专利名称：一种显示装置角度自动调整系统及方法
技术领域：
本发明涉及显示装置，尤其涉及一种显示装置角度自动调整系统及方法。
技术背景显示装置具有供使用者观看的显示屏幕，其广泛地应用于包括笔记本个人 电脑、台式个人电脑、手机终端、数字电视、汽车导航设备以及诸如便携式DVD机等的便携式音频视频设备在内的各种便携式终端机中。只有当使用者 相对于该显示装置处于最佳视角时，其观看效果才最好。为此，当使用者处于 不同位置时，往往需要相应的调整该显示装置的角度，以保持观看的最佳视角。 现有技术中是通过手动或遥控的方式来调整显示装置的角度。以台式PC 机的显示器为例，当需要调整其角度时，使用者可以通过手动方式对该显示器 进行左右或上下转动。该现有技术的缺陷在于，当使用者每次处于不同位置时， 都需要使用者参与显示装置角度调整工作，使用者无法在调整显示装置的角度 的同时进行其它工作，造成使用者极大的不便，并且即使通过手动或遥控的方 式调整显示装置的角度，其所调整的角度也无法达到最佳视角或接近最佳视 角。综上可知，现有显示装置角度调整技术，在实际使用上显然存在不便与缺 陷，所以有必要加以改进。发明内容针对上述的缺陷，本发明的第一目的在于提供一种显示装置角度自动调整 系统，该系统可以根据使用者位置的变化自动转动显示装置到适合使用者观看 的最佳角度。本发明的第二目的在于提供一种显示装置角度自动调整方法，该方法可以 根据使用者位置的变化自动转动显示装置到适合使用者观看的最佳角度。为了实现上述第一目的，本发明提供一种显示装置角度自动调整系统，包括一具有显示屏幕的显示装置，所述系统还包括有图像传感采集装置，用于在图像采集传感区域内感应并采集使用者的图像；图像处理及控制装置，用于根据所述使用者的图像计算得到显示屏幕相对 于使用者的当前角度，并根据该当前角度来自动控制转动装置的转动以带动所述显示装置，使得所述显示屏幕相对于使用者的角度处于或接近于最佳角度；转动装置，用于在所述图像处理及控制装置的控制下转动以带动所述显示 装置，进而调整所述显示屏幕相对于使用者的角度。根据所述的系统，所述图像处理及控制装置根据所述使用者的图像计算所 述使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角4 ，并计算该视角4与所述使用者的眼 睛相对该显示屏幕的最佳视角《的偏差^，再根据所述偏差 自动控制所述 转动装置的转动以带动所述显示装置，使所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的 视角4处于或接近于所述最佳视角《。根据所述的系统，所述图像处理及控制装置位于所述显示装置上，该图像处理及控制装置进一步包括眼睛定位模块，用于定位所述图像中使用者的眼睛的位置；计算模块，用于根据所述使用者的眼睛的位置计算得到所述使用者的眼睛 相对该显示屏幕的视角4 ，并计算该视角4与所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的最佳视角e。的偏差^。；控制模块，用于根据所述偏差^下发控制指令至所述转动装置，以自动 控制该转动装置的转动，进而调整所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角。根据所述的系统，所述计算模块进一步包括眼睛与图像传感采集装置距离计算子模块，用于根据所述使用者的眼睛的位置，计算得到所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离丄￡(.;视角计算子模块，用于根据所述使用者的眼睛的位置，计算得到所述眼睛 与图像传感采集装置间的连线与图像传感采集装置的中轴之间的夹角"，并且 用于根据所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离i^.、所述眼睛与图像传感 采集装置间的连线与图像传感采集装置的中轴之间的夹角"和图像感应采集 装置到显示屏幕中心的长度^。，计算得到所述眼睛相对该显示屏幕的视角^ ， 以及用于计算该视角&与所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的最佳视角《的偏差4。。根据所述的系统，所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离z根据使用者的左眼、右眼的水平间距通过线性插值法进行计算。根据所述的系统，所述眼睛与图像传感采集装置间的连线与图像传感采集装置的中轴之间的夹角《根据公式"=4^><(>< 。计算，其中，五y为所述眼睛在图像中的纵向坐标，/。y为所述图像中心的纵向坐标，C^为所述图像传感采集装置的视角范围，///为所述图像的高度。根据所述的系统，所述视角计算子模块根据所述眼睛与图像传感采集装置 之间的距离丄w 、所述眼睛与图像传感采集装置间的连线与图像传感采集装置 的中轴之间的夹角"和图像感应采集装置到显示装置中心的长度^。，计算得 到所述眼睛到显示屏幕中心间的距离4。，并根据所述眼睛与图像传感采集装置间的连线与图像传感采集装置的中轴之间的夹角"、所述图像感应采集装置 到显示屏幕中心的长度^。、所述眼睛到显示装置中心间的距离"。