CN102867474B - 一种手持式电子设备及其背光源控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手持式电子设备及其背光源控制方法。其中，方法包括：获取显示屏所在屏幕与水平面的角度；根据角度判断显示屏是否向下并判断显示屏所在平面与水平面的角度是否在预设角度范围内，且在判断到显示屏向下且显示屏所在平面与水平面的角度位于预设角度范围内时，启动前置摄像头以获取图像；对图像进行人脸识别，若识别不到人脸，则关闭背光源。通过上述方式，本发明能够通过获取手持式电子设备所处的角度与人脸识别相结合的方式，从而判断用户是否在使用手持式电子设备，当用户不使用手持式电子设备时自动关闭手持式电子设备的背光达到省电的目的。

Description

一种手持式电子设备及其背光源控制方法

技术领域

本发明涉及一种手持式电子设备及其背光源控制方法。

背景技术

目前，随着手持式电子设备的普及与发展，手持式电子设备的功能越来越丰富，带给人们的体验也越来越多。但是，手持式电子设备作为一种电子设备，却离不开电源的供给，没有电源的手持式电子设备跟一块砖头无异。

随着手持式电子设备上集成的功能和应用软件越来越多，对手持式电子设备的供电能力也提出了更高的要求。因此如何在有限的使用时间尽可能的节省用电，避免手持式电子设备的电量在不必要的情况下被消耗掉，成为人们关注的热点。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种手持式电子设备及其背光控制方法，能够在用户不使用手持式电子设备时自动控制手持式电子设备的背光关闭，有效节省手持式电子设备的电量。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种手持式电子设备，所述手持式电子设备包括显示屏、背光源以及前置摄像头，所述背光源为所述显示屏提供背光，所述前置摄像头与所述显示屏共面设置，所述手持式电子设备进一步包括：角度获取模块，用于获取所述显示屏所在平面与水平面的角度；角度判断模块，用于根据所述角度判断所述显示屏是否向下并判断所述显示屏所在平面与水平面的角度是否在预设角度范围内，且在判断到所述显示屏向下且所述显示屏所在平面与水平面的角度位于所述预设角度范围内时，启动所述前置摄像头以获取图像；人脸识别模块，对所述图像进行人脸识别，若识别不到人脸，产生第一控制信号；背光源控制模块，用于响应所述第一控制信号关闭所述背光源。

其中，在人脸识别模块识别到所述人脸时，产生第二控制信号，背光源控制模块进一步用于响应所述第二控制信号控制所述背光源保持为所述显示屏提供背光。

其中，所述预设角度范围为-3°至3°。

其中，所述人脸识别模块对所述图像进行特征检索分析，在所述图像上检索到眼睛和嘴且所述眼睛和嘴的位置关系形成等腰三角形时，判定识别到所述人脸。

其中，所述手持式电子设备为手机、个人数字助理或平板电脑。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种手持式电子设备的背光源控制方法，所述手持式电子设备包括显示屏、背光源以及前置摄像头，所述背光源为所述显示屏提供背光，所述前置摄像头与所述显示屏共面设置，方法包括以下步骤：利用手持式电子设备获取所述显示屏所在平面与水平面的角度；根据所述角度判断所述显示屏是否向下并判断所述显示屏所在平面与水平面的角度是否在预设角度范围内，且在判断到所述显示屏向下且所述显示屏所在平面与水平面的角度位于所述预设角度范围内时，启动所述前置摄像头以获取图像；对所述图像进行人脸识别，若识别不到人脸，则关闭所述背光源。

其中，在识别到所述人脸时，控制所述背光源保持为所述显示屏提供背光。

其中，所述预设角度范围为-3°至3°。

其中，在所述对所述图像进行人脸识别的步骤中，对所述图像进行特征检索分析，在所述图像上检索到眼睛和嘴且所述眼睛和嘴的位置关系为倒三角形时，判定识别到所述人脸。

其中，所述手持式电子设备为手机、个人数字助理或平板电脑。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过获取手持式电子设备所处的角度与人脸识别相结合的方式，从而判断用户是否在使用手持式电子设备，当用户不使用手持式电子设备时自动关闭手持式电子设备的背光达到省电的目的。

