)發(fā)送給攝像頭驅(qū)動單元。
第四步驟攝像頭驅(qū)動單元根據(jù)從運動判斷跟蹤單元接收的角
度和焦距調(diào)整數(shù)據(jù)驅(qū)動攝像頭進行轉(zhuǎn)動和鏡頭的伸縮。
其中，位置信息釆集單元以 一 定時間間隔不斷向運動判斷跟蹤 單元發(fā)送數(shù)據(jù)信息，執(zhí)行上述步驟，對人體面部進行實時跟蹤，將 用戶保持在圖像中央。直至用戶確認圖像中來訪者的身份，將對講 門鈴掛斷后，則觸發(fā)終止指令，結(jié)束上述步驟。
在本實用新型的 一個優(yōu)選實施例中，觸發(fā)單元的判斷并鎖定人 體面部的功能、以及位置信息采集單元的釆集人體面部的角度和距 離變化信息的功能可以僅通過使用紅外傳感器就都能夠得以實現(xiàn)。 如圖2所示，在單元門口機上高度為h處設(shè)置一個紅外角度探頭和 一個同水平面的紅外距離探頭。當人體移動到紅外探測區(qū)域后，通 過紅外距離探頭測定的探頭與人體最高點之間的有效距離L，并通過 紅外角度探頭測定人體最高點與紅外角度探頭所在平面之間的仰角 a,則可以通過以下算式得知人體高度H=h+L*sina。按照頭部與身 高1: 9的比例可以大致確定人體面部的位置。
7當人體面部被鎖定后，紅外距離傳感器實時將人體面部偏離攝 像頭中心的距離數(shù)據(jù)傳送至運動判斷跟蹤單元，同時紅外角度傳感 器實時將人體面部偏離攝像頭中心的角度數(shù)據(jù)傳送至運動判斷跟蹤 單元，運動判斷跟蹤單元根據(jù)接收到的距離和角度數(shù)據(jù)換算出攝像 頭的焦距和角度調(diào)整數(shù)據(jù)，然后發(fā)送至攝像頭驅(qū)動單元以驅(qū)動攝像 頭的鏡頭伸縮相應(yīng)的距離或轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度。
上述位置信息采集單元的功能還可以采用超聲波測量傳感器來 實現(xiàn)。當人體面部被鎖定后，超聲波測量傳感器實時將人體面部偏 離攝像頭中心的距離和角度數(shù)據(jù)傳送至運動判斷跟蹤單元。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本 實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種可視對講門鈴，包括室內(nèi)機和室外機，所述室外機安裝有攝像頭，該室外機可向室內(nèi)機進行視頻傳輸，其特征在于，所述室外機還包括觸發(fā)單元，用于根據(jù)攝像頭采集的圖像信息判斷并鎖定人體面部在圖像中的位置；位置信息采集單元，用于采集人體面部的角度和距離變化信息并將該信息傳送給運動判斷跟蹤單元；運動判斷跟蹤單元，根據(jù)從位置信息采集單元接收的位置變化信息計算出攝像頭應(yīng)該調(diào)整的角度和距離數(shù)據(jù)，并將該角度和距離數(shù)據(jù)信息傳送給攝像頭驅(qū)動單元；以及攝像頭驅(qū)動單元，根據(jù)從運動判斷跟蹤單元接收的角度和距離數(shù)據(jù)信息，對攝像頭的角度變化和焦距伸縮進行調(diào)整。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視對講門鈴，其特征在于，所述觸 發(fā)單元包括膚色特征判斷模塊，用于識別圖像獲取區(qū)域內(nèi)屬于人體膚色范圍 之內(nèi)的區(qū)域信息；面部特征判斷模塊，用于識別膚色特征判斷模塊識別出的區(qū)域信 息內(nèi)是否存在人體面部特征。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可視對講門鈴，其特征在于，所述位 置信息采集單元包括圖像處理模塊，用于對攝像頭所采集的圖像進 行處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視對講門鈴，其特征在于，所述位 置信息采集單元包括紅外距離傳感器和紅外角度傳感器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視對講門鈴，其特征在于，所述位 置信息采集單元包括超聲波測量傳感器。
專利摘要本實用新型提供了一種可視對講門鈴，包括室內(nèi)機和室外機，室外機安裝有攝像頭，可向室內(nèi)機進行視頻傳輸，室外機還包括觸發(fā)單元，用于根據(jù)攝像頭采集的圖像信息判斷并鎖定人體面部在圖像中的位置；位置信息采集單元，用于采集人體面部的角度和距離變化信息并將該信息傳送給運動判斷跟蹤單元；運動判斷跟蹤單元，根據(jù)從位置信息采集單元接收的位置變化信息計算出攝像頭應(yīng)該調(diào)整的角度和距離數(shù)據(jù)，并將該角度和距離數(shù)據(jù)信息傳送給攝像頭驅(qū)動單元；以及攝像頭驅(qū)動單元，根據(jù)從運動判斷跟蹤單元接收的角度和距離數(shù)據(jù)信息，對攝像頭的角度變化和焦距伸縮進行調(diào)整。本實用新型可以實現(xiàn)來訪者的面部處于圖像顯示的中心。
文檔編號H04N7/18GK201263196SQ20082013380
公開日2009年6月24日 申請日期2008年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日
發(fā)明者張雁玻, 李志罡, 郭義合 申請人:海爾集團公司;青島海爾智能家電科技有限公司