计算得到所 述眼睛相对该显示屏幕的视角4 。根据所述的系统，所述眼睛到显示屏幕中心间的距离^。根据公式<formula>formula see original document page 8</formula>i十算，其中，<formula>formula see original document page 8</formula>禾口/或所述眼睛相对该显示屏幕的视角^根据公式4=^,+^2计算，其中， ^=90。- ， ,2为所述眼睛和图像感应采集装置间的连线与所述眼睛和显示装置中心间的连线之间的夹角，并且^根据公式<formula>formula see original document page 8</formula>计算<根据所述的系统，所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的最佳视角《为90°。根据所述的系统，进一步包括 基座，用于支撑所述显示装置。根据所述的系统，所述转动装置位于所述基座和所述显示装置之间，并且 所述转动装置在所述图像处理及控制装置的控制下带动所述显示装置进行俯 仰转动和/或左右转动以调整所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角^，使 其处于或接近于所述最佳视角0。。为了实现上述第二目的，本发明提供一种显示装置角度自动调整方法，应 用于显示装置角度自动调整系统，所述系统包括一具有显示屏幕的显示装置，该方法包括如下步骤A、 在图像采集传感区域内感应并采集使用者的图像；B、 根据所述使用者的图像计算得到显示屏幕相对于使用者的当前角度， 并根据该当前角度自动控制转动装置的转动以带动所述显示装置，使得所述显 示屏幕相对于使用者的角度处于或接近于最佳角度；C、 显示装置在所述转动装置的带动下调整所述显示屏幕相对于使用者的 角度。根据所述的方法，所述步骤B中，根据所述使用者的图像计算所述使用 者的眼睛相对该显示屏幕的视角^ ,并计算该视角4与所述使用者的眼睛相对 该显示屏幕的最佳视角《的偏差&。，再根据所述偏差^自动控制所述转动装 置的转动以带动所述显示装置，使所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角4 处于或接近于所述最佳视角《。根据所述的方法，所述步骤B进一步包括 Bl、定位所述图像中使用者的眼睛的位置；B2、根据所述使用者的眼睛的位置计算得到所述使用者的眼睛相对该显 示屏幕的视角^ ，并计算该视角&与所述使用者的眼睛相对于该显示屏幕的最 佳视角《的偏差^;B3、根据所述偏差 下发控制指令至所述转动装置，以自动控制该转动 装置的转动，进而调整所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角。根据所述的方法，所述步骤B2进一步包括B21、根据所述使用者的眼睛的位置计算得到所述眼睛与图像传感采集装 置之间的距离i^;B22、根据所述使用者的眼睛的位置计算得到所述眼睛与图像传感采集装 置间的连线与图像传感采集装置的中轴之间的夹角"；B23、根据所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离￡￡。所述眼睛与图像传感采集装置间的连线与图像传感采集装置的中轴之间的夹角"和图像感应 采集装置到显示屏幕中心的长度斗。，计算得到使用者的眼睛相对该显示屏幕 的视角4;B24、计算该眼睛相对该显示屏幕的视角&与所述使用者的眼睛相对该显 示屏幕的最佳视角《的偏差^ 。根据所述的方法，所述步骤B23进一步包括B231、根据所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离4。所述眼睛与图像传感采集装置间的连线与图像传感采集装置的中轴之间的夹角"和图像感 应采集装置到显示装置中心的长度^。，计算得到所述眼睛到显示屏幕中心间的距离丄￡0;B232、根据所述眼睛与图像传感采集装置间的连线与图像传感采集装置 的中轴之间的夹角"、所述图像感应采集装置到显示装置中心的长度々。、眼 睛到显示装置中心间的距离A。，计算得到所述使用者的眼睛相对该显示屏幕 的视角^。本发明通过在图像采集传感区域内感应并采集使用者的图像，然后根据使 用者的图像计算得到显示屏幕相对于使用者的当前角度，并根据该当前角度来 自动控制转动装置的转动以带动所述显示装置，使得所述显示屏幕相对于使用 者的角度处于或接近于最佳角度。优选的是，根据所述使用者的图像计算得到 所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角^ ，并计算该视角^与所述使用者的 眼睛相对该显示屏幕的最佳视角《的偏差4。，最后根据所述偏差^自动控制 转动装置进行转动，从而带动显示屏幕的角度的调整。借此，本发明可以根据 使用者位置的变化自动转动显示装置到适合使用者观看的最佳角度，并且整个 自动调整过程完全不需要人的参与，快速方便。
