具有画面稳定功能的跟拍系统及具有画面稳定功能的跟拍方法与流程

1.本发明有关于摄录影跟拍，特别是关于一种具有画面稳定功能的跟拍系统及一种具有画面稳定功能的跟拍方法。


背景技术：

2.虽然目前有几种跟拍技术被开发出来，可由底座驱动智能手机跟拍特定目标。然而，当跟拍的特定目标快速脱离跟拍画面后，智能手机欠缺可追踪目标，就会无法继续跟拍。虽然部分跟拍机制有搜寻模式，但是搜寻模式往往只是盲目搜寻，使得搜寻失败的机率仍然很高。此外，跟拍机制若是加速跟拍速度以避免特定目标脱离跟拍画面，往往会过度跟拍。过度跟拍致使智能手机在拍摄时持续摆动以跟拍特定目标，使得摄像画面(特别是动态影片串流)出现明显晃动，因此仍有改善跟拍方式的需要。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本发明提出一种具有画面稳定功能的跟拍系统，包含有一光追踪器、一跟拍基座以及一手持移动装置。
4.光追踪器具有一光学信号源，用于发出一光学定位信号。跟拍基座包含一控制芯片、一转向模块以及一光信号接收阵列。转向模块电性连接于控制芯片，转向模块上定义一影像获取方向，且控制芯片用以控制转向模块转向，而改变影像获取方向；光信号接收阵列电性连接于控制芯片，并且与转向模块同步转动，光信号接收阵列用于朝向影像获取方向接收光学定位信号并产生一接收强度分布，而传送接收强度分布给控制芯片。手持移动装置承载于转向模块，并与跟拍基座建立通讯连接，并且手持移动装置包含一微处理器以及一摄像头。摄像头电性连接于微处理器，用以沿影像获取方向拍摄一摄像画面而传送摄像画面至微处理器；微处理器于摄像画面中定义多个具有不同大小的取样框，并预载入取样框其中之一，并且微处理器依据一选择指令改变载入的取样框。
5.其中，控制芯片比对接收强度分布，依据接收强度分布分析影像获取方向所需要改变的角度，而产生一第一转向信号，发出第一转向信号控制转向模块使影像获取方向朝光学信号源的位置趋近。
6.其中，微处理器于摄像画面中识别一特征物件，当识别出特征物件，控制芯片停止发出第一转向信号；当特征物件超出载入的取样框，微处理器发出一第二转向信号驱动转向模块改变影像获取方向，使特征物件回复到取样框中。
7.在至少一实施例中，光追踪器还包含一第一编码电路，用于产生一指定识别编码；且第一编码电路用于依据指定识别编码驱动光学信号源发出光学定位信号，并使光学定位信号携带指定识别编码；且控制芯片分析光学定位信号是否包含指定识别编码，若光学定位信号包含指定识别编码，控制芯片比对接收强度分布。
8.在至少一实施例中，光追踪器还包含至少一第一按键，电性连接于第一编码电路，
用以被按压而触发第一编码电路驱动光学信号源发出光学定位信号。
9.在至少一实施例中，当识别出多个特征物件时，微处理器分析各特征物件与光学信号源的移动，找出与光学信号源连动的特征物件，使连动的特征物件维持在取样框中。
10.在至少一实施例中，第一转向信号包含一转向方向以及一转向角速度，且转向角速度是与接收强度分布相关；当接收强度分布中的强度锋值越接近光信号接收阵列的边缘，转向角速度越高；当接收强度分布中的强度锋值越接近光信号接收阵列的中央，转向角速度越低。
11.本发明还提出一种具有画面稳定功能的跟拍方法，适用于使一跟拍基座的一影像获取方向趋近一光学信号源，光学信号源用以发出一光学定位信号。
12.具有画面稳定功能的跟拍方法包含下列步骤：持续沿影像获取方向拍摄一摄像画面；朝向影像获取方向接收光学定位信号，产生一接收强度分布；依据接收强度分布分析影像获取方向所需要改变的角度，而产生一第一转向信号；发出第一转向信号控制跟拍基座，使影像获取方向朝光学信号源的位置趋近；识别摄像画面中是否存在一特征物件；当识别出特征物件，停止发出第一转向信号；于摄像画面中定义一取样框；以及当特征物件超出载入的取样框，发出一第二转向信号驱动跟拍基座改变影像获取方向，使特征物件回复到取样框中。
13.在至少一实施例中，具有画面稳定功能的跟拍方法还包含，于摄像画面中定义取样框之前，于摄像画面中定义多个具有不同大小的取样框，并预载入取样框其中之一。
