專利名稱：一種顯示屏視角調(diào)整方法及顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于顯示設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種用于對(duì)顯示屏的視角進(jìn)行調(diào)整的方法以及采用所述顯示屏視角調(diào)整方法設(shè)計(jì)的顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代生活中，電視媒體依然是最為普及、最為廣泛、傳播最為迅捷、公眾最為接受的信息傳播載體。目前的電視機(jī)無(wú)論是從安裝方式，還是從電視機(jī)本身都不能保證用戶在任何時(shí)候都可以在最佳的視角觀看電視，這樣就使得用戶無(wú)法以最舒適的方式觀看節(jié)目，從而影響了用戶的視覺(jué)感受。對(duì)于此問(wèn)題，在目前的同行中，有這樣一種解決方案，就是在電視機(jī)底座中設(shè)置回旋鏢形狀的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，使得電視機(jī)主體可以相對(duì)底座靈活地左右旋轉(zhuǎn)，從而擴(kuò)展了用戶的觀看角度。該解決方案確實(shí)在一定程度上解決了用戶的煩惱，但是，就像傳統(tǒng)手持遙控器一樣，用戶必須根據(jù)自身的觀看位置手動(dòng)地調(diào)節(jié)電視機(jī)主體的旋轉(zhuǎn)角度，因此，并沒(méi)有讓電視用戶得到徹底的解放，在很大程度上還是束縛了電視機(jī)用戶的行為。而且，顯而易見該解決方案僅僅解決了電視機(jī)在底座上安裝時(shí)增加用戶視角的問(wèn)題，等到將電視機(jī)采用掛件安裝到墻體上時(shí)，該方法完全失效。如果掛件同樣使用回旋鏢形狀設(shè)計(jì)，不能排除用戶在調(diào)節(jié)觀看角度時(shí)用力過(guò)大將電視機(jī)撞到墻壁損壞屏幕的情況。因此，該解決方案存在很大的缺陷?；谀壳巴ㄟ^(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象在三維空間內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)的技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟(比如現(xiàn)有用于控制攝像頭自由旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)模塊)，因此將該驅(qū)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于電視機(jī)中，比如在電視機(jī)底座或者掛件中內(nèi)置所述的驅(qū)動(dòng)模塊，由此只需設(shè)計(jì)一套能夠根據(jù)用戶的觀賞位置自動(dòng)計(jì)算出顯示屏的調(diào)整角度，進(jìn)而轉(zhuǎn)換生成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至所述的驅(qū)動(dòng)模塊，即可實(shí)現(xiàn)電視機(jī)視角的自動(dòng)調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種顯示屏的視覺(jué)調(diào)整方法，用于根據(jù)用戶的觀賞位置自動(dòng)計(jì)算出顯示屏的調(diào)整角度。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn) 一種顯示屏視角調(diào)整方法，包括以下步驟
利用攝像頭模塊獲取顯示屏前方的二維圖像和深度信息，傳輸至微處理器模塊； 所述微處理器模塊從接收到的二維圖像中提取臉部信息，并結(jié)合接收到的深度信息， 在建立的空間坐標(biāo)系中定位瞳孔中心位置的三維坐標(biāo)；
所述微處理器模塊結(jié)合瞳孔中心位置和顯示屏中心位置，計(jì)算出顯示屏的調(diào)整角度和 /或上下位移量，進(jìn)而生成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至驅(qū)動(dòng)模塊；
所述驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)顯示屏相對(duì)顯示屏底座或者掛件轉(zhuǎn)動(dòng)或平移。進(jìn)一步的，所述微處理器模塊從接收到的二維圖像中提取臉部信息，然后將提取出的臉部信息與人類臉部模型進(jìn)行對(duì)比，以判斷是否為人類的臉部信息；若是人類的臉部信息，則定位瞳孔中心位置；否則，退出本輪的視角調(diào)整過(guò)程。優(yōu)選的，所述空間坐標(biāo)系是以攝像頭模塊為原點(diǎn)0的空間直角坐標(biāo)系，其中，水平向右建立X軸，豎直向上建立y軸，垂直于攝像頭模塊建立Z軸；從提取出的人類臉部信息中獲取各瞳孔的χ軸和y軸的坐標(biāo)值，各瞳孔的ζ軸坐標(biāo)值利用攝像頭模塊提供的針對(duì)該瞳孔位置的深度信息以及原點(diǎn)0到該瞳孔位置所成直線與xoy平面所成的夾角計(jì)算獲得； 根據(jù)獲得的各瞳孔的三維坐標(biāo)計(jì)算瞳孔中心位置。又進(jìn)一步的，在瞳孔中心位置的定位過(guò)程中，
若提取出的臉部信息是單個(gè)用戶的臉部信息，則獲取左瞳孔坐標(biāo)
