TWI677751B - 攝像裝置與運作攝像裝置的方法 - Google Patents

Abstract

一種攝像裝置，包含攝影機、輔助控制器以及主控制器，其中攝影機電性連接於輔助控制器及主控制器，且輔助控制器電性連接於主控制器。攝影機用以拍攝產生影像串流。輔助控制器用於判斷影像串流中是否存在目標物件，並在影像串流中存在目標物件時發出切換指令。主控制器用於在接獲切換指令時由待機狀態進入運算狀態，且指示輔助控制器進入待機狀態，並自攝影機取得影像串流以辨識目標物件的形貌。

Description

攝像裝置與運作攝像裝置的方法

本發明係關於一種攝像裝置，特別係關於一種包含影像控制器的攝像裝置。

視覺影像偵測技術（Video image detection，VID）係將影像輸入分析儀器中以進行影像辨識，判斷影像中是否具有目標物件或是發生目標事件。視覺影像偵測技術特別廣泛應用於影像監控系統，舉例來說，系統可以將火焰、煙霧、入侵者等設定為目標物件，藉由分析儀器對影像進行辨識，以在拍攝到目標物件時觸發警示裝置。

隨著視覺影像偵測技術的演進，逐漸發展出三維影像的辨識技術，以取得更精準的辨識結果。然而，三維影像的擷取與辨識皆需要大量的運算，因此系統中的影像控制器必須隨時處於高速運行的狀態。換句話說，三維影像的擷取與辨識過程相當耗能，且同時會產生大量的熱能，易導致系統內部元件的損壞，降低系統壽命或是致使系統在運作時產生錯誤。

鑒於上述，本發明提供一種攝像裝置，透過輔助控制器的設置，降低裝置的運作耗能。

依據本發明一實施例的攝像裝置，包含攝影機、輔助控制器以及主控制器，其中攝影機電性連接於輔助控制器及主控制器，且輔助控制器電性連接於主控制器。攝影機用以拍攝產生影像串流。輔助控制器用於判斷影像串流中是否存在目標物件，並在影像串流中存在目標物件時發出切換指令。主控制器用於在接獲切換指令時由待機狀態進入運算狀態，且指示輔助控制器進入待機狀態，並自攝影機取得影像串流以辨識目標物件的形貌。

依據本發明一實施例的運作攝像裝置的方法，適用於包含攝影機、輔助控制器及主控制器的攝像裝置。所述運作攝像裝置的方法包含以攝影機對預設區域進行拍攝以產生影像串流；以輔助控制器判斷影像串流中是否存在目標物件，並在影像串流中存在目標物件時發出切換指令；於主控制器接獲切換指令時，使主控制器由待機狀態進入運算狀態，且使輔助控制器由運算狀態進入待機狀態；以及於主控制器處運算狀態下，以主控制器取得影像串流並辨識目標物件的形貌。

藉由上述結構，本案所揭示的攝像裝置，透過輔助控制器的設置，提供初階且低耗能的影像辨識模式。在此模式下，主控制器處於待機狀態，直到輔助控制器初步偵測到準目標物件時，主控制器會被喚醒以進入進階的影像辨識模式。本案所揭示的攝像裝置透過兩種辨識模式的切換，使得主控制器不必隨時處於高速運行的狀態，進而降低運行的耗能及產熱。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參考圖1，圖1係依據本發明一實施例所繪示的攝像裝置的功能方塊圖。攝像裝置1包含攝影機11、輔助控制器12及主控制器13，其中輔助控制器12電性連接於攝影機11及主控制器13，且主控制器13電性連接於攝影機11。攝影機11用於拍攝產生影像串流，詳細來說，攝影機11例如是深度相機，可以同時拍攝以取得景物的灰階影像資訊與包含深度的三維資訊，其原理在於對待測區域發射參考光束，依據反射光的時間差或相位差換算得到待測區域的深度分布資訊，再結合一般二維相機以取得二維影像資訊。深度相機可藉由結構光、時間光（Time of flight，ToF）或是雙目立體成像的方式實現，於此實施例中，特別係以ToF相機作為攝影機11。

