CN101226407B - 一种显示装置角度自动调整系统及方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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。

背景技术

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，位于所述显示装置上，其包括：

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，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L_EC；

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α，并且用于根据所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离L_EC、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α和图像感应采集装置到显示屏幕中心的长度L_CO，计算得到所述眼睛相对该显示屏幕的视角θ_E，以及用于计算该视角θ_E与所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的最佳视角θ₀的偏差θ_E0；

控制模块，用于根据所述偏差θ_E0下发控制指令至一转动装置，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；以及

所述转动装置，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，所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离L_EC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α根据公式

计算，其中，E_Y为所述眼睛在图像中的纵向坐标，I_OY为所述图像中心的纵向坐标，α_C为所述图像传感采集装置的视角范围，H_I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L_EC、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α和图像感应采集装置到显示装置中心的长度L_CO，计算得到所述眼睛到显示屏幕中心间的距离L_EO，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α、所述图像感应采集装置到显示屏幕中心的长度L_CO、所述眼睛到显示装置中心间的距离L_EO计算得到所述眼睛相对该显示屏幕的视角θ_E。

根据所述的系统，所述眼睛到显示屏幕中心间的距离L_EO根据公式计算，其中，γ₁＝90°-α；和/或

所述眼睛相对该显示屏幕的视角θ_E根据公式θ_E＝γ₁+γ₂计算，其中，γ₁＝90°-α，γ₂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γ₂根据公式计算。

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θ₀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θ_E，使其处于或接近于所述最佳视角θ₀。

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、定位所述图像中使用者的眼睛的位置；

C、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L_EC；

D、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α；

E、根据所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离L_EC、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α和图像感应采集装置到显示屏幕中心的长度L_CO，计算得到使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角θ_E；

F、计算该眼睛相对该显示屏幕的视角θ_E与所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的最佳视角θ₀的偏差θ_E0；

G、根据所述偏差θ_E0下发控制指令至一转动装置，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；

H、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E进一步包括：

E1、根据所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离L_EC、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α和图像感应采集装置到显示装置中心的长度L_CO，计算得到所述眼睛到显示屏幕中心间的距离L_EO；

E2、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α、所述图像感应采集装置到显示装置中心的长度L_CO、眼睛到显示装置中心间的距离L_EO，计算得到所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角θ_E。

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θ_E，并计算该视角θ_E与所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的最佳视角θ₀的偏差θ_E0，最后根据所述偏差θ_E0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。

附图说明

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101，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θ_E，并计算该视角θ_E与所述使用者的眼睛E相对该显示屏幕1011的最佳视角θ₀的偏差θ_E0，再根据所述偏差θ_E0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θ_E处于或接近于所述最佳视角θ₀。

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N₁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M₁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(0，0)、(0，L_I)、(0，H_I)、(L_I、H_I)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(E_LX，E_Y)，(E_RX，E_Y)。

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θ_E，并计算该视角θ_E与所述使用者的眼睛E相对该显示屏幕1011的最佳视角θ₀的偏差θ_E0。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L_EC。

该眼睛E与图像传感采集装置102之间的距离L_EC可以通过图像I中使用者的左眼E_L、右眼E_R的水平间距L_E与L_EC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L_E与L_EC之间关系的数据：

表1

L_EC(cm)     L_E(像素数)

30          100

35          80

40          60

45          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L_E＝E_LX-E_RX，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L_EC。

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EC与图像传感采集装置102的中轴CC’之间的夹角α，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L_EC、所述眼睛E与图像传感采集装置间的连线EC与图像传感采集装置的中轴CC’之间的夹角α和图像感应采集装置102到显示屏幕1011中心O的长度L_CO计算得到眼睛E相对该显示屏幕1011的视角θ_E，和用于计算该视角θ_E与所述使用者的眼睛E相对该显示屏幕1011的最佳视角θ₀的偏差θ_E0。

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α_C，则在竖直方向上，图像的中点I_O到图像I的上边界或下边界的视角范围为

