[发明专利]摄像头人脸跟踪系统及人脸跟踪方法

说明书

本发明提供了一种摄像头人脸跟踪系统，包括主控制器、舵机控制板、X轴舵机和Y轴舵机，所述主控制器通过串口与舵机控制板通信连接，所述舵机控制板连接X轴舵机和Y轴舵机，所述X轴舵机和Y轴舵机分别通过传动结构控制摄像头水平和垂直方向的运行。本发明使摄像头的转动更加的平滑，符合人体头部转动的运动方式，在对舵机的控制上，加入了对舵机速度和加速度的控制。实现摄像头的一个流畅的运行过程。

技术领域

本发明属于机器人领域，尤其是涉及一种摄像头人脸跟踪系统及人脸跟踪方法。

背景技术

舵机的控制方式一般采用PWM波的控制方式，不同占空比的PWM波对应舵机不同的角度。要控制舵机运行到指定角度，只要输出对应占空比的PWM波，舵机就会以一定的速度运行到指定角度。因为，速度是舵机的特性指标，不能改变。

因此，机器人的头部随摄像头的转动为机械式的匀速转动，不符合人体头部转动的运动方式，需要提供使摄像头的转动更加的平滑的运动方式。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种摄像头人脸跟踪系统及人脸跟踪方法，以使摄像头的转动更加的平滑，符合人体头部转动的运动方式。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

摄像头人脸跟踪系统，包括主控制器、舵机控制板、X轴舵机和Y轴舵机，所述主控制器通过串口与舵机控制板通信连接，所述舵机控制板连接X轴舵机和Y轴舵机，所述X轴舵机和Y轴舵机分别通过传动结构控制摄像头水平和垂直方向的运行。

上述摄像头人脸跟踪系统的人脸跟踪方法，包括如下内容：

步骤1，通过人脸识别算法，获得当前人脸在画面中的区域坐标；

步骤2，根据人脸区域坐标，判断X轴舵机和Y轴舵机是否需要转动；

步骤3，若X轴舵机和或Y轴舵机需要转动，则进行人脸区域坐标到相应舵机控制信息的转换，具体为，计算出控制相应舵机运动的速度和方向，速度是弧度每秒，方向就是正反转；

步骤4，在接收到运行指令后，主控制器会根据舵机当前速度、期望运行速度、加速度、目标角度，计算出减速点；其中，期望运行速度为步骤3中得到的控制相应舵机运动的速度和方向；

步骤5，控制相应舵机进行先从当前速度运行到期望运行速度，当舵机运行到减速点时，开始减速，减速完成时同时到达目标角度，实现舵机的平滑运动。

在步骤1中，获取到的人脸区域坐标为：区域左上角坐标Xf，Yf，区域宽度Wf，高度Hf，画面宽度W，画面高度H，参考点坐标Xref，Yref。

在步骤2中，分别判断参考点坐标Xref，Yref是否在人脸区域中判断方法为：

如果XrefXf并且XrefXf+Wf，在人脸区域中，则不对X轴进行调整；如果不在区域中，则对X轴进行调整；

如果YrefYf并且YrefYf+Hf，在人脸区域中，则不对Y轴进行调整；如果不在区域中，则对Y轴进行调整。

在步骤3中，人脸区域坐标到相应舵机控制信息的转换方法包含如下步骤：

1)计算人脸区域中心点相对于参考坐标点的偏移距离；

2)根据偏移距离占总画面宽度W的百分比，乘以最大可增加速度Vmax，算出增加的速度V+；

3)在基准速度上加上V+的绝对值，得到控制X轴舵机和Y轴舵机的速度Vx和Vy，然后，根据增速V+的正负，判断转动方向。

在步骤4中，减速点的计算方法如下：

s＝V*t+1/2*a*t*t