一种电子设备摄像头调控系统及方法
【专利摘要】本发明涉及电子设备【技术领域】，提供了一种电子设备摄像头调控系统及方法，所述系统包括传声器阵列、译码器、微型处理器、摄像头位置调整单元和手动调整装置。其中，电子设备摄像头调控系统通过传声器阵列、译码器、微型处理器和摄像头位置调整单元实现对内置摄像头的自动调节，同时，通过手动调整装置、微型处理器和摄像头位置调整单元实现对内置摄像头的手动调节，从而实现对摄像头的自动和手动调节相结合的方式，当自动调节有误差达不到需要的效果时，可以通过手动调节进行细调，使效果更佳，为用户提供效果更好的听觉体验。
【专利说明】一种电子设备摄像头调控系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子设备【技术领域】，尤其涉及一种电子设备摄像头调控系统及方法。【背景技术】
[0002]声源定位技术是利用声学和电子装置接收并处理声场信号，以确定自然声源或人为声源位置的一种技术，有着十分广阔的应用前景。根据探测方式的不同，声源定位技术分为主动声定位和被动声定位两种，主动声定位包括发射装置和接收装置，例如使用雷达向外发射信号，根据回波的性质判断目标的位置；被动定位技术只有接收装置而没有发射装置，同传统的主动声定位技术相比，它具有隐蔽性强、不受电磁波干扰的特点。
[0003]市场上的多数电子产品设备，例如smart TV和PC端，都使用的内置摄像头，其视角固定，需要人为的根据需要来调整摄像头的角度，无法实现自动化调节。但是目前的一些前沿技术(基于手势的人机交互)都与摄像头和MIC等电子配件挂钩，配件产品如果无法实现智能化，势必会影响电子产品设备的整机给消费者所带来的视觉冲击和舒适享受。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种电子设备摄像头调控系统，旨在解决现有技术中电子设备的内置摄像头需要手动调节，其实现智能化程度较低，与当前技术发展不相适应，影响电子设备用户的视觉冲击和舒适享受的问题。
[0005]本发明是这样实现的，一种电子设备摄像头调控系统，所述系统具体包括:
[0006]按照一定几何位置排列并设置在电子设备上，用于接收声源信号的传声器阵列，所述传声器阵列包括若干个传声单兀；
[0007]与传声器阵列电连接的译码器，译码器用于对所述传声器阵列接收到的声源信号分别进行滤波、模式转换，得到电信号；
[0008]与译码器电连接的微型处理器，所述微型处理器对所述译码器得到的电信号进行时延估计和方位估计，得到摄像头需要调整的角度参数；
[0009]与所述微型处理器连接的摄像头位置调整单元，所述摄像头位置调整单元连接所述摄像头，摄像头位置调整单元根据所述微型处理器计算得到的摄像头需要调整的角度参数对所述摄像头进行角度方位调整；
[0010]与微型处理器连接，用于接收用户的输入信息，生成摄像头手动调节控制信号的手动调整装置。
[0011]作为一种改进的方案，所述译码器具体包括:
[0012]对所述传声器阵列接收到的声源信号进行滤波，获取声音信号的滤波模块；
[0013]与所述滤波模块连接，用于将所述滤波模块滤波处理完成的声音信号进行模式转换，得到电信号的转换模块。
[0014]作为一种改进的方案，所述微型处理器具体包括:
[0015]时延估计模块，用于计算声源信号到达传声器阵列不同传声单元的时间差；[0016]方位估计模块与所述时延估计模块连接，用于根据所述时延估计模块计算得到的时间差与所述传声器阵列的几何位置估算出声源的位置。
[0017]作为一种改进的方案，所述摄像头位置调整单元具体包括:
[0018]与所述微型处理器电连接的驱动芯片；
[0019]与所述驱动芯片连接的步进电机，所述步进电机连接所述摄像头。
[0020]作为一种改进的方案，所述手动调整装置具体包括:
[0021]设置在电子设备内，与所述微型处理器连接的信号接收发器，所述信号接收发器用于接收远端遥控器输出的或电子设备的控制面板产生的摄像头角度调整指令；
[0022]与所述信号接收发器无线通讯连接的遥控器，所述遥控器内设有与所述信号接收发器相对应的信号发生器；
