CN106843821A - 自动调整屏幕的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动调整屏幕的方法和装置，其中方法包括：捕捉并识别屏幕前的面部特征信息；依据所述面部特征信息确定屏幕的目标显示位置；依据所述目标显示位置调整所述屏幕的显示位置。本发明的自动调整屏幕的方法和装置能够通过捕捉观看者相对于屏幕的观看位置，从而随着观看者的观看位置自动调整屏幕显示的位置，在方便了观看者观看屏幕内容的同时，增加了屏幕显示内容的显示质量。

Description

自动调整屏幕的方法和装置

【技术领域】

本发明涉及计算机应用领域，尤其涉及一种自动调整屏幕的方法和装置。

【背景技术】

现有技术中当使用终端提供的显示屏幕来观看图片、视频等图像，或者在显示屏幕上通过触摸的方式直接对其所显示的内容进行相应操作时，经常会遇到人在看久了显示屏幕上的内容时会感觉不舒服，脖子累等问题，造成该问题的原因有可能是由于显示屏幕距观看者的距离、相对于观看者的放置高度或观看角度等不当造成的。而对于显示屏幕位置的调整通常是由人手动的改变显示屏幕的距离，将显示屏幕进行旋转以寻找合适的角度，或者手动的抬高或者压低显示屏幕的高度来实现的。上述手动的方式会给观看者观看屏幕造成不便，而且由于每个人的经验和感受不同，不能单凭经验和感受将屏幕调整到最佳视角。并且，有些人并没有意识到其观看的不舒适是由显示屏幕位置设置不当造成的，因此不会产生手动调整的动机。由于现有技术中缺乏对显示屏幕位置依据观看者的位置进行自动调整的方法，因此会引起观看者的观看不便，并且从显示屏幕的角度来说，由于屏幕不能以最佳的距离、高度和角度来为用户呈现内容，因此降低了显示屏幕呈现内容的质量。

【发明内容】

本发明提供了一种自动调整屏幕的方法和装置，以解决现有的屏幕无法自动适应观看者的观看位置的技术问题。

具体技术方案如下：

本发明提供了一种自动调整屏幕的方法，所述方法包括：

捕捉并识别屏幕前的面部特征信息；

依据所述面部特征信息确定屏幕的目标显示位置；

依据所述目标显示位置调整所述屏幕的显示位置。

根据本发明一优选实施例，所述面部特征信息是通过摄像头周期地或者实时地拍摄图像来获取的。

根据本发明一优选实施例，使用人脸识别技术对所述面部特征信息进行识别。

根据本发明一优选实施例，将当前识别出的面部特征信息与上一次调整屏幕时依据的面部特征信息进行比较，如果比较结果满足调整的条件，则继续执行依据所述面部特征信息确定屏幕的目标显示位置。

根据本发明一优选实施例，所述面部特征信息包括人脸个数、人脸尺寸、人脸五官几何图形、或者人脸的瞳孔坐标中的至少一种。

根据本发明一优选实施例，所述调整的条件具体包括：

当前面部特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中的人脸个数的变化超过预定的值；或者，

当前面部特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中同一人脸的人脸尺寸的变化超过预定的值；或者，

当前面部特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中同一人脸的五官几何图形相对于几何图形中心点的偏转角度的变化超过预定的值；或者，

当前特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中同一人脸的瞳孔坐标的变化超过预定的值。

根据本发明一优选实施例，依据所述面部特征信息确定屏幕的目标显示位置包括：

根据识别的面部特征信息与屏幕的显示参数，计算屏幕与观看者面部的相对位置；

依据所述相对位置以及预设的最优相对位置，确定屏幕的目标显示位置。

根据本发明一优选实施例，所述显示参数包括所述屏幕的尺寸、屏幕的最大可视角度、屏幕可调节的最大和/或最小距离、屏幕可调节的最大和/或最小高度、屏幕可调节的最大和/或最小水平偏移量、或屏幕内容的画面比例中的至少一种。

