攝影機功能交換

圖 5.3 為攝影機未進行功能交換前對臉部追蹤的實驗圖。

(a)

(b)

(c)

(d)

圖 5.3 目標臉部追蹤

(a)O₂攝影機用於特寫。(b)O₁攝影機用於定位，目標正對定位攝影機，能 見到目標正面臉部影像；(c)目標轉身後正對特寫攝影機，此時 O₂攝影機 能擷取到目標正向臉部。(d)O₁攝影機保持定位功能，無法拍到目標正向臉 部。

首先根據第三章的定位基礎，實作了目標追蹤的實驗，如圖 5.3，在 系統判別出目標高度後，即以此高度對目標進行空間上的位置運算，再交 由特寫攝影機進行變焦取得目標放大影像。在圖 5.3 的(a)組圖中，目標雖 背對特寫放大攝影機，仍能從(b)組的定位攝影機取得其臉部影像。圖 5.3 的(c)組圖中即展現了人物正對特寫攝影機及側面時的臉部影像結果。在觀 察完圖 5.3 後，在圖(a)與(b)的情況下，得知如果攝影機永遠保持單一功能，

如定位或特寫，則目標背對特寫攝影機時就無法取得較好的特寫影像。因 此當系統能夠根據目標的位置去對攝影機功能進行調整即可得到比較好 的臉部擷取效果。

O1 Camera O2 Camera

(a)

(b)

圖 5.4 攝影機功能交換實驗圖 1-1 (a)目標進入場景。(b)系統開始對目標進行定位與特寫。

圖 5.4 的(a)為目標剛進入監控場景，已完成目標高度偵測，此時 O₁ 攝影機進入定位功能。圖 5.4 的(b)，O₁攝影機進行定位，O₂攝影機對目標 進行特寫的功能。目標這時背對攝影機，因此無法取得臉部特寫影像。

O₁ Camera O₂ Camera

(a)

(b)

(c)

圖 5.5 攝影機功能交換實驗圖 1-2

(a)系統對目標持續進行定位。(b)攝影機功能交換並開始對目標進行特寫。

(c)逐漸擷取到目標正向臉部影像

圖 5.5 中，(a)圖的 O₁攝影機仍為定位功能，但計算出目標的真實空間 位置後，系統判定適合做定位的攝影機為 O₂，因此在(b)的時候將 O₂攝影 轉換為定位攝影機，而 O₁攝影機轉為特寫功能。(b)到(c)為 O₁攝影機開始 對目標進行特寫的過程，而 O2 攝影機則持續進行定位的功能。

O₁ Camera O₂ Camera

(a)

(b)

(c)

圖 5.6 攝影機功能交換實驗圖 1-3

(a)系統持續對目標進行特寫。(b)系統成功取得目標臉部正向特寫。(c)目標 經過 swap area 準備進行攝影機功能交換。

在圖 5.5 中 O₁攝影機為了擷取目標臉部特寫而進行了 zoom in 的動 作。圖 5.6 的(b)中即可見到系統成功擷取到目標正向的臉部影像。而圖 5.6 的(c)圖中，系統在偵測出目標的位置開始進入 swap area，因此將 O₁攝影 機進行 zoom out 以準備之後攝影機功能的交換。

O₁ Camera O₂ Camera

(a)

(b)

(c)

圖 5.7 攝影機功能交換實驗圖 1-4

(a)系統準備進行攝影機功能交換，將 O₁攝影機 zoom out。(b)、(c)O₁攝影 機轉換至定位功能，O₂攝影機準備進行特寫功能。

圖 5.7 展現了系統即將把攝影機功能交換的情況，在(a)圖為接續圖 5.6 將 O1 進行 zoom out 的步驟，而(b)與(c)則是 O₁攝影機準備進行定位功能。

先前的章節我們有提過，當目標背對特寫攝影機時，如果定位攝影機比較 接近目標的情況下，由於距離較近可能可以擷取到目標臉部影像。圖(c)即 可發現能擷取到目標臉部影像，雖然非完整正向臉部。

O₁ Camera O₂ Camera

(a)

(b)

(c)

圖 5.8 攝影機功能交換實驗圖 1-5

(a)O₂攝影機成功轉為特寫功能，對目標進行追蹤及特寫。(b)O₂攝影機進 行目標臉部特寫。(c)成功擷取到目標正向臉部影像。

圖 5.8 為系統在目標經過 swap area 後成功將二台攝影機功能互換的成 果，在(c)圖中可發現原本利用 O₁攝影機取得目標臉部特寫影像，這時已 轉換成利用 O₂攝影機。與圖 5.3 的(c)圖比較，會發現圖 5.8 的(c)圖目標臉 部較明亮，原因在於攝影機光圈的判定是以影像中心為基準，圖 5.3 時影 像中心為對準窗戶，而室外為極明亮的情況，造成攝影機光圈變小，使得 特寫攝影機的影像偏暗。

O₁ Camera O₂ Camera

(a)

(b)

(c)

