具体实施方式
本发明一种屏幕控制装置,其可以应用在显示器,或是广泛地运用在相关的技术环节。利用图1至图2C来说明屏幕控制装置的具体实施方式。
请参照图1,图1是依照本发明一实施例的一种屏幕控制装置100的方块图。如图所示,屏幕控制装置100至少包括人脸侦测模块110与传动装置120。人脸侦测模块110可以侦测至少一人脸的位置。传动装置120可以根据人脸的位置,将屏幕190的中心正对人脸,借此让使用者以更好的视角观看屏幕190。
人脸侦测模块110包括摄像机112与位置分析器114、向量计算器116、水平误差判断器117与垂直误差判断器118。摄像机112可以自人脸捕捉画面,此画面包含人脸影像。位置分析器114可以自画面中辨识人脸影像,并分析人脸影像相对于画面中心点的位置。向量计算器116可以根据人脸影像于画面中的位置,计算画面中心点到人脸影像中心点之间于水平轴上需移动的水平距离及水平方向,以及于垂直轴上需移动的垂直距离及垂直方向。水平误差判断器117可以判断此水平距离是否大于预定水平误差范围。垂直误差判断器118可以判断此垂直距离是否大于预定垂直误差范围。
在结构上,摄像机112与屏幕190的相对位置不变。举例来说,摄像机112可以架设于屏幕190上;或者,摄像机112与屏幕190可以组装于显示器中。摄像机112可以自人脸捕捉具有人脸影像的画面,其中摄像机112所捕捉到的画面中心点大致对应到屏幕190中心点。
上述位置分析器114可以包含人脸辨识系统(例如AdaBoost)。人脸辨识系统侦测人脸过程中,使用多个AdaBoost分类器对输入图像进行人脸影像与非人脸影像的分类。每一分类器所采用的分类标准比其前一级分类器使用的分类标准要更精确,这样逐步过滤非人脸影像的方法使得人脸影像被筛选出来。除此的外,为了增加人脸辨识的正确率,减少中央处理器处理资源,摄像机112所捕捉的画面会经背景抽出的预处理把背景抽掉再交由人脸辨识系统处理。据此,位置分析器114可以自画面中辨识人脸影像,并分析人脸影像与画面中心点的相对位置关系。
于是向量计算器116可以估算捕捉到的画面的中心点到画面中人脸影像的中心点的向量,此向量包含于水平轴上需移动的水平距离及水平方向,以及于垂直轴上需移动的垂直距离及垂直方向。关于上述水平距离可以代表屏幕190中心点到人脸中心点之间于水平轴上相对的位置关系,并非限制于屏幕190中心点到人脸中心点之间于水平轴上绝对的尺度距离;同理,上述垂直距离可以代表屏幕190中心点到人脸中心点之间于垂直轴上相对的位置关系,并非限制于屏幕190中心点到人脸中心点之间于垂直轴上绝对的尺度距离。
一般而言,人脸中心点约在鼻子的地方,若屏幕190中心点并未正对人脸的鼻子,而是正对人脸的其它地方(例如左右眼、眉心、嘴巴等),还是不至于影响使用者观看屏幕的视角。因此,应用上,上述预定水平误差范围可以设定为画面中鼻子与左眼(或右眼)之间的水平距离;上述预定垂直误差范围可以设定为画面中鼻子与眉心(或嘴巴)之间的垂直距离。换言之,屏幕190中心点正对由左右眼、眉心、嘴巴所构成的范围内,则传动装置120无须调整屏幕190的方向及位置,而使用者依然可以良好的视角观看屏幕。应了解到,以上所举的预定水平误差范围及预定垂直误差范围的设定方式皆仅为例示,并非用以限制本发明,业界一般技术人员应视实际需要,弹性调整预定水平误差范围的大小及预定垂直误差范围的大小。