图1是本发明提供的显示装置角度自动调整系统结构示意图；图2是本发明提供的显示装置角度自动调整系统模块示意图；图3是本发明图像传感采集装置采集到的图像的示例；图4是本发明提供的显示装置角度自动调整方法流程图；图5是本发明优选实施例提供的显示装置角度自动调整方法流程图；图6是本发明优选实施例提供的显示装置角度自动调整效果示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明的基本思想是在图像采集传感区域内感应并采集使用者的图像， 然后根据所述使用者的图像检测计算使用者相对显示屏幕的当前视角与最佳 视角之间的偏差，最后根据偏差控制转动装置进行转动，从而带动显示装置的 角度的调整以使用者时刻处于观看显示屏幕的最佳位置。本发明提供的显示装置角度自动调整系统100如图1和图2所示，该系统 100包括显示装置101、图像感应采集装置102、图像处理及控制装置103、转动装置104和基座105，其中显示装置IOI，具有供使用者观看的显示屏幕1011，用于在转动装置104 的带动下调整该显示屏幕1011相对所述使用者的角度，使得该显示屏幕1011 相对于使用者的角度处于或接近于最佳角度。该显示装置101可以为但不限于 笔记本个人电脑或台式个人电脑的显示器、手机显示屏、数字电视屏幕、汽车 导航屏幕或便携式DVD机屏幕等。其由基座105进行支撑，并可在设置在显 示装置101和基座105之间的转动装置104的带动下转动。图像感应采集装置102，位于显示装置101上，优选地，安装在显示装置 101的正上方，用于在图像采集传感区域内感应并采集使用者的图像，所采集 到的使用者的图像可参见图3，包括人脸部分。该图像感应采集装置102优选的实时感应并采集使用者的图像，以适应使 用者位置的实时变化。本发明另一种实施方式，该图像感应采集装置102可以在固定周期内感应 并采集使用者的图像，以及时发现使用者位置的变化，又不增加系统实时采集 图像的负担。图像处理及控制装置103，用于根据图像感应采集装置102所采集的使用 者的图像计算得到该显示屏幕1011相对所述使用者的角度，并根据所述角度 自动控制转动装置104的转动。该图像处理及控制装置103优选地根据图像感应采集装置102所采集的使 用者的图像计算使用者的眼睛E相对该显示屏幕1011的视角^，并计算该视 角^与所述使用者的眼睛E相对该显示屏幕1011的最佳视角《的偏差&，再 根据所述偏差&。自动控制所述转动装置104的转动以带动所述显示装置101， 使所述使用者的眼睛E相对该显示屏幕1011的视角&处于或接近于所述最佳视角《。参见图2，该图像处理及控制装置103进一步包括眼睛定位模块1031、 计算模块1032和控制模块1033，其中眼睛定位模块1031，用于定位图像感应采集装置102所采集的使用者的 图像中使用者的眼睛的位置。具体而言，该眼睛定位模块1031可以首先利用 例如AdaBoost算法、神经网络算法等人脸检测方法定位脸在如图3所示的图 像I中的位置，然后在此脸位置的基础上定位眼睛E在图像I中的位置。定位 眼睛的位置可以利用模板匹配法，例如根据中国发明专利申请第 200710098495.6号"一种实现视力保护的方法、装置及一种显示器"中所公 开的眼睛定位方法来实现，该方法的简单描述如下(1) 在人脸图像检测获得人脸位置信息的基础上，采用统计的方式确定 左眼搜索区域和右眼搜索区域，并在所述区域内分别确定左眼与右眼初选位 置；(2) 在所述左眼与右眼搜索区域内，分别采用左眼局部特征检测器与右 眼局部特征检测器，对所述确定的左眼区域与右眼区域进行判别，为其中每个 左眼初选位置与右眼初选位置确定一个左眼相似度数值与右眼相似度数值；(3) 从所有左眼初选位置与右眼初选位置中，分别选择相似度数值最大 的前M个位置作为左眼候选位置和右眼候选位置，并将所有左眼和右眼候选 位置配成双眼候选对，以每一个候选对为基准确定双眼区域；(4) 采用双眼区域检测器作为全局约束，对所述每一个双眼区域进行判别，为其中每个双眼候选对确定一个双眼相似度数值；(5) 选择双眼相似度数值最大的前M,个双眼候选对，对其中的所有左眼候选位置与所有右眼候选位置分别计算平均值，作为左眼特征点位置与右眼特 征点位置。具体参照图3，假设在由图像I所确定的x-y坐标系(单位像素)中，图像I的范围为由点"，W 、"，丄J 、 M，、仏、//々所确定的矩形，那么，经定位后，可以分别确定使用者的左眼、右眼在该坐标系中的位置为f五ijf，五y9 ，f五股，五y少。计算模块1032，与眼睛定位模块1031相连，用于根据眼睛定位模块1031所定位的使用者的眼睛E的位置计算得到使用者的眼睛E相对该显示屏幕1011的视角^，并计算该视角&与所述使用者的眼睛E相对该显示屏幕1011的最佳视角《的偏差^。。该计算模块1032进一步包括眼睛与图像传感采集装置距离子计算模块1034，用于根据所述使用者的 眼睛E的位置计算得到所述眼睛E与图像传感采集装置102之间的距离i^ 。该眼睛E与图像传感采集装置102之间的距离i^可以通过图像I中使用 者的左眼El、右眼EK的水平间距Z,与^,之间的关系的先验知识来确定。例 如，经过实验测算，得出如下表1所示的表示￡￡与丄￡.,.