CN103578430B - 一种自动调节液晶屏的亮度的方法和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种自动调节液晶屏的亮度的方法和电子设备，通过设置在液晶屏上的摄像头获取观看者的脸部图像；根据脸部图像获取观看者的眼睛与所述摄像头之间的相对位置；计算出观看者的眼睛与液晶屏中的一像素点之间的距离，以及，所述观看者的眼睛与所述像素点所在的直线与液晶屏之间的夹角；根据所述距离、夹角与适宜亮度强度之间的匹配规则，计算出该像素点的亮度调整参数，根据所述亮度调整参数调整该像素点的亮度强度。根据观看者的眼睛与液晶屏的不同像素点之间的距离和角度实时调整不同像素点的亮度强度，调整后，由于适宜亮度强度是预先确定的能够提升观看效果的数值，因此，观看者处于任何地点均能够获得良好的观看效果。

Description

一种自动调节液晶屏的亮度的方法和电子设备

技术领域

本发明涉及液晶显示技术，特别是指一种自动调节液晶屏的亮度的方法和电子设备。

背景技术

液晶屏在各种电子设备中得到了广泛的应用，液晶屏的显示部分主要包括背光源和液晶显示单元，背光源主要采用直线光源和点光源LED，早期的液晶屏主要采用直线光源，随着点光源LED技术的成熟，其已逐渐成为业界主流。点光源LED技术中，可以通过调节各个单一点光源LED的亮度，来调节某一个区域的亮度，也就是区域调光。

观看者眼睛正对液晶屏正中心时能够得到最佳观看效果，但是观看者并不总是处于正对液晶屏正中心的位置。如图1所示，当观看者不处于最佳观看位置时，会感觉液晶屏上距离自己较远和较近区域的像素亮度不一致，较远区域会暗一些，较近区域会亮一些。如图2所示，除了距离影响亮度以外，观看者的角度也会影响亮度；在距离同一像素点，不同观看角度下，观看者也会感觉液晶屏上像素点亮度不同。

现有的区域调光技术存在着诸多的缺点：均是针对最佳观看角度进行局部调光，针对的都是固定地点，无法随着观看者位置的改变而改变。

发明内容

本发明实施例提供一种自动调节液晶屏的亮度的方法和电子设备，用于解决现有技术中，在调节液晶屏的亮度过程中，无法随着观看者位置的改变而适应性改变液晶屏的亮度的缺陷。

本发明实施例提供的一种自动调节液晶屏的亮度的方法，包括：通过设置在液晶屏上的摄像头获取观看者的脸部图像；根据所述脸部图像获取观看者的眼睛与所述摄像头之间的相对位置；计算出所述观看者的眼睛与液晶屏中的一像素点之间的距离d，以及，所述观看者的眼睛与所述像素点所在的直线与液晶屏之间的夹角α；根据所述距离d、夹角α与适宜亮度强度M之间的匹配规则，计算出该像素点的亮度调整参数，根据所述亮度调整参数调整该像素点的亮度强度。

所述的方法中，相对位置包括：眼睛到摄像头的直线距离H1，眼睛与摄像头之间的水平夹角β和垂直夹角γ；其中，所述水平夹角β是眼睛在水平方向上偏离所述摄像头的取景基准线所在的竖向基准面的角度；所述垂直夹角γ是眼睛在垂直方向上偏离所述摄像头的取景基准线所在的水平基准面的角度。

所述的方法中，根据所述脸部图像获取观看者的眼睛与所述摄像头之间的相对位置，包括：计算所述水平夹角β：计算所述垂直夹角γ：计算眼睛到液晶屏的水平距离 $s=\frac{H1}{\sqrt{{\left(\tan \mathrm{\β}\right)}^2+{\left(\sin \mathrm{\γ}\right)}^2}}.$

所述的方法中，根据水平夹角β、垂直夹角γ以及摄像头与像素点之间的固定距离H0，计算出所述距离d和夹角α；包括：在摄像头、像素点、眼睛，以及眼睛在液晶屏的投影点构成的不同三角形中，根据水平距离s、固定距离H0、直线距离H1、水平夹角β以及垂直夹角γ，计算出距离d和夹角α。

所述的方法中，根据距离d、夹角α与适宜亮度强度M之间的匹配规则，计算出该像素点的亮度调整参数，具体包括：所述匹配规则是M1=f(M2,d,α)；其中，M2是表示像素点处的亮度强度的变量，M1是表示与像素点之间的距离为d且角度为α处的亮度强度的变量；计算出当M1=M时M2的值，作为所述亮度调整参数。

