CN101984651A - 图像稳定系统、显示装置及稳定图像的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像稳定系统,所述图像稳定系统用于稳定显示器的显示图像。该图像稳定系统包括摄像模组、运动分析模组及运动补偿模组。该摄像模组采集图像。该运动分析模组根据所采集图像获取显示器的运动矢量。该运动补偿模组根据该运动矢量调整显示器的显示图像的位置。本发明还提供了一种使用该图像稳定系统的显示装置及稳定图像的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像稳定系统、显示器及稳定图像的方法。
背景技术
现在很多的电子设备都可以随时随地给人们提供各种视频或文字资讯,例如车载DVD、便携式电脑、手机、视频游戏机以及电子书阅读器等等。当这些电子设备在运动的环境下播放视频或显示文字、图像时,其显示的画面会随着显示器的运动而发生抖动或颤动。因此,人眼在这样的环境下使用这些便携式电子设备时很容易疲劳。
为防止人眼疲劳,需要时显示器显示的画面相对人眼稳定,这时,就需要根据显示器的运动对显示器的画面作相应的运动补偿。传统的做法是在显示器上安装运动感测器以感测显示的运动,该运动感测器将感测到的显示器的运动信息反馈至显示器的控制系统。当显示器发生运动时,该控制系统将显示器所显示的画面相对于显示器作反向的位移调整,如此,可以使人眼相对显示器的显示画面保持相对静止,消除了显示器的运动对显示画面的影响。所述运动感测器通常是机械式,如加速度计。当上述电子设备安装这些机械式的运动感测器后,会使得其体积加大,不利于满足人们需求的小型化设计。而随着摄像装置在各种消费性电子设备的应用,尤其是便携式电子装置上的普及,如果能结合这些电子设备上的摄像装置来稳定显示器的显示画面,将有利于这些电子设备的小型化设计。
发明内容
本发明的目的是提供一种稳定显示器图像的图像稳定系统、显示装置及稳定图像的方法。
为了实现上述目的,一方面,本发明提供了一种图像稳定系统,该图像稳定系统用于稳定显示器的显示图像,包括:
摄像模组,该摄像模组采集显示器周围环境的图像;
运动分析模组,该运动分析模组根据所采集图像确定显示器的运动矢量;及
运动补偿模组,该运动补偿模组根据该运动矢量调整显示器的显示图像的大小或位置以补偿显示器的运动从而使得显示器的显示图像相对观看者稳定。
另一方面,本发明还提供了一种显示装置,该显示装置包括显示器及用于稳定显示器的显示图像的图像稳定系统,该图像稳定装置包括:
摄像模组,该摄像模组采集图像;
运动分析模组,该运动分析模组根据所采集图像确定显示器的运动矢量;及
运动补偿模组,该运动补偿模组根据该运动矢量调整显示器的显示图像的大小或位置以补偿显示器的运动从而使得显示器的显示图像相对观看者稳定。
另一方面,本发明还提供了一种稳定图像的方法,该稳定图像的方法用于稳定显示器的图像,包括:
采集显示器周围环境的图像;
分析所采集的图像以确定显示器的运动矢量;
根据所述运动矢量调整显示器的显示图像的大小或位置以补偿显示器的运动从而使得显示器的显示图像相对观看者稳定。
本发明的图像稳定系统通过摄像模组获得显示器周围环境的图像,当显示器发生运动时,显示器周围环境的图像的位置也随之变化,分析采集的图像中的前后帧图像的差异从而可以确定显示器的运动矢量,所述的图像稳定系统进而根据所述运动矢量调整显示器的显示图像的大小或位置以消减显示器的运动对观看者观看图像的影响。
附图说明
图1为本发明实施例的显示装置的示意图。
图2为本发明实施例的稳定图像的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。