之间关系的数据 表1Z￡C (cm) 丄￡ (像素数)30 10035 8040 6045 40 由于眼睛定位模块1031已经定位出图像中使用者的左眼和右眼的位置， 则眼睛与图像传感采集装置距离计算子模块1034容易求出两眼之间的距离 A = ^x-￡m，之后，眼睛与图像传感采集装置距离计算子模块1034可以利用 线性插值等方法近似求出所述眼睛E到图象传感采集装置102之间的距离i^ 。 视角计算子模块1035，与眼睛定位模块1031和眼睛与图像传感采集装置 距离计算子模块1034相连，用于根据眼睛定位模块1031所定位的使用者的眼 睛E的位置计算得到所述眼睛E与图像传感采集装置102间的连线五C与图像 传感采集装置102的中轴CC'之间的夹角"，并且用于根据所述眼睛E与图像 传感采集装置102之间的距离4c、所述眼睛E与图像传感采集装置间的连线 ￡C与图像传感采集装置的中轴CC'之间的夹角"和图像感应采集装置102到 显示屏幕1011中心0的长度々。计算得到眼睛E相对该显示屏幕1011的视角 ^，和用于计算该视角^与所述使用者的眼睛E相对该显示屏幕1011的最佳 视角《的偏差^。。参见图1和图3，已知在竖直方向上图像传感采集装置102的视野范围为 e，则在竖直方向上，图像的中点Io到图像I的上边界或下边界的视角范围为1"「。假设镜头成像在竖直方向上的畸变程度可以忽略，则可以列出下面的比例关系<formula>formula see original document page 14</formula>
整理式(1)，可以得出眼睛E与图像传感采集装置102间的连线五C与图像传感采集装置102的中轴CC'之间的夹角"<formula>formula see original document page 14</formula>
其中，五y为使用者的眼睛E在图像I中的纵向坐标，/。y为图像中心Io的 纵向坐标，///为图像I的高度。由此，视角计算子模块1035根据公式a:4^Lx(乂 )计算得到眼睛E与图像传感采集装置102间的连线EC与图像传感采集装置102的中轴CC'之 间的夹角"。之后，视角计算子模块1035根据所述眼睛E与图像传感采集装置102之 间的距离Z^、所述眼睛E与图像传感采集装置102间的连线EC与图像传感 采集装置的中轴CC，之间的夹角"和图像感应采集装置102到显示屏幕1011 中心的长度Z^。计算得到眼睛E到显示屏幕1011中心O间的距离；。，并根据 所述眼睛E与图像传感采集装置102间的连线EC与图像传感采集装置102的 中轴CC'之间的夹角a、所述图像感应采集装置102到显示屏幕1011中心O 的长度斗。、眼睛E到显示屏幕1011中心O间的距离^。计算得到所述眼睛相 对该显示屏幕的视角^ 。视角计算子模块1035首先计算眼睛E和显示屏幕1011中心O的长度^。， 在眼睛E、图像传感采集装置102中心C和显示屏幕1011中心O三点构成的 三角形ECO中，根据余弦定理，可得^。的计算公式如下Z￡0 = a/丄fc2 + AxT — 2 xx ZC(9 x cos ^ ( 3 )其中，丄c。为图像采集装置102中心C到显示屏幕1011中心O的长度， 对于特定的显示装置，^。为已知；且7,为线五C和线CO之间的夹角，由于图 像采集装置102的中轴CC'与显示装置12所在的平面垂直，因此有^=90°— a 。接着，视角计算子模块1035计算眼睛E和图像采集装置102间的连线五C 与眼睛E和显示屏幕1011中心间的连线50之间的夹角^。具体来说，在三角形ECO中，根据正弦定理有:smy2 = sin" ") 整理上式(4)，有<formula>formula see original document page 15</formula>;K2 = arcsin<formula>formula see original document page 15</formula>(5)然后，视角计算子模块1035计算眼睛E相对显示屏幕1011的视角^， 由于4是三角形ECO的外角，因此有4"力2 (6)视角计算子模块1035得到眼睛E相对显示屏幕1011的视角^后，根据该 眼睛E相对显示屏幕1011的视角&计算其与最佳视角《之间的偏差&，即&0 = 4 _《 (7 )其中的最佳视角《根据人体工程学的研究，或者根据以往经验值预先确定，例如，根据当前的显示器产品技术规范，人眼相对显示装置的视角处于 90°时，视觉效果最佳，则可以预定《=90°。控制模块1033，用于根据视角计算子模块1035所计算得到的偏差&下发 控制指令至转动装置104，以自动控制转动装置104的转动，进而调整使用者 的眼睛E相对显示屏幕1011的视角^ 。转动装置104，用于在控制模块1033的控制下转动以带动显示装置101， 进而调整使用者的眼睛E相对该显示屏幕1011的视角^。该转动装置104位 于基座105和显示装置101之间，并且该转动装置在图像处理及控制装置103 的控制模块1033的控制下带动显示装置101进行俯仰转动和/或左右转动以调 整所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角^ ，使其处于或接近于所述最佳视 角&。该转动装置104优选的可作俯仰转动的轴，该轴在控制模块1033的控制 下作俯仰转动时可以带动与其连接的显示装置101的俯仰转动。作为本发明的一种实施方式，当视角计算模块1035所计算得到的眼睛E 相对显示装置101的视角^小于最佳视角《=90°时，此时偏差&。为负值，控制 模块1033根据该负值，下发顺时针转动控制指令至转动装置104，转动装置 104接收该顺时针转动指令后进行顺时针转动，直到偏差&。为零或接近零；当视角计算子模块1035所计算得到的眼睛E相对显示装置101的视角4大于最 佳视角《=90°时，此时偏差&为正值，控制模块1033根据该正值，下发逆时 针转动控制指令至转动装置104，转动装置104接收该逆时针转动指令后进行 逆时针转动，直到偏差&为零或接近零。