至于传动装置120包括水平移动模块122与垂直移动模块124。当上述水平误差判断器117判定水平距离大于预定水平误差范围时,水平移动模块122每次以一水平移动刻度为单位逐步往水平方向移动屏幕190。当上述垂直误差判断器118判定垂直距离大于预定垂直误差范围时,垂直移动模块124每次以一垂直移动刻度为单位逐步往垂直方向移动屏幕190。藉此,传动装置120可以逐步地微调屏幕190位置,进而使屏幕190的中心逐渐对准人脸。
每次当水平移动模块122以水平移动刻度移动屏幕190以后,上述向量计算器116重新计算屏幕190中心点到人脸中心点之间于水平轴上的水平距离及水平方向。水平误差判断器117可以再判断此水平距离是否大于预定水平误差范围。若水平距离并未大于预定水平误差范围,则水平移动模块122停止以上述水平移动刻度为单位往水平方向移动屏幕190;相反地,若水平距离并于预定水平误差范围,则水平移动模块122继续以上述水平移动刻度为单位逐步往水平方向移动屏幕190。
同理,每次当垂直移动模块124以垂直移动刻度移动屏幕190以后,向量计算器116重新计算屏幕190中心点到人脸中心点之间于垂直轴上的垂直距离及垂直方向。垂直误差判断器118可以再判断此垂直距离是否大于预定垂直误差范围。若垂直距离并未大于预定垂直误差范围,则垂直移动模块124停止以上述垂直移动刻度为单位往垂直方向移动屏幕190;相反地,若垂直距离大于预定垂直误差范围,则垂直移动模块124继续以上述垂直移动刻度为单位逐步往垂直方向移动屏幕190。
上述水平移动刻度可以设定为水平移动模块122的可移动范围的1%,其中水平移动模块122的可移动范围最左(0%)-最右(100%);上述垂直移动刻度可以设定为垂直移动模块124的可移动范围的1%,其中垂直移动模块124的可移动范围最上(0%)-最下(100%)。同样地,以上所举的水平移动刻度及垂直移动刻度的设定方式皆仅为例示,并非用以限制本发明,业界一般技术人员应视实际需要,弹性调整水平移动刻度的大小及垂直移动刻度的大小。
传动装置120还可以包括水平移动判断模块121与垂直移动判断模块123。水平移动判断模块121可以判断水平移动模块122是否能够往水平方向移动屏幕190。若水平移动模块122能够往水平方向移动屏幕190时,水平移动判断模块121令水平移动模块122往水平方向移动屏幕190。相反地,若水平移动模块122无法往水平方向移动屏幕190时,像是水平移动模块122于其可移动范围的最左(0%)或最右(100%)时,水平移动判断模块121令水平移动模块122不往水平方向移动屏幕190。
同理,垂直移动判断模块123可以判断垂直移动模块124是否能够往垂直方向移动屏幕190。若垂直移动模块124能够往垂直方向移动屏幕190时,垂直移动判断模块123令垂直移动模块124往垂直方向移动屏幕190。相反地,若垂直移动模块124无法往垂直方向移动屏幕190时,像是垂直移动模块124于其可移动范围的最上(0%)或最下(100%)时,垂直移动判断模块123令垂直移动模块124不往垂直方向移动屏幕190。
另一方面,传动装置120可以包括水平转动模块126与垂直转动模块128。当上述水平误差判断器117判定水平距离大于预定水平误差范围时,水平转动模块126每次以一水平转动刻度为单位沿着水平方向逐步转动屏幕190。当上述垂直误差判断器118判定垂直距离大于预定垂直误差范围时,垂直转动模块128可以每次以垂直转动刻度为单位沿着垂直方向逐步移动屏幕190。藉此,传动装置120可以逐步地微调屏幕190方位,进而使屏幕190的中心逐渐与人脸对正。
