專利名稱：擷取運動中物體影像的系統及其擷取方法
技術領域：
本發明是有關于一種擷取運動中物體影像的系統及其擷取方法，特別是一種節省運算資源而可以自動擷取運動中物體影像的系統及其擷取方法。
背景技術：
坊間能夠將影像擷取并加以處理的系統與裝置已隨處可見，不僅是較為傳統的利用影像成形曝光于感光相片上的傳統相機、攝影機等，乃至于現今流行的將影像以數字格式記錄的數字相機、數字攝影機等，將日常生活或是所需要的影像記錄下來已經是非常簡單的事情。
雖然影像擷取藉由上述的相機、攝影機已是非常普遍，但是，若是在一些特定的應用時，例如在生態攝影、保全監控、自動跟蹤特定物體等時，現有技術的相機、攝影機僅能靠操作者的技術與經驗，才能準確地擷取到真正所需要的影像，但因為如此，亦很有可能仍有機會擷取失敗而錯失良機。
若是要解決上述的問題，一種現有技術是利用影像擷取后的數字資料，將其中每個像素中的影像隨著時間逐一比對后，再經過運算，可以得致一個物體移動的軌跡，但這樣往往需要非常高階的運算資源與硬件，加上耗費需多時間后才能完成，不容易應用至實時反應的場合上，當然，其所耗費的資源通常會使所需要的費用過高，況且，逐一像素分析的方式在遇到影像噪聲產生時，將有可能影響到物體位移的軌跡的判讀，要消弭此一問題則需要另一機制來處理，這又加重了運算資源與硬件的負擔。

發明內容
本發明提供一擷取運動中物體影像的系統及其擷取方法，該系統以一種利用擷取運動中物體影像的數字影像資料進行計算處理，以實現追蹤移動中物體的目的。
本發明提供一擷取運動中物體影像的系統及其擷取方法，其中是將所擷取運動中物體影像的數字影像資料劃分成多個區域，并利用分析所述的多個區域的特征值變化量獲得運動中物體的位移資料，使大量降低計算的負擔，以降低運算資源與硬件，進而提升反應速度與降低成本。
本發明提供一擷取運動中物體影像的系統及其擷取方法，其中是將所擷取運動中物體影像的數字影像資料劃分成多個區域，并利用分析所述的多個區域的平均質心的特征值變化量獲得運動中物體的位移數據時可同時產生一控制指令來控制調整機構作動，進而使影像擷取裝置依據物體的運動方向持續擷取物體的影像。
根據上述構想，本發明提供一種擷取運動中物體影像的系統，用以擷取一運動中物體的影像，該系統包含一處理器；一影像擷取裝置，電連接處理器，是用以擷取物體的影像，使產生一數字影像資料；以及一調整機構，電連接處理器；其特征在于處理器將數字影像資料劃分成多個區域，并利用分析多個區域的特征值變化量，以得致運動中物體的位移數據，并同時產生一控制指令，控制調整機構作動，使影像擷取裝置可以依據該物體的運動方向持續擷取物體的影像。
根據上述構想，調整機構作動時是直接帶動影像擷取裝置運動，使影像擷取裝置可以依據物體的運動方向持續擷取物體的影像。
根據上述構想，該系統更進一步包含一鏡頭，用以使物體的影像穿過后，為影像擷取裝置所擷取。
根據上述構想，調整機構作動時是直接帶動鏡頭運動，鏡頭可以持續將物體的影像傳送至影像擷取裝置之中，使影像擷取裝置可以依據物體的運動方向持續擷取物體的影像。
根據上述構想，調整機構作動時是同時帶動鏡頭與影像擷取裝置一起運動，使影像擷取裝置可以依據物體的運動方向持續擷取該物體的影像。
根據上述構想，該系統更進一步包含一存儲器，電連接處理器，用以儲存數字影像資料或是處理器計算數字影像資料的程序代碼。
根據上述構想，本發明提供一種擷取運動中物體影像的擷取方法，該方法的步驟包含將一數字影像資料劃分成多個區域；記錄多個區域個別的特征值；隨時間變化記錄多個區域個別的特征值變化量；以及以多個區域個別的特征值變化量為依據，計算出一運動中物體的位移資料。
根據上述構想，多個區域是以一矩形數組排列。
根據上述構想，特征值是選自于下列群組該區域的平均亮度、該區域的平均彩度、該區域的影像復雜度以及上述的任意組合。