请参照图1,本发明的一个实施例中的显示装置30包括图像稳定系统10和显示器20。图像稳定系统10用于稳定显示器20的显示图像,其包括摄像模组11、运动分析模组13及运动补偿模组15。显示器20可以是便携式电脑(laptop)、手机、视频游戏机、电子书阅读器、个人数位助理(PDA)、便携式DVD、MP4播放器或车载视频系统等电子设备的显示器。显示器20包括显示屏21和显示控制单元22,显示控制单元22是显示屏的控制模块,用于将图像数据显示在显示屏21上。显示器20的显示图像可以是来自于外设的视频源40,如计算机。图像稳定系统10通过摄像模组11采集图像,并由运动分析模组13根据采集的图像分析得到显示器20的运动矢量,运动补偿模组15根据该运动矢量对视频源40输出的图像或视频信息进行运动补偿处理,并将处理后的图像或视频信息输出给显示器20。
摄像模组11采集显示器20周围环境中的图像。摄像模组11可以固定于显示器20中,当显示器20发生运动时,摄像模组11与显示器20作一体的运动,相应地,摄像模组11采集的图像也会发生变化。摄像模组11采集的图像可以是按照预定的频率采集的多帧图像,也可以是连续的视频。由于人们对拍照、摄像的喜好,许多电子设备,例如便携式电脑(laptop)、手机及个人数位助理(PDA)等,通常都在其显示器上集成有摄像头。摄像模组11可以是这些电子设备中已有的摄像头,如此,在这些电子设备中并不需要再额外增加一个摄像模组。
运动分析模组13根据摄像模组11采集的图像分析显示器20的运动矢量。其中,所述的运动矢量包括运动方向和运动位移大小。运动分析模组13可以采用上述电子设备中内置的芯片,如手机内的基带处理器、便携式电脑中的CPU,也可以是独立的数字多媒体处理芯片。运动分析模组13实时地将摄像模组11采集的图像中的前后帧图像进行比较,分析前后帧图像的差异,通过前后帧图像的差异而计算显示器20的运动矢量。可以理解地,这里的前后帧图像可以是相邻帧的图像,亦可为间隔帧的图像(如前后帧图像间隔两帧、五帧或十帧图像等)。
运动分析模组13可以从前一帧图像中选取若干像素点,在后一帧图像中找到与前一帧图像中的选取的若干像素点相匹配的像素点,并确定匹配一致的像素点分别在前后帧图像中的位置,根据所述匹配一致的像素点在前后帧图像中的位置差异即可以确定显示器20的运动矢量。
运动分析模组13也可以将前后帧图像的宏块进行匹配,根据匹配一致的宏块在前后帧的位置的差异确定显示器20的运动矢量。
运动分析模组13还可以在前后帧图像中选取特定的特征区域,比较该特征区域在前后帧图像中的位置差异,进而得到显示器20的运动矢量。当摄像模组11面向观看者时,摄像模组11摄取的图像则包括了观看者的人脸或者人眼等特征区域。对于人脸或人眼特征区域的任一者,运动分析模组13都可以建立相应的识别模型以进行识别。因此,进一步地,运动分析模组13比较人脸或者人眼等特征区域在前后帧图像中的位置差异就可以得到显示器20的运动矢量。特别地,根据人脸或者人眼等特征区域在前后帧图像中的位置差异获得的显示器20的运动矢量表征了观看者的人脸或人眼与显示器20之间的相对运动,通过这种方式获得的显示器20的运动矢量更有利于准确消减显示器的运动对观看者观看图像的影响,这也是运动分析模组13所具有的而传统的机械式运动感测装置所不具有的优点,因为机械式运动感测装置一般是加速度计,虽然感测了显示器的加速度及其方向,却不能感测观看者与显示器20之间的相对运动。
此外,运动分析模组13不仅可以从所述前后帧图像中分析出显示器20的二维方向的运动矢量,也可以分析出显示器20在三维方向的运动矢量。当显示器20相对于观看者或环境不仅有上下左右的晃动,也有前后远近距离的变化时,某一特定目标物(如人脸或人眼)在前后帧图像中的大小也会发生变化。因此,运动分析模组13根据该特定目标物在所述前后帧图像中的大小变化可以分析出显示器20在前后方向的运动矢量。
上述的根据前后帧图像间的差异分析显示器20的运动矢量都可以采用现有的算法实现,这些算法是熟悉该领域的普通技术人员应当知道的内容,此处不再赘述。