輔助控制器12例如是微控制器（Micro control unit，MCU），可以透過同步串行接口（Synchronous serial interface，SSI）及積體電路匯流排（Inter-integrated circuit bus，I²C bus）電性連接於攝影機11。輔助控制器12包含影像處理單元，用於判斷攝影機11所拍攝的影像串流中是否存在目標物件，其中目標物件例如是人、寵物或其他物體，可經由使用者透過連接於輔助控制器12的使用者介面來進行設定。詳細來說，輔助控制器12可包含記憶體或是外接記憶體以儲存目標物件的長寬比、形狀等等的輪廓資訊。輔助控制器12可以透過I²C bus向攝影機11發出影像串流的擷取指令，攝影機11再依據擷取指令透過SSI傳送影像串流至輔助控制器12。輔助控制器12依據輪廓資訊判斷影像串流中是否存在目標物件，當影像串流中存在目標物體時，輔助控制器12會發送切換指令至主控制器13。

主控制器13例如是系統晶片（System on chip，SoC），可以透過數位視訊管線（Digital video pipeline，DVP）及積體電路匯流排（Inter-integrated circuit bus，I²C bus）與攝影機11電性連接。主控制器13包含影像處理單元，用於在從輔助控制器12接獲切換指令時進入運算狀態，並指示輔助控制器12進入待機狀態。在運算狀態下，主控制器13自攝影機11取得影像串流以辨識影像串流中的目標物件的形貌。詳細來說，主控制器13可以透過I²C bus向攝影機11發出影像串流的擷取指令，攝影機11再依據擷取指令透過DVP傳送影像串流至主控制器13以供主控制器辨識影像串流中的目標物件的形貌。此外，主控制器13可包含記憶體或是外接記憶體以儲存有關於目標物件的多種形貌資訊。舉例來說，當目標物件設定為人時，主控制器13可預存對應於女性及男性的形貌資訊，像是五官的形狀、五官的分布位置等。

如上所述，輔助控制器12在運算狀態下可以初步地解析影像串流中的物件的輪廓；而主控制器13在運算狀態下則可以進階地解析影像串流中的物件的形貌。相較於主控制器13，輔助控制器12在進行運算時的耗能低於主控制器13。此外，於此實施例中，透過攝影機11的DVP及SSI分別與主控制器13及輔助控制器12的連接方式，可以降低電路的複雜度。然而攝影機11亦可透過像是USB或是其他影像介面來與兩種控制器連接，本發明不予限制。

請參考圖2，圖2係依據本發明另一實施例所繪示的攝像裝置的功能方塊圖。於此實施例中，攝像裝置1’包含同於圖1的攝像裝置1的攝影機11、輔助控制器12及主控制器13，於此不再贅述這些元件的作用及彼此間的連接關係。此外，攝像裝置1’更包含輔助攝影機14電性連接於主控制器13，且用於拍攝以產生輔助影像串流並提供至主控制器13以進一步強化目標物件的形貌的特徵。輔助攝影機14例如是包含RGB原色分色濾片或是CMYK補色分色濾片的彩色相機，用於拍攝以產生彩色的輔助影像串流。主控制器13可以透過DVP電性連接於輔助攝影機14並擷取輔助攝影機14所產生的輔助影像串流，以強化目標物件的形貌的特徵。