所述的方法中，设定调整周期，在每一个调整周期中，根据所述亮度调整参数调整所述液晶屏的部分区域或者全部区域中的像素点的亮度强度。

一种电子设备，有液晶屏，包括：图像识别单元，用于通过设置在液晶屏上的摄像头获取观看者的脸部图像；相对位置单元，用于根据所述脸部图像获取观看者的眼睛与所述摄像头之间的相对位置；像素点参数计算单元，用于计算出所述观看者的眼睛与液晶屏中的一像素点之间的距离d，以及，所述观看者的眼睛与所述像素点所在的直线与液晶屏之间的夹角α；调整单元，用于根据所述距离d、夹角α与适宜亮度强度M之间的匹配规则，计算出该像素点的亮度调整参数，根据所述亮度调整参数调整该像素点的亮度强度。

所述的电子设备中，相对位置单元包括：第一夹角计算模块，用于计算水平夹角β，所述水平夹角β是眼睛在水平方向上偏离所述摄像头的取景基准线所在的竖向基准面的角度第二夹角计算模块，用于计算垂直夹角γ，所述垂直夹角γ是眼睛在垂直方向上偏离所述摄像头的取景基准线所在的水平基准面的角度

所述的电子设备中，像素点参数计算单元包括：三角形构造模块，用于根据所述摄像头、像素点、眼睛，以及眼睛在液晶屏的投影点构成不同的三角形；根据水平距离s、固定距离H0、直线距离H1、水平夹角β以及垂直夹角γ，计算出所述距离d和夹角α。

所述的电子设备中，调整单元包括：匹配规则应用模块，用于获取匹配规则M1=f(M2,d,α)；其中，M2是表示像素点处的亮度强度的变量，M1是表示与像素点之间的距离为d且角度为α处的亮度强度的变量；以及，计算出当M1=M时M2的值，作为所述亮度调整参数。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：根据观看者的眼睛与液晶屏的不同像素点之间的距离、角度以及适宜亮度强度M实时调整不同像素点的亮度强度，调整后，由于适宜亮度强度M是预先确定的能够提升观看效果的数值，因此，观看者处于任何地点均能够获得良好的观看效果。

附图说明

图1表示观看者眼睛与液晶屏之间的距离不同时的观看效果示意图；

图2表示观看者眼睛与液晶屏之间的角度不同时的观看效果示意图；

图3表示一种自动调节液晶屏的亮度的方法流程示意图；

图4表示眼睛与摄像头之间的相对位置示意图；

图5表示计算眼睛与摄像头之间的水平夹角β的原理示意图；

图6表示计算眼睛与摄像头之间的垂直夹角γ的原理示意图；

图7表示计算眼睛与像素点之间的距离和夹角的原理示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提供一种自动调节液晶屏的亮度的方法，如图3所示，包括：

步骤301，通过设置在液晶屏上的摄像头获取观看者的脸部图像；

步骤302，根据所述脸部图像获取观看者的眼睛与所述摄像头之间的相对位置；

步骤303，计算出所述观看者的眼睛与液晶屏中的一像素点之间的距离d，以及，所述观看者的眼睛与所述像素点所在的直线与液晶屏之间的夹角α；

步骤304，根据所述距离d、夹角α与适宜亮度强度M之间的匹配规则，计算出该像素点的亮度调整参数，根据所述亮度调整参数调整该像素点的亮度强度。

应用所提供的技术方案，根据观看者的眼睛与液晶屏的像素点之间的距离、角度以及适宜亮度强度M实时调整像素点的亮度强度；对液晶屏的一部分或者全部的像素点进行如此调整后，由于适宜亮度强度M是预先确定的能够优化观看效果的参数，因此提高了观看者处于任何地点时的观看效果。

观看者的眼睛位于观看者脸部；采用摄像头获取所述观看者脸部所处的基准观看位置，通过人脸识别技术识别所述观看者的眼睛所在的位置为所述观看位置。

如图4所示，观看位置与液晶屏中的一像素点之间的距离d，观看位置与液晶屏之间的夹角α，是根据眼睛与摄像头之间的相对位置计算出的，因此，在计算距离d和夹角α之前，应当首先计算出相对位置。