圖 5.9 攝影機功能交換實驗圖 1-6

(a)成功擷取到目標正向臉部影像。(b)系統保持特寫狀態對目標進行追蹤。

(c)目標再次經過 swap area 準備進行攝影機功能交換。

圖 5.9 可見系統成功擷取到目標正向臉部影像，其中(b)圖目標些許偏 移影像中心是來自於 O₁ 攝影機在進行定位時的偏差，不過並不影響到擷 取目標臉部影像。圖(c)時即正確的對準目標於影像中心，並因為目標再次 經過 swap area，系統將 O₂攝影機 zoom out 以利準備再次進行攝影機功能 的交換。

O₁ Camera O₂ Camera

(a)

(b)

(c)

圖 5.10 攝影機功能交換實驗圖 1-7

(a)O₂攝影機 zoom out 完成。(b)系統準備將 O₂攝影機轉換為定位功能。(c)O₂ 成功轉換為定位功能，O₁ 攝影機亦轉為特寫功能。(比較(b)(c)二圖中 O₁ 門的位置即可發現 O₁已開始對目標進行追蹤)

O₁ Camera O₂ Camera

(a)

(b)

(c)

圖 5.11 攝影機功能交換實驗圖 1-8

(a)系統利用 O₁攝影機進行目標特寫。(b)O₁攝影機只能擷取至目標背後景 像，但 O₂攝影機可擷取到目標臉部影像。(c)目標即將離開場景。

圖 5.10 和圖 5.11 分別再次展現了攝影機功能交換後的影像。以結果 而言，攝影機功能交換後，目標正對特寫攝影機的情況下都能取得目標正 向臉部影像，而在目標正對定位攝影機的情況也有不錯的表現，如圖 5.11 的(b)。以下是其他實驗對象的結果：

O₁ Camera O₂ Camera

(a)

(b)

(c)

(d)

圖 5.12 攝影機功能交換實驗圖 2-1

(a)目標進入監控環境。(b)系統對目標進行定位。(c)O₁ 攝影機進行特寫。

(d)O₁攝影機持續對目標進行特寫，O2攝影機保持定位功能。

O₁ Camera O₂ Camera

(a)

(b)

(c)

(d)

圖 5.13 攝影機功能交換實驗圖 2-2

(a)O₁ 攝影機進行目標特寫，但無擷取到良好的正向臉部影像。(b)目標經 過 swap area，系統準備轉換攝影機間功能。(c)O1進行 zoom out。(d)系統 準備轉換攝影機功能。

O₁ Camera O₂ Camera

(a)

(b)

(c)

(d)

圖 5.14 攝影機功能交換實驗圖 2-3

(a)系統準備將 O₂攝影機進行 zoom in。(b)系統開始對目標進行特寫。(c) 目標背對特寫攝影機且定位攝影機亦無法取得正向臉部影像。(d)由定位攝 影機 O1取得目標正向臉部影像。

前面我們提到，目標不一定正對特寫攝影機，是有機會從接近目標的 定位攝影機取得目標臉部影像，但也有可能目標同時皆無法從二台攝影機 取得臉部影像，如圖 5.13 的(a)，圖 5.14 的(c)。不過因為人在室內的環境 下常有轉身的動作，因此系統還是能從目標轉身的過程中，取得其臉部正 向影像。圖 5.15 即是目標轉身後系統取得臉部特寫的示意圖：

O₁ Camera O₂ Camera

(a)

(b)

(c)

圖 5.15 攝影機功能交換實驗圖 2-4，目標轉身示意圖

(a)目標背對特寫攝影機 O₂且定位攝影機 O₁也無法擷取良好的目標臉部影 像。(b)目標進行轉身。(c)特寫攝影機取得目標正向臉部影像。

O₁ Camera O₂ Camera

(a)

(b)

(c)

(d)

圖 5.16 攝影機功能交換實驗圖 3-1

(a)系統以 O₁做為特寫功能。(b)系統對目標進行特寫。(c)擷取出目標正向 臉部影像。(d)持續對目標進行特寫追蹤。

O₁ Camera O₂ Camera

(a)

(b)

(c)

(d)

圖 5.17 攝影機功能交換實驗圖 3-2

(a)系統持續對目標進行特寫。(b)目標經過 swap area。(c)O₂攝影機轉換為 特寫功能。(d)系統取得目標臉部影像。

在實驗的過程中，有幾點問題會造成系統無法準確定位或特寫到目 標，如：目標移動過快、目標身體部位或衣物與環境顏色相同等。

O₁ Camera O₂ Camera System

Detection

圖 5.18 定位異常示意圖一

圖 5.18 從系統偵測圖中發現，由於目標移動過快而造成系統判別目標 頭部位置偏移太多。使得 O₁ 攝影機進行特寫時無法正確擷取目標臉部影 像。但在圖 5.13 的(a)圖中，當目標移動速度減緩時系統仍可正確擷取到目 標臉部影像。圖 5.19 則是目標髮色與門類似，造成系統偵測時取的位置比 目標實際上臉部高度更低，因此在 O₂ 攝影機進行特寫時，目標會在影像 上呈現低於影像中心的結果。

O1 Camera O2 Camera System

Detection

圖 5.19 定位異常示意圖二