專利名稱：基于人臉檢測的電視收視率統計裝置及檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種收視率統計裝置，特別涉及一種基于人臉檢測的 電視收視率統計裝置，及該裝置的檢測方法。
背景技術：
眾所周知，廣告投放的價值和效果直接影響著商家的利益。 報紙和雜志刊登廣告是按照發行量支付費用，網絡廣告是按照瀏
覽量來支付費用，針對這些投放廣告的方式需通過技術手段進行數量統計。
電視廣告是現在最有效的一種廣告投放渠道，對于電視廣告，通 常廣播公司不能預先精確的知道有多少觀看者會看到特定的廣告，更 不能做到精確的統計觀看特定廣告的人的性別、年齡、生活水平等信 息。因此大量的工作用來預測觀看者的數量，并相應的設置價格。保 證最小受眾規模并不稀罕，如果不能保證，就會重新播放廣告直到達 到所需的數量。
通常電視廣告分黃金時段和非黃金時段，黃金時段的定位是廣播 公司做了大量預測工作得到的估計，而非精確的統計。進行這些統計 的方法往往是在有線電視線的中間加上一個統計數據盒，而這些得到 的數據只是廣告播放的次數，而真正有多少人在看這個廣告是得不到 統計的。 一個廣告的投放效果取決于觀看它的數量，商家為了達到好 的效果往往會選擇重復播放同一個廣告，這樣不僅要承受巨大的廣告 費用，且不一定達到預期的效果。收視率是衡量電視節目擁有觀眾人數的一種統計指標。是電視廣 告的共同交易貨幣，是評估觀眾數量的重要指標。作為深入分析電視 收視市場提供的數據基礎，不僅是節目編排、評估的重要指標，也是 制定廣告投放計劃、評估廣告效果的有力工具。收視率既為電視臺服 務，也為廣告公司、廣告主服務，同時也是廣電管理部門的決策依據。
但問題在于 一、把收視率這種并不精確的數字用于精確度要求 極高的廣告成本計算中，據此判斷電視臺是否履行了合同中承諾的收 視點，并確定補償方案；二、確定要補播的廣告量是如此精確，而為 之提供補償標準的數據卻存在不精確性；三、由于計算方法和目標人 群界定的差異，也經常導致電視臺和廣告公司對有效收視點的爭議。
目前采用二種統計方法1)日記卡方法進行手工記錄；2)測 量儀方法需要用戶在開始和結束的時候按下按鈕。
但是，日記卡純手工方法，會發生錯誤甚至遺忘的可能性，主觀 性很大；而個人收視測量儀方法，是依賴每一個收視人員在收視前、 后，主動按對應按鈕的方式來確認收視者身份。這種"主動性"要求 就不可避免的會引發"忘記按"的問題。盡管調查公司都聲稱這部分 數據可以修正，但依然會引起數據準確性的質疑。
發明內容
本發明是要提供一種提高收視率統計精確度的基于人臉檢測的 電視收視率統計裝置。
本發明還需要提供針對上述裝置的檢測方法。
為了解決以上的技術問題，本發明提供了一種基于人臉檢測的電 視收視率統計裝置，該裝置包括雙攝像頭、紅外燈、紅外燈光濾光器、 機頂盒和后臺服務器，其中，所述的雙攝像頭與紅外燈、紅外燈光濾
5光器并聯，雙攝像頭另與機頂盒連接，機頂盒通過有線或無線方式與 后臺服務器連接，機頂盒還與電視機連接。
所述的機頂盒包括人臉檢測模塊、人臉識別模塊、人臉跟蹤模塊、 人數統計模塊、數據分析處理模塊和無線傳輸模塊，所述的人臉檢測 模塊分別與人臉識別模塊、人臉跟蹤模塊、人數統計模塊連接，人臉 識別模塊、人臉跟蹤模塊、人數統計模塊分別與數據分析處理模塊連