(,,,、和右瞳孔坐標(biāo). ”，計(jì)算瞳孔中心位置？^^幻=!^^^^^^]; (χ ,^ ,ζ ){xAy2,zl)( 2 2 J
若提取出的臉部信息是多個(gè)用戶的臉部信息，則計(jì)算出每個(gè)用戶的臉部信息的瞳孔中心位置，找出其中的最左、最右、最上、最下、最前和最后六個(gè)瞳孔中心位置；利用最左、最右兩個(gè)瞳孔中心位置的χ軸坐標(biāo)的平均值作為等效瞳孔中心位置的χ坐標(biāo)；利用最上、最下兩個(gè)瞳孔中心位置的y軸坐標(biāo)的平均值作為等效瞳孔中心位置的y坐標(biāo)；利用最前、最后兩個(gè)瞳孔中心位置的ζ軸坐標(biāo)的平均值作為等效瞳孔中心位置的ζ坐標(biāo)；將等效瞳孔中心位置 (χ, ι, ζ)作為所述的瞳孔中心位置P。為了方便計(jì)算，可以根據(jù)攝像頭模塊在顯示屏上的安裝位置，將所述瞳孔中心位置P的坐標(biāo)值(X，y，ζ)換算到以顯示屏中心位置為原點(diǎn)0’建立的空間直角坐標(biāo)系中，記為
W，y, z'j,其中，水平向右建立‘軸，豎直向上建立y’軸，垂直于顯示屏建立 軸；利用瞳孔
中心位置P的坐標(biāo)值夕)計(jì)算出顯示屏的調(diào)整角度和/或上下位移量。具體計(jì)算過(guò)程為
標(biāo)記所述原點(diǎn)0’到瞳孔中心位置P所成直線與軸的夾角為rl，當(dāng)0° ^rK 90° 時(shí)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)顯示屏(90° -rl)，使rl增大到90° ,甴90° < rl < 180°時(shí)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)顯示屏(rl-90° )，使rl減小到90度；
標(biāo)記瞳孔中心位置P到顯示屏所在平面的距離為L(zhǎng) ；標(biāo)記所述原點(diǎn)0’到瞳孔中心位置 P所成直線與軸的夾角為r2，與z_軸的夾角為r3 ；假設(shè)顯示屏可升降的最大高度為h，顯
示屏的當(dāng)前高度為hl，則
當(dāng) 0° ^ r2 < 90° 且 0° ^ r3 < 90° 時(shí)，
①若L*tan(r2) ^ (h_hl)，則將顯示屏升高L*tan (r2)，使r2增大到90°，r3減小到
0° ；
②若L*tan(r2)>(h-hl)，則將顯示屏升高(h_hl)，且前向轉(zhuǎn)動(dòng)顯示屏90° -[ 『2+&1~(^&11((1^&11&2)-11+111)/1)]，使『2增大到90°，r3 減小到 0° ；
當(dāng) 90° ^ r2 < 180° 且 0° ^ r3 < 90° 時(shí)，
①若L*tan(r2-90)( hi，則將顯示屏升高L*tan (r2_90)，使r2減小到90°，r3減小到0° ；
②若L*tan(r2-90)>hl，則將顯示屏降低hl，且后向轉(zhuǎn)動(dòng)顯示屏 [(r2-arctan ((Ltan (r2-90) -hi) /L)) ] -90°，使 r2 減小到 90°，r3 減小到 0 度。
再進(jìn)一步的，若所述攝像頭模塊支持視線跟蹤技術(shù)，則首先獲取反映人眼視線的直線與顯示屏所在平面的交點(diǎn)，移動(dòng)顯示屏使得原點(diǎn)0’的位置移動(dòng)到所述交點(diǎn)的位置，然后執(zhí)行所述顯示屏視角調(diào)整的步驟。本發(fā)明同時(shí)又提供了一種采用上述顯示屏視角調(diào)整方法設(shè)計(jì)的顯示設(shè)備，包括顯示屏、攝像頭模塊、微處理器模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，利用所述攝像頭模塊獲取顯示屏前方的二維圖像和深度信息，傳輸至微處理器模塊；所述微處理器模塊從接收到的二維圖像中提取臉部信息，并結(jié)合接收到的深度信息，在建立的空間坐標(biāo)系中定位瞳孔中心位置的三維坐標(biāo)， 進(jìn)而結(jié)合瞳孔中心位置和顯示屏中心位置，計(jì)算出顯示屏的調(diào)整角度和/或上下位移量， 生成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至驅(qū)動(dòng)模塊，以控制所述驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)顯示屏相對(duì)顯示屏底座或者掛件轉(zhuǎn)動(dòng)或平移。進(jìn)一步的，在所述驅(qū)動(dòng)模塊中包含有控制器模塊、電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述控制器模塊接收微處理器模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)而生成用于控制電機(jī)運(yùn)行的控制信號(hào)輸出至電機(jī)；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)顯示屏相對(duì)底座或者掛件轉(zhuǎn)動(dòng)或者平移。