14.在至少一实施例中，具有画面稳定功能的跟拍方法还包含，依据一选择指令改变载入的取样框。
15.在至少一实施例中，具有画面稳定功能的跟拍方法还包含，于产生第一转向信号之前，分析光学定位信号是否包含一指定识别编码，若光学定位信号包含指定识别编码，比对接收强度分布。
16.本发明透过光学编码接收阵列接收光学定位信号，可以有效增加接收视角，避免搜寻失败，可以确保需要跟拍的特征物件维持在摄像画面中。此外，在至少一实施例中，可以快速设定的取样框，可避免过度跟拍，解决摄像画面不稳定晃动的问题。
附图说明
17.图1是本发明第一实施例中，具有画面稳定功能的跟拍系统的系统示意图；
18.图2是本发明第一实施例中，遥控装置及跟拍基座的电路方块图；
19.图3是本发明第一实施例中，光信号接收阵列的多个光信号接收单元的门槛群的示意图；
20.图4至图9是本发明第一实施例中，不同阵列形式的光信号接收阵列；
21.图10是本发明第一实施例中，手持移动装置及跟拍基座的电路方块图；
22.图11是本发明第一实施例中，多个取样框以及选择清单于取样画面的示意图；
23.图12及图13是本发明第一实施例中，追踪光学信号源的示意图；
24.图14及图15是本发明第一实施例中，维持特征物件于取样框中的示意图；
25.图16是本发明第一实施例中，追踪多个特征物件的示意图；
26.图17是本发明第二实施例中，光追踪器、遥控装置及跟拍基座的电路方块图；
27.图18是本发明的具有画面稳定功能的跟拍方法的流程图；
28.图19是本发明的具有画面稳定功能的跟拍方法的另一流程图。
29.【符号说明】
30.100:手持移动装置
31.110:微处理器
32.120:摄像头
33.130:通记忆单元
34.140:触控显示面板
35.150:第一通讯接口
36.200:跟拍基座
37.210:控制芯片
38.220:第二通讯接口
39.230:转向模块
40.232:夹具
41.240:光信号接收阵列
42.241:门槛群
43.250:第三通讯接口
44.300:遥控装置
45.310:编码电路
46.311:第一编码电路
47.312:第二编码电路
48.320:按键组
49.321:第一按键
50.330:光学信号源
51.340:第四通讯接口
52.400:光追踪器
53.m:摄像画面
54.a:特征物件
55.f:取样框
56.l:选择清单
57.s:光学定位信号
58.x1～x6:宽度
59.y1～y6:长度
60.s105～140,s200～s260:步骤
具体实施方式
61.参阅图1所示，为本发明第一实施例所揭露的一种具有画面稳定功能的跟拍系统，用以执行一种具有画面稳定功能的跟拍方法。所述具有画面稳定功能的跟拍系统包含跟拍基座200以及遥控装置300。跟拍基座200具有可变化的影像获取方向。手持移动装置100被
承载于跟拍基座200上，用以沿影像获取方向拍摄一摄像画面m，且手持移动装置100可控制跟拍基座200转动，而改变手持移动装置100的影像获取方向，而持续对特征物件a进行跟拍。跟拍基座200则可自行改变影像获取方向，使影像获取方向趋近遥控装置300。也就是说，跟拍基座200可以自行搜寻遥控装置300，使得手持移动装置100的影像获取方向趋近遥控装置300，而手持移动装置100可辨识特征物件a，而进一步控制跟拍基座200，而维持特征物件a在摄像画面m内的指定范围内。
62.如图1以及图2所示，遥控装置300具有编码电路310、光学信号源330以及按键组320。
63.编码电路310用于产生一指定识别编码。光学信号源330电性连接于编码电路310，编码电路310并用于依据指定识别编码驱动光学信号源330发出光学定位信号s，并使光学定位信号s携带指定识别编码；于一具体实施例中，光学信号源330可以是单一光学编码发射单元或是光学编码发射阵列。按键组320电性连接于编码电路310，用以被按压而触发编码电路310驱动光学信号源330发出光学定位信号s，以供跟拍基座200进行追踪。
64.如图1与图2所示，跟拍基座200包含控制芯片210、第二通讯接口220、转向模块230以及光信号接收阵列240。