在一个优选实施例中，相对位置包括：眼睛到摄像头的直线距离H1，眼睛与摄像头之间的水平夹角β和垂直夹角γ；

其中，

如图5所示，所述水平夹角β是眼睛在水平方向上偏离所述摄像头的取景基准线所在的竖向基准面的角度；

如图6所示，所述垂直夹角γ是眼睛在垂直方向上偏离所述摄像头的取景基准线所在的水平基准面的角度。

摄像头的取景基准线是摄像头的由中心处射向外部空间的一条虚拟的直线，用于为后续的计算提供位置参照。

在一个优选实施例中，根据所述脸部图像获取观看者的眼睛与所述摄像头之间的相对位置，包括：

计算所述水平夹角β

计算所述垂直夹角γ

计算眼睛到液晶屏的水平距离

在一个优选实施例中，根据所述水平夹角β、垂直夹角γ以及摄像头与像素点之间的固定距离H0，计算出所述距离d和夹角α；包括：

在所述摄像头、像素点、眼睛，以及眼睛在液晶屏的投影点构成的不同三角形中，

根据水平距离s、固定距离H0、直线距离H1、水平夹角β以及垂直夹角γ，计算出所述距离d和夹角α。

如图7所示，设定眼睛所在的位置为B点，眼睛在液晶屏所在平面的投影为A点，像素点在D点，摄像头在C点，从A点到CD线的水平参考线L_AE与CD线相交与E点，水平参考线L_AE与液晶屏的两个边平行。

优选地，计算出所述距离d和夹角α的过程包括：

眼睛、眼睛在液晶屏所在平面的投影和摄像头构成第一三角形△BAC，

眼睛在液晶屏所在平面的投影、摄像头和像素点构成第二三角形△ACD，

眼睛、眼睛在液晶屏所在平面的投影和像素点构成第三三角形△BAD；

根据所述第一三角形计算出眼睛在液晶屏所在平面的投影与摄像头之间的距离H2；

已知摄像头与像素点之间的固定距离H0；

根据所述第二三角形和第三三角形计算出像素点与眼睛在液晶屏所在平面的投影之间的距离H3；

根据所述第三三角形计算出眼睛与像素点之间的距离d。

其中，第一三角形△BAC和第三三角形△BAD是直角三角形。

具体包括步骤：

步骤1，已知B点和C点之间的相对位置，该相对位置包括距离、水平夹角β以及垂直夹角γ；因此可以通过简单计算得出：水平参考线L_AE与线L_AC之间的夹角∠CAE，A点和C点之间的距离H2。

步骤2，由于已知C点与D点的相对位置，因此可以通过简单计算得出：L_CD与水平参考线L_AE之间夹角∠AED，以及C点与D点之间的距离H0。

步骤3，根据∠CAE与∠AED可以计算出∠ACD，在△ACD中，AC边和CD边的长度已知，两个边构成的∠ACD的角度已知，可以计算出AD边的长度。

步骤4，在直角三角形△BAD中，AB边长度为s，AD边长度已知，可以计算出∠BDA，∠BDA即为夹角α，以及BD边的长度，BD边的长度即为距离d。

在一个应用场景中，应用各个实施例提供的技术，计算观看者眼睛与摄像头之间的相对位置，包括眼睛到摄像头的水平距离s，眼睛与摄像头之间的水平夹角β和垂直夹角γ，具体计算过程包括：

如图5所示，水平方向上，摄像头可以拍摄的最大角度σ为摄像头的固定参数，σ为已知量。摄像头所拍摄的图像中，眼睛所在的观看位置距取景基准线所在的垂直基准面的右边界为m，左边界为n，不失一般性，n>=m。

基于已知参数，可以计算出眼睛与摄像头之间的水平夹角β

$\mathrm{\β}={\tan }^{-1}\frac{(n-m)\tan \frac{\mathrm{\σ}}{2}}{n+m}$

如图6所示，垂直方向上，摄像头可以拍摄的最大竖向角度θ为摄像头的固定参数，θ为已知量。摄像头所拍摄的图像中，眼睛所在的观看位置距取景基准线所在的水平基准面的上边界为x，距下边界为y，不失一般性，y>=x。

基于已知参数，可以计算出眼睛与摄像头之间的垂直夹角γ

$\mathrm{\γ}={\tan }^{-1}\frac{(y-x)\tan \frac{\mathrm{\θ}}{2}}{y+x}$

基于眼睛到摄像头的距离H1以及β和γ，可以计算出眼睛到液晶屏的水平距离s

$s=\frac{H1}{\sqrt{{\left(\tan \mathrm{\β}\right)}^2+{\left(\sin \mathrm{\γ}\right)}^2}}$

由于像素点与摄像头之间的距离H0是已知的固定值，因此可以根据相对位置参数s、β、γ和H0，计算出眼睛与像素点之间的距离d，眼睛与所述像素点所在的直线与液晶屏之间的夹角α。