根据本发明一优选实施例，所述相对位置包括屏幕或屏幕内容相对于观看者的距离、垂直高度、水平偏移、或旋转角度。

根据本发明一优选实施例，依据所述目标显示位置调整所述屏幕的显示位置包括：

调整屏幕的位置，以使屏幕显示位置与目标显示位置相适应；或者，

调整屏幕内容的显示位置，以使屏幕内容的显示位置与目标显示位置相适应。

本发明还提供了一种自动调整屏幕的装置，所述装置包括：

捕捉单元，用于捕捉并识别屏幕前的面部特征信息；

确定单元，用于依据所述面部特征信息确定屏幕的目标显示位置；

调整单元，用于依据所述目标显示位置调整所述屏幕的显示位置。

根据本发明一优选实施例，所述捕捉单元通过摄像头周期地或者实时地拍摄图像来获取所述屏幕前的面部特征信息。

根据本发明一优选实施例，所述捕捉单元使用人脸识别技术对所述面部特征信息进行识别。

根据本发明一优选实施例，所述装置还包括：

条件比较单元，用于将所述捕捉单元当前识别出的面部特征信息与上一次调整屏幕时依据的面部特征信息进行比较，如果比较结果满足调整的条件，则触发所述确定单元执行依据所述面部特征信息确定屏幕的目标显示位置。

根据本发明一优选实施例，所述面部特征信息包括人脸个数、人脸尺寸、人脸五官几何图形、或者人脸的瞳孔坐标中的至少一种。

根据本发明一优选实施例，所述调整的条件具体包括：

当前面部特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中的人脸个数的变化超过预定的值；或者，

当前面部特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中同一人脸的人脸尺寸的变化超过预定的值；或者，

当前面部特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中同一人脸的五官几何图形相对于几何图形中心点的偏转角度的变化超过预定的值；或者，

当前特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中同一人脸的瞳孔坐标的变化超过预定的值。

根据本发明一优选实施例，所述确定单元具体执行：

根据识别的面部特征信息与屏幕的显示参数，计算屏幕与观看者面部的相对位置；

依据所述相对位置以及预设的最优相对位置，确定屏幕的目标显示位置。

根据本发明一优选实施例，所述显示参数包括所述屏幕的尺寸、屏幕的最大可视角度、屏幕可调节的最大和/或最小距离、屏幕可调节的最大和/或最小高度、屏幕可调节的最大和/或最小水平偏移量、或屏幕内容的画面比例中的至少一种。

根据本发明一优选实施例，所述相对位置包括屏幕或屏幕内容相对于观看者的距离、垂直高度、水平偏移、或旋转角度。

根据本发明一优选实施例，所述调整单元具体执行：

调整屏幕的位置，以使屏幕显示位置与目标显示位置相适应；或者，

调整屏幕内容的显示位置，以使屏幕内容的显示位置与目标显示位置相适应。

由以上技术方案可以看出，本发明提供的方法和装置能够通过捕捉观看者相对于屏幕的观看位置，从而随着观看者的观看位置自动调整屏幕显示的位置，在方便了观看者观看屏幕内容的同时，增加了屏幕显示内容的显示质量。

【附图说明】

图1为本发明实施例一提供的一种自动调整屏幕的方法流程图；

图2为本发明实施例二提供的一种自动调整屏幕的装置结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例一

请参考图1，图1为本发明实施例一提供的一种自动调整屏幕的方法流程图，如图1所示，该方法包括：

101，捕捉并识别屏幕前的面部特征信息。

当观看屏幕的观看者人数发生变化，或者观看者自身相对于屏幕的位置发生变化时，可能会产生调整屏幕位置以适应观看者变化的需求。要调整到的屏幕位置或称目标显示位置，与屏幕或屏幕所呈现的内容相对于观看者的距离、垂直高度、水平偏移、或旋转角度等相对位置有关。

例如，当观看屏幕的观看者从一个变成多个时，可能需要将屏幕位置从适合一个人观看调整到适合大多数人观看的距离和高度等；或者当观看者从坐姿变为卧姿观看屏幕时，需要适当旋转屏幕或其所呈现的内容，以使观看者不论改变到何种角度去观看屏幕，其均能够使眼睛与观看的屏幕内容保持同样的方向。

要为观看者调整屏幕的位置，需要先确定观看者与屏幕之间的相对位置，可以通过捕捉并识别屏幕前的观看者面部特征信息的方式来确定观看者与屏幕间的相对位置。

具体地，在捕捉步骤中，可以通过屏幕上安装的摄像头拍摄当前观看屏幕的观看者面部图像；另外，也可以通过屏幕所处的环境周边已有的摄像头来拍摄当前观看屏幕的观看者面部图像。该拍摄可以是周期性地，例如几秒钟拍摄一次，或者拍摄可以实时地进行。