附图说明

图1是本发明手持式电子设备一实施例的结构示意图；

图2是本发明手持式电子设备一实施例的三轴加速计感应原理示意图；

图3是本发明手持式电子设备另一实施例的三轴加速计感应原理示意图；

图4是本发明手持式电子设备背光控制方法一实施例的流程图；

图5是本发明手持式电子设备背光控制方法中获取角度一实施例的示意图；

图6是本发明手持式电子设备背光控制方法中获取角度另一实施例的示意图；

图7是本发明手持式电子设备背光控制方法中显示屏与水平面角度一实施例的示意图。

具体实施方式

参阅图1，本发明手持式电子设备一实施例包括：显示屏、背光源16以及前置摄像头13，背光源16为显示屏提供背光，前置摄像头13与显示屏共面设置，手持式电子设备进一步包括角度获取模块11、角度判断模块12、人脸识别模块14以及背光源控制模块15：

角度获取模块11用于获取显示屏所在平面与水平面的角度。其中，角度获取模块11利用三轴加速计感应原理，分为X轴、Y轴和Z轴，如图2所示，X轴、Y轴所在的平面与显示屏所在平面W平行，Z轴垂直于显示屏所在平面W，具体地，请进一步参见图3，如图3所示，在显示屏向上且与水平面平行放置时，X轴、Y轴所在的平面与水平面平行，且Z轴的负方向与重力方向相同，Z轴的正方向与重力方向相反。这三个轴所构成的立体空间足以侦测到用户在电子设备上的各种动作。通过感知特定方向的惯性力总量，角度获取模块11可以测量出加速度和重力。这也就意味着它能够检测到三维空间中的运动或重力引力。因此，角度获取模块11不但可以指示握持电子设备的方式（或自动旋转功能），而且如果电子设备放在桌子上的话，还可以指示电子设备的显示屏朝上还是朝下。如当判断到X轴、Y轴所在的平面与水平面平行，且Z轴的正方向与重力方向相同时，即判定电子设备的显示屏朝下。

角度判断模块12可以根据角度获取模块11获取的角度判断显示屏是所在平面与水平面垂直时，显示屏向上还是向下（在向下时Z轴的正方向与重力方向相同），以及判断所获取的角度是否在预设角度范围内，当判断到显示屏向下且显示屏所在平面与水平面的角度位于预设角度范围内时，启动前置摄像头以获取图像。

其中，若显示屏向下，则表示用户有可能没有使用本发明的手持式电子设备，如将手持式电子设备以显示屏向下的方式放置在桌面或其他平面上。由于桌面或其他平面与水平面不可能完全平行，因此本发明允许二者存在一定角度差，其中该角度差即为预设的角度范围。预设的角度范围是一个较小的角度范围，可以根据用户的需要进行设置，比如-3°至3°，当然用户可以根据需要设置更小或更大的角度范围。

但，在判断到显示屏向下之后，在极端情况下，仍存在用户以显示屏向下的方式操作手持式电子设备的情况，如在仰卧时操作手持式电子设备。为了进一步区分这种情况，本发明更进一步通过启动前置摄像头以获取图像并利用人脸识别模块14识别该图像是否存在人脸来判断用户是否操作手持式电子设备。

其中，人脸识别模块14对摄像头获取的图像进行人脸识别，若识别不到人脸，产生第一控制信号。为了有效降低成本并减小系统复杂度，本发明优选采用了较为简单的人脸识别方法，具体而言，人脸识别模块14根据眼睛和嘴的相对位置以及脸部的大概形状来识别人脸，两只眼睛和嘴是人脸上最突出的3个元素，而它们的等腰三角形布局关系更是识别的核心。如果这3个点中少一个，人脸识别模块14都无法识别人脸。例如，对于侧面的人脸，人脸识别模块14无法识别，用户如果戴着口罩，人脸识别模块14无法识别，但戴眼镜没有问题，因为那更强化了眼睛这个元素。当人脸识别模块14识别不到人脸时，则判定用户没有在使用电子设备，产生第一控制信号，若识别到人脸时，则判定用户在使用电子设备，产生第二控制信号。当然，人脸识别模块14也可采用现有的各种常用的人脸识别方法，本发明对此不作具体限定。