在得到距离d和夹角α的具体数值之后，根据距离d和夹角α计算出该像素点亮度调整参数，并调整该像素点的亮度强度。

在一个优选实施例中，根据距离d、夹角α与适宜亮度强度M之间的匹配规则，计算出该像素点的亮度调整参数，具体包括：

匹配规则是M1=f(M2,d,α)；

其中，M2是像素点处的亮度强度，M1是与像素点之间的距离为d，角度为α的观看位置的亮度强度，当观看者的眼睛所在的观看位置的亮度强度为M时，会有最佳的视觉效果。根据公式计算出当M1=M时M2的值，作为像素点需要调整的亮度调整参数，然后将该像素点的亮度强度调整到M2。

在一个优选实施例中，设定调整周期，在每一个调整周期中，循环的调整液晶屏上所有像素点的亮度强度，使得每一个像素点亮度，在观看者眼睛位置亮度强度均为M。

调整完液晶屏上不同区域的像素点的亮度后，虽然各个像素点的亮度强度并不完全相同，但是由于像素点与观看者的眼睛呈现夹角α，且经过了距离d，使得像素点发出的光在观看者的眼睛处是适宜亮度强度M，在观看者看来整个液晶屏每一个像素点的亮度强度是一致的，会有更好地视觉体验。

本发明实施例提供一种电子设备，具有液晶屏，包括：

图像识别单元，用于通过设置在液晶屏上的摄像头获取观看者的脸部图像；

相对位置单元，用于根据所述脸部图像获取观看者的眼睛与所述摄像头之间的相对位置；

像素点参数计算单元，用于计算出所述观看者的眼睛与液晶屏中的一像素点之间的距离d，以及，所述观看者的眼睛与所述像素点所在的直线与液晶屏之间的夹角α；

调整单元，用于根据所述距离d、夹角α与适宜亮度强度M之间的匹配规则，计算出该像素点的亮度调整参数，根据所述亮度调整参数调整该像素点的亮度强度。

在一个优选实施例中，相对位置单元包括：

第一夹角计算模块，用于计算水平夹角β，水平夹角β是眼睛在水平方向上偏离摄像头的取景基准线所在的竖向基准面的角度

第二夹角计算模块，用于计算垂直夹角γ，垂直夹角γ是眼睛在垂直方向上偏离摄像头的取景基准线所在的水平基准面的角度

在一个优选实施例中，像素点参数计算单元包括：

三角形构造模块，用于根据所述摄像头、像素点、眼睛，以及眼睛在液晶屏的投影点构成不同的三角形；

根据水平距离s、固定距离H0、直线距离H1、水平夹角β以及垂直夹角γ，计算出所述距离d和夹角α。

在一个优选实施例中，调整单元包括：

匹配规则应用模块，用于获取匹配规则M1=f(M2,d,α)；其中，M2是表示像素点处的亮度强度的变量，M1是表示与像素点之间的距离为d且角度为α处的亮度强度的变量；以及，计算出当M1=M时M2的值，作为所述亮度调整参数。

采用本方案之后的优势是：点光源模式的LED液晶屏具有可以进行区域调光的特性，根据检测观看者的眼睛距离液晶屏上各像素点的距离、角度以及适宜亮度强度M，调整不同区域中的像素点的亮度强度，如此，则观看者位置发生改变时，看到的液晶屏上所有像素点的亮度仍然一致且满足适宜亮度强度M，提高了观看体验。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种自动调节液晶屏的亮度的方法，其特征在于，包括：

通过设置在液晶屏上的摄像头获取观看者的脸部图像；

根据所述脸部图像获取观看者的眼睛与所述摄像头之间的相对位置；

计算出所述观看者的眼睛与液晶屏中的一像素点之间的距离d，以及，所述观看者的眼睛与所述像素点所在的直线与液晶屏之间的夹角α；

根据所述距离d、夹角α与适宜亮度强度M之间的匹配规则，计算出该像素点的亮度调整参数，根据所述亮度调整参数调整该像素点的亮度强度；

相对位置包括：眼睛到摄像头的直线距离H1，眼睛与摄像头之间的水平夹角β和垂直夹角γ；

其中，

所述水平夹角β是眼睛在水平方向上偏离所述摄像头的取景基准线所在的竖向基准面的角度；

所述垂直夹角γ是眼睛在垂直方向上偏离所述摄像头的取景基准线所在的水平基准面的角度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述脸部图像获取观看者的眼睛与所述摄像头之间的相对位置，包括：

计算所述水平夹角β： $\mathrm{\β}={\tan }^{-1}\frac{(n-m)\tan \frac{\mathrm{\σ}}{2}}{n+m};$