作为本发明的另一种实施方式，当视角计算子模块1035所计算得到的眼 睛E相对显示装置lOl的视角4小于最佳视角《=90°时，此时偏差6^。为负值，
控制模块1033根据该负值，下发逆时针转动控制指令至转动装置104，转动 装置104接收该逆时针转动指令后进行逆时针转动，直到偏差&为零或接近 零；视角计算子模块1035所计算得到的眼睛E相对显示装置101的视角&大 于最佳视角《=卯°时，此时偏差&为正值，控制模块1033根据该正值，下发 顺时针转动控制指令至转动装置104，转动装置104接收该顺时针转动指令后 进行顺时针转动，直到偏差 为零或接近零。
本发明中，转动装置104在进行转动过程中，图像感应采集装置102和图 像处理及控制装置103不断采集新图像并计算偏差&，然后不断发送转动指 令，当计算到偏差&为零或接近零时图像处理及控制装置103停止发送转动 指令，转动装置104停止转动。转动装置104在接收控制指令后可以一次性转 动偏差^。度角，或按照一定的速率转动。
图4是本发明提供的显示装置角度自动调整方法流程图，结合图1和图2 所示的显示装置角度自动调整系统IOO进行描述，该方法包括如下
步骤S401，图像感应采集装置102在图像采集传感区域内感应并采集使 用者的图像。
步骤S402,图像处理及控制装置103根据所述使用者的图像计算得到显 示屏幕1011相对于使用者的当前角度，并根据该当前角度自动控制转动装置 104的转动以带动所述显示装置101，使得所述显示屏幕1011相对于使用者的 角度处于或接近于最佳角度。
步骤S403，显示装置101在所述转动装置104的带动下调整其显示屏幕 1011相对所述使用者的角度。
为了更好的描述本发明，本发明优选实施例提供了一种显示装置角度自动 调整方法如图5所示，结合图1和图2的显示装置角度自动调整系统100进行 描述，该方法具体包括如下步骤S501，图像感应采集装置102在图像釆集传感区域内感应并采集使
用者的图像。
参见图3，本实施例中使用者的图像大小为水平320像素，竖直240像素。 步骤S502，眼睛定位模块1031定位图像感应采集装置102所采集的图像 中使用者的眼睛的位置。
具体而言，本步骤首先利用例如AdaBoost算法、神经网络算法等人脸检 测方法定位脸在图像I中的位置，然后在此脸位置的基础上利用模板匹配法定 位眼睛E在图像I中的位置，具体可参见如中国发明专利申请第 200710098495.6号"一种实现视力保护的方法、装置及一种显示器"中所公 开的眼睛定位方法来实现定位眼睛E在图像I中的位置，居于篇幅所限，此处 不做扩展。
参照图3，假设在由图像I所确定的x-y坐标系(单位像素)中，图像I 的范围为由点M, W 、 "， ￡一 、 M， //々、a,、 //口所确的矩形，那 么，经定位后，可以分别确定左眼、右眼在该坐标系中的位置为6Em，五P ，
f五，五P 。 表2
水平位置坐标(像素)竖直位置坐标(像素) 左眼 135 145
右眼 200 145
表2是经过定位得到的使用者的左眼、右眼在该坐标系中的位置，如左眼 在该坐标系中的位置^五lx,五一 为(135， 145)，右眼在该坐标系中的位置 &股，为(200， 145)。
步骤S503，眼睛与图像传感采集装置距离计算子模块1034根据眼睛定位 模块1031所定位的使用者的眼睛E的位置计算得到眼睛E与图像传感采集装 置102之间的距离i^。
本步骤中，已知左眼在该坐标系中的位置6Eu， ￡》为(135， 145)， 右眼在该坐标系中的位置r^収，为(200， 145)，则使用者的左眼和右 眼的水平间距为200-135=65个像素，因此根据表l可知，眼睛E与图像传 感采集装置102之间的距离丄^介于35厘米和40厘米之间，利用线性插值法 进行估计，眼睛E与图像传感采集装置102之间的距离丄￡(:大约为38.75厘米。步骤S504，视角计算子模块1035根据眼睛定位模块1031所定位的使用 者的眼睛E的位置计算得到眼睛E与图像传感采集装置102间的连线五C与图 像传感采集装置102的中轴CC'之间的夹角"。
本步骤中，己知图像传感采集装置102的视角范围为60度，所述图像中 心的纵向坐标/。，为120，眼睛E在所述图像I中的纵向坐标&为145，图像I 的高度///为120，则眼睛E与图像传感采集装置102间的连线EC与图像传感
采集装置102的中轴CC'之间的夹角"根据公式6^4^x(K&)计算得到
= 6.25度，位于中位线下方。
本发明中，所述步骤S503和步骤S504的执行顺序可以互换，也可以同 步进行。