背光源控制模块15在人脸识别模块14没有识别到人脸产生第一控制信号时，响应第一控制信号控制关闭背光源，而当人脸识别模块14识别到人脸产生第二控制信号时，背光源控制模块15进一步响应第二控制信号控制背光源保持为显示屏提供背光。

其中，上述的手持式电子设备可以但不限于是手机、个人数字助理或平板电脑等。

请参阅图4，为本发明手持式电子设备的背光源控制方法一实施例的流程图，包括：

步骤S201：手持式电子设备获取显示屏所在的平面与水平面的角度；

通常手持式电子设备通过利用三轴加速计感应来获取显示屏与水平面的角度。三轴加速计分为X轴、Y轴和Z轴，如图2所示，X轴、Y轴所在的平面与显示屏所在平面W平行，Z轴垂直于显示屏所在平面W，具体地，请进一步参见图3，如图3所示，在显示屏向上且与水平面平行放置时，X轴、Y轴所在的平面与水平面平行，且Z轴的负方向与重力方向相同，Z轴的正方向与重力方向相反。这三个轴所构成的立体空间足以侦测到用户在电子设备上的各种动作。通过感知特定方向的惯性力总量，可以测量出加速度和重力。这也就意味着它能够检测到三维空间中的运动或重力引力。因此，三轴加速计不但可以指示握持电子设备的方式（或自动旋转功能），而且如果电子设备放在桌子上的话，还可以指示电子设备的显示屏朝上还是朝下。如当判断到X轴、Y轴所在的平面与水平面平行，且Z轴的正方向与重力方向相同时，即判定电子设备的显示屏朝下。

三轴加速计可以测量重力引力（g），因此当加速计返回值为1.0时，表示在特定方向上感知到1g。如果是静止握持电子设备而没有任何动作，那么地球引力对其施加的力大约为1g。如果是纵向竖直地握持电子设备，那么三轴加速计会检测并报告在其y轴上施加的力大约为1g。如果是以一定角度握持电子设备，那么这1g的力会分布到不同的轴上，这取决于握持电子设备的方式。当以45度角握持手机时，1g的力会均匀的分解到两个轴上。

步骤S202：若判断到显示屏向下且角度位于预设角度范围则启动摄像头获取图像；

根据步骤S201获取的角度判断显示屏是否向下并判断显示屏所在平面与水平面的角度是否在预设角度范围内，且在判断到显示屏向下且显示屏所在平面与水平面的角度位于预设角度范围内时，启动前置摄像头以获取图像。其中，预设的角度范围是一个较小但是大于0°的角度范围，可以根据用户的需要进行设置，比如1°至3°，当然用户可以根据需要设置更小或更大的角度范围。

步骤S203：对图像进行人脸识别，判断是否识别到人脸；

对图像进行人脸识别主要是根据眼睛和嘴的相对位置以及脸部的大概形状来识别人脸，两只眼睛和嘴是人脸上最突出的3个元素，而它们的等腰三角形布局关系更是识别的核心。如果这3个点中少一个，人脸识别模块13都无法识别人脸。例如，对于侧面的人脸，人脸识别模块13无法识别；你如果戴着口罩，人脸识别模块13无法识别；但戴眼镜没有问题，因为那更强化了眼睛这个元素。当识别不到人脸时，则判定用户没有在使用电子设备，执行步骤S204；若识别到人脸时，则判定用户在使用电子设备，执行步骤S205。

步骤S204：关闭背光源；

步骤S205：背光源保持为显示屏提供背光。

以上关于手持式电子设备通过三轴加速计获取显示屏所在的平面与水平面的角度即倾斜角的方式各有不同，以下就其中的一种方式进行详细说明：

对于轴加速度传感器，当它的传感方向和重力加速度方向一致时，假如此时为零倾斜角度，设加速度传感器测量结果为F(θ)，θ为倾斜角度，g为重力加速度，如图5所示，其中，

F(θ)=gcosθ(1)