计算所述垂直夹角γ： $\mathrm{\γ}={\tan }^{-1}\frac{(y-x)\tan \frac{\mathrm{\θ}}{2}}{y+x};$

计算眼睛到液晶屏的水平距离其中

σ表示：水平方向上，摄像头可以拍摄的最大角度；

θ表示：垂直方向上，摄像头可以拍摄的最大竖向角度；

摄像头所拍摄的图像中，眼睛所在的观看位置距取景基准线所在的垂直基准面的右边界为m，左边界为n，n>＝m；

摄像头所拍摄的图像中，眼睛所在的观看位置距取景基准线所在的水平基准面的上边界为x，距下边界为y，y>＝x。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述水平夹角β、垂直夹角γ以及摄像头与像素点之间的固定距离H0，计算出所述距离d和夹角α；包括：

在所述摄像头、像素点、眼睛，以及眼睛在液晶屏的投影点构成的不同三角形中，

根据水平距离s、固定距离H0、直线距离H1、水平夹角β以及垂直夹角γ，计算出所述距离d和夹角α。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据距离d、夹角α与适宜亮度强度M之间的匹配规则，计算出该像素点的亮度调整参数，具体包括：

所述匹配规则是M1＝f(M2,d,α)；

其中，M2是表示像素点处的亮度强度的变量，M1是表示与像素点之间的距离为d且角度为α处的亮度强度的变量；计算出当M1＝M时M2的值，作为所述亮度调整参数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设定调整周期，在每一个调整周期中，根据所述亮度调整参数调整所述液晶屏的部分区域或者全部区域中的像素点的亮度强度。

6.一种电子设备，其特征在于，具有液晶屏，包括：

图像识别单元，用于通过设置在液晶屏上的摄像头获取观看者的脸部图像；

相对位置单元，用于根据所述脸部图像获取观看者的眼睛与所述摄像头之间的相对位置；

像素点参数计算单元，用于计算出所述观看者的眼睛与液晶屏中的一像素点之间的距离d，以及，所述观看者的眼睛与所述像素点所在的直线与液晶屏之间的夹角α；

调整单元，用于根据所述距离d、夹角α与适宜亮度强度M之间的匹配规则，计算出该像素点的亮度调整参数，根据所述亮度调整参数调整该像素点的亮度强度，

相对位置包括：眼睛到摄像头的直线距离H1，眼睛与摄像头之间的水平夹角β和垂直夹角γ；

其中，

所述水平夹角β是眼睛在水平方向上偏离所述摄像头的取景基准线所在的竖向基准面的角度；

所述垂直夹角γ是眼睛在垂直方向上偏离所述摄像头的取景基准线所在的水平基准面的角度。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，相对位置单元包括：

第一夹角计算模块，用于计算水平夹角β，所述水平夹角β是眼睛在水平方向上偏离所述摄像头的取景基准线所在的竖向基准面的角度

$\mathrm{\β}={\tan }^{-1}\frac{(n-m)\tan \frac{\mathrm{\σ}}{2}}{n+m};$

第二夹角计算模块，用于计算垂直夹角γ，所述垂直夹角γ是眼睛在垂直方向上偏离所述摄像头的取景基准线所在的水平基准面的角度

$\mathrm{\γ}={\tan }^{-1}\frac{(y-x)\tan \frac{\mathrm{\θ}}{2}}{y+x},$ 其中

σ表示：水平方向上，摄像头可以拍摄的最大角度；

θ表示：垂直方向上，摄像头可以拍摄的最大竖向角度；

摄像头所拍摄的图像中，眼睛所在的观看位置距取景基准线所在的垂直基准面的右边界为m，左边界为n；

摄像头所拍摄的图像中，眼睛所在的观看位置距取景基准线所在的水平基准面的上边界为x，距下边界为y。

8.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，像素点参数计算单元包括：

三角形构造模块，用于根据所述摄像头、像素点、眼睛，以及眼睛在液晶屏的投影点构成不同的三角形；

根据眼睛到液晶屏的水平距离s、摄像头与像素点之间的固定距离H0、眼睛到摄像头的直线距离H1、眼睛与摄像头之间的水平夹角β以及垂直夹角γ，计算出所述距离d和夹角α。

9.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，调整单元包括：

匹配规则应用模块，用于获取匹配规则M1＝f(M2,d,α)；其中，M2是表示像素点处的亮度强度的变量，M1是表示与像素点之间的距离为d且角度为α处的亮度强度的变量；以及，计算出当M1＝M时M2的值，作为所述亮度调整参数。