接，數據分析處理模塊通過無線傳輸模塊與后臺服務器連接；人臉檢 測模塊接收由雙攝像頭獲取的人臉圖像信息，檢測出圖像中的人臉信 息傳送至人臉識別模塊；人臉識別模塊對人臉信息進行識別，確定觀 看者的年齡、性別信息；同時人臉檢測模塊分別將人臉信息傳送至人 臉跟蹤模塊和人數統計模塊，人臉跟蹤模塊對人臉信息進行實時跟 蹤，對人臉信息進行局部朝向和是否睡眠的分析；人數統計模塊確定 觀看者的數量信息；人臉識別模塊、人臉跟蹤模塊、人數統計模塊分 別將觀看者的年齡、性別信息、跟蹤信息、數量信息傳送至數據分析 處理模塊進行分析處理，將處理后的信息通過無線傳輸模塊傳送至后 臺服務器，后臺服務器統計出該時段觀看者的統計數據。
一種基于人臉檢測的電視收視率統計裝置的檢測方法，該檢測方 法包括如下的步驟
(1) 開機，用戶進行登錄；
(2) 啟動雙攝像頭；若處于黑暗環境，則啟動紅外燈，紅外燈光濾光器 對紅外光線進行濾光；
(3) 雙攝像頭對人臉進行圖像采集；
(4) 獲取的圖像信息傳送至機頂盒的人臉檢測模塊；
(5) 人臉檢測模塊檢測出圖像中的人臉信息；
(6) 人臉檢測模塊將人臉信息傳送至人臉識別模塊，見第(7)步；同時，人臉檢測模塊將人臉信息傳送至人臉跟蹤模塊，見第(8)步； 同時，人臉檢測模塊將人臉信息傳送至人數統計模塊，見第(9)步；
(7) 人臉識別模塊進行人臉識別，識別出觀看者的年齡、性別信息，將 此信息傳送到數據分析處理模塊；轉第柳步；
(8) 人臉跟蹤模塊對檢測到的人臉進行實時跟蹤，分析出觀看者的面部
朝向，是否睡眠的信息，并將此信息傳送到數據分析處理模塊； 轉第卿步；
(9) 人數統計模塊對檢測到的人臉進行數量統計，并將結果傳送到數據
分析處理模塊；
(抑數據分析處理模塊將來自于人臉識別模塊、人臉跟蹤模塊和人數統 計模塊的信息進行綜合分析處理，將處理結果傳送至無線傳輸模 塊；
(ll)無線傳輸模塊將分析結果發送給后臺服務器； 似后臺服務器根據處理結果得出該時段的觀看者的統計數據。 本發明的優越功效在于
1) 利用生物特征識別和確認身份及觀看狀態；能自動識別觀眾身 份，無需與觀眾發生任何主動行為；能實時判斷是否離開或回 來；能判斷觀眾是否入睡或醒來；
2) 本發明通過對每個時間段觀看特定廣告的人數、偏好程度以及 觀看者的年齡性別生活水平進行統計，并對檢測到的人臉進行 實時跟蹤，避免重復計算，廣告公司能在當前時間段選擇播放 適合觀看者的廣告或者選擇播放觀看者偏好程度較高的廣告； 為廣播廣告公司帶來了精確統計數據，為以后的廣告發布時間 和價格從新定位提供了精確依據；
3) 本發明通過無線方式將機頂盒分析處理后的數據傳輸給后臺服務器，被黑客通過有線網絡攻擊和獲取數據的可能性大大降低，
網絡安全性能好，便于安裝，不需要用戶安裝寬帶設備； 4) 本發明不保存和傳輸視頻信號，只是將分析處理后的數據傳輸 給后臺服務器端，可以保證用戶的隱私安全。
圖l為本發明的結構示意圖； 圖2為機頂盒的原理框圖3為本發明檢測方法的流程圖; 圖中標號說明 l一雙攝像頭； 3—紅外燈光濾光器； 4一機頂盒； 401—人臉檢測模塊；
403—人臉跟蹤模塊； 405—數據分析處理模塊；
5—電視機； 7—觀看者。
2—紅外燈；
402—人臉識別模塊 404—人數統計模塊 406—無線傳輸模塊
6—后臺服務器；
具體實施例方式
請參閱附圖所示，對本發明作進一步的描述。
如圖1所示，本發明提供了一種基于人臉檢測的電視收視率統計
裝置，該裝置包括雙攝像頭1、紅外燈2、紅外燈光濾光器3、機頂 盒4和后臺服務器6，所述的雙攝像頭1與紅外燈2、紅外燈光濾光 器3并聯，雙攝像頭1另與機頂盒4連接，機頂盒4通過有線或無線