如果用摄像头拍摄图像，则需要记录摄像头自身的位置、拍摄角度和拍摄参数等信息，所记录的该自身信息在随后的步骤中用于帮助确定屏幕的目标显示位置。

当捕捉到观看者的面部图像后，还需要对捕捉的图像进行图像识别从而获得面部特征信息。

可以使用人脸识别技术对捕捉到的图像进行面部特征信息识别，所识别的面部特征信息包括但不限于：人脸个数、人脸尺寸、人脸五官几何图形、或者人脸的瞳孔坐标等。

具体地，可以通过以下步骤识别面部特征信息包括的各个具体特征：

第一步，识别人脸区域。

由于所拍摄的观看者图像中包含人的人脸、身体以及背景等内容，可以先从该图像中检测出人脸区域。本实施例可以基于肤色模型来进行人脸的检测，包括：选择合适的颜色空间，把像素值映射到该空间中，建立肤色模型；根据所建立的肤色模型，检测拍摄图像中的肤色像素，并去噪；将由检测到的肤色像素组成的多个离散的区域根据颜色相近、位置相邻、尺度相邻、面积扩大约束等规则合并起来，组成一个或多个完整的人脸候选区域。

第二步，识别人脸个数或人脸尺寸。

在第一步的识别人脸区域中，可以获得一个或多个完整的人脸候选区域，根据该完整的人脸候选区域的个数可以确定人脸的个数，并且，根据各个完整的人脸候选区域的尺寸可以确定人脸尺寸。

第三步，识别人脸五官几何图形或人脸的瞳孔坐标。

在第三步中，可以选择人脸五官特征(包括耳朵、眉毛、眼睛、鼻子和嘴巴)来构建人脸五官几何图形；并且可以基于构建的人脸五官几何图形，在面部图像中匹配出所选择出的各个五官特征的位置，进而利用人脸五官几何图形进行瞳孔定位，确定瞳孔的坐标。

具体地，构建人脸五官几何图形是基于人类面部都是由相同的几何形状构成的事实(例如都是由眉毛、瞳孔、鼻子或嘴巴按照相同的位置排列构成了人类脸部特征)，因此根据人脸上五官之间的平均比例，利用第一步肤色模型对图像进行处理，分割出图像的皮肤区域和非皮肤区域，在脸部皮肤区域内形成了一些“孔”(耳朵、眼睛、眉毛、鼻孔、或嘴巴等)，对脸部区域内的“孔”进行特征匹配，最终选择可能性最大的一组作为脸部特征组合进而构建人脸五官几何图形。利用人脸五官几何图形可以对脸部图像的偏转角度进行判断，例如可以判断观看者由坐姿转变成卧姿带来的脸部偏转，从而依据判断结果来确定是否达到了预定的偏转标准而要改变屏幕的位置，该判断的具体步骤将在随后的步骤102中给予详细说明。

利用人脸五官几何图形还能够帮助检测瞳孔的位置，仍然是依据人的五官在人类面部上都是由相同的几何形状构成的事实，因此可以从人脸五官几何图形中所定位的“孔”中找到瞳孔位置及相应坐标。

可选地，并不必须采用人五官中的全部五官特征，可以选择人脸五官特征中的至少三个(例如选择眼睛、鼻子和嘴)的几何分布来构建人脸五官几何图形。

另外，本实施例中虽然给出了具体的第一至第三步来识别面部特征信息中包括的各个具体特征，然而各个具体特征也可以通过它们之间的关联关系，将三个步骤进行拆分和/或重组，以其他组合关系和执行顺序来获得。例如第二步中人脸尺寸的识别不仅限于从完整的人脸候选区域的尺寸获得，人脸尺寸的识别也可以利用第三步中识别的人脸五官几何图形来获得，或者利用人脸五官几何图形结合人脸候选区域来获得。

除了本实施例所提供的识别人脸面部特征信息的方式外，当然还可以采用其他的人脸识别技术或者瞳孔检测技术等现有技术来识别面部特征中的一个或多个特征，例如对于瞳孔位置的自动检测还可以通过利用人眼在人脸的位置分布设置人眼的搜索区域并进行定向搜索，可以得到人眼所在粗略位置，提取粗略位置的图像轮廓并进行椭圆拟合即可直接得到人的瞳孔中心坐标，即瞳孔坐标。该其他识别面部特征信息的方式均在本发明保护范围内。