根據上述構想，該方法更包含一步驟將運動中物體的位移資料作為控制一影像擷取裝置運動的依據，使影像擷取裝置可以依據運動中物體的運動方向，持續擷取運動中物體的數字影像資料。
根據上述構想，該方法更包含一步驟將運動中物體的位移資料作為控制一鏡頭運動的依據，使運動中物體的影像可以透過鏡頭進入一影像擷取裝置中，使影像擷取裝置可以依據運動中物體的運動方向，持續擷取運動中物體的數字影像資料。
根據上述構想，該方法更包含一步驟將運動中物體的位移資料作為同時控制一鏡頭以及一影像擷取裝置運動的依據，使影像擷取裝置可以依據運動中物體的運動方向，持續透過鏡頭擷取運動中物體的數字影像資料。
根據上述構想，該方法更包含一步驟將位移資料進行一數字低通濾波處理，使去除異常的位置，進而將位移數據平滑化。
根據上述構想，多個區域個別的特征值是以Di表示，而所述的位置數據則以xi來表示，運動中物體的位移資料可以為 其中，i為1至n的整數。


圖1為本發明第一實施例的擷取運動中物體影像的系統的功能方塊示意圖。
圖2為本發明第二實施例的擷取運動中物體影像的系統的功能方塊示意圖。
圖3為本發明的擷取運動中物體影像的擷取方法中將數字影像資料劃分成多個區域的示意圖。
圖4為本發明的擷取運動中物體影像的擷取方法的流程示意圖。
符號說明
10 處理器12 影像擷取裝置13 鏡頭 14 調整機構16 存儲器41～44 步驟具體實施方式
首先，請參照圖1，本圖為本發明的第一實施例的擷取運動中物體影像的系統的功能方塊示意圖；由圖中所示，本發明提供一系統，包含一處理器10、一影像擷取裝置12、一調整機構14以及一存儲器；其中，處理器10是用以計算以及處理任何的控制指令；而影像擷取裝置12電連接于處理器10，是一種可以擷取任何物體的影像，轉而產生一數字影像資料的裝置；調整機構14為一可接受指令控制作動的機械結構(圖中未顯示)，電連接于處理器10是可以用以接收處理器10所發出的控制指令，進而依據控制指令而帶動影像擷取裝置12進行移動，其中，調整機構14例如可以為一種單方向(onedimension)運動的機構，當處理器10給予調整機構14一個往一預設方向移動的控制指令時，調整機構14便帶動影像擷取裝置12往該預設方向移動，此僅為一實施態樣，但不應以此為限；例如調整機構14亦可以為一種自由在空間移動的機械結構(圖中未顯示)，同樣可以接收處理器10所發出的控制指令，進而依據控制指令而帶動影像擷取裝置12于空間中自由地進行移動；而存儲器16同樣電連接于處理器10，可以用以儲存數字影像資料以及處理器10計算數字影像資料的程序代碼等。
進一步說明本實施例的技術特征如下，根據上述的架構，當影像擷取裝置12對于一移動中物體進行擷取其影像時，將轉成一數字影像資料，該數字影像資料經過處理器10計算后，將其儲存于存儲器16中，其中，本發明的處理器會預先將數字影像資料劃分成多個區域，并分別記錄下多個區域中每個特征值，此特征值可以是每個區域中的平均亮度、平均彩度、影像復雜度或是上述的組合皆可，在經過下一個時間區間(time interval)后，影像擷取裝置12亦會持續對該移動中物體進行擷取其影像，并轉成另一數字影像資料，處理器10將該數字影像資料中的多個區域的特征值與前一時間區間所儲存的數字影像資料的多個區域的特征值進行比對后，利用分析多個區域的平均質心的特征值變化量，即可得到運動中物體的位移數據，進而產生一控制指令，控制調整機構14進行作動，帶動影像擷取裝置12移動，較佳者，影像擷取裝置12即可以隨著物體的位移資料進行移動，如此，影像擷取裝置12便可以持續地再擷取到該移動中物體的影像，以產生出數字影像資料，根據上述的方式，便可以達到使該系統追蹤移動中物體的影像的目的。