優(yōu)選的，所述電機(jī)包括三臺(tái)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)圓臺(tái)、兩個(gè)絲杠和多個(gè)齒輪； 其中，下圓臺(tái)安裝在底座或者掛件上，且相對(duì)底座或者掛件自由轉(zhuǎn)動(dòng)；在上圓臺(tái)上安裝有一連桿，第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)連桿帶動(dòng)上圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)；兩個(gè)絲杠與顯示屏固定安裝，且與上圓臺(tái)相鉸接，隨上圓臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)顯示屏左右轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的兩個(gè)絲杠鉸接在上圓臺(tái)上的前側(cè)和后側(cè)， 且分別由第二、第三電機(jī)通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)其上下移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)顯示屏升降或者前后轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二、第三電機(jī)安裝在下圓臺(tái)上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是采用本發(fā)明的顯示屏視角調(diào)整技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)顯示設(shè)備自動(dòng)跟蹤用戶位置，使得用戶在使用該顯示設(shè)備時(shí)無(wú)需再手動(dòng)調(diào)節(jié)屏幕的視角，從真正意義上實(shí)現(xiàn)了顯示屏視角的自動(dòng)調(diào)節(jié)，提高了視角調(diào)節(jié)的精確度，使得用戶在同一房間的任意位置都可以以最佳視角觀看視頻節(jié)目，從而大大提升了用戶的視覺(jué)體驗(yàn)。結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


圖1是顯示屏視角調(diào)整系統(tǒng)的一種實(shí)施例的架構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中攝像頭模塊的一種實(shí)施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組建示意圖3是本發(fā)明所提出的顯示屏視角調(diào)整方法的一種實(shí)施例的調(diào)整過(guò)程流程圖； 圖4是瞳孔中心位置與顯示屏所在平面以及攝像頭模塊的映射關(guān)系圖； 圖5是圖1中驅(qū)動(dòng)模塊的一種實(shí)施例的組建結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)地描述。本實(shí)施例以電視機(jī)作為顯示設(shè)備為例，首先介紹顯示屏視角調(diào)整系統(tǒng)的總體架構(gòu)，如圖1所示，包括攝像頭模塊、微處理器模塊和驅(qū)動(dòng)模塊。在所述驅(qū)動(dòng)模塊中包含有控制器模塊、電機(jī)和由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中，攝像頭模塊和微處理器模塊可以內(nèi)置于電視機(jī)主體中，驅(qū)動(dòng)模塊可以設(shè)置在電視機(jī)底座或者掛件內(nèi)部，根據(jù)微處理器模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制電視機(jī)顯示屏相對(duì)電視機(jī)底座或者掛件轉(zhuǎn)動(dòng)或者上下平移。當(dāng)然，各個(gè)模塊是否內(nèi)置、內(nèi)置在電視機(jī)的什么位置都是可以自由設(shè)計(jì)的，本實(shí)施例并不僅限于以上舉例。由于驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)目前已經(jīng)較為成熟，因此，本實(shí)施例僅對(duì)如何采用攝像頭模塊和微處理器模塊，自動(dòng)根據(jù)用戶位置生成顯示屏調(diào)整角度和/或上下位移量的部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在本實(shí)施例中，所述攝像頭模塊應(yīng)選用具有深度識(shí)別功能的攝像頭模塊，參見圖2 所示，通過(guò)USB數(shù)據(jù)線連接至微處理器模塊，攝像頭模塊中的傳感器組件實(shí)時(shí)采集顯示屏前方的空間三維信息，并且通過(guò)USB數(shù)據(jù)線將其采集到的空間三維信息傳遞給微處理器模塊。用于感知用戶空間三維信息的傳感器組件包含三個(gè)部分RGB彩色圖像信息組件、深度信息組件以及執(zhí)行高度并行運(yùn)算邏輯的系統(tǒng)級(jí)芯片S0C。其中，RGB彩色圖像信息組件為一個(gè)彩色CMOS傳感器；深度信息組件則由一個(gè)紅外光發(fā)射頭和一個(gè)獲取深度圖像的標(biāo)準(zhǔn)CMOS影像傳感器組成；SOC能夠?qū)Ω鱾鞲衅鳙@取的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算，計(jì)算出RGB圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的深度值。此外，SOC帶有內(nèi)置式模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、內(nèi)置USB2. 