102，将当前提取的面部特征信息与上一次调整屏幕时所依据的面部特征信息进行比较，如果比较结果满足调整的条件，则确定需要进行屏幕的调整。

当识别出观看者在屏幕前的面部特征信息以后，优选地，可以先对是否需要调整屏幕的位置进行一个条件的判断，由此保证只有在必要的情况下才调整屏幕的位置。并且，当判断结果表明符合调整条件时，则可以继续执行步骤103的依据面部特征信息确定屏幕的目标显示位置。

上一次调整屏幕时依据的面部特征信息具体指：显示屏幕在距当前最近的一次被调整了屏幕位置的时间处，为了确定该显示屏幕的目标显示位置所依据的面部特征信息。该上一次面部特征信息可以在上一次执行屏幕调整的同时被存储以便日后使用。

调整的条件可以包括：

比较当前面部特征信息与上一次面部特征信息中的人脸个数，如果人脸个数的变化超过预定的值，则确定需要进行屏幕的调整。

具体地，为了适应观看者人数的变化，可能需要调整屏幕的显示位置，以便将屏幕设置到适合大多数人观看的显示位置。

该预定的值可以基于一定规则，例如屏幕的类型或屏幕所显示的内容来适当的设置。例如当屏幕是计算机屏幕时，对计算机屏幕所呈现的内容质量具有较高的要求，每增加或减少一个人可能都需要调整屏幕的位置，因此可以将涉及计算机类的屏幕的预定值设定为大于等于1；而如果是用于播放电影的大型投影屏幕，则一、二个人的人数变化相对于基数大的观看者整体而言变化微不足道，因此可以将涉及大型投影屏幕累的屏幕的预定值设定为大于等于10等。

比较当前面部特征信息与上一次面部特征信息中同一人脸的人脸尺寸，如果人脸尺寸的变化超过预定的值，则确定需要进行屏幕的调整。

具体地，如果当前人脸尺寸相对于上一次的人脸尺寸发生了变化，可能是由于观看者相对于屏幕的距离发生了变化，当变化的距离足够远或足够近时，则有可能需要调整屏幕的位置。足够远和足够近是基于按照一定规则设置的预定值作为标准而判断出的。同样以计算机显示屏幕和大型投影屏幕为例，在这两个屏幕中显然观看者对于距离屏幕远近的视觉灵敏度不同，因此可以基于上述不同类型的显示屏幕以及各自显示屏幕所呈现的内容的需要，来有针对性地为不同屏幕设置不同的预定值。

比较当前面部特征信息与上一次面部特征信息中同一人脸的五官几何图形相对于几何图形中心点的偏转角度，如果所述偏转角度超过预定的值，则确定需要进行屏幕的调整。

具体地，由于相对于每个人，每次测得的人脸五官几何图形的形状基本上相同，因此可以通过将当前的五官几何图形与上一次五官几何图形进行比较，以五官几何图形的中心点作为确定偏转角度的原点，进而可以大致确定出当前人脸相对于上一次人脸的倾斜，该倾斜有可能是例如由人从坐姿转为卧姿造成的，当偏转角度大于预定的值时，则确定需要调整屏幕位置。

比较当前特征信息与上一次面部特征信息中同一人脸的瞳孔坐标，如果瞳孔坐标的变化超过预定的值，则确定需要进行显示位置的调整。

由于瞳孔特征相比于面部特征信息中的其他特征，同样能够反映人的倾斜角度、人的个数、人的尺寸等变化，因此基于瞳孔坐标的比较与前述几个比较方式类似，在此不再赘述。

以上所述的全部预定值可以根据观看者相对于屏幕的最佳观看角度等规则来自动设置，或者为观看者提供选择列表，以使观看者可以手动输入预定值。

103，定屏幕的目标显示位置。

步骤102用来判断是否需要根据观看者的位置变化来调整屏幕的位置，其判断结果主要是将当前的面部特征信息与预先存储的面部特征信息进行比较而得到的，而在步骤103主要是基于观看者与屏幕的相对位置来确定目标位置，其确定结果主要是使用当前面部特征信息与屏幕的显示参数，或者必要的情况下结合外部参数(例如与摄像头自身相关的信息等)来计算观看者与屏幕的相对位置，并依据相对位置以及预设的最优相对位置而得到的。