步骤S505，视角计算子模块1035根据所述眼睛E与图像传感采集装置 102之间的距离；.、所述眼睛E与图像传感采集装置102间的连线EC与图像 传感采集装置的中轴CC'之间的夹角"和图像感应采集装置102到显示屏幕 1011中心的长度^。计算得到眼睛E到显示屏幕1011中心 间的距离丄￡。。
已知《 = 6.25度，线￡C和线CO之间的夹角n根据公式 ^90。-"得到为
83.75度，本实施例中屏幕上下两边之间长度为30厘米即图像感应采集装置 102到显示屏幕1011中心O的长度^,。为15厘米，眼睛E与图像传感采集装 置102之间的距离Zw.为38.75厘米，则所述眼睛E到显示屏幕1011中心间O
的距离丄￡。根据公式丄￡。 <formula>formula see original document page 18</formula>计算得到为47.8厘米。
步骤S506，视角计算子模块1035根据所述眼睛E与图像传感采集装置 102间的连线EC与图像传感采集装置102的中轴CC'之间的夹角"、所述图 像感应采集装置102到显示装置101中心O的长度Zc。、眼睛E到显示屏幕1011 中心0间的距离i^。计算得到所述眼睛E相对该显示屏幕1011的视角4 。
本步骤中，已知眼睛E到显示屏幕lOll中心0间的距离^。为47.8厘米， 线￡C和线CO之间的夹角^为83.75度，图像感应采集装置102到显示屏幕 1011中心O的长度々。为15厘米，则眼睛和图像感应采集装置间的连线与眼
睛和显示屏幕1011中心间的连线之间的夹角^根据公式<formula>formula see original document page 18</formula>
计算得到16.0度。所述眼睛E相对该显示屏幕1011的视角^再根据公式^",+^计算得到99.75度。
步骤S507，视角计算子模块1035计算该眼睛E相对该显示屏幕1011的 视角4与所述使用者的眼睛E相对该显示屏幕1011的最佳视角0。的偏差&。。
本实施例，所述最佳视角《为90度，根据公式^。=^-《计算得到偏差4。 为9.75度。
步骤S508，控制模块1033根据视角计算子模块1035所计算得到的偏差^。 下发控制指令至转动装置104以自动控制转动装置104的转动。
本实施例中，当视角计算模块1035所计算得到的眼睛E相对显示屏幕 1011的视角4小于最佳视角0。=90°时，此时偏差&为负值，控制模块1033根 据该负值，下发逆时针转动控制指令至转动装置104，转动装置104接收该逆 时针转动指令后进行逆时针转动，直到偏差^。为零或接近零；视角计算子模 块1035所计算得到的眼睛E相对显示屏幕1011的视角^大于最佳视角《=90° 时，此时偏差&为正值，控制模块1033根据该正值，下发顺时针转动控制指 令至转动装置104，转动装置104接收该顺时针转动指令后进行顺时针转动， 直到偏差&。为零或接近零。
由此，本步骤中，视角计算子模块1035所计算得到的偏差&为9.75度， 控制模块1033下发顺时针转动控制指令至转动装置104。
步骤S509，转动装置104接收控制指令后进行转动，并带动显示装置101 调整其显示屏幕1011相对所述使用者的角度。
本实施例中，转动装置104在进行转动过程中，图像感应采集装置102 和图像处理及控制装置103不断采集新图像并计算偏差&，然后不断发送转 动指令，当计算到偏差&为零或接近零时图像处理及控制装置103停止发送 转动指令，转动装置104停止转动，从而停止显示装置101角度的调整，参见 图6，此时，显示装置101角度处于最佳视角状态。
综上可知，本发明通过在图像采集传感区域内感应并采集使用者的图像， 然后根据使用者的图像计算得到显示屏幕相对于使用者的当前角度，并根据该 当前角度来自动控制转动装置的转动以带动所述显示装置，使得所述显示屏幕 相对于使用者的角度处于或接近于最佳角度。优选的是，根据所述使用者的图 像计算得到所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角^ ，并计算该视角^与所 述使用者的眼睛相对该显示屏幕的最佳视角《的偏差&。，最后根据所述偏差A。自动控制转动装置进行转动，从而带动显示屏幕的角度的调整。借此，本 发明可以根据使用者位置的变化自动转动显示装置到适合使用者观看的最佳 角度，并且整个自动调整过程完全不需要人的参与，快速方便。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但 这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1、一种显示装置角度自动调整系统，包括一具有显示屏幕的显示装置，其特征在于，所述系统还包括有图像传感采集装置，用于在图像采集传感区域内感应并采集使用者的图像；图像处理及控制装置，用于根据所述使用者的图像计算得到显示屏幕相对于使用者的当前角度，并根据该当前角度来自动控制转动装置的转动以带动所述显示装置，使得所述显示屏幕相对于使用者的角度处于或接近于最佳角度；转动装置，用于在所述图像处理及控制装置的控制下转动以带动所述显示装置，进而调整所述显示屏幕相对于使用者的角度。
