一种新型数码相机自拍系统的设计

    0 引言

    传统的数码相机自拍系统只是一种简单的定时拍照。在该自拍模式下,摄影者处于极为被动的拍摄状态,所以有些时候摄影效果较差。一些数码相机厂商在传统自拍系统的基础上增加了无线遥控自拍功能,增强了数码相机自拍功能的操作性,不过对于摄影者来说,只能控制拍摄的时间,无法控制拍摄的取景视角。

    随着信息技术的数字化和网络化,数码相机正成为人类进入信息时代在工作和生活中不可缺少的工具,于是人们对数码相机的自拍功能提出了更高的要求。因此,设计一种新型的数码相机自拍系统,满足摄影者对取景视角的不同要求,不但具有重要的现实意义,而且也具有广阔的应用前景。

    1 系统工作原理

    由于现有的数码相机技术已相当成熟,因此,把该系统作为数码相机的一个附加功能,嵌入到现有的数码相机中,利用数码相机本体向自拍系统提供摄影参数、背景信息和取景图像,从而完善数码相机的自拍功能。

    在自拍前,假定摄影者能够为自拍系统提供以下3点信息:第一,摄影者已经把数码相机安装合适,设定相关的摄影参数,并且基本确定取景范围;第二,摄影者根据自身在场景中的理想方位设定自己在照片中的预定位置;第三,摄影者按照既定的意愿进入取景范围,确保数码相机能观察到目标人体,并在一定的时间范围内准备拍摄。

    基于以上3点假设,提出了以人为基准的数码相机自拍系统的解决方案。所谓以人为基准的自拍系统是指背景的视角取向没有特别的倾向,预定的取景只是大致选位,摄影者期待的是数码相机自动地根据目标人体的位置调整数码相机的取景视角。对于这种情形,自拍系统的主要任务就是检测和跟踪目标人体,确定照片中目标位置与预定位置的几何偏差,从而通过控制云台来调整数码相机的拍摄视角,其工作原理如图1所示。本文把自拍系统的目标跟踪设计成间断式跟踪,即先在图像中跟踪目标人体,判断几何偏差,通过云台调整数码相机的取景视角,然后进行图像跟踪,再调整取景视角,这样不断反复,直到目标人体在照片中出现在预定位置。当被摄者一直不动时,一次跟踪就能调整好取景视角;当被摄者移动,自拍系统就处于跟踪状态,只要被摄者最终站好位,数码相机就能自动调整到合适的视角进行拍摄。

    根据以上特点,本文目标跟踪采用基于相关的目标跟踪算法[1]。拍摄的目标是人体,但是因为以下几点原因,人体不适合作为目标样板:第一,人体在照片中所占的比例一般都很大,若取人体作为模板,则相关匹配的计算量较多;第二,人体是关节物体,可以有很多种形状和姿态,作为目标样板,其稳定性较差,使匹配跟踪不可靠;第三,人可以穿各种颜色、风格的衣服,而且人体在场景中可能被部分遮挡,或者不一定整个人体都出现在数码相机的取景范围之内,这样人体样板的提取和匹配都存在较大的困难。所以,本文选择人脸作为目标样板。