IntelliZoomer——基于前摄CV的手机拍照辅助工具
作者：郑逢时，王琛，蔚兆洋 计算机系
指导老师：喻纯 计算机系
关键词：人机交互、CV、移动设备
摘要
IntelliZoomer 是一个集成了前摄人脸识别、微 笑识别技术的智能手机拍照缩放辅助工具。提供给用户“所见即所得”的缩放体验，及“心想事成”的快门体验。彻底实现了免触控的拍照 机制，让单手拍摄更加容易和专业。
图1. IntelliZoomer 效果示意图
背景介绍
我们留意到了这样的一种智能手机拍照的需求场景：用户在拍照时通常用两个手指进行捏合或扩张，如果用户使用单手进行拍摄则会带来很大的不便。此外，对于大屏幕的手机，即便对好了焦距，用一只手有时也难以按准快门按钮，也难免产生抖动。
图2. 单手拍照需求示意图
因此我们决定探索一种更加高效和便捷的单手拍照解决方案。
经过前期调研与讨论，我们希望设计出具有如下特点的手机拍照应用：
§ 智能缩放：手机能自动调节拍摄的缩放率，使得屏幕上显示出的画面和用户实际透过手机屏幕看到的景物一模一样。即“所见即所得”；
图3. 智能缩放功能示意图
§ 智能快门：让用户在最短的时间内拍摄出满意的照片，取好景后无需点击“拍摄”按钮，直接通过眨眼或者微笑等 touch free 的交互方式控制拍照。
图4. 智能快门功能示意图
技术要点
智能缩放：
• 输入：前置摄像头捕获到人脸图像
• 用CV库提取出人脸框大小
• 根据反比关系计算出人脸与屏幕的距离
• 线性插值得到缩放率
• 指数移动平均降噪
图5. 智能缩放算法概览
智能快门：
• 输入：前置摄像头捕获到人脸图像
• 用CV库检测是否微笑
• 指数移动平均，上边沿检测
图6.上边沿检测示意图
成果展示
我们最终实现的应用界面如下图所示：
图7. 应用的UI截图
用户实验
我们分室内和室外两个场景进行了用户实验，以证实我们项目的可用性。在两组设定下，我们都要求用户拍摄一组目标，记录用户拍摄所用总时间和偏好度。
在实际实验时，我们一共部署了三个App，一个是Naive Camera，调用了系统原生的API，但是没有防抖功能（因为我们的相机不能防抖）；另外两个都是我们的实现，分别为Subtle和Fierce方案，其中Fierce方案变焦范围更大。
图8. 实验所用的三组App示意图
在室内的情况下，Fierce方案和传统方案使用的时间基本一致，Subtle方案的耗时最长。用户偏好传统方案，所有用户表示在单手情况下会选择Fierce方案。
而在室外时，Fierce方案用时更短，而且在第二次实验中优势更加明显。用户也给予了Fierce方案更高的评分。
此外，所有的用户表明，在单手的情况下，他们会选择我们的拍照方案。
实验结果证实了我们的工作的价值——解决了单手拍照缩放难的问题。