65.如图1与图2所示，第二通讯接口220电性连接于控制芯片210，并与手持移动装置100的第一通讯接口150建立通讯连接，以使得跟拍基座200的控制芯片210与手持移动装置100建立通讯连接，而接收来自手持移动装置100发出的第二转向信号并传送至控制芯片210。
66.如图1及图2所示，转向模块230电性连接于控制芯片210，且转向模块230定义影像获取方向。同时，转向模块230用于承载手持移动装置100，使得手持移动装置100可以沿着影像获取方向拍摄摄像画面m。控制芯片210依据第二转向信号或第一转向信号，驱动转向模块230转向而改变影像获取方向，进而改变摄像画面m所涵盖的范围。
67.转向模块230通常包含一个或多个马达、必要的齿轮箱以及夹具232，夹具232用以夹持手持移动装置100，以承载手持移动装置100于转向模块230上。
68.如图1、图2及图3所示，光信号接收阵列240电性连接于控制芯片210，并且与转向模块230，特别是夹具232同步转动。光信号接收阵列240具有多个光信号接收单元，用于接收光学定位信号s，并且依据各自接收的距离、角度不同，形成不同的接收强度，而产生接收强度分布，传送给控制芯片210。一般而言，光学定位信号s越是趋近于直射向光信号接收单元时，接收强度越强。控制芯片210分析光学定位信号s是否包含指定识别编码。若光学定位信号s包含指定识别编码，则控制芯片210比对接收强度分布，而依据接收强度分布分析影像获取方向所需要改变的角度，而产生第一转向信号，并发出第一转向信号控制转向模块230，使影像获取方向朝光学信号源330的位置趋近。因此，手持移动装置100的摄像画面m，就能够有机会让携带遥控装置300的目标入镜。前述第一转向信号除了包含转向方向之外，也包含转向角速度。转向角速度是与接收强度分布相关，当接收强度分布中的强度锋值越接近光信号接收阵列240的边缘，转向角速度越高；反之，当接收强度分布中的强度锋值越接近光信号接收阵列240的中央，转向角速度越低。
69.如图3所示，依据接收强度分布分析影像获取方向所需要改变的角度的方式如下。
70.光信号接收阵列240中间区域可定义一门槛群241，在此门槛群241中的光信号接
收单元被设定为接收强度必须超过门槛值，才是所要的接收强度分布，亦即转向模块230此时定义的影像获取方向，是趋近于遥控装置300的光学信号源330。若，门槛群241中光信号接收单元的接收强度有至少一个没有到达门槛值，则依据光信号接收单元在光信号接收阵列240中的位置，以及其他光信号接收单元的接收强度，将光信号接收阵列240转向(即为转向模块230转向)接收强度偏高的方向，直到门槛群241中光信号接收单元的接收强度全部到达门槛值。门槛群241的范围大小与灵敏度有关，门槛群241范围越小，则灵敏度越高，亦即使影像获取方向越趋近光学信号源330。
71.如图4至图9所示，图3中的正方矩型阵列并且为平面配置仅为例示，光信号接收阵列240的形式可以是长矩型阵列、环形阵列(包含圆环及多边型框)、梯形阵列(包含三角形)、十字阵列及前述阵列的组合，而且是可以配置在曲面上，以增加可以接收的角度。图3中光信号接收阵列240固定于转向模块230的夹具232也是例示，只要光信号接收阵列240的接收面可以随着转向模块230定义的影像获取方向同步转动即可。
72.参阅图1与图10所示，本发明的手持移动装置100可以是智能手机、平板电脑等具有摄、录影功能并且可以与跟拍基座200建立通讯连接的电子装置。
73.如图1及图10所示，手持移动装置100承载于转向模块230，且手持移动装置100包含微处理器110、摄像头120、通记忆单元130、触控显示面板140以及第一通讯接口150。
74.如图1及图10所示，摄像头120、通记忆单元130以及触控显示面板140电性连接于微处理器110。摄像头120用以沿影像获取方向拍摄摄像画面m而传送至微处理器110，以传输至通记忆单元130储存摄像画面m。
75.如图10与图11所示，微处理器110于摄像画面m中定义多个具有不同大小的取样框f，并预载入取样框f其中之一。