0物理層協(xié)議的 USB2. 0接口、以及一個(gè)用于運(yùn)行中間件的控制器。在傳感器組件的工作過(guò)程中，反映顯示屏前方場(chǎng)景圖像的RGB圖像由彩色CMOS 傳感器獲取后，由SOC的彩色CMOS傳感器接口輸入到SOC中。SOC控制紅外發(fā)射頭和標(biāo)準(zhǔn) CMOS影像傳感器同時(shí)工作，紅外發(fā)射頭利用其發(fā)射的紅外光的反射對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行編碼，標(biāo)準(zhǔn) CMOS影像傳感器從場(chǎng)景中讀取由外界反射回的經(jīng)過(guò)編碼的光線用于深度識(shí)別，以紅外光譜的形式輸入至SOC中。SOC能夠根據(jù)從標(biāo)準(zhǔn)CMOS影像傳感器獲得的信號(hào)中利用深度獲取算法對(duì)光線編碼進(jìn)行解碼，計(jì)算出場(chǎng)景圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的深度值，即計(jì)算出VGA尺寸的場(chǎng)景深度影像，該方案中紅外發(fā)射頭自己為編碼提供紅外光不受室內(nèi)光的影響。然后，將計(jì)算后的圖像和深度信息等數(shù)據(jù)經(jīng)由USB數(shù)據(jù)線傳送給微處理器模塊。所述微處理器模塊接收攝像頭模塊提供的RGB圖像和深度信息等數(shù)據(jù)，執(zhí)行下述的視角調(diào)整過(guò)程，結(jié)合圖3所示
5301、提取從攝像頭模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的反映當(dāng)前顯示屏前方場(chǎng)景的圖像；
5302、從所述圖像中提取臉部信息；
由于從一幅RGB圖像中提取臉部信息的方法在目前的圖像處理領(lǐng)域已經(jīng)非常成熟，因此，本實(shí)施例在此不作詳細(xì)說(shuō)明。S303、判斷提取出的臉部信息是否為人臉信息；在本實(shí)施例中，可以將提取出的臉部信息與微處理器模塊中事先保存的人類臉部模型進(jìn)行對(duì)比，若判定該臉部信息是人臉信息時(shí)，執(zhí)行后續(xù)步驟；否則，返回步驟S301 ；
S304、利用提取出的臉部信息定位瞳孔中心位置P ；
在此步驟中，若提取出的臉部信息是單個(gè)用戶的臉部信息，則獲取所述臉部信息中左瞳孔Tl的坐標(biāo)(成/U〗)和右瞳孔T2的坐標(biāo)zl)，由此可以計(jì)算出瞳孔中心位置P的
坐標(biāo)(X，1, z)=。以攝像頭模塊為原點(diǎn)0建立空間直角坐標(biāo)系，比如水
平向右建立X軸，豎直向上建立1軸，垂直于攝像頭模塊建立Z軸；由此根據(jù)攝像頭模塊拍攝的RGB圖像中左右瞳孔相對(duì)圖像中心點(diǎn)的左右偏移量和上下偏移量即可獲得左右瞳孔在此坐標(biāo)系中所對(duì)應(yīng)的X軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)，即(我7〗)和&2，72),該坐標(biāo)值可以從攝像頭
模塊提供的三維信息中獲得。至于左右瞳孔的ζ軸坐標(biāo)值z(mì)l可以利用攝像頭模塊提供的三維信息中針對(duì)該瞳孔位置的深度信息，并利用原點(diǎn)0到該瞳孔位置所成直線OTl(或0T2) 與xoy平面所成的夾角θ計(jì)算獲得。參見圖4所示，由于攝像頭模塊中紅外發(fā)射頭發(fā)射的每一束光線與xoy平面所成的夾角θ已知，深度信息反應(yīng)的是OTl (或0Τ2)的長(zhǎng)度，因此， 左右瞳孔的ζ軸坐標(biāo)值z(mì)l=OTl*COS0。由此便可以計(jì)算出瞳孔中心位置P的坐標(biāo)(X，y, ζ)。若提取出的臉部信息是多個(gè)用戶的臉部信息，則采用上述瞳孔中心位置的獲取方法計(jì)算獲得每一個(gè)臉部信息的瞳孔中心位置，找出其中的最左、最右、最上、最下、最前和最后六個(gè)瞳孔中心位置；利用最左、最右兩個(gè)瞳孔中心位置的X軸坐標(biāo)的平均值作為等效瞳孔中心位置的X坐標(biāo)；利用最上、最下兩個(gè)瞳孔中心位置的y軸坐標(biāo)的平均值作為等效瞳孔中心位置的y坐標(biāo)；利用最前、最后兩個(gè)瞳孔中心位置的ζ軸坐標(biāo)的平均值作為等效瞳孔中心位置的ζ坐標(biāo)；將等效瞳孔中心位置(χ，ι, ζ)作為所述的瞳孔中心位置P。S305、將所述瞳孔中心位置P的坐標(biāo)值(X，y, ζ)換算到以顯示屏中心位置為原點(diǎn)
0’建立的空間直角坐標(biāo)系中，并記為(χ'乂)；
在本實(shí)施例中，以顯示屏中心位置為原點(diǎn)0’，水平向右建立‘軸，豎直向上建立軸，
垂直于顯示屏建互軸，建立空間直角坐標(biāo)系。由于攝像頭模塊在電視機(jī)出廠前，其在電視機(jī)上的安裝位置已經(jīng)固定下來(lái)，因此，兩個(gè)坐標(biāo)系的換算關(guān)系已經(jīng)確定下來(lái)。假設(shè)將攝像頭模塊安裝在電視機(jī)顯示屏上方的中心位置，則瞳孔中心位置P在以0’為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中的