8方式與后臺服務器6連接，機頂盒4還與電視機5連接。
雙攝像頭2可以對電視屏幕前180度廣角范圍進行人臉的圖像 采集，通過紅外燈3對在黑暗環境下觀看者7的人臉圖像進行采集， 紅外燈光濾光器3對紅外光線進行有效濾光，消除觀看者7對紅外燈 光的不適感。
如圖2所示，所述的機頂盒4包括人臉檢測模塊401、人臉識別 模塊402、人臉跟蹤模塊403、人數統計模塊404、數據分析處理模 塊405和無線傳輸模塊406，所述的人臉檢測模塊401分別與人臉識 別模塊402、人臉跟蹤模塊403、人數統計模塊404連接，人臉識別 模塊402、人臉跟蹤模塊403、人數統計模塊404分別與數據分析處 理模塊405連接，數據分析處理模塊405通過無線傳輸模塊406與后 臺服務器6連接；人臉檢測模塊403接收由雙攝像頭1獲取的人臉圖 像信息，檢測出圖像中的人臉信息傳送至人臉識別模塊402;人臉識 別模塊402對人臉信息進行識別，確定觀看者7的年齡、性別信息； 同時人臉檢測模塊401分別將人臉信息傳送至人臉跟蹤模塊403和人 數統計模塊404，人臉跟蹤模塊403對人臉信息進行實時跟蹤，對人 臉信息進行局部朝向和是否睡眠的分析；人數統計模塊404確定觀看 者7的數量信息；人臉識別模塊402、人臉跟蹤模塊403、人數統計 模塊404分別將觀看者7的年齡、性別信息、跟蹤信息、數量信息傳 送至數據分析處理模塊405進行分析處理，將處理后的信息通過無線 傳輸模塊406傳送至后臺服務器6，后臺服務器6統計出該時段觀看 者7的統計數據。
人臉檢測模塊401對雙攝像頭1采集到的圖像進行人臉檢測，主 采用人臉檢測技術中的眼睛定位算法。首先把采集到的圖像處理為灰 度圖像，在對原灰度圖像做邊緣灰度加強；然后結合根據人臉幾何特征先驗知識建立的人眼位置判定準則，在分割閾值遞增的過程中，尋
找能分割出雙眼眼塊的最優分割閾值；最后用兩維相關系數作為對稱 相似度來檢驗檢測出的雙眼的真實性，并利用找到的雙眼圖像垂直方 向的灰度積分投影，精確定位瞳孔中心。人眼被精確定位后，則臉部 其他特征，如眉、鼻、嘴等，可由潛在的分布關系比較準確地定位。 對于采集到的圖像，利用膚色在YCbCr顏色空間的分布特性建立膚色 模型，粗略找出膚色區域，進行灰度變換后，再采用上述方法檢測人 臉。
人臉識別模塊402采用基于局部特征分析與最優化匹配的人臉 識別算法提取人臉特征值，利用神經網絡的方法估計出在識別人臉中 起重要作用的一些特征點，瞳孔、眼角、眉心、眉腳、嘴角、鼻尖， 之后利用Gabor小波的局部多尺度分析特性提取特征點的多尺度特 征。根據所獲取的特征值，識別出所檢測人臉的性別、年齡。
人臉跟蹤模塊403采用人臉局部特征跟蹤法對采集到的人臉進 行跟蹤，利用眼睛、嘴、鼻子等器官特征信息進行跟蹤定位。采用基 于Gabor小波的人臉特征點跟蹤方法，在采集到的視頻序列的起始幀 中，標定需要跟蹤的人臉特征點，如眼角、鼻尖、眉毛等，提取這些 點的一組小波系數(Jets)，將每一幀的特征點坐標作為下一幀的參考 點，提取下一幀參考點的小波系數，對比新舊小波系數來估計特征點 的新坐標。人臉跟蹤模塊403對所檢測到的人臉進行跟蹤，避免了重 復計算，并對人臉信息進行面部朝向分析，從而進行觀看者7的偏好 分析。
人數統計模塊404對檢測到的人臉數目進行統計。 數據分析處理模塊405對人臉識別模塊402、人數統計模塊404、 人臉跟蹤模塊403所得結果進行統計分析，分析出當前采集到的人
10數、年齡、性別、對節目的偏好程度等等，將分析結果傳送給無線傳
輸模塊406。