76.如图10所示，通记忆单元130用于作为摄像画面m储存之外，也用于储存操作系统、必要的摄影应用程序，并且通记忆单元130储存取样框f的设定值，以供微处理器110载入执行以进行跟拍模式。
77.如图10及图11所示，触控显示面板140电性连接于微处理器110，用以显示摄像画面m，并可接受触控操作回馈至微处理器110，并可接受触控操作做为选择指令回馈至微处理器110。
78.如图10及图11所示，微处理器110可依据选择指令改变载入的取样框f。输入选择指令的方式可以如图11所示，显示一个独立或在摄像画面m中弹出显示的选择清单l，由小至大显示不同大小取样框f的选项，以供使用者于触控显示面板140中选取。取样框f大小可以用宽度乘以高度表示，例如宽度为x1至x6，宽度为y1至y6，形成不同宽高组合。
79.如图1及图10所示，第一通讯接口150电性连接于微处理器110，用以建立通讯连接。第一通讯接口150可为有线通讯接口，例如usb接口，亦可为无线通讯接口，例如蓝牙、rf通讯接口、wi-fi接口(支持wi-fi direct)。
80.如图1、图2与图10所示，按键组320的不同按键，用于触发编码电路310发出其他光学编码信号，例如拍摄功能的开始与结束、跟拍模式的启用以及停止、单张照片获取的快门等，透过跟拍基座200接收，再透过第一通讯接口150与第二通讯接口220，传送至手持移动装置100，借以透过遥控装置300操作手持移动装置100的相关功能。此外，选择指令也不一定由触控显示面板140产生，编码电路310可以预存多个编号，每一编号对应于一个取样框
f，利用按键组320的按键持续按压，可以循环式的发出不同取样框f的选取指令或编号，使得手持移动装置100载入对应的取样框f。
81.如图12及图13所示，光学信号源330是伴随特征物件a设置的，因此当影像获取方向趋近光学信号源330，特征物件a通常就会进入摄像画面m中，使得微处理器110可由摄像画面m中识别出特征物件a。
82.如图13及图14所示，当微处理器110由摄像画面m中识别出特征物件a，手持移动装置100启用跟拍模式，微处理器110预载入取样框f其中之一，并且持续识别特征物件a。微处理器110同时发出中断信号，中断控制芯片210产生第一转向信号；此时，转向模块230改由手持移动装置100进行控制。当特征物件a超出载入的取样框f，微处理器110发出第二转向信号驱动转向模块230改变影像获取方向，使特征物件a回复到取样框f中。
83.如图15所示，如果特征物件a持续在摄像画面m中移动，而特征物件a仍持续位于取样框f中，则影像获取方向就不改变，如此一来，相较于以持续跟拍特征物件a的方式而言，本发明第一实施例中的摄像画面m可以维持相对的稳定，仅在特征物件a有大距离位移时才会改变摄影方向。
84.如图16所示，在多人同时入镜的场合，每个人的人脸都会被识别为特征物件a，使微处理器110同时识别出多个特征物件a。此时，微处理器110可分析多个特征物件a与光学信号源330的移动，找出与光学信号源330连动的特征物件a，例如配戴遥控装置300(光学信号源330)者的人脸，使特征物件a维持在取样框f中。
85.如图17所示，为本发明第二实施例中，光追踪器400、遥控装置300及跟拍基座200的电路方块图。第二实施例是将发射光学定位信号s的功能，由遥控装置300中分割出来，成为单独的光追踪器400。同样地，第一实施例的编码电路310也被分为第一编码电路311以及第二编码电路312。
86.如图17所示，光追踪器400具有一光学信号源330、第一编码电路311以及至少一第一按键321。光学信号源330用于发出光学定位信号s。第一编码电路311用于产生一指定识别编码，并且第一编码电路311用于依据指定识别编码驱动光学信号源330发出光学定位信号s，并使该光学定位信号s携带指定识别编码。至少一第一按键321电性连接于该第一编码电路311，用以被按压而触发该第一编码电路311驱动该光学信号源330发出该光学定位信号s。也就是说，遥控装置300可不需具备发出光学定位信号s的功能。跟拍基座200则可自行改变影像获取方向，使影像获取方向趋近光追踪器400。