坐標(biāo)值可以換算為= (X，y+屏幕高度的一半，Ζ)。其中 即為瞳孔中心位置P到顯示屏的距離，記為L(zhǎng)。為了增強(qiáng)電視產(chǎn)品的人性化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)獲得的參數(shù)L實(shí)現(xiàn)用戶使用距離的監(jiān)測(cè)。當(dāng)L小于設(shè)定值時(shí)，認(rèn)為用戶使用距離過(guò)近，此時(shí)可以通過(guò)顯示字幕或者發(fā)出聲光報(bào)警的形式提醒用戶注意使用距離已經(jīng)過(guò)近。S306、計(jì)算顯示屏的調(diào)整角度和上下位移量；
在本實(shí)施例中，標(biāo)記原點(diǎn)0’到瞳孔中心位置P所成直線OT與‘軸的夾角為rl，與y'
軸的夾角為^，與￡‘軸的夾角為r3。另外，標(biāo)記電視機(jī)顯示屏可升降的最大高度為h，顯示屏的當(dāng)前高度為hi (距離最低位置而言)，則
(1)當(dāng)0°彡rl<90°時(shí)，需要向右轉(zhuǎn)動(dòng)顯示屏(90° _rl)，使rl增大到90° ；而當(dāng) 90° <rl<180°時(shí)，需要向左轉(zhuǎn)動(dòng)顯示屏(rl-90° )，使rl減小到90°。(2)當(dāng) 0° ^ r2 < 90° 且 0° ^ r3 < 90° 時(shí)，
①當(dāng)L*tan(r2) ( (h_hl)時(shí)，需要將顯示屏升高L*tan (r2)，使r2增大到90°，此時(shí) r3減小到0°。②當(dāng)L*tan (r2) > (h_hl)時(shí)，需要將顯示屏升高(h_hl)，這樣 r2 增大到(r2+arctan ((Ltan (r2) -h+hl) /L))，
r3 減小到(r3-arctan ((Ltan (r2) -h+hl) /L))。然后，前向轉(zhuǎn)動(dòng)顯示屏90° _[ r2+arctan((Ltan(rf)-trfil)/L)]度，表現(xiàn)為顯示屏抬頭，使r2增大到90°，此時(shí)r3減小到0° ；當(dāng) 90° ^ r2 < 180° 且 0° ^ r3 < 90° 時(shí)，
①當(dāng)L*tan(r2-90) < hi時(shí)，需要將顯示屏升高L*tan (r2_90)，使r2減小到90°，同時(shí)r3也減小到0°。②當(dāng)L*tan(r2-90)> hi時(shí)，需要將顯示屏降低hl，這樣 r2 減小到(r2-arctan ((Ltan (r2-90) -hi) /L))，
r3 減小至Ij (r3- arctan ((Ltan (r2-90) -hi) /L))。然后，后向轉(zhuǎn)動(dòng)顯示屏[(r2-arctan((Ltan(r2-90)-hl)/L))]_90°，表現(xiàn)為顯示屏低頭，使r2減小到90°，此時(shí)r3減小到0°。如果在攝像頭模塊中加入視線跟蹤技術(shù)，那么可以首先獲取反映人眼視線的直線與顯示屏所在平面的交點(diǎn)，移動(dòng)顯示屏使得原點(diǎn)0’的位置移動(dòng)到這個(gè)交點(diǎn)的位置，然后按照本步驟同樣的方法進(jìn)行視角調(diào)整即可。S307、根據(jù)獲得的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)動(dòng)角度和上下位移量，按照映射關(guān)系轉(zhuǎn)換成用于控制驅(qū)動(dòng)模塊動(dòng)作所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸出至驅(qū)動(dòng)模塊，以驅(qū)動(dòng)顯示屏相對(duì)電視機(jī)底座或者掛件轉(zhuǎn)動(dòng)或者移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)顯示屏視角的調(diào)整。S308、結(jié)束本輪視角調(diào)整過(guò)程，可以返回步驟S301實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶位置，以實(shí)現(xiàn)顯示屏視角的實(shí)時(shí)調(diào)整。在本實(shí)施例中，通過(guò)微處理器模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由驅(qū)動(dòng)模塊中的控制器模塊接收后，生成用于控制電機(jī)運(yùn)行的控制信號(hào)輸出至電機(jī)，控制電機(jī)啟動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)底座或者掛件內(nèi)部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)做出相應(yīng)的動(dòng)作，以調(diào)整電視機(jī)顯示屏到達(dá)最佳視角。圖5為電機(jī)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。作為本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，本實(shí)施例采用三臺(tái)電機(jī)1-3驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)顯示屏轉(zhuǎn)動(dòng)和升降。在所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中包含有兩個(gè)圓臺(tái)Cl、C2、兩個(gè)絲杠L2、L3以及若干個(gè)齒輪4。