2、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像处理及控制装置 根据所述使用者的图像计算所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角^，并计 算该视角^与所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的最佳视角《的偏差&。，再 根据所述偏差^。自动控制所述转动装置的转动以带动所述显示装置，使所述 使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角^处于或接近于所述最佳视角《。
3、 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述图像处理及控制装置 位于所述显示装置上，该图像处理及控制装置进一步包括眼睛定位模块，用于定位所述图像中使用者的眼睛的位置； 计算模块，用于根据所述使用者的眼睛的位置计算得到所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角^ ，并计算该视角^与所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的最佳视角A的偏差^。；控制模块，用于根据所述偏差&下发控制指令至所述转动装置，以自动控制该转动装置的转动，进而调整所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角。
4、 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述计算模块进一步包括: 眼睛与图像传感采集装置距离计算子模块，用于根据所述使用者的眼睛的位置，计算得到所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离丄；视角计算子模块，用于根据所述使用者的眼睛的位置，计算得到所述眼睛 与图像传感采集装置间的连线与图像传感采集装置的中轴之间的夹角《 ，并且 用于根据所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离丄『、所述眼睛与图像传感采集装置间的连线与图像传感采集装置的中轴之间的夹角《和图像感应采集 装置到显示屏幕中心的长度丄c。，计算得到所述眼睛相对该显示屏幕的视角^， 以及用于计算该视角&与所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的最佳视角《的 偏差^。。
5、 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述眼睛与图像传感采集 装置之间的距离丄^根据使用者的左眼、右眼的水平间距通过线性插值法进行 计算。
6、 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述眼睛与图像传感采集 装置间的连线与图像传感采集装置的中轴之间的夹角"根据公式a-^2Lx(^ac)计算，其中，五y为所述眼睛在图像中的纵向坐标，^为所述图像中心的纵向坐标，^为所述图像传感采集装置的视角范围，///为所述 图像的高度。
7、 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述视角计算子模块根据 所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离^c 、所述眼睛与图像传感采集装置 间的连线与图像传感采集装置的中轴之间的夹角"和图像感应采集装置到显 示装置中心的长度丄c。，计算得到所述眼睛到显示屏幕中心间的距离丄￡。，并根 据所述眼睛与图像传感采集装置间的连线与图像传感采集装置的中轴之间的 夹角《、所述图像感应采集装置到显示屏幕中心的长度4。、所述眼睛到显示 装置中心间的距离4。计算得到所述眼睛相对该显示屏幕的视角& 。
8、 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述眼睛到显示屏幕中心间的距离^。根据公式<formula>formula see original document page 3</formula>计算，其中<formula>formula see original document page 3</formula>所述眼睛相对该显示屏幕的视角^根据公式<formula>formula see original document page 3</formula>计算，其中， 1=90。- ， ^为所述眼睛和图像感应采集装置间的连线与所述眼睛和显示装置中心间的连线之间的夹角，并且,2根据公式<formula>formula see original document page 3</formula>计算。9、 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述使用者的眼睛相对该 显示屏幕的最佳视角《为90。。10、 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括基座，用于支撑所述显示装置。