运动补偿模组15根据运动分析模组13得到的显示器20的运动矢量调整显示器的显示图像的大小或位置以补偿显示器的运动从而使得显示器的显示图像相对观看者稳定。运动补偿模组15可以是电子设备中的中央处理器,同时,该中央处理器也即为视频源40,并向显示器20输出图像或视频信号,该中央处理器可以装载有视频处理软件。运动分析模组13将得到的显示器20的运动矢量信息提供给中央处理器中的视频处理软件,由所述的视频处理软件根据所述运动矢量对输出给显示器20的图像或视频信号进行处理,控制所述图像或视频在显示器20上的位置平移,也可以对所述图像或视频进行大小的缩放,即当显示器20相对于观看者有距离的变化时,相应地放大或缩小显示器20显示的图像或视频。具体的调整方式可以是:当显示器20在垂直或水平方向发生运动,运动补偿模组15将显示器20显示的图像反向平移相同于显示器20的运动量;当显示器20作远离观看者的运动时,运动补偿模组15将显示器20显示的图像放大,当显示器20作靠近观看者的运动时,运动补偿模组15将显示器20显示的图像缩小。另外,运动补充模组15也可以是视频处理芯片,该视频处理芯片根据运动分析模组13获得的显示器20的运动矢量信息,辅助中央处理器对视频源40输出给显示器20的图像或视频信号进行视频处理。
运动补偿模组15也可包括图形处理电路。在现有的显示器20中一般已包含了用于在水平或垂直方向上平移图像的电路,所述图形处理电路就可以是这种在显示器20中用于水平或垂直平移图像的电路。运动分析模组13将显示器20的运动矢量信息提供给所述的图形处理电路,进而由所述的图形处理电路实现显示器20所显示的图像的位置调整。
显示器20的显示的图像的位置在一般情况下是由视频信号中的帧和行同步信号来决定的,因此,运动补偿模组15也可以通过调整视频信号中的帧和行同步信号而实现显示器20中的图像位置的平移。通过同步信号控制图像的显示是本领域内的普通技术人员熟知的内容,此处不再赘述。
根据以上所述方式,所述的图像稳定系统占用的设计空间小,有利于电子设备的小型化设计。此外,所述的图像稳定系统不需要增加复杂的部件,结构简单,成本较小。
图2所示为本发明的实施例中的一种稳定图像的方法的流程图,所述稳定图像的方法用于稳定显示器所显示的图像包括步骤101-103。
步骤101中,采集显示器周围环境的图像。当显示器发生运动时,所采集的显示器周围环境的图像也会随之发生变化。优选地,可以采集某一特定目标物的图像,如观看者的人眼或人脸,当显示器相对观看者发生运动时,观看者的人眼或人脸在图像中的位置也会随之发生变化。图像的采集是以预定频率实时进行的。
步骤102中,分析所采集的图像以确定显示器的运动矢量。由于显示器的运动,所采集的图像也会对应地变化,因此,可以实时地所采集的图像中的前后帧图像进行比较,通过分析前后帧图像的位置差异可以获得显示器的运动矢量。对前后帧图像的比较分析可以采用像素级的匹配算法或者宏块级的匹配算法,也可以预先在前后帧图像中选定某一特征的特征区域,如人眼或人脸,通过比较该特征区域在前后帧图像中的位置差异而得到显示器的运动矢量。对前后帧图像的比较分析方法已在对图像稳定系统的描述中作过说明,在此不再赘述。
步骤103中,根据所述运动矢量调整显示器所显示的图像。当显示器在垂直或水平方向发生运动,显示器的显示图像作反向于显示器运动方向的平移。当显示器作远离观看者的运动时,显示器的显示图像可以相应地放大,当显示器作靠近观看者的运动时,显示器的显示图像可以相应地缩小。如此,抵消了显示器的运动对观看者观看图像的影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (20)
1.一种图像稳定系统,用于稳定显示器的显示图像,其特征在于,该图像稳定系统包括:
摄像模组,该摄像模组采集显示器周围环境的图像;
运动分析模组,该运动分析模组根据所采集的图像确定显示器的运动矢量;及
运动补偿模组,该运动补偿模组根据该运动矢量调整显示器的显示图像的大小或位置以补偿显示器的运动从而使得显示器的显示图像相对观看者稳定。
2.根据权利要求1所述的图像稳定系统,其特征在于,所述摄像模组为固定于显示器的摄像头。
3.根据权利要求1所述的图像稳定系统,其特征在于,所述运动分析模组实时地将摄像模组采集的图像中的前后帧图像进行比较,分析前后帧图像的差异,通过前后帧图像的差异计算显示器的运动矢量。