每次当水平转动模块126以水平转动刻度移动屏幕190以后,上述向量计算器116重新计算屏幕190中心点到人脸中心点之间于水平轴上的水平距离及水平方向。水平误差判断器117可以再判断此水平距离是否大于预定水平误差范围。若水平距离并未大于预定水平误差范围,则水平转动模块126停止以上述水平转动刻度为单位沿着水平方向转动屏幕190;相反地,若水平距离并于预定水平误差范围,则水平转动模块126继续以上述水平转动刻度为单位沿着水平方向逐步移动屏幕190。
同理,每次当垂直转动模块128以垂直移动刻度转动屏幕190以后,向量计算器116重新计算屏幕190中心点到人脸中心点之间于垂直轴上的垂直距离及垂直方向。垂直误差判断器118可以再判断此垂直距离是否大于预定垂直误差范围。若垂直距离并未大于预定垂直误差范围,则垂直转动模块128停止以上述垂直移动刻度为单位沿着垂直方向转动屏幕190;相反地,若垂直距离大于预定垂直误差范围,则垂直转动模块128继续以上述垂直移动刻度为单位沿着垂直方向逐步转动屏幕190。
上述水平移动刻度可以设定为水平转动模块126的可转动范围的1%,其中水平转动模块126的可转动范围最左(0%)-最右(100%);上述垂直移动刻度可以设定为垂直转动模块128的可转动范围的1%,其中垂直转动模块128的可转动范围最上(0%)-最下(100%)。同样地,以上所举的水平转动刻度及垂直转动刻度的设定方式皆仅为例示,并非用以限制本发明,业界一般技术人员应视实际需要,弹性调整水平转动刻度的大小及垂直转动刻度的大小。
传动装置120还可以包括水平转动判断模块125与垂直转动判断模块127。水平转动判断模块125可以判断水平转动模块126是否能够沿着水平方向转动屏幕190。若水平转动模块126能够沿着水平方向转动屏幕190时,水平转动判断模块125令水平移动模块122沿着水平方向转动屏幕190。相反地,若水平转动模块126无法沿着水平方向转动屏幕190时,像是水平转动模块126于其可以沿着水平方向转动范围的一边界角(0%)或另一边界角(100%)时,水平转动判断模块125令水平转动模块126不沿着水平方向转动屏幕190。
同理,垂直转动判断模块127可以判断垂直转动模块128是否能够沿着垂直方向转动屏幕190。若垂直转动模块128能够沿着垂直方向转动屏幕190时,垂直转动判断模块127令垂直转动模块128沿着垂直方向转动屏幕190。相反地,若垂直转动模块128无法沿着垂直方向转动屏幕190时,像是垂直转动模块128于其可以沿着垂直方向转动范围的一边界角(0%)或另一边界角(100%)时,垂直转动判断模块127令垂直转动模块128不沿着垂直方向转动屏幕190。
实际操作上,位置分析器114、向量计算器116、水平误差判断器117与垂直误差判断器118可以为软件程序并安装于计算机,摄像机112可以为网络摄影机(web cam),其中网络摄影机可以经由通用串行总线(USB)与计算机电性连接,并架设于屏幕190上。传动装置120与屏幕190可以整合于显示器中。传动装置120的具体实施方式可以采用显示器的软件搭配步进马达来实现。
于使用时,摄像机112可以自人脸捕捉画面。位置分析器114可以接收摄像机112的画面作人脸跟踪。向量计算器116、水平误差判断器117与垂直误差判断器118可以进而根据侦测到的人脸的中心位置与捕捉到的画面的中点的距离关系估算屏幕190相应动作及其参数,然后以预定的格式建立并发送指令给显示器,显示器的传动装置120可以采用内部软件操控电机运作达到屏幕190始终保持与人脸平行的跟踪功能。