对F(θ)求导得：

$\frac{\mathrm{dF}}{\mathrm{d\θ}}=-g\sin \mathrm{\θ}---\left(2\right)$

当θ→0时：

$\underset{\mathrm{\θ}\→0}{\lim }\frac{\mathrm{dF}}{\mathrm{d\θ}}=-g\underset{\mathrm{\θ}\→0}{\lim }\sin \mathrm{\θ}=0---\left(3\right)$

所以当倾斜角θ太小时，测量的分辨率就会太小，当角度足够大时精度才会上升。所以对一轴倾斜角传感器的运用是：把它的传感方向与重力加速度方向垂直时的状态设为零倾斜角度，文献运用此方法测量倾斜角，如图6所示，此时：

F(θ)=gsinθ(4)

当θ→0时：

$\underset{\mathrm{\θ}\→\mathrm{\π}/2}{\lim }\frac{\mathrm{dF}}{\mathrm{d\θ}}=-g\underset{\mathrm{\θ}\→\mathrm{\π}/2}{\lim }\sin \mathrm{\θ}=-g---\left(5\right)$

此时倾斜角度小时测量精度高，而对于一轴加速度传感器而言，只能测一个方向的倾斜角。所以用一个两轴加速度传感器，两个传感方向皆垂直于重力加速度，当两轴倾斜角倾斜时，加速度传感器测量结果为：

F(θ_x)=gsinθ_x(6)

F(θ_y)=gsinθ_y(7)

如何利用θx，θy求出倾斜角θ。首先定义两组三轴向量：[x，y，z]为参考O倾斜向量，[u，v，r]为倾斜后的向量。如图7所示，设向量[z，y，z]先绕y轴倾斜θ_x′，再绕x轴倾斜θ_y′，所以从[x，y，z]到[u，v，r]的转换为：

$\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ r\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos {\mathrm{\θ}}_y^{\′}& \sin {\mathrm{\θ}}_y^{\′}\\ 0& -\sin {\mathrm{\θ}}_y^{\′}& \cos {\mathrm{\θ}}_y^{\′}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\θ}}_x^{\′}& 0& \sin {\mathrm{\θ}}_x^{\′}\\ 0& 1& 0\\ -\sin {\mathrm{\θ}}_x^{\′}& 0& \cos {\mathrm{\θ}}_x^{\′}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right]---\left(8\right)$

计算得到：

$\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ r\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\θ}}_x^{\′}& 0& \sin {\mathrm{\θ}}_x^{\′}\\ -\sin {\mathrm{\θ}}_y^{\′}\sin {\mathrm{\θ}}_x^{\′}& \cos {\mathrm{\θ}}_y^{\′}& \sin {\mathrm{\θ}}_y^{\′}\cos {\mathrm{\θ}}_x^{\′}\\ -\sin {\mathrm{\θ}}_x^{\′}\cos {\mathrm{\θ}}_y^{\′}& -\sin {\mathrm{\θ}}_y^{\′}& \cos {\mathrm{\θ}}_x^{\′}\cos {\mathrm{\θ}}_y^{\′}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right]---\left(9\right)$

设x,y为水平方向，z为垂直方向。（x，y，z）=（0，0，1）于是便有：

u=sinθ_x′(10)

v=sinθ_y′cosθ_x′(11)

r=cosθ_x′cosθ_y′(12)

此时u=kF(θx)=kgsinθx,v=kF(θy)=kgsinθy，所以：

θ_x=θ_x′(13)

sinθ_y=sinθ_y′cosθ_x′(14)

而传感器实际倾斜角为：

$\cos \mathrm{\θ}=\cos {\mathrm{\θ}}_x^{\′}\cos {\mathrm{\θ}}_y^{\′}=\sqrt{{\cos }^2{\mathrm{\θ}}_x-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_y}=\sqrt{{\cos }^2{\mathrm{\θ}}_y-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_x}---\left(15\right)$

所以只要得出两轴加速度传感器测量结果F(θx)和F(θy)就可以计算出θx和θy，进而知道总的倾斜度。

同一轴传感器，两轴传感器测量精度有限，当θx，或θy越接近±兀／2时，分辨率越低。只有在倾斜角度接近0时分辨率最高。利用两轴加速度传感器的这种测量方法可以实现全方位倾斜测量。