可以以显示屏幕作为比较基础，计算识别的面部特征信息(尤其是瞳孔位置)相对于屏幕中心位置的偏移量，再基于预设的最优相对位置，从而得到屏幕的目标显示位置。

该预设的最优相对位置可以由观看者在观看屏幕时的最佳可视角度来决定。

具体地，可以根据识别的面部特征信息与屏幕的显示参数，计算观看者与显示屏幕的相对位置，其中相对位置包括但不限于：观看者面部距显示屏幕或屏幕所呈现的内容的距离、面部相对于屏幕或屏幕内容的垂直高度或者水平偏移、或者面部相对于屏幕或屏幕内容的旋转角度；屏幕参数包括但不限于：所述屏幕的尺寸、屏幕能够提供的最大可视角度、屏幕可调节的最大和/或最小距离、屏幕可调节的最大和/或最小高度、屏幕可调节的最大和/或最小水平偏移量、或屏幕所呈现内容的画面比例。当计算出相对位置后，可以进一步依据相对位置以及预设的最优相对位置，确定屏幕在三维空间上的目标显示位置。

以计算机的显示屏幕为例，依据相对位置以及预设的最优相对位置确定屏幕的目标显示位置的方式可以为：

预设的将两眼平视显示屏幕中央，显示屏幕位置在视线以下10—20度，与观看者的距离在0.6—0.7米作为最优相对位置。

因此在计算目标显示位置时，可以通过面部特征信息中的瞳孔在图像中的坐标，结合屏幕的显示参数、摄像头的拍摄位置参数等来计算相对位置，再使用相对位置中两个瞳孔坐标连线的中点相对于屏幕中心点偏移，以及最优相对位置中两个瞳孔坐标连线的中点相对于屏幕中点的预设偏移，确定屏幕从当前位置移动到目标显示位置中而需要移动的距离、垂直高度、或水平偏移等信息。

以作为放映电影使用的大型投影屏幕为例：

在许多情况下，观看距离和投影幕尺寸都是有着相互关系的，在观看16:9的高清节目时，最大的可视角度可以是40°，而最小的可视角度可以是28°。观看2.35:1电影节目时，最大的可视角度为52°。在屏幕的高度问题上，最适合的垂直观赏视角应该不大于15°。投影幕与座位的距离可以利用投影幕的高度进行计算，只要把投影幕的高度乘以3，得出的数值就是座位观看距离的参考数值。观看者在观看16:9高清节目时的可视角度为33°，标清节目时可视角度为25°，通过上述规则来预设最优的相对位置，从而基于计算的当前相对于位置以及预设的最优相对位置，来确定屏幕从当前位置移动到目标显示位置而需要移动的方向和位移。

以上可以针对观看者个数为1时确定目标显示位置的方法的说明。而当观看者为两个或多个时，同样可以针对每个观看者确定多个目标显示位置，并基于统计分析的方式计算得到符合大多数观看者最优位置观看的目标显示位置。或者，可以引入人脸尺寸的方式，基于多个人脸中人脸尺寸最大的一方作为屏幕位置调整所针对的观看者。当然，当观看者为多个时，也可以根据不同应用场景来设置不同的确定目标显示位置的最优相对位置，其均在本发明的保护范围内。

可选地，还可以在确定目标显示位置之前或之后，为观看者提供选择列表，该选择列表可以为观看者提供多个应用场景的选项，或者为观看者提供为哪些位置的人确定最优位置观看的选项，或者为观看者提供多个已计算得到的目标显示位置的选项，只要能够通过观看者的选择而帮助确定目标显示位置的内容，均可以作为本发明提供给观看者的选项。。

当然，也可以不包含102的条件判断步骤，这是因为观看屏幕的观看者可能是在计算机开机后第一次观看屏幕，或者是在一部电影播放且观众离场后，观看投影屏幕的一批新的观众使用投影屏幕，在这些情况下再利用上一次的面部特征信息作为比较基础和判断条件是不合适的，因此可以在这些没有比较基础的情况下，从步骤101直接执行步骤103，以根据当前识别的面部特征信息直接确定和调整屏幕位置。

可选地，还可以引入距离传感器，通过距离传感器而准确确定观看者相对于屏幕的距离，或者引入直接能够定位瞳孔的装置等。通过外部装置结合外部参数来帮助确定目标显示位置的方式均在本发明保护的范围内。