87.如图17所示，在第二实施例中，跟拍基座200与遥控装置300也略作调整。在第二实施例中，跟拍基座200还包含一第三通讯接口250，电性连接于控制芯片210。遥控装置300还包含一第四通讯接口340，电性连接于第二编码电路312。第三通讯接口250以及第四通讯接口340用以建立通讯连接。第三通讯接口250以及第四通讯接口340可为无线通讯接口，例如蓝牙、rf通讯接口、wi-fi接口(支持wi-fi direct)。具体而言，第三通讯接口250以及第四通讯接口340之间的通讯连接，以及第一通讯接口150以及第二通讯接口220之间的通讯连接，是采用不同的通讯协定。
88.如图17所示，按键组320的不同按键，用于触发第二编码电路312产生功能命令编码，例如拍摄功能的开始与结束、跟拍模式的启用以及停止、单张照片获取的快门等，以透过第四通讯接口340发出。功能命令编码由跟拍基座200的第三通讯接口250接收。接着功能
命令编码再透过第一通讯接口150与第二通讯接口220，传送至手持移动装置100，借以透过遥控装置300操作手持移动装置100的相关功能。此外，选择指令也不一定由触控显示面板140产生，第二编码电路312可以预存多个编号，每一编号对应于一个取样框f，利用按键组320的按键持续按压，可以循环式的发出不同取样框f的选取指令或编号，使得手持移动装置100载入对应的取样框f。也就是说，当光追踪器400成为独立的装置，遥控装置300的各元件不再用于触发、产生光学定位信号s。
89.如图18所示，本发明具有画面稳定功能的跟拍方法，适用于使跟拍基座200的影像获取方向趋近光学信号源330，光学信号源330用以发出光学定位信号s；方法包含下列步骤。
90.微处理器110启用摄像头120，使摄像头120持续沿一影像获取方向拍摄摄像画面m而传送至微处理器110，如步骤s105所示。
91.以光信号接收阵列240朝向影像获取方向接收光学定位信号s，产生接收强度分布，如步骤s110所示。
92.控制芯片210依据接收强度分布分析影像获取方向所需要改变的角度，而产生一第一转向信号，如步骤s120所示。
93.控制芯片210发出第一转向信号控制跟拍基座200，使影像获取方向朝光学信号源330的位置趋近，如步骤s130所示。
94.微处理器110识别摄像画面m中是否存在一特征物件a，如步骤s140所示。
95.如前所述，当影像获取方向趋近光学信号源330，特征物件a通常就会进入摄像画面m中。此时，微处理器110识别出摄像画面m中存在特征物件a，手持移动装置100可以启动跟拍模式，如步骤s200所示。
96.如图19所示，手持移动装置100启动跟拍模式后，微处理器110经由通讯连接，控制控制芯片210停止发出第一转向信号，以停止跟拍基座200追踪光学信号源330的功能，如步骤s205所示。
97.手持移动装置100于摄像画面m中定义多个具有不同大小的取样框f，并预载入该些取样框f其中之一，如步骤s210所示。若有选择指令输入，依据选择指令改变载入的取样框f，如步骤s220及s230所示。
98.于摄像画面m中识别特征物件a，如步骤s240所示。判断特征物件a是否超出载入的取样框f，如步骤s250所示。当特征物件a超出载入的取样框f，手持移动装置100发出第二转向信号驱动转向模块230改变影像获取方向，使特征物件a回复到取样框f中，如步骤s260所示。
99.同样地，当步骤s240中识别出多个特征物件a时，微处理器110可分析多个特征物件a与光学信号源330的移动，找出与光学信号源330连动的特征物件a，例如配戴遥控装置300(光学信号源330)者的人脸，使特征物件a维持在取样框f中。或是，微处理器110可调整摄像头120的倍率，使该些特征物件a全部维持在取样框f中。或是，微处理器110依据一选取指令，使被选取的特征物件a维持在取样框f中。
100.本发明透过光学编码接收阵列接收光学定位信号s，可以有效增加接收视角，避免搜寻失败，可以确保需跟拍的特征物件a维持在摄像画面m中。而可以快速设定的取样框f，可避免过度跟拍，解决摄像画面m不稳定晃动的问题。