[0023]与所述信号接收发器电连接，用于接收用户输入的按键信息，生成摄像头角度调整指令的控制面板。
[0024]本发明的另一目的在于提供电子设备摄像头调控方法，所述方法包括下述步骤:
[0025]传声器阵列接收并输出声源信号；
[0026]译码器对所述传声器阵列输出的声源信号分别进行滤波、模式转换，得到电信号;
[0027]微型处理器对所述译码器得到的电信号进行时延估计和方位估计，得到摄像头需要调整的角度参数；
[0028]摄像头位置调整单元根据所述微型处理器计算得到的摄像头需要调整的角度参数对所述摄像头进行角度方位调整。
[0029]作为一种改进的方案，所述译码器对所述传声器阵列输出的声源信号分别进行滤波、模式转换，得到电信号的步骤具体包括:
[0030]滤波模块对所述传声器阵列接收到的声源信号进行滤波，获取声音信号；
[0031]转换模块将所述滤波模块滤波处理完成的声音信号进行模式转换，得到电信号。
[0032]作为一种改进的方案，所述微型处理器对所述译码器得到的电信号进行时延估计和方位估计，得到摄像头需要调整的角度参数的步骤具体包括下述步骤:
[0033]时延估计模块计算声源信号到达传声器阵列不同传声单元的时间差；
[0034]方位估计模块根据所述时延估计模块计算得到的时间差与所述传声器阵列的几何位置估算出声源的位置。
[0035]作为一种改进的方案，所述方法还包括下述步骤:
[0036]当收到所述手动调整装置输送的摄像头角度调整指令时，所述微型处理器解析所述摄像头角度调整指令，控制所述摄像头位置调整单元对摄像头进行角度方位控制调整。
[0037]本发明实施例提供的电子设备摄像头调控系统通过传声器阵列、译码器、微型处理器和摄像头位置调整单元实现对内置摄像头的自动调节，同时，通过手动调整装置、微型处理器和摄像头位置调整单元实现对内置摄像头的手动调节，从而实现对摄像头的自动和手动调节相结合的方式，当自动调节有误差达不到需要的效果时，可以通过手动调节进行细调，使效果更佳，为用户提供效果更好的听觉体验。
【专利附图】
【附图说明】[0038]图1是本发明实施例提供的电子设备摄像头调控系统的结构框架图；
[0039]图2是本发明实施例提供的传声器阵列与声源位置关系模型示意图；
[0040]图3是本发明实施例提供的MSP430单片机的电路图；
[0041]图4是本发明实施例提供的DRV8834芯片的电路图；
[0042]图5是本发明实施例提供的电子设备摄像头调控方法的实现流程图；
[0043]图6是本发明实施例提供的译码器对所述传声器阵列输出的声源信号分别进行滤波、模式转换，得到电信号的步骤的具体实现流程图；
[0044]图7是本发明实施例提供的微型处理器对所述译码器得到的电信号进行时延估计和方位估计，得到摄像头需要调整的角度参数的步骤的具体实现流程图；
[0045]其中，1-传声器阵列，2-译码器，21-滤波模块，22-转换模块，3-微型处理器，31-时延估计模块,32-方位估计模块，4-摄像头位置调整单元，41-驱动芯片，42-步进电机，5-摄像头，6-手动调整装置，61-信号接收发器，62-遥控器，621-信号发生器，63-控制面板。
【具体实施方式】
[0046]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。
[0047]图1示出了本发明实施例提供电子设备摄像头调控系统的结构框架图，为了便于说明，图中仅给出了与本发明实施例相关的部分。
[0048]在本发明实施例中，电子设备摄像头调控系统具体包括:
[0049]按照一定几何位置排列并设置在电子设备上，用于接收声源信号的传声器阵列1，所述传声器阵列I包括若干个传声单兀，其中，该传声器阵列I可以设置2个传声单兀,4个传声单元或者更多传声单元，其设置的个数越多，该若干个传声单元所组成的传声器阵列I的几何形状要求越高，其估算得到的声源位置越准确，图中仅仅给出了一个示意方式，其具体的几何图形根据实际情况进行设置；
[0050]与传声器阵列I电连接的译码器2，译码器2用于对所述传声器阵列I接收到的声源信号分别进行滤波、模式转换，得到电信号；