104，所述目标显示位置调整所述屏幕的显示位置。

在确定了目标显示位置后，可以依据目标显示位置调整显示设备的位置以迎合观看者的视角需要。

其中如果屏幕本身具有改变其显示位置的硬件条件时，例如具有可调节高度、水平偏移或旋转角度的计算机显示屏幕或大型投影屏幕等，对于该类屏幕，可以将目标显示位置协同控制信号一起发送给显示屏幕的硬件控制装置，以通过该硬件控制装置调整显示屏幕的位置。如果屏幕本身并不具有改变其显示位置的硬件条件，例如手机，其调节显示屏幕的方式完全靠人手的移动，对于该类屏幕，可以不以硬件方式调整屏幕位置，而是通过软件方式来调整。

例如当使用手机的显示屏幕来显示画面时，当发现观察者的瞳孔坐标在垂直和水平方向上发生90度角的变化时(可能是由观察者从坐姿转变成卧姿造成的)，可以依据目标位置信息将手机的竖屏显示切换为横屏显示，通过此种改变显示内容的显示角度的方式同样能够随着人的位置变化来调整显示屏幕的显示画面。

依据目标显示位置调整所述屏幕的显示位置包括：

控制屏幕前后、上下、或左右移动以使屏幕移动到目标显示位置；或者，

通过放大、缩小、上下移动、或者旋转屏幕所呈现的内容，以使屏幕内容调整到与目标显示位置上的屏幕内容吻合。

可见，本实施例中涉及的自动调整屏幕的方法中，该屏幕是一个宽泛的概念，所涉及的调整范围可以包含屏幕硬件或屏幕所呈现的内容，其软件和硬件的调整均在本发明保护范围内。

实施例二

请参考图2，图2为本发明实施例二提供的一种自动调整屏幕的装置结构示意图，如图2所示，该装置包括：捕捉单元201、确定单元202、和调整单元203。以下对各单元分别进行介绍：

捕捉单元201，用于捕捉并识别屏幕前的面部特征信息。

具体地，当观看屏幕的观看者人数发生变化，或者观看者自身相对于屏幕的位置发生变化时，可能会产生调整屏幕位置以适应观看者变化的需求。要调整到的屏幕位置或称目标显示位置，与屏幕或屏幕所呈现的内容相对于观看者的距离、垂直高度、水平偏移、或旋转角度等相对位置有关。

要为观看者调整屏幕的位置，需要先确定观看者与屏幕之间的相对位置，可以通过捕捉单元201来捕捉并识别屏幕前的观看者面部特征信息以确定观看者与屏幕间的相对位置。

其中，可以通过屏幕上安装的摄像头拍摄当前观看屏幕的观看者面部图像；或者，也可以通过屏幕所处的环境周边已有的摄像头来拍摄当前观看屏幕的观看者面部图像。该拍摄可以是周期性地，例如几秒钟拍摄一次，或者拍摄可以实时地进行。

如果用摄像头拍摄图像，则需要记录摄像头自身的位置、拍摄角度和拍摄参数等信息，所记录的该自身信息可以供确定单元202参考以确定屏幕的目标显示位置。

当捕捉到观看者的面部图像后，捕捉单元201还可以对捕捉的图像进行图像识别从而获得面部特征信息。

可以使用人脸识别技术对捕捉到的图像进行面部特征信息识别，所识别的面部特征信息包括但不限于：人脸个数、人脸尺寸、人脸五官几何图形、或者人脸的瞳孔坐标等。

具体地，可以通过以下方式识别面部特征信息包括的各个具体特征：

第一步，识别人脸区域。

由于所拍摄的观看者图像中包含人的人脸、身体以及背景等内容，可以先从该图像中检测出人脸区域。本实施例可以基于肤色模型来进行人脸的检测，包括：选择合适的颜色空间，把像素值映射到该空间中，建立肤色模型；根据所建立的肤色模型，检测拍摄图像中的肤色像素，并去噪；将由检测到的肤色像素组成的多个离散的区域根据颜色相近、位置相邻、尺度相邻、面积扩大约束等规则合并起来，组成一个或多个完整的人脸候选区域。

第二步，识别人脸个数或人脸尺寸。

在第一步的识别人脸区域中，可以获得一个或多个完整的人脸候选区域，根据该完整的人脸候选区域的个数可以确定人脸的个数，并且，根据各个完整的人脸候选区域的尺寸可以确定人脸尺寸。