請在參照圖2，本圖為本發明的第二實施例的擷取運動中物體影像的系統的功能方塊示意圖；本實施例的運作方式與前述第一實施例大致相同，不同處在于本實施例中的系統更包含一鏡頭13，鏡頭13可以改善移動中物體在影像擷取裝置12中的成像，使影像擷取裝置12可以擷取到品質更好的影像，使所產生的數字影像資料在計算物體位移資料時更準確；此外，處理器10在產生控制指令進行控制調整機構14時，可以使調整機構14直接帶動鏡頭13移動，達到持續追蹤移動中物體的目的，當然，亦可設計成使調整機構14同時帶動鏡頭13與影像擷取裝置12移動，亦可以達到持續追蹤移動中物體的目的。
根據上述實施例的詳細陳述，本發明更提供一種配合上述實施例而可以一并實施的一種擷取運動中物體影像的擷取方法，該方法可以以程序代碼的方式展現，并儲存于存儲器16中，使處理器10可以執行該程序代碼以達到擷取運動中物體影像的目的。
請參照圖4，本圖為本發明的擷取運動中物體影像的擷取方法的流程示意圖。首先，經由影像擷取裝置12所擷取的移動中物體的影像，將產生一數字影像資料，將該數字影像資料劃分成多個區域，如步驟41，其劃分的方式可以如圖3所示，圖中所示可將數字影像資料劃分成n個區域，每個區域的位置分別以Xi來表示，其中i為1至n的整數，基本上，多個區域可以以一矩形數組排列；接下來，記錄多個區域個別的特征值，并分別以Di來表示，其中i為1至n的整數，如步驟42，其中特征值可以是每個區域中的平均亮度、平均彩度、影像復雜度或是上述的組合皆可；接著，隨時間變化記錄多個區域個別的特征值變化量，如步驟43，其中變化量是可以為依時間變化后期特征值的差值；再者，以多個區域個別的特征值變化量為依據，計算出運動中物體的位移數據，如步驟44，其中，該物體的位移數據可以為 其中i為1至n的整數，如此，便可以計算出運動中物體的位移資料，更進一步，可以將位移資料進行一數字低通濾波處理，使去除異常的位置，進而將位移數據平滑化，以避免不合理的噪聲所產生的異常位置，使分析后的物體的位移數據不平滑。
依據上述所產生的物體位移資料，可以作為控制影像擷取裝置12運動的依據，使影像擷取裝置12可以依據運動中物體的運動方向，持續擷取運動中物體的影像，使持續產生出運動中物體的數字影像資料；亦可以將上述所產生的物體位移資料，作為控制鏡頭13運動的依據，使運動中物體的影像可以透過鏡頭13進入影像擷取裝置12中，使影像擷取裝置12可以依據運動中物體的運動方向，持續擷取運動中物體的影像，使持續產生出運動中物體的數字影像資料；不僅如此，亦可以將上述所產生的物體位移資料，作為同時控制鏡頭13與影像擷取裝置12同步運動的依據，使運動中物體的影像可以透過鏡頭13進入影像擷取裝置12中，使影像擷取裝置12可以依據運動中物體的運動方向，持續擷取運動中物體的影像，使持續產生出運動中物體的數字影像資料，使達到自動追蹤運動中物體的目的。
本發明上述的實施方式中，不僅可以輕易地達到自動追蹤物體運動并擷取其影像的目的，更由于本發明是預先將影像劃分成多個區域后再進行計算，其計算上不會耗費太多的時間與運算資源，即可獲得所需物體的位移資料，進而控制調整機構來調整影像擷取裝置或是鏡頭，其反應時間可以比現有技術中所揭露的技術更為縮短，更具有產業上應用的價值；更有甚者，由于一般在處理影像轉換成數字影像資料的同時，會不免產生一些噪聲，而噪聲的產生一般是位置與大小皆為隨機的，但本發明以將影像劃分區域的概念，再藉由計算質心的方式來計算出物體的位移資料，其噪聲對于物體的位移資料所造成的影響恰可以相互抵銷，使本發明的方法相較于現有技術更具有抗噪聲的效果。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，上述實施例僅是用來說明而非用以限定本發明的申請專利范圍，本發明的范疇是由以下的申請專利范圍所界定。凡依本發明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種擷取運動中物體影像的系統，用以擷取一運動中物體的影像，該系統包含一處理器；一影像擷取裝置，電連接該處理器，是用以擷取該物體的影像，使產生一數字影像資料；以及一調整機構，電連接該處理器；其特征在于該處理器將該數字影像資料劃分成多個區域，并利用分析所述的多個區域的特征值變化量，以得致運動中物體的位移數據，并同時產生一控制指令，該控制指令將控制該調整機構作動，使該影像擷取裝置可以依據該物體的運動方向持續擷取該物體的影像。