为实现高精度全摆幅倾斜测量就必须把两轴加速度传感器垂直放置，一个传感方向与重力方向垂直，一个传感方向与重力方向平行。运用此方法测量倾斜角。加速度传感器测量结果为：

F(θ_x)=gcosθ_x(16)

F(θ_y)=gsinθ_y(17)

tanθ=F(θ_y)/F(θ_x)(18)

此时θ为单方向上全摆幅、高精度倾斜角度。运用两轴加速度传感器无法解决倾斜角测量中全方位和全摆幅不能共同实现的矛盾。所以为测量一个全方位，全摆幅的倾斜角就必须使用三轴加速度计。

运用三轴加速度计测量倾斜角就必须把测量范围分为两档，一档为倾斜角为-π／4～π／4，二档为倾斜角为(-π／2～-π／4)＆(π／4～π／2)。当倾斜角度在±π／4之间时，反之这里以F(θz)的值作为划分档次的依据。在一档中F(θx)，F(θy)的分辨率很高，此时相当于运用一个两轴加速度传感器测量全方位，低摆幅倾斜角，运用式(15)可以计算倾斜角。在二档中F(θz)的分辨率都很高，此时相当于运用一个一轴加速度传感器测量全方位，高倾斜角度的倾斜角，运用式(1)可以计算倾斜角。

通过上述实施例的阐述，区别于现有技术，本发明的优点在于：过获取手持式电子设备所处的角度与人脸识别相结合的方式，从而判断用户是否在使用手持式电子设备，当用户不使用手持式电子设备时自动关闭手持式电子设备的背光达到省电的目的。

在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的功能模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本申请各个实施方式中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个功能模块单独物理存在，也可以两个或两个以上功能模块集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种手持式电子设备，所述手持式电子设备包括显示屏、背光源以及前置摄像头，所述背光源为所述显示屏提供背光，所述前置摄像头与所述显示屏共面设置，其特征在于，所述手持式电子设备进一步包括：

角度获取模块，用于获取所述显示屏所在平面与水平面的角度；

角度判断模块，用于根据所述角度判断所述显示屏是否向下并判断所述显示屏所在平面与水平面的角度是否在预设角度范围内，且在判断到所述显示屏向下且所述显示屏所在平面与水平面的角度位于所述预设角度范围内时，启动所述前置摄像头以获取图像，所述预设角度范围为-3°至3°；

人脸识别模块，用于对所述图像进行人脸识别，若识别不到人脸，产生第一控制信号，若识别到所述人脸时，产生第二控制信号；

背光源控制模块，用于响应所述第一控制信号关闭所述背光源，或响应所述第二控制信号控制所述背光源保持为所述显示屏提供背光。

2.根据权利要求1所述的手持式电子设备，其特征在于，所述人脸识别模块用于对所述图像进行特征检索分析，在所述图像上检索到眼睛和嘴且所述眼睛和嘴的位置关系形成等腰三角形时，判定识别到所述人脸。

3.根据权利要求1所述的手持式电子设备，其特征在于，所述手持式电子设备为手机、个人数字助理或平板电脑。

4.一种手持式电子设备的背光源控制方法，所述手持式电子设备包括显示屏、背光源以及前置摄像头，所述背光源为所述显示屏提供背光，所述前置摄像头与所述显示屏共面设置，其特征在于，方法包括以下步骤：

利用手持式电子设备获取所述显示屏所在平面与水平面的角度；

根据所述角度判断所述显示屏是否向下并判断所述显示屏所在平面与水平面的角度是否在预设角度范围内，且在判断到所述显示屏向下且所述显示屏所在平面与水平面的角度位于所述预设角度范围内时，启动所述前置摄像头以获取图像，所述预设角度范围为-3°至3°；

对所述图像进行人脸识别，若识别不到人脸，则关闭所述背光源；在识别到所述人脸时，控制所述背光源保持为所述显示屏提供背光。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述对所述图像进行人脸识别的步骤中，对所述图像进行特征检索分析，在所述图像上检索到眼睛和嘴且所述眼睛和嘴的位置关系形成等腰三角形时，判定识别到所述人脸。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述手持式电子设备为手机、个人数字助理或平板电脑。