請參考圖3，圖3係依據本發明又一實施例所繪示的攝像裝置的功能方塊圖。攝像裝置1”包含同於圖1的攝像裝置1的攝影機11、輔助控制器12及主控制器13，於此不再贅述這些元件的作用及彼此間的連接關係。此外，攝像裝置1”更包含無線訊號發射器15電性連接於輔助控制器12，且用於通訊連接於一或多個被控裝置21。無線訊號發射器15例如為紅外線、藍芽、Wi-Fi或其他無線訊號發射器，被控裝置21則例如是電視、冷氣、音響或其他具有對應於無線訊號發射器15的無線訊號接收器的裝置。當輔助控制器12判斷影像串流中存在目標物件時，輔助控制器12透過無線訊號發射器15發出控制指令以控制被控裝置21。舉例來說，藉由輔助控制器12可以設定目標物件為代表一的手勢（即伸出食指的手勢），設定對應於此手勢的控制指令係開啟指令，並將音響設定為被控裝置21。如此一來，當輔助控制器12判斷攝影機11所拍攝的影像串流中存在代表一的手勢時，便會透過無線訊號發射器15發送開啟指令至音響以使音響開啟。

於上述實施例中，無線訊號發射器15係受控於輔助控制器12，而於另一實施例中，無線訊號發射器15亦可電性連接並受控於主控制器13。於此實施例中，輔助控制器12儲存有目標物件的輪廓資訊，主控制器13儲存有關於目標物件的詳細形貌資訊、其對應的控制指令以及對應的被控裝置。當輔助控制器12判斷影像串流中存在目標物件時，會發送切換指令以喚醒主控制器13進行進一步地影像辨識，當主控制器13判斷目標物件的形貌符合預存的形貌資訊時，便會透過無線訊號發射器15發送預設的控制指令至被控裝置。舉例來說，目標物件可以預設為人，詳細形貌資訊設定為露齒笑，對應於此表情的控制指令係開啟指令，且被控裝置21設定為音響，則當輔助控制器12判斷影像串流中有人的輪廓時，會喚醒主控制器13進入運算狀態，當主控制器13判斷人的表情為露齒笑時，便會透過無線訊號發射器15發送開啟指令至音響以使音響開啟。於又一實施例中，使用者亦可以藉由輔助控制器12或/及主控制器13設定多種目標物件及其對應的控制指令與被控裝置21。

以上多個實施例描述本發明的攝像裝置的架構，以下將說明運作攝像裝置的方法。請一併參考圖1、4及5，其中圖4係依據本發明一實施例所繪示的運作攝像裝置的方法流程圖；圖5係依據本發明一實施例所繪示的運作攝像裝置的方法細部流程圖。於圖4的步驟S21中，攝像裝置1以攝影機11對預設區域進行拍攝以產生影像串流。詳細來說，攝影機11會以預設頻率或是經使用者所設定的頻率進行拍攝以產生包含至少一影像的影像串流。

於圖4的步驟S22中，攝像裝置1以輔助控制器12判斷攝影機11所拍攝的影像串流中是否存在目標物件，並在影像串流中存在目標物件時發出切換指令，其中目標物件可由使用者進行設定，例如是人、寵物或是其他物體。於一實施例中，步驟S22的細部流程可以包含圖5所示的步驟S221～S222。於步驟S221中，輔助控制器12會判斷影像串流中是否存在位於預設深度內的物件。詳細來說，如前所述，攝影機11可以係深度相機，用於取得預設區域的影像及深度分布資訊（即拍攝到的各物體與攝影機11的距離），因此輔助控制器12可以判斷攝影機11所拍攝的影像串流中的一或多張影像在預設深度內是否存在有物件，也就是說，輔助控制器12可以判斷在預設區域中是否有物件與攝影機11的距離等於或小於預設深度所對應的距離。於步驟S222中，當有物件存在於預設深度內時，輔助控制器12會再判斷存在於預設深度內的物件的輪廓是否符合目標物件的輪廓。詳細來說，輔助控制器12可以解析出在預設深度內的物件的輪廓，再依據預存的目標物件的輪廓資訊判斷解析出的物件輪廓是否符合目標物件的輪廓。當輔助控制器12判斷解析出的物件輪廓符合目標物件的輪廓時，便會產生切換指令並傳送至主控制器13。