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：

$\frac{\mathrm{\α}}{1/2{\mathrm{\α}}_C}=\frac{E_Y-I_{\mathrm{OY}}}{1/2H_I}---\left(1\right)$

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EC与图像传感采集装置102的中轴CC’之间的夹角α：

$\mathrm{\α}=\frac{E_Y-I_{\mathrm{OY}}}{1/2H_I}\×(1/2{\mathrm{\α}}_C)---\left(2\right)$

其中，E_Y为使用者的眼睛E在图像I中的纵向坐标，I_OY为图像中心I_O的纵向坐标，H_I为图像I的高度。

由此，视角计算子模块1035根据公式

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α。

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L_EC、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α和图像感应采集装置102到显示屏幕1011中心的长度L_CO计算得到眼睛E到显示屏幕1011中心O间的距离L_EO，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α、所述图像感应采集装置102到显示屏幕1011中心O的长度L_CO、眼睛E到显示屏幕1011中心O间的距离L_EO计算得到所述眼睛相对该显示屏幕的视角θ_E。

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L_EO，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L_EO的计算公式如下：

$L_{\mathrm{EO}}=\sqrt{{L_{\mathrm{EC}}}^2+{L_{\mathrm{CO}}}^2-2\×L_{\mathrm{EC}}\×L_{\mathrm{CO}}\×\cos {\mathrm{\γ}}_1}---\left(3\right)$

其中，L_CO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，L_CO为已知；且γ₁为线EC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γ₁＝90°-α。

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EC与眼睛E和显示屏幕1011中心间的连线EO之间的夹角γ₂。具体来说，在三角形ECO中，根据正弦定理有：

$\frac{\sin {\mathrm{\γ}}_2}{L_{\mathrm{CO}}}=\frac{\sin {\mathrm{\γ}}_1}{L_{\mathrm{EO}}}---\left(4\right)$

整理上式(4)，有

${\mathrm{\γ}}_2=\arcsin (\frac{\sin {\mathrm{\γ}}_1}{L_{\mathrm{EO}}}\×L_{\mathrm{CO}})---\left(5\right)$

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θ_E，由于θ_E是三角形ECO的外角，因此有

θ_E＝γ₁+γ₂(6)

视角计算子模块1035得到眼睛E相对显示屏幕1011的视角θ_E后，根据该眼睛E相对显示屏幕1011的视角θ_E计算其与最佳视角θ₀之间的偏差θ_E0，即

θ_E0＝θ_E-θ₀(7)

其中的最佳视角θ₀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θ₀＝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θ_E0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θ_E。

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θ_E。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θ_E，使其处于或接近于所述最佳视角θ₀。

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θ_E小于最佳视角θ₀＝90°时，此时偏差θ_E0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θ_E0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θ_E大于最佳视角θ₀＝90°时，此时偏差θ_E0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θ_E0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101的视角θ_E小于最佳视角θ₀＝90°时，此时偏差θ_E0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θ_E0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θ_E大于最佳视角θ₀＝90°时，此时偏差θ_E0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θ_E0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θ_E0，然后不断发送转动指令，当计算到偏差θ_E0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θ_E0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100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在图像采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(0，0)、(0，L_I)、(0，H_I)、(L_I、H_I)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(E_LX，E_Y)，(E_RX，E_Y)。

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(E_LX，E_Y)为(135，145)，右眼在该坐标系中的位置(E_RX，E_Y)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L_EC。

本步骤中，已知左眼在该坐标系中的位置(E_LX，E_Y)为(135，145)，右眼在该坐标系中的位置(E_RY，E_Y)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1可知，眼睛E与图像传感采集装置102之间的距离L_EC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L_EC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EC与图像传感采集装置102的中轴CC’之间的夹角α。

本步骤中，已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I_OY为120，眼睛E在所述图像I中的纵向坐标E_Y为145，图像I的高度H_I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α根据公式

计算得到α＝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L_EC、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α和图像感应采集装置102到显示屏幕1011中心的长度L_CO计算得到眼睛E到显示屏幕1011中心O间的距离L_EO。

