[发明专利]一种基于单目摄像头的人脸跟随方法及其装置

权利要求书

1.一种基于单目摄像头的实时人脸跟随方法，其特征在于，包括：

步骤100，利用PICO人脸检测技术对图像进行检测，将一个检测周期内检测到的第一帧图像中的人脸作为正样本，

步骤200，在第一帧图像中的正样本区域标记人脸跟随框；

步骤300，在第n帧图像中，以第n-1帧图像中人脸跟随框的中心点作为原点，同比例放大所述人脸跟随框m倍作为第n帧图像的人脸检测区域，其中n与m均为大于等于2整数；

步骤400，检测所述第n帧图像的人脸检测区域，得到第n帧人脸跟随框的中心坐标；

步骤500，采用梯度算法比对所述第n帧人脸跟随框的中心坐标与所述第n-1帧图像中的人脸跟随框的中心点坐标，并计算单目摄像头在跟随过程中的预估转动角度；其中，所述梯度算法采用以单目摄像头中心点作为原点的笛卡尔直角坐标系；所述第n帧图像上的预估转动角度包括：X轴方向的转动角度与Y轴方向的转动角度

所述梯度算法所计算的预估转动角度在X轴方向的转动角度为：

其中为当前帧X轴方向转动角度，为上一帧X轴方向转动角度，X_n为人脸中心点在当前帧X轴方向的坐标值，V_d为机器人头部转动速度，V_m为人脸在机器人摄像头中移动速度；

所述预估转动角度在Y轴方向的转动角度为：

其中为当前帧Y轴方向转动角度，为上一帧Y轴方向转动角度，Y_n为人脸中心点在当前帧Y轴方向的坐标值，V_d为机器人头部转动速度，V_m为人脸在机器人摄像头中移动速度。

2.根据权利要求1所述的基于单目摄像头的实时人脸跟随方法，其特征在于，还包括：

步骤600，基于所述预估转动角度的转动方向，平滑处理所述的预估转动角度，作为单目摄像头的实时跟随角度。

3.根据权利要求2所述的基于单目摄像头的实时人脸跟随方法，其特征在于，所述平滑处理所述的预估转动角度的步骤包括：当包括第n帧在内的所预估的所述预估转动角度的转动方向一致时，则将所述预估转动角度作为单目摄像头的转动角度。

4.根据权利要求3所述的基于单目摄像头的实时人脸跟随方法，其特征在于，所述平滑处理所述的预估转动角度的步骤还包括：当包括第n帧在内的所预估的所述预估转动角度的转动方向不一致时，所述单目摄像头的转动角度为：β_n＝β_n-1+α*(I_n-1-β_n-1)，其中，β_n为当前帧单目摄像头需要转动的的角度，β_n-1为上一帧单目摄像头需转动的角度，I_n-1为预估的机器人转动角度；α为大于0小于1的变量，其中β_n，β_n-1与I_n-1包括X轴与Y轴2个方向上的转动角度。