接著於圖4的步驟S23中，當主控制器13自輔助控制器12接獲切換指令時，主控制器13會由待機狀態進入運算狀態，並回傳另一切換指令至輔助控制器12使其由運算狀態進入待機狀態。再來於步驟S24中，主控制器13在運算狀態下，會取得影像串流以辨識目標物件的形貌。詳細來說，主控制器13會向攝影機11擷取攝影機11所拍攝的影像串流以進行目標物件的形貌的解析。如前所述，主控制器13可預存關於目標物件的多種形貌資訊，因此依據預存的形貌資訊，主控制器13可以對解析出的目標物件形貌進行分類。舉例來說，主控制器13預存有對應於女性的形貌資訊以及對應於男性的形貌資訊，因此主控制器13可以依據解析出的目標物件形貌以及預存的形貌資訊來判斷目標物件係屬於女性或男性。

於另一實施例中，請一併參考圖2、圖5及圖6，其中圖6係依據本發明另一實施例所繪示的運作攝像裝置的方法流程圖，此運作方法適用於圖2所示的包含輔助攝影機14的攝像裝置1’。於步驟S31中，攝像裝置1’以攝影機11對預設區域進行拍攝以產生影像串流，且以輔助攝影機14對預設區域拍攝以產生輔助影像串流。詳細來說，攝影機11及輔助攝影機14可以相同或不同的頻率進行拍攝以產生包含至少一影像的影像串流及至少一輔助影像的輔助影像串流，其中輔助影像可以具有彩度資訊。

接著於步驟S32～S33中，攝像裝置1’以輔助控制器12判斷攝影機11所拍攝的影像串流中是否存在目標物件，並在影像串流中存在目標物件時發出切換指令，當主控制器13自輔助控制器12接獲切換指令時，主控制器13會由待機狀態進入運算狀態，並回傳另一切換指令至輔助控制器12使其由運算狀態進入待機狀態。詳細的運作方法同於上列圖5的步驟S22～23的段落所述，因此於此不再贅述。

而於步驟S34中，主控制器13在運算狀態下，會取得影像串流以辨識目標物件的形貌。詳細的運作方法如上列圖5的步驟S24的段落所述，主控制器13會向攝影機11擷取攝影機11所拍攝的影像串流以進行目標物件的形貌的解析。此外，主控制器13更會向輔助攝影機14擷取輔助影像串流，以進一步地強化形貌的特徵。詳細來說，由於輔助影像串流與影像串流分別係對同樣的預設區域進行拍攝而產生，因此當影像串流中存在目標物件時，輔助影像串流亦存在目標物件。主控制器13可以依據輔助影像串流中的一或多個輔助影像所具有的彩度資訊來強化目標物件的形貌的特徵。換句話說，主控制器13可以依據輔助影像串流取得目標物件的彩度資訊。舉例來說，當目標物件設定為人時，主控制器13可以依據輔助影像串流判斷攝影機11所拍攝到的人是黃種人、白種人或是黑種人。

特別要說明的是，以輔助攝影機14進行拍攝以產生輔助影像串流的步驟並不限於步驟S31中執行。於又一實施例中，此步驟可以在主控制器處於運算狀態時執行。詳細來說，當輔助控制器12判斷影像串流內存在目標物件而喚醒主控制器13時，主控制器13控制輔助攝影機14執行拍攝動作，並回傳拍攝到的影像串流以供主控制器13進行解析。

於又一實施例中，如上述多個實施例所述的運作攝像裝置的方法更包含在主控制器13處於運算狀態下，當主控制器13判斷影像串流中持續未存在目標物件達一預設時間時，主控制器13會發出第二切換指令至輔助控制器12以使其由待機狀態進入運算狀態，此時輔助控制器12會回傳另一第二切換指令以使主控制器13由運算狀態進入待機狀態。其中，預設時間可以設定為30分鐘、一小時或是其他依實際需求所設計的時間，本發明不予限制。