4.根据权利要求3所述的图像稳定系统,其特征在于,所述运动分析模组将前后帧图像的像素点进行匹配,分析匹配一致的像素点在前后帧图像中的位置差异,根据匹配一致的像素点在前后帧图像中的位置差异确定显示器的运动矢量。
5.根据权利要求3所述的图像稳定系统,其特征在于,所述运动分析模组将前后帧图像的宏块进行匹配,分析匹配一致的宏块在前后帧图像中的位置差异,根据匹配一致的宏块在前后帧图像中的位置差异确定显示器的运动矢量。
6.根据权利要求3所述的图像稳定系统,其特征在于,所述运动分析模组在前后帧图像中选取特定的特征区域,比较该特征区域在前后帧图像中的位置差异,进而确定显示器的运动矢量。
7.根据权利要求1所述的图像稳定系统,其特征在于,所述运动矢量包括三维方向的运动矢量,运动补偿模组对显示器的显示图像的调整包括平移图像、放大图像及缩小图像。
8.根据权利要求1所述的图像稳定系统,其特征在于,该运动补偿模组根据该运动矢量使显示器的显示图像作反向于显示器运动方向的位移。
9.根据权利要求4所述的图像稳定系统,其特征在于,显示器的显示图像的位移相等于显示器的运动量。
10.根据权利要求1所述的图像稳定系统,其特征在于,运动补偿模组为中央处理器,该中央处理器向显示器输出图像或视频信号,该中央处理器装载有系统软件,由所述的系统软件根据所述运动矢量对输出给显示器的图像或视频信号进行处理,以调整显示器的显示图像。
11.根据权利要求1所述的图像稳定系统,其特征在于,运动补偿模组包括图形处理电路,运动分析模组将显示器的运动矢量提供给所述的图形处理电路,所述的图形处理电路对显示器的显示图像的位置进行调整。
12.一种显示装置,包括显示器及用于稳定显示器的显示图像的图像稳定系统,其特征在于,该图像稳定装置包括:
摄像模组,该摄像模组采集图像;
运动分析模组,该运动分析模组根据所采集图像确定显示器的运动矢量;及
运动补偿模组,该运动补偿模组根据该运动矢量调整显示器的显示图像的大小或位置以补偿显示器的运动从而使得显示器的显示图像相对观看者稳定。
13.根据权利要求12所述的显示装置,其特征在于,所述摄像模组为固定于显示器的摄像头。
14.根据权利要求12所述的显示装置,其特征在于,所述运动分析模组实时地将摄像模组采集的图像中的前后帧图像进行比较,分析前后帧图像的差异,通过前后帧图像的差异而计算显示器的运动矢量。
15.一种稳定图像的方法,用于稳定显示器的图像,其特征在于,该稳定图像的方法包括:
采集显示器周围环境的图像;
分析所采集的图像以确定显示器的运动矢量;
根据所述运动矢量调整显示器的显示图像的大小或位置以补偿显示器的运动从而使得显示器的显示图像相对观看者稳定。
16.根据权利要求15所述的稳定图像的方法,其特征在于,分析所采集的图像包括对采集的图像中的前后帧图像实时地进行比较,比较前后帧图像的差异,通过前后帧图像的差异计算显示器的运动矢量。
17.根据权利要求16所述的稳定图像的方法,其特征在于,分析所采集的图像包括:将前后帧图像的像素点进行匹配,分析匹配一致的像素点在前后帧图像中的位置差异,根据匹配一致的像素点在前后帧图像中的位置差异确定显示器的运动矢量。
18.根据权利要求16所述的稳定图像的方法,其特征在于,分析所采集的图像包括将前后帧图像的宏块进行匹配,分析匹配一致的宏块在前后帧图像中的位置差异,根据匹配一致的宏块在前后帧图像中的位置差异确定显示器的运动矢量。
19.根据权利要求16所述的稳定图像的方法,其特征在于,分析所采集的图像包括在前后帧图像中选取特定的特征区域,比较该特征区域在前后帧图像中的位置差异,进而确定显示器的运动矢量。
20.根据权利要求15所述的稳定图像的方法,其特征在于,对显示器所显示的图像的调整包括:当显示器在垂直或水平方向发生运动,显示器的显示图像作反向于显示器运动方向的平移;当显示器作远离观看者的运动时,显示器的显示图像相应地放大;当显示器作靠近观看者的运动时,显示器的显示图像相应地缩小。
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