無線傳輸模塊406采用無線方式(2. 5G， 3G或者4G)將數據傳送 給后臺服務器6。
后臺服務器6對接收到的數據進行統計分析。
如圖3所示， 一種基于人臉檢測的電視收視率統計裝置的檢測方 法，該檢測方法包括如下的步驟.-
(1) 開機，用戶進行登錄；
(2) 啟動雙攝像頭1;若處于黑暗環境，則啟動紅外燈2，紅外燈光濾 光器3對紅外光線進行濾光，消除觀看者對紅外燈光的不適感；
(3) 雙攝像頭1對觀看者7的人臉進行圖像采集；
(4) 獲取的圖像信息傳送至機頂盒4的人臉檢測模塊401;
(5) 人臉檢測模塊401檢測出圖像中的人臉信息；
(6) 人臉檢測模塊401將人臉信息傳送至人臉識別模塊402，見第(7)步； 同時，人臉檢測模塊401將人臉信息傳送至人臉跟蹤模塊403，見
第(8)步；
同時，人臉檢測模塊401將人臉信息傳送至人數統計模塊404，見 第(9)步；
(7) 人臉識別模塊402進行人臉識別，識別出觀看者7的年齡、性別信 息，將此信息傳送到數據分析處理模塊405;轉第卿步；
(8) 人臉跟蹤模塊403對檢測到的人臉進行實時跟蹤，分析出觀看者7
的面部朝向，是否睡眠的信息，并將此信息傳送到數據分析處理 模塊405;轉第柳步；
(9) 人數統計模塊404對檢測到的人臉進行數量統計，并將結果傳送到
數據分析處理模塊405;卿數據分析處理模塊405將來自于人臉識別模塊402、人臉跟蹤模塊 403和人數統計模塊404的信息進行綜合分析處理，將處理結果傳 送至無線傳輸模塊406; (ll)無線傳輸模塊406將分析結果發送給后臺服務器6; 肪后臺服務器6根據處理結果得出該時段的觀看者7的統計數據。
以某一個五口人的家庭為例。打開電視機5并進行登記以后，雙 攝像頭1開始對電視屏幕前180度廣角范圍進行人臉的圖像采集，人 臉檢測模塊401檢測到四張人臉，則認為有四個人在觀看當前的電視 節目。人臉跟蹤模塊403對檢測到的人臉進行跟蹤，確認觀看者7的 人數，并分析觀眾的偏好程度。例如，檢測到的四個人中，有一個人 從電視機5前離開了，則確認當前的觀眾人數為三人；檢測到有一人 在睡眠，二人的面部朝向并不是面向電視機，則認為觀看者7對當前 節目的偏好程度較低。人臉識別模塊402分析觀看者7的年齡、性別 等信息，例如，若當前的觀看者7有三名男性， 一名女性，則認為當 前節目比較吸引男性觀眾；或者當前觀看者7有三名50歲以上的人， 三名20歲左右的人，則認為當前節目比較吸引老年觀看者7。數據 分析處理模塊405將以上所得數據進行統計分析，將分析結果通過無 線傳輸模塊406發送給后臺服務器6，后臺服務器6根據統計分析結 果，精確地統計出當前電視節目的觀看者7人數，以及觀看者7的年 齡范圍、性別等。
本發明采用人臉檢測、跟蹤以及識別技術，不僅較為準確地統計 出電視節目的觀看者數目，而且還能統計出觀看者的年齡、性另IJ、對 節目的偏好程度等信息。對于廣播廣告公司來說，可以對節目的安排 有的放矢，在當前時間段選擇播放適合觀看者的廣告或者是選擇播放 觀看者偏好程度較高的廣告。為廣播廣告公司帶來了精確統計數據，為以后的廣告發布時間和價格重新定位提供依據。對于廣告刊登者來 說，可以選擇在適當的時段播放適當次數的廣告，從而有效地節省廣 告費用。而且，本發明不保存和傳輸視頻，僅將數據分析結果傳輸給 后臺服務器，不僅保障了商家的利益，也保障了用戶的隱私。因此， 本發明具有較高的社會效益和經濟效益。
權利要求