其中，將下圓臺(tái)Cl安裝在底座或者掛件上，且下圓臺(tái)Cl可以相對(duì)底座或者掛件自由旋轉(zhuǎn)；兩個(gè)絲杠L2、L3與顯示屏的殼體安裝固定，并通過(guò)鉸鏈與上圓臺(tái)C2相鉸接，由此通過(guò)驅(qū)動(dòng)上圓臺(tái)C2水平轉(zhuǎn)動(dòng)便可帶動(dòng)兩個(gè)絲杠 L2、L3隨動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)顯示屏左右轉(zhuǎn)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)上圓臺(tái)C2的驅(qū)動(dòng)控制，本實(shí)施例在上圓臺(tái)C2上固定裝配有一連桿Li，優(yōu)選固定在上圓臺(tái)C2的圓心位置，當(dāng)需要調(diào)節(jié)顯示屏向左或者向右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，控制第一電機(jī)1通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)連桿Ll旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)上圓臺(tái)C2水平轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)顯示屏向左或者向右調(diào)整視角。兩個(gè)絲杠L2、L3優(yōu)選固定裝配在靠近上圓臺(tái)C2邊緣的位置處，且一個(gè)在前側(cè)，一個(gè)在后側(cè)。利用第二、第三電機(jī)2、3分別驅(qū)動(dòng)兩套齒輪旋轉(zhuǎn)， 并通過(guò)兩套齒輪分別與兩個(gè)絲杠L2、L3對(duì)應(yīng)嚙合，進(jìn)而控制兩個(gè)絲杠L2、L3上下移動(dòng)。當(dāng)?shù)诙姍C(jī)2驅(qū)動(dòng)齒輪將絲杠L2升高且第三電機(jī)3驅(qū)動(dòng)齒輪將絲杠L3降低時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)顯示屏的后向轉(zhuǎn)動(dòng)，表現(xiàn)為顯示屏低頭；當(dāng)?shù)诙姍C(jī)2驅(qū)動(dòng)齒輪將絲杠L2降低且第三電機(jī)3 驅(qū)動(dòng)齒輪將絲杠L3升高時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)顯示屏的前向轉(zhuǎn)動(dòng)，表現(xiàn)為顯示屏抬頭；而當(dāng)?shù)诙⒌谌姍C(jī)2、3驅(qū)動(dòng)齒輪將兩個(gè)絲杠L2、L3同步升高或降低時(shí)，則可以實(shí)現(xiàn)顯示屏的升降。所述第二、第三電機(jī)2、3優(yōu)選安裝在下圓臺(tái)Cl上，第一電機(jī)1安裝在底座或者掛件上。當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)1驅(qū)動(dòng)連桿Ll控制上圓臺(tái)C2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)兩個(gè)絲桿L2、L3同時(shí)旋轉(zhuǎn)，并使下圓臺(tái) Cl隨動(dòng)，由于第二、第三電機(jī)2、3固定在下圓臺(tái)Cl上，因此不會(huì)改變第二、第三電機(jī)2、3與兩個(gè)絲桿L2、L3的相對(duì)位置，這樣在兩個(gè)絲桿L2、L3上下位置不受影響的前提下實(shí)現(xiàn)了左右方向的獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)然，所述驅(qū)動(dòng)模塊也可以采用其他結(jié)構(gòu)方式設(shè)計(jì)其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)僅使用一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制顯示屏左右、前后轉(zhuǎn)動(dòng)或者升降，以達(dá)到調(diào)整顯示屏視角的目的。在本實(shí)施例的攝像頭模塊和微處理器模塊中還可以進(jìn)一步加入手勢(shì)識(shí)別算法，使其具備識(shí)別人手勢(shì)的能力。由此一來(lái)，電視機(jī)用戶就可以用特定的手勢(shì)控制開啟或者關(guān)閉電視機(jī)的視角自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。更簡(jiǎn)單的方法是給電視機(jī)的底座或者是掛件的電機(jī)部分加入手動(dòng)開關(guān)，或者是實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制器模塊與電視機(jī)的控制模塊(例如電視機(jī)主芯片)之間的通信，然后在電視機(jī)的遙控器上加入控制電機(jī)開啟或者關(guān)閉的熱鍵，用熱鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)視角調(diào)節(jié)與否的自動(dòng)化控制。當(dāng)然，這其中最自然、最能夠解放用戶的控制方式是手勢(shì)控制電機(jī)的控制器。