[0051 ] 与译码器2电连接的微型处理器3，所述微型处理器3对所述译码器2得到的电信号进行时延估计和方位估计，得到摄像头需要调整的角度参数；
[0052]与所述微型处理器3连接的摄像头位置调整单元4，所述摄像头位置调整单元4连接所述摄像头5 (此处连接方式为机械连接和电连接)，摄像头位置调整单元4根据所述微型处理器3计算得到的摄像头需要调整的角度参数对所述摄像头5进行角度方位调整；
[0053]与微型处理器3连接，用于接收用户的输入信息，生成摄像头手动调节控制信号的手动调整装置6。
[0054]本发明实施例提供的电子设备摄像头调控系统通过传声器阵列1、译码器2、微型处理器3和摄像头位置调整单元4实现对内置摄像头5的自动调节，同时，通过手动调整装置6和微型处理器3实现对内置摄像头5的手动调节，从而实现对摄像头的自动和手动调节相结合的方式，当自动调节有误差达不到需要的效果时，可以通过手动调节进行细调，使效果更佳。
[0055]其中，上述电子设备包括电视机、PC端以及其他消费类电子产品，在此不再赘述，但不用以限制本发明。
[0056]在本发明实施例中，译码器2具体包括:
[0057]对所述传声器阵列I接收到的声源信号进行滤波，获取声音信号的滤波模块21 ；
[0058]与所述滤波模块21连接，用于将所述滤波模块21滤波处理完成的声音信号进行模式转换，得到电信号的转换模块22。
[0059]其中，该译码器2可以选用常规的音频CODEC即可，只要能达到本发明实施例的效果即可。
[0060]在本发明实施例中，微型处理器3具体包括:
[0061]时延估计模块31，用于计算声源信号到达传声器阵列不同传声单元的时间差；
[0062]方位估计模块32与所述时延估计模块31连接，用于根据所述时延估计模块31计算得到的时间差与所述传声器阵列的几何位置估算出声源的位置。
[0063]其中，根据设置在传声器阵列I中的传声单元的个数不同，该微型处理器3中运行有多种估计算法，这些算法都能实现对摄像头的调整角度的估算，其精度取决于传声器阵列I的几何形状，而且这些算法可以采用现有技术提供的算法即可，在此不再赘述。
[0064]在本发明实施例中，上述微型处理器3还与电子设备主板控制进行双向通讯，保证电子设备摄像头调控系统的正常工作，在此不再赘述。
[0065]以传声器阵列I内设有两个传声单元，该两个传声单元用以控制摄像头水平移动为例进行说明:
[0066]如图2所示，以两个全向传声单元Ml和M2连线的中点为原点，它们的连线为X轴，声源到这两个传声单元之间的时间差假设是T12，用矢量ml和m2表示这两个传声器的位置，用矢量Rs表示声源的位置，则声源S应该满足矢量方程:
[0067]I Rs-ml - Rs_m2 =T12XC;
[0068]其中C为声速；
[0069]由双曲面的定义可知，满足该方程的解必落在双曲面上，声源S(r，θ, φ)是极坐标形式；
[0070]进一步地，假设是远场模型，则此时声源距离传声器比较远，所以当已知传声器之间的时延和传声器间的距离时，就可以近似求得图2中的Θ角:
[0071]Θ=Cos-1 (C*T12/Iml_m2I);
[0072]从而计算得到摄像头应该转向角度。
[0073]其中上述仅仅给出了一个具体的实现过程和计算公式，当然可以采用其他方式和公式进行计算，以实现该角度的计算，在此不再赘述，但不用以限制本发明。
[0074]当然，在本发明实施例中，也可以采用该两个传声单元对摄像头的纵向的角度进行调整，同时，可以采用设置多个传声单元的方式，对摄像头进行三维空间进行调整，即纵向和横向同时进行调整，其调整方式类似，在此不再赘述。
[0075]在本发明实施例中，摄像头位置调整单元4具体包括:
[0076]与所述微型处理器3电连接的驱动芯片41 ；
[0077]与所述驱动芯片41连接的步进电机42，所述步进电机42连接所述摄像头。[0078]在本发明实施例中，步进电机42用以实现对摄像头的角度调整，其具体的结构可以采用螺杆和齿轮相配合的方式实现调整，在此不再赘述，现有技术的步进电机即可实现该调整，但不用以限制本发明。