1、一種基于人臉檢測的電視收視率統計裝置，該裝置包括雙攝像頭、紅外燈、紅外燈光濾光器、機頂盒和后臺服務器，其特征在于所述的雙攝像頭與紅外燈、紅外燈光濾光器并聯，雙攝像頭另與機頂盒連接，機頂盒通過有線或無線方式與后臺服務器連接，機頂盒還與電視機連接。
2、 按權利要求1所述的基于人臉檢測的電視收視率統計裝置， 其特征在于-所述的機頂盒包括人臉檢測模塊、人臉識別模塊、人臉跟蹤模塊、 人數統計模塊、數據分析處理模塊和無線傳輸模塊，所述的人臉檢測 模塊分別與人臉識別模塊、人臉跟蹤模塊、人數統計模塊連接，人臉 識別模塊、人臉跟蹤模塊、人數統計模塊分別與數據分析處理模塊連 接，數據分析處理模塊通過無線傳輸模塊與后臺服務器連接；人臉檢 測模塊接收由雙攝像頭獲取的人臉圖像信息，檢測出圖像中的人臉信 息傳送至人臉識別模塊；人臉識別模塊對人臉信息進行識別，確定觀 看者的年齡、性別信息；同時人臉檢測模塊分別將人臉信息傳送至人 臉跟蹤模塊和人數統計模塊，人臉跟蹤模塊對人臉信息進行實時跟 蹤，對人臉信息進行局部朝向和是否睡眠的分析；人數統計模塊確定 觀看者的數量信息；人臉識別模塊、人臉跟蹤模塊、人數統計模塊分 別將觀看者的年齡、性別信息、跟蹤信息、數量信息傳送至數據分析 處理模塊進行分析處理，將處理后的信息通過無線傳輸模塊傳送至后 臺服務器，后臺服務器統計出該時段觀看者的統計數據。
3、 針對權利要求1或2所述的基于人臉檢測的電視收視率統計 裝置的檢測方法，該檢測方法包括如下的步驟(l)開機，用戶進行登錄；(2) 啟動雙攝像頭；若處于黑暗環境，則啟動紅外燈，紅外燈光濾光器 對紅外光線進行濾光；(3) 雙攝像頭對人臉進行圖像采集；(4) 獲取的圖像信息傳送至機頂盒的人臉檢測模塊；(5) 人臉檢測模塊檢測出圖像中的人臉信息；(6) 人臉檢測模塊將人臉信息傳送至人臉識別模塊，見第(7)步； 同時，人臉檢測模塊將人臉信息傳送至人臉跟蹤模塊，見第(8)步； 同時，人臉檢測模塊將人臉信息傳送至人數統計模塊，見第(9)步；(7) 人臉識別模塊進行人臉識別，識別出觀看者的年齡、性別信息，將 此信息傳送到數據分析處理模塊；轉第卿步；(8) 人臉跟蹤模塊對檢測到的人臉進行實時跟蹤，分析出觀看者的面部朝向，是否睡眠的信息，并將此信息傳送到數據分析處理模塊； 轉第(10)步；(9) 人數統計模塊對檢測到的人臉進行數量統計，并將結果傳送到數據 ,分析處理模塊；柳數據分析處理模塊將來自于人臉識別模塊、人臉跟蹤模塊和人數統 計模塊的信息進行綜合分析處理，將處理結果傳送至無線傳輸模 塊；m)無線傳輸模塊將分析結果發送給后臺服務器； a》后臺服務器根據處理結果得出該時段的觀看者的統計數據。
全文摘要
本發明涉及一種基于人臉檢測的電視收視率統計裝置及檢測方法，該裝置包括雙攝像頭、紅外燈、紅外燈光濾光器、機頂盒和后臺服務器，其中，所述的雙攝像頭與紅外燈、紅外燈光濾光器并聯，雙攝像頭另與機頂盒連接，機頂盒通過有線或無線方式與后臺服務器連接，機頂盒還與電視機連接。本發明的優點是利用生物特征識別和確認身份及觀看狀態；通過對每個時間段觀看特定廣告的人數、偏好程度以及觀看者的年齡性別生活水平進行統計，并對檢測到的人臉進行實時跟蹤，避免重復計算，提高了電視收視率的精確度。
文檔編號H04N5/00GK101588443SQ20091005355
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月22日 優先權日2009年6月22日
發明者袁存鼎, 煒 費, 郭大治 申請人:費 煒;袁存鼎;郭大治