已知α＝6.25度，线EC和线CO之间的夹角γ₁根据公式γ₁＝90°-α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L_CO为15厘米，眼睛E与图像传感采集装置102之间的距离L_EC为38.75厘米，则所述眼睛E到显示屏幕1011中心间O的距离L_EO根据公式计算得到为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α、所述图像感应采集装置102到显示装置101中心O的长度L_CO、眼睛E到显示屏幕1011中心O间的距离L_EO计算得到所述眼睛E相对该显示屏幕1011的视角θ_E。

本步骤中，已知眼睛E到显示屏幕1011中心O间的距离L_EO为47.8厘米，线EC和线CO之间的夹角γ₁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L_CO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γ₂根据公式

计算得到16.0度。所述眼睛E相对该显示屏幕1011的视角θ_E再根据公式θ_E＝γ₁+γ₂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θ_E与所述使用者的眼睛E相对该显示屏幕1011的最佳视角θ₀的偏差θ_E0。

本实施例，所述最佳视角θ₀为90度，根据公式θ_E0＝θ_E-θ₀计算得到偏差θ_E0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θ_E0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θ_E小于最佳视角θ₀＝90°时，此时偏差θ_E0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θ_E0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θ_E大于最佳视角θ₀＝90°时，此时偏差θ_E0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θ_E0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θ_E0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θ_E0，然后不断发送转动指令，当计算到偏差θ_E0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θ_E，并计算该视角θ_E与所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的最佳视角θ₀的偏差θ_E0，最后根据所述偏差θ_E0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。

Claims (10)

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，位于所述显示装置上，其包括：

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，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L_EC；

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α，并且用于根据所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离L_EC、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α和图像感应采集装置到显示屏幕中心的长度L_CO，计算得到所述眼睛相对该显示屏幕的视角θ_E，以及用于计算该视角θ_E与所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的最佳视角θ₀的偏差θ_E0；

控制模块，用于根据所述偏差θ_E0下发控制指令至一转动装置，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；以及

所述转动装置，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，所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离L_EC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。

3.根据权利要求1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α根据公式计算，其中，E_Y为所述眼睛在图像中的纵向坐标，I_OY为所述图像中心的纵向坐标，α_C为所述图像传感采集装置的视角范围，H_I为所述图像的高度。

4.根据权利要求1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L_EC、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α和图像感应采集装置到显示装置中心的长度L_CO，计算得到所述眼睛到显示屏幕中心间的距离L_EO，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α、所述图像感应采集装置到显示屏幕中心的长度L_CO、所述眼睛到显示装置中心间的距离L_EO计算得到所述眼睛相对该显示屏幕的视角θ_E。

5.根据权利要求4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L_EO根据公式

计算，其中，γ₁＝90°-α；和/或

所述眼睛相对该显示屏幕的视角θ_E根据公式θ_E＝γ₁+γ₂计算，其中，γ₁＝90°-α，γ₂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γ₂根据公式

计算。

6.根据权利要求1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θ₀为90°。

7.根据权利要求1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。

8.根据权利要求7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θ_E，使其处于或接近于所述最佳视角θ₀。

9.一种采用如权利要求1～8任一项所述系统的显示装置角度自动调整方法，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、定位所述图像中使用者的眼睛的位置；

C、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L_EC；

D、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α；

E、根据所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离L_EC、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α和图像感应采集装置到显示屏幕中心的长度L_CO，计算得到使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角θ_E；

F、计算该眼睛相对该显示屏幕的视角θ_E与所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的最佳视角θ₀的偏差θ_E0；

G、根据所述偏差θ_E0下发控制指令至一转动装置，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；

H、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。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤E进一步包括：

E1、根据所述眼睛与图像传感采集装置之间的距离L_EC、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α和图像感应采集装置到显示装置中心的长度L_CO，计算得到所述眼睛到显示屏幕中心间的距离L_EO；

E2、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α、所述图像感应采集装置到显示装置中心的长度L_CO、眼睛到显示装置中心间的距离L_EO，计算得到所述使用者的眼睛相对该显示屏幕的视角θ_E。

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