藉由上述結構，本案所揭示的攝像裝置，透過輔助控制器的設置，提供初階且低耗能的影像辨識模式。在此模式下，主控制器處於待機狀態，直到輔助控制器初步偵測到目標物件時，主控制器會被喚醒以進入進階的影像辨識模式。本案所揭示的攝像裝置透過兩種辨識模式的切換，使得主控制器不必隨時處於高速運行的狀態，進而降低運行的耗能及產熱。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1、1’、1”‧‧‧攝像裝置

11‧‧‧攝影機

12‧‧‧輔助控制器

13‧‧‧主控制器

14‧‧‧輔助攝影機

15‧‧‧無線訊號發射器

21‧‧‧被控裝置

圖1係依據本發明一實施例所繪示的攝像裝置的功能方塊圖。 圖2係依據本發明另一實施例所繪示的攝像裝置的功能方塊圖。 圖3係依據本發明又一實施例所繪示的攝像裝置的功能方塊圖。 圖4係依據本發明一實施例所繪示的運作攝像裝置的方法流程圖。 圖5係依據本發明一實施例所繪示的運作攝像裝置的方法細部流程圖。 圖6係依據本發明另一實施例所繪示的運作攝像裝置的方法流程圖。

Claims (10)

1. 一種攝像裝置，包含：一攝影機，用以拍攝產生一影像串流；一輔助控制器，電性連接該攝影機，用於判斷該影像串流中是否存在一目標物件，並在該影像串流中存在該目標物件時發出一切換指令；以及一主控制器，電性連接該攝影機及該輔助控制器，用於在接獲該切換指令時由待機狀態進入運算狀態，且指示該輔助控制器進入待機狀態，並自該攝影機取得該影像串流以辨識該目標物件的形貌。
2. 如請求項1所述的攝像裝置，更包含一輔助攝影機，電性連接於該主控制器，且用於拍攝產生一輔助影像串流以供該主控制器進一步強化該形貌的特徵。
3. 如請求項2所述的攝像裝置，其中該輔助攝影機係一彩色相機。
4. 如請求項1所述的攝像裝置，其中該攝影機係一深度相機。
5. 如請求項1所述的攝像裝置，更包含一無線訊號發射器，電性連接於該輔助控制器，其中該輔助控制器更用於在該影像串流中存在該目標物件時，透過該無線訊號發射器發出一控制指令以控制具有一無線訊號接收器的一被控裝置。
6. 一種運作攝像裝置的方法，適用於一攝像裝置包含一攝影機、一輔助控制器及一主控制器，且該運作攝像裝置的方法包含：以該攝影機對一預設區域進行拍攝以產生一影像串流；以該輔助控制器判斷該影像串流中是否存在一目標物件，並在該影像串流中存在該目標物件時發出一切換指令；於該主控制器接獲該切換指令時，使該主控制器由待機狀態進入運算狀態，且使該輔助控制器由運算狀態進入待機狀態；以及於該主控制器處該運算狀態下，以該主控制器取得該影像串流並辨識該目標物件的形貌。
7. 如請求項6所述的運作攝像裝置的方法，其中該攝影機為一深度相機，且以該輔助控制器判斷該影像串流中是否存在該目標物件包含：判斷該影像串流中是否存在位於一預設深度內的物件；以及在該影像串流中存在位於該預設深度內的該物件時，判斷該物件的輪廓是否符合該目標物件的輪廓。
8. 如請求項6所述的運作攝像裝置的方法，更包含以一輔助攝影機拍攝該預設區域以產生一輔助影像串流，並於該主控制器處該運算狀態下，更以該主控制器取得該輔助影像串流以進一步強化該形貌的特徵。
9. 如請求項6所述的運作攝像裝置的方法，更包含於該主控制器處該運算狀態下，當該影像串流中持續未存在該目標物件達一預設時間時，以該主控制器發出第二切換指令至該輔助控制器，使該輔助控制器由該待機狀態進入該運算狀態並使該主控制器由該運算狀態進入該待機狀態。
10. 如請求項6所述的運作攝像裝置的方法，更包含在該影像串流中存在該目標物件時，以一無線訊號發射器發出一控制指令以控制具有一無線訊號接收器的一被控裝置。