关于显示器软件的部份,其可以通过响应微处理器中断实现I2C数据发送和接收。一旦I2C相应的中断被触发,I2C部分就立即介入并用以将命令转换成数据。接收到I2C数据后,主程序调用命令处置器处理I2C数据,其主要功能包括确认有效指令、解释指令和执行指令。确认有效指令主要确认接收的指令在软件有相对应的解释及响应处理,并对其参数作有效范围检查及纠正;解释指令主要是到各个指令分支处理然后转到相应的指令实现代码段;执行指令就是实现指令内容,对于显示器的屏幕190的移动、转动动作。
请参照图2A,图2A是图1的垂直移动模块124搭配屏幕190的侧视图。如图所示,垂直移动模块124为一种可以伸缩的机电装置,其可以在垂直轴上下平移屏幕190。另外,水平移动模块122(图2A未示)可以为一种与垂直移动模块124类似的可以伸缩的机电装置,其可以在水平轴左右平移屏幕190。
请参照图2B,图1的垂直转动模块128搭配屏幕190的侧视图。如图所示,垂直转动模块128可以上下调整屏幕190的角度。另一方面,请参照图2C,图2C是水平转动模块126搭配屏幕的俯视图。如图所示,水平转动模块126可以左右调整屏幕190的角度。
由上述本发明实施例可知,应用本发明具有自动调整显示器屏幕的方向及位置,让使用者以更好的视角观看屏幕等优点。
本发明一种屏幕控制方法,其可以应用在显示器,或是广泛地运用在相关的技术环节。此屏幕控制方法可以侦测人脸的位置,并根据人脸的位置,将屏幕的中心正对人脸。以下利用图3至图4来说明屏幕控制方法的具体实施方式。
请参照图3,图3是依照本发明另一实施例的一种屏幕控制方法的示意图。在本实施例中,屏幕控制方法可以无需计算具体的移动尺度和旋转角度,仅仅需要计算移动的方向并通过采用“侦测微调”的反复动作使屏幕中心点与人脸逐步对正。
于使用时,屏幕控制方法可以执行以下步骤(1)-(5)。应了解到,在本实施例中所提及的步骤,除特别说明其顺序者外,均可依实际需要调整其前后顺序,甚至可以同时或部分同时执行。至于实施这些步骤的硬件装置,由于上一实施例已具体揭露,因此不再重复赘述。
(1)自人脸捕捉包含人脸影像的画面,接着自画面中辨识人脸影像,并分析人脸影像相对于画面中点的位置。
(2)根据人脸影像于画面中的位置,计算画面中心点I(x,y)到人脸影像中心点F(x,y)之间于水平轴X上需移动的水平距离DstH及水平方向DirH,以及于垂直轴Y上需移动的垂直距离DstV及垂直方向DirV。
(3)判断水平距离DstH是否大于预定水平误差范围,若水平距离DstH大于预定水平误差范围时,则到(4),否则不往水平方向DirH移动屏幕,并回到(1);判断垂直距离DstV是否大于预定垂直误差范围,若垂直距离DstV大于预定垂直误差范围时,则到(4),否则不往垂直方向DirV移动屏幕,并回到(1)。
(4)判断是否能够往水平方向DirH移动屏幕,若判定能够往水平方向DirH移动屏幕,则每次以水平移动刻度为单位逐步往水平方向DirH移动屏幕,其中每次当以水平移动刻度移动屏幕以后,回到(1)-(2)重新计算画面中心点I(x,y)到人脸中影像心点F(x,y)之间于水平轴X上的水平距离DstH及水平方向DirH;若判定无法往水平方向DirH移动屏幕,则可以到(5)。另一方面,判断是否能够往垂直方向DirV移动屏幕,若判定能够往垂直方向DirV移动屏幕时,则每次以垂直移动刻度为单位逐步往垂直方向DirV移动屏幕,其中每次当以垂直移动刻度移动屏幕以后,回到(1)-(2)重新计算画面中心点I(x,y)到人脸影像中心点F(x,y)之间于垂直轴Y上的垂直距离DstV及垂直方向DirV;若判定无法往垂直方向DirV移动屏幕时,则可以到(5)。