將本實(shí)施例的視角調(diào)整技術(shù)應(yīng)用于目前的平板電視機(jī)中，即可使電視機(jī)在左右、 前后和上下的三維空間、六個(gè)自由度內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)視角調(diào)節(jié)。人們?cè)谑褂秒娨暀C(jī)時(shí)，不必再手動(dòng)調(diào)節(jié)電視機(jī)的視角，從真正意義上實(shí)現(xiàn)了電視機(jī)視角的自動(dòng)調(diào)節(jié)。該方案不僅使得用戶省去了調(diào)節(jié)視角的環(huán)節(jié)，還使得視角調(diào)節(jié)更為精確，用戶可以在最佳視角享受電視機(jī)帶來(lái)的樂(lè)趣。當(dāng)然，以上所述僅是本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種顯示屏視角調(diào)整方法，包括以下步驟利用攝像頭模塊獲取顯示屏前方的二維圖像和深度信息，傳輸至微處理器模塊； 所述微處理器模塊從接收到的二維圖像中提取臉部信息，并結(jié)合接收到的深度信息， 在建立的空間坐標(biāo)系中定位瞳孔中心位置的三維坐標(biāo)；所述微處理器模塊結(jié)合瞳孔中心位置和顯示屏中心位置，計(jì)算出顯示屏的調(diào)整角度和 /或上下位移量，進(jìn)而生成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至驅(qū)動(dòng)模塊；所述驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)顯示屏相對(duì)顯示屏底座或者掛件轉(zhuǎn)動(dòng)或平移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示屏視角調(diào)整方法，其特征在于所述微處理器模塊從接收到的二維圖像中提取臉部信息，然后將提取出的臉部信息與人類臉部模型進(jìn)行對(duì)比，以判斷是否為人類的臉部信息；若是人類的臉部信息，則定位瞳孔中心位置；否則，退出本輪的視角調(diào)整過(guò)程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示屏視角調(diào)整方法，其特征在于所述空間坐標(biāo)系是以攝像頭模塊為原點(diǎn)0的空間直角坐標(biāo)系，其中，水平向右建立χ軸，豎直向上建立y軸，垂直于攝像頭模塊建立ζ軸；從提取出的人類臉部信息中獲取各瞳孔的Χ軸和y軸的坐標(biāo)值，各瞳孔的ζ軸坐標(biāo)值利用攝像頭模塊提供的針對(duì)該瞳孔位置的深度信息以及原點(diǎn)0到該瞳孔位置所成直線與xoy平面所成的夾角計(jì)算獲得；根據(jù)獲得的各瞳孔的三維坐標(biāo)計(jì)算瞳孔中心位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示屏視角調(diào)整方法，其特征在于在瞳孔中心位置的計(jì)算過(guò)程中，若提取出的臉部信息是單個(gè)用戶的臉部信息，則根據(jù)獲得的左瞳孔坐標(biāo)⑷UD和右瞳孔坐標(biāo)(邊辦ι)，計(jì)算瞳孔中心位置
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示屏視角調(diào)整方法，其特征在于在瞳孔中心位置的計(jì)算過(guò)程中，若提取出的臉部信息是多個(gè)用戶的臉部信息，則計(jì)算出每個(gè)用戶的臉部信息的瞳孔中心位置，找出其中的最左、最右、最上、最下、最前和最后六個(gè)瞳孔中心位置；利用最左、 最右兩個(gè)瞳孔中心位置的χ軸坐標(biāo)的平均值作為等效瞳孔中心位置的χ坐標(biāo)；利用最上、最下兩個(gè)瞳孔中心位置的y軸坐標(biāo)的平均值作為等效瞳孔中心位置的y坐標(biāo)；利用最前、最后兩個(gè)瞳孔中心位置的ζ軸坐標(biāo)的平均值作為等效瞳孔中心位置的ζ坐標(biāo)；將等效瞳孔中心位置(χ，ι, ζ)作為所述的瞳孔中心位置P。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的顯示屏視角調(diào)整方法，其特征在于以顯示屏中心位置為原點(diǎn)0’建立空間直角坐標(biāo)系，其中，水平向右建立‘軸，豎直向上建1軸，垂直于顯示屏建立￡‘軸；根據(jù)攝像頭模塊在顯示屏上的安裝位置，計(jì)算瞳孔中心位置P在該直角坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)值(^ ),利用所述瞳孔中心位置ρ的三維坐標(biāo)值十算出顯示屏的調(diào)整角度和/或上下位移量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示屏視角調(diào)整方法，其特征在于標(biāo)記所述原點(diǎn)0’到瞳孔中心位置P所成直線與軸的夾角為rl，則當(dāng)0° Srl <90°時(shí)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)顯示屏(90° -rl)，使rl增大到90° ； 當(dāng)90° < rl ^ 180°時(shí)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)顯示屏(rl-90° )，使rl減小到90°。