[0079]在本发明实施例中，手动调整装置6具体包括:
[0080]设置在电子设备内，与所述微型处理器3连接的信号接收发器61，所述信号接收发器61用于接收并转发远端遥控器输出的或电子设备的控制面板产生的摄像头角度调整指令；
[0081]与所述信号接收发器61无线通讯连接的遥控器62，所述遥控器62内设有与所述信号接收发器61相对应的信号发生器621 ；
[0082]与所述信号接收发器61电连接，用于接收用户输入的按键信息，生成摄像头角度调整指令的控制面板63。
[0083]其中，从上述实施例的方案可以得出，手动生成的摄像头角度调整指令可以有两种实现方式，可以通过遥控器的上下左右键或者其他设置的按键进行有机调整，也可以通过控制面板上的按键进行调整。
[0084]在本发明实施例中，该微型处理器3可以采用超低功耗、具有精简指令集(RISC)的混合信号处理器即可，例如MSP430单片机，其具体的电路图如图3所示。
[0085]在本发明实施例中，上述驱动芯片41可以采用常见的DRV8834芯片，当然可以采用其他类型的芯片，在此不再赘述，只要能实现驱动使能的作用即可，其中，该8834芯片的电路图如图4所示。
[0086]MSP430单片机通过控制motor_ENABLE引脚来使能摄像头位置调整单元，通过TILT_STEP和TILT_DIRECTION来控制摄像头位置调整单元的动作和方向，其中，M0T0R_NSLEEP引脚为芯片休眠状态控制引脚，低电平使设备进入休眠状态。在这种状态下，H-Bridges是不使能的，所有内部逻辑复位，内部时钟停止，所有的输入都被忽略直到M0T0R_NSLEEP变为高电平，ADECAY和BDECAY弓丨脚设置为低电平，一般在微步模式中使用缓慢衰减模式。
[0087]在本发明实施例中，对DRV8834并没有使用电流限制，因此AISEN和BISEN引脚通过1.1R1%精度电阻接地。TILT_NFAULT引脚为芯片过电流、过压、过热保护信号输出引脚，在正常情况下为高电平，当有异常情况如过电流现象发生时会输出低电平信号给MSP430。
[0088]在本发明实施例中，图5给出了本发明实施例提供的电子设备摄像头调控方法的实现流程图，其具体的步骤如下所述:
[0089]在步骤SlOl中，传声器阵列接收并输出声源信号。
[0090]在步骤S102中，译码器对所述传声器阵列输出的声源信号分别进行滤波、模式转换，得到电信号。
[0091]在步骤S103中，微型处理器对所述译码器得到的电信号进行时延估计和方位估计，得到摄像头需要调整的角度参数。
[0092]在步骤S104中，摄像头位置调整单元根据所述微型处理器计算得到的摄像头需要调整的角度参数对所述摄像头进行角度方位调整。
[0093]图6示出了本发明实施例提供的译码器对所述传声器阵列输出的声源信号分别进行滤波、模式转换，得到电信号的步骤的具体实现流程，其具体的步骤如下所述:[0094]在步骤S201中，滤波模块对所述传声器阵列接收到的声源信号进行滤波，获取声
音信号。
[0095]在步骤S202中，转换模块将所述滤波模块滤波处理完成的声音信号进行模式转换，得到电信号。
[0096]图7示出了本发明实施例提供的微型处理器对所述译码器得到的电信号进行时延估计和方位估计，得到摄像头需要调整的角度参数的步骤的具体实现流程，其具体的步骤如下所述:
[0097]在步骤S301中，时延估计模块计算声源信号到达传声器阵列不同传声单元的时间差。
[0098]在步骤S302中，方位估计模块根据所述时延估计模块计算得到的时间差与所述传声器阵列的几何位置估算出声源的位置。
[0099]上述仅为本发明实施例提供的方法实施例，其具体的实现细节如上述系统实施例所记载，在此不再赘述，但不用以限制本发明。
[0100]本发明实施例提供的电子设备摄像头调控系统传声器阵列、译码器、微型处理器和摄像头位置调整单元实现对内置摄像头的自动调节，同时，通过手动调整装置、微型处理器和摄像头位置调整单元实现对内置摄像头的手动调节，从而实现对摄像头的自动和手动调节相结合的方式，当自动调节有误差达不到需要的效果时，可以通过手动调节进行细调，使效果更佳，为用户提供效果更好的听觉体验。