11、 根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述转动装置位于所述 基座和所述显示装置之间，并且所述转动装置在所述图像处理及控制装置的控 制下带动所述显示装置进行俯仰转动和/或左右转动以调整所述使用者的眼睛 相对该显示屏幕的视角^ ，使其处于或接近于所述最佳视角《。12、 一种采用如权利要求1 11任一项所述系统的显示装置角度自动调整方法，所述系统包括一具有显示屏幕的显示装置，其特征在于，该方法包括如下步骤A、 在图像采集传感区域内感应并采集使用者的图像；B、 根据所述使用者的图像计算得到显示屏幕相对于使用者的当前角度， 并根据该当前角度自动控制转动装置的转动以带动所述显示装置，使得所述显 示屏幕相对于使用者的角度处于或接近于最佳角度；C、 显示装置在所述转动装置的带动下调整所述显示屏幕相对于使用者的 角度。13、 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，根据所 述使用者的图像计算所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角^ ，并计算该视 角^与所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的最佳视角《的偏差^。，再根据所 述偏差&。自动控制所述转动装置的转动以带动所述显示装置，使所述使用者 的眼睛相对该显示屏幕的视角^处于或接近于所述最佳视角《。14、 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括 Bl、定位所述图像中使用者的眼睛的位置；B2、根据所述使用者的眼睛的位置计算得到所述使用者的眼睛相对该显 示屏幕的视角^ ，并计算该视角&与所述使用者的眼睛相对于该显示屏幕的最 佳视角《的偏差&。；B3、根据所述偏差&下发控制指令至所述转动装置，以自动控制该转动 装置的转动，进而调整所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角。15、 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述步骤B2进一步包括B21、根据所述使用者的眼睛的位置计算得到所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离Z^;方法包括以下步骤(1) 数字信号处理单元通过A/D釆样电路获取外部控制信号 Exval和被控设备的测量输入信号，通过比较存储内的期望控制值和 测量输入信号的差值，得到初始调节器控制值InVal;(2) 根据所述存储器控制方式标志位数据判断调节器所处的控 制模式，处于输入直通模式时，控制切换单元选通外部控制信号输出 到外部控制设备，处于调节器控制模式时，控制切换单元选通初始调 节器控制值InVal到外部控制设备；(3) 实时读取所述存储器内的控制方式标志位的数据，在所述 标志位数据发生变化时，根据所述外部控制信号Exval和存储器内的 过渡次数对初始调节器控制值InVal进行若干次修正，同时将修正后 的调节器控制值输出到被控设备，每次修正后的调节器控制值持续输 出规定时间。7、 如权利要求6所述的调节器控制输出平滑切换过渡的方法， 其特征在于，在步骤(3)中，在所述标志位数据发生变化时，判断 得出是要将输入直通模式切换到调节器控制模式时，数字信号处理单 元控制切换单元选通输出调节器输出值，对所述调节器输出值根据下 式修正，得到修改后的调节器控制值IsOutValIsOutVal = ExVal*(M0-M)/M0+InVal*M/M0其中，ExVal为外部控制信号，InVal为初始调节器控制值，M0 为存储器存储的平滑过渡次数，M为实际的平滑过渡次数，每次修正 后得到的调节器控制值IsOutVal持续输出规定时间t,若干次修正完成 后将初始调节器控制值InVal输出，结東。8、 如权利要求6所述的调节器控制输出平滑切换过渡的方法， 其特征在于，在步骤(3)中，在所述标志位数据发生变化时，判断 得出是要将调节器控制模式切换到输入直通控制模式时，数字信号处 理单元控制切换单元选通调节器输出值，对所述调节器输出值根据下
全文摘要
本发明公开了一种显示装置角度自动调整系统，包括一具有显示屏幕的显示装置，还包括图像传感采集装置，用于在图像采集传感区域内感应并采集使用者的图像；图像处理及控制装置，用于根据使用者的图像计算得到显示屏幕相对于使用者的当前角度，并根据该当前角度来自动控制转动装置的转动以带动显示装置，使得显示屏幕相对于使用者的角度处于或接近于最佳角度；转动装置，用于转动以带动显示装置，进而调整显示屏幕相对于使用者的角度。本发明相应地公开了一种显示装置角度自动调整方法。借此，本发明可根据使用者位置的变化自动转动显示装置到适合使用者观看的最佳角度，并且整个自动调整过程完全不需要人的参与，快速方便。
文档编号G05D3/12GK101226407SQ200810056790
公开日2008年7月23日 申请日期2008年1月24日 优先权日2008年1月24日
发明者房汝明, 浩 王 申请人:北京中星微电子有限公司