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示屏視角調(diào)整方法，其特征在于標(biāo)記瞳孔中心位置P到顯示屏所在平面的距離為L(zhǎng) ；標(biāo)記所述原點(diǎn)0’到瞳孔中心位置P所成直線與y'軸的夾角為^，與￡'軸的夾角為r3 ；假設(shè)顯示屏可升降的最大高度為h，顯示屏的當(dāng)前高度為hl，則當(dāng) 0° ^ r2 < 90° 且 0° ^ r3 < 90° 時(shí)，①若L*tan(r2) ^ (h_hl)，則將顯示屏升高L*tan (r2)，使r2增大到90°，r3減小到0° ；②若L*tan(r2)>(h-hl)，則將顯示屏升高(h_hl)，且前向轉(zhuǎn)動(dòng)顯示屏90° -[ 『2+&1~(^&11((1^&11&2)-11+111)/1)]，使『2增大到90°，r3 減小到 0° ；當(dāng) 90° ^ r2 < 180° 且 0° ^ r3 < 90° 時(shí)，①若L氺tan(r2-90) ( hi,則將顯示屏升高L氺tan (r2_90)，使r2減小到90度，r3減小到0° ；②若L*tan(r2-90)>hl，則將顯示屏降低hl，且后向轉(zhuǎn)動(dòng)顯示屏 [(r2-arctan ((Ltan (r2-90) -hi) /L)) ] -90°，使 r2 減小到 90°，r3 減小到 0 度。
9.一種顯示設(shè)備，其特征在于所述顯示設(shè)備是一種采用了如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述顯示屏視角調(diào)整方法設(shè)計(jì)的顯示設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示設(shè)備，其特征在于在所述驅(qū)動(dòng)模塊中包含有控制器模塊、電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述控制器模塊接收微處理器模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)而生成用于控制電機(jī)運(yùn)行的控制信號(hào)輸出至電機(jī)；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)顯示屏相對(duì)底座或者掛件轉(zhuǎn)動(dòng)或者平移。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示設(shè)備，其特征在于所述電機(jī)包括三臺(tái)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)圓臺(tái)、兩個(gè)絲杠和多個(gè)齒輪；其中，下圓臺(tái)安裝在底座或者掛件上，且相對(duì)底座或者掛件自由轉(zhuǎn)動(dòng)；在上圓臺(tái)上安裝有一連桿，第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)連桿帶動(dòng)上圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)；兩個(gè)絲杠與顯示屏固定安裝，且與上圓臺(tái)相鉸接，隨上圓臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)顯示屏左右轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的兩個(gè)絲杠鉸接在上圓臺(tái)上的前側(cè)和后側(cè)，且分別由第二、第三電機(jī)通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)其上下移動(dòng)， 進(jìn)而帶動(dòng)顯示屏升降或者前后轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二、第三電機(jī)安裝在下圓臺(tái)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種顯示屏視角調(diào)整方法及電視機(jī)，即首先利用攝像頭模塊獲取顯示屏前方的二維圖像和深度信息，傳輸至微處理器模塊；利用微處理器模塊從接收到的二維圖像中提取臉部信息，并定位瞳孔中心位置；然后結(jié)合瞳孔中心位置和顯示屏中心位置計(jì)算出顯示屏的調(diào)整角度和/或上下位移量，通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)顯示屏進(jìn)行視角調(diào)整。采用本發(fā)明的顯示屏視角調(diào)整技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)顯示設(shè)備自動(dòng)跟蹤用戶位置，使得用戶在使用該顯示設(shè)備時(shí)無(wú)需再手動(dòng)調(diào)節(jié)屏幕的視角，從真正意義上實(shí)現(xiàn)了顯示屏視角的自動(dòng)調(diào)節(jié)，提高了視角調(diào)節(jié)的精確度，使得用戶在同一房間的任意位置都可以以最佳視角觀看視頻節(jié)目，大大提升了用戶的視覺(jué)體驗(yàn)。
文檔編號(hào)G06K9/00GK102323829SQ20111021586
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者孫錦紅, 楊偉蕾, 馬亮 申請(qǐng)人:青島海信電器股份有限公司