[0101]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种电子设备摄像头调控系统，其特征在于，所述系统具体包括: 按照一定几何位置排列并设置在电子设备上，用于接收声源信号的传声器阵列，所述传声器阵列包括若干个传声单兀； 与传声器阵列电连接的译码器，译码器用于对所述传声器阵列接收到的声源信号分别进行滤波、模式转换，得到电信号； 与译码器电连接的微型处理器，所述微型处理器对所述译码器得到的电信号进行时延估计和方位估计，得到摄像头需要调整的角度参数； 与所述微型处理器连接的摄像头位置调整单元，所述摄像头位置调整单元连接所述摄像头，摄像头位置调整单元根据所述微型处理器计算得到的摄像头需要调整的角度参数对所述摄像头进行角度方位调整； 与微型处理器连接，用于接收用户的输入信息，生成摄像头手动调节控制信号的手动调整装置。
2.根据权利要求1所述的电子设备摄像头调控系统，其特征在于，所述译码器具体包括: 对所述传声器阵列接收到的声源信号进行滤波，获取声音信号的滤波模块； 与所述滤波模块连接，用于将所述滤波模块滤波处理完成的声音信号进行模式转换，得到电信号的转换模块。
3.根据权利要求1所述的 电子设备摄像头调控系统，其特征在于，所述微型处理器具体包括: 时延估计模块，用于计算声源信号到达传声器阵列不同传声单元的时间差； 方位估计模块与所述时延估计模块连接，用于根据所述时延估计模块计算得到的时间差与所述传声器阵列的几何位置估算出声源的位置。
4.根据权利要求1所述的电子设备摄像头调控系统，其特征在于，所述摄像头位置调整单元具体包括: 与所述微型处理器电连接的驱动芯片； 与所述驱动芯片连接的步进电机，所述步进电机连接所述摄像头。
5.根据权利要求1所述的电子设备摄像头调控系统，其特征在于，所述手动调整装置具体包括: 设置在电子设备内，与所述微型处理器连接的信号接收发器，所述信号接收发器用于接收并转发远端遥控器输出的或电子设备的控制面板产生的摄像头角度调整指令； 与所述信号接收发器无线通讯连接的遥控器，所述遥控器内设有与所述信号接收发器相对应的信号发生器； 与所述信号接收发器电连接，用于接收用户输入的按键信息，生成摄像头角度调整指令的控制面板。
6.一种电子设备摄像头调控方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤: 传声器阵列接收并输出声源信号； 译码器对所述传声器阵列输出的声源信号分别进行滤波、模式转换，得到电信号； 微型处理器对所述译码器得到的电信号进行时延估计和方位估计，得到摄像头需要调整的角度参数；摄像头位置调整单元根据所述微型处理器计算得到的摄像头需要调整的角度参数对所述摄像头进行角度方位调整。
7.根据权利要求6所述的电子设备摄像头调控方法，其特征在于，所述译码器对所述传声器阵列输出的声源信号分别进行滤波、模式转换，得到电信号的步骤具体包括: 滤波模块对所述传声器阵列接收到的声源信号进行滤波，获取声音信号； 转换模块将所述滤波模块滤波处理完成的声音信号进行模式转换，得到电信号。
8.根据权利要求6所述的电子设备摄像头调控方法，其特征在于，所述微型处理器对所述译码器得到的电信号进行时延估计和方位估计，得到摄像头需要调整的角度参数的步骤具体包括下述步骤: 时延估计模块计算声源信号到达传声器阵列不同传声单元的时间差； 方位估计模块根据所述时延估计模块计算得到的时间差与所述传声器阵列的几何位置估算出声源的位置。
9.根据权利要求6所述的电子设备摄像头调控方法， 其特征在于，所述方法还包括下述步骤: 当收到所述手动调整装置输送的摄像头角度调整指令时，所述微型处理器解析所述摄像头角度调整指令，控制所述摄像头位置调整单元对摄像头进行角度方位控制调整。
【文档编号】H04N5/232GK103491301SQ201310433257
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】梁波, 郄勇, 潘俊杰 申请人:潍坊歌尔电子有限公司