(5)判断是否能够沿着水平方向DirH转动屏幕,若判定能够沿着水平方向DirH转动屏幕时,则每次以水平转动刻度为单位沿着水平方向DirH逐步转动屏幕,其中每次当以水平转动刻度转动屏幕以后,回到(1)-(2)重新计算画面中心点I(x,y)到人脸影像中心点F(x,y)之间于水平轴X上的水平距离DstH及水平方向DirH。另一方面,判断是否能够沿着垂直方向DirV转动屏幕,其中当判定能够沿着垂直方向DirV转动屏幕时,则每次以垂直转动刻度为单位沿着垂直方向DirV逐步转动屏幕,其中每次当以垂直转动刻度转动屏幕以后,回到(1)-(2)重新计算画面中心点I(x,y)到人脸影像中心点F(x,y)之间于垂直轴Y上的垂直距离DstV及垂直方向DirV。
于判断水平轴X或垂直轴Y平移和旋转是否可以调节时,屏幕控制装置会根据当前屏幕水平轴X或垂直轴Y平移和旋转位置与相应的调节范围判断相应方向平移和旋转是否可以调节。
关于移动屏幕方面,当计算的需要的水平移动方向为向左时,如果屏幕水平平移当前位置为最左(0%),认为相应的调节不可以调;当计算的需要的水平移动方向为向右时,如果屏幕水平平移当前位置为最右(100%),认为相应的调节不可以调;否则可以调。
同理,当计算的需要的垂直移动方向为上时,如果屏幕垂直平移当前位置为最上(0%),认为相应的调节不可以调;当计算的需要的水平移动方向为下时,如果屏幕垂直平移当前位置为最下(100%),认为相应的调节不可以调;否则可以调。
关于转动屏幕方面,当计算的需要沿着水平方向为向某一边转动时,如果屏幕旋转当前位置为一水平方向的边界角(0%),认为相应的调节不可以调;当计算的需要沿着水平方向为向另一边转动时,如果屏幕旋转当前位置为另一水平方向的边界角(100%),认为相应的调节不可以调;否则可以调。
同理,当计算的需要沿着垂直方向为向某一边转动时,如果屏幕旋转当前位置为一垂直方向的边界角(0%),认为相应的调节不可以调;当计算的需要沿着垂直方向为向另一边转动时,如果屏幕旋转当前位置为为另一垂直方向的边界角(100%),认为相应的调节不可以调;否则可以调。
当画面中被侦测到的人脸影像的个数超过一个以上,屏幕控制方法将会根据所有人脸影像位置计算一个最终的人脸的中心位置,于画面中此最终的人脸的中心位置距离每一张人脸影像中心点的距离实质上约相同,而此最终的人脸的中心位置与摄像机捕捉到的画面的中点的距离可以被用于估算屏幕相应移动动作(例如可以包括平移、垂直旋转角度、水平旋转角度等)及参数(例如可以包括移动刻度、转动刻度、速度等)。
请参照图4,图4是图3的屏幕控制方法的流程图。如图所示,此屏幕控制方法可以包括以下步骤610-695。应了解到,在本实施例中所提及的步骤,除特别说明其顺序者外,均可依实际需要调整其前后顺序,甚至可以同时或部分同时执行。至于实施这些步骤的硬件装置,由于上一实施例已具体揭露,因此不再重复赘述。
首先,步骤610可以在计算机中安装人脸辨识系统之类的相关程序。接着,步骤620可以将摄像机连接于计算机。接着,步骤630可以透过摄像机自人脸取得画面。接着,步骤640可以从画面中排除背景的部分。接着,步骤650可以进行人脸辨识。接着,步骤660可以判断是否侦测到人脸。若未侦测到人脸,则回到步骤630。若侦测到人脸,接着,步骤670可以计算人脸在画面中的位置。接着,步骤680可以计算人脸相对于屏幕中心的向量。接着,步骤690可以发送命令给显示器,藉以令显示器的屏幕逐步面向人脸。然后,步骤695可以关闭人脸辨识系统,结束操作。
由上述本发明实施例可知,应用本发明具有自动调整显示器屏幕的方向及位置,让使用者更好地观看屏幕等优点。