2.根據權利要求1所述的擷取運動中物體影像的系統，其中該調整機構作動時是直接帶動該影像擷取裝置運動，使該影像擷取裝置可以依據該物體的運動方向持續擷取該物體的影像。
3.根據權利要求1所述的擷取運動中物體影像的系統，該系統更進一步包含一鏡頭，用以使該物體的影像穿過后，為該影像擷取裝置所擷取。
4.根據權利要求3所述的擷取運動中物體影像的系統，其中該調整機構作動時是直接帶動該鏡頭運動，該鏡頭可以持續將該物體的影像傳送至該影像擷取裝置之中，使該影像擷取裝置可以依據該物體的運動方向持續擷取該物體的影像。
5.根據權利要求3所述的擷取運動中物體影像的系統，其中該調整機構作動時是同時帶動該鏡頭與該影像擷取裝置一起運動，使該影像擷取裝置可以依據該物體的運動方向持續擷取該物體的影像。
6.根據權利要求1所述的擷取運動中物體影像的系統，該系統更進一步包含一存儲器，電連接該處理器，用以儲存該處理器計算該數字影像資料的程序代碼。
7.根據權利要求6所述的擷取運動中物體影像的系統，其中該存儲器是用以儲存該數字影像資料。
8.一種擷取運動中物體影像的擷取方法，該方法的步驟包含將一數字影像資料劃分成多個區域；記錄所述的多個區域個別的特征值；隨時間變化記錄所述的多個區域個別的特征值變化量；以及以所述的多個區域個別的特征值變化量為依據，計算出一運動中物體的位移資料。
9.根據權利要求8所述的擷取運動中物體影像的擷取方法，其中所述的多個區域是以一矩形數組的方式排列。
10.根據權利要求8所述的擷取運動中物體影像的擷取方法，其中該特征值是選自于下列群組該區域的平均亮度、該區域的平均彩度、該區域的影像復雜度以及上述的任意組合。
11.根據權利要求8所述的擷取運動中物體影像的擷取方法，其中更包含一步驟將該運動中物體的位移資料作為控制一影像擷取裝置運動的依據，使該影像擷取裝置可以依據該運動中物體的運動方向，持續擷取該運動中物體的數字影像資料。
12.根據權利要求8所述的擷取運動中物體影像的擷取方法，其中更包含一步驟將該運動中物體的位移資料作為控制一鏡頭運動的依據，使該運動中物體的影像可以透過該鏡頭進入一影像擷取裝置中，使該影像擷取裝置可以依據該運動中物體的運動方向，持續擷取該運動中物體的數字影像資料。
13.根據權利要求8所述的擷取運動中物體影像的擷取方法，其中更包含一步驟將該運動中物體的位移資料作為同時控制一鏡頭以及一影像擷取裝置運動的方法依據，使該影像擷取裝置可以依據該運動中物體的運動方向，持續透過該鏡頭擷取該運動中物體的數字影像資料。
14.根據權利要求8所述的擷取運動中物體影像的擷取方法，其中更包含一步驟將該位移資料進行一數字低通濾波處理，使去除異常的位置，進而將該位移數據平滑化。
15.根據權利要求8所述的擷取運動中物體影像的擷取方法，其中所述的多個區域個別的特征值以Di表示，而所述的位置數據則以Xi來表示，運動中物體的位移資料可以為Σ1n(Xi*Di)/Σ1n(Di),]]>其中，i為1至n的整數。
全文摘要
本發明是有關于一種擷取運動中物體影像的系統及其擷取方法，其中是將所擷取運動中物體影像的數字影像資料劃分成多個區域，并利用分析多個區域的特征值變化量，以獲得運動中物體的位移資料，進而控制影像擷取裝置移動，使持續擷取物體的影像，達到追蹤移動中物體的目的。
文檔編號H04N5/232GK1856017SQ20051006823
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月27日 優先權日2005年4月27日
發明者李宇凡 申請人:鴻友科技股份有限公司