第三步，识别人脸五官几何图形或人脸的瞳孔坐标。

在第三步中，可以选择人脸五官特征(包括耳朵、眉毛、眼睛、鼻子和嘴巴)来构建人脸五官几何图形；并且可以基于构建的人脸五官几何图形，在面部图像中匹配出所选择出的各个五官特征的位置，进而利用人脸五官几何图形进行瞳孔定位，确定瞳孔的坐标。

具体地，构建人脸五官几何图形是基于人类面部都是由相同的几何形状构成的事实(例如都是由眉毛、瞳孔、鼻子或嘴巴按照相同的位置排列构成了人类脸部特征)，因此根据人脸上五官之间的平均比例，利用第一步肤色模型对图像进行处理，分割出图像的皮肤区域和非皮肤区域，在脸部皮肤区域内形成了一些“孔”(耳朵、眼睛、眉毛、鼻孔、或嘴巴等)，对脸部区域内的“孔”进行特征匹配，最终选择可能性最大的一组作为脸部特征组合进而构建人脸五官几何图形。利用人脸五官几何图形可以对脸部图像的偏转角度进行判断，例如可以判断观看者由坐姿转变成卧姿带来的脸部偏转，从而依据判断结果来确定是否达到了预定的偏转标准而要改变屏幕的位置，该判断的具体操作将由随后介绍的确定单元202来执行。

利用人脸五官几何图形还能够帮助检测瞳孔的位置，仍然是依据人的五官在人类面部上都是由相同的几何形状构成的事实，因此可以从人脸五官几何图形中所定位的“孔”中找到瞳孔位置及相应坐标。

可选地，并不必须采用人五官中的全部五官特征，可以选择人脸五官特征中的至少三个(例如选择眼睛、鼻子和嘴)的几何分布来构建人脸五官几何图形。

另外，本实施例中虽然给出了具体的第一至第三步来识别面部特征信息中包括的各个具体特征，然而各个具体特征也可以通过它们之间的关联关系，将三个步骤进行拆分和/或重组，以其他组合关系和执行顺序来获得。例如第二步中人脸尺寸的识别不仅限于从完整的人脸候选区域的尺寸获得，人脸尺寸的识别也可以利用第三步中识别的人脸五官几何图形来获得，或者利用人脸五官几何图形结合人脸候选区域来获得。

除了本实施例所提供的识别人脸面部特征信息的方式外，当然还可以采用其他的人脸识别技术或者瞳孔检测技术等现有技术来识别面部特征中的一个或多个特征，例如对于瞳孔位置的自动检测还可以通过利用人眼在人脸的位置分布设置人眼的搜索区域并进行定向搜索，可以得到人眼所在粗略位置，提取粗略位置的图像轮廓并进行椭圆拟合即可直接得到人的瞳孔中心坐标，即瞳孔坐标。该其他识别面部特征信息的方式均在本发明保护范围内。

条件比较单元202，用于判断是否需要调整屏幕。

当识别出观看者在屏幕前的面部特征信息以后，优选地，可以先对是否需要调整屏幕的位置进行一个条件的判断，由此保证只有在必要的情况下才调整屏幕的位置。并且，当判断结果表明符合调整条件时，则可以触发确定单元203依据面部特征信息确定屏幕的目标显示位置。

具体地，条件比较单元202主要是用于将当前提取的面部特征信息与上一次调整屏幕时所依据的面部特征信息进行比较，如果比较结果满足调整的条件，则确定需要进行屏幕的调整。

上一次调整屏幕时依据的面部特征信息具体指：显示屏幕在距当前最近的一次被调整了屏幕位置的时间处，为了确定该显示屏幕的目标显示位置所依据的面部特征信息。该上一次面部特征信息可以在上一次执行屏幕调整的同时被存储以便日后使用。

调整的条件可以包括：

比较当前面部特征信息与上一次面部特征信息中的人脸个数，如果人脸个数的变化超过预定的值，则确定需要进行屏幕的调整。

比较当前面部特征信息与上一次面部特征信息中同一人脸的人脸尺寸，如果人脸尺寸的变化超过预定的值，则确定需要进行屏幕的调整。

比较当前面部特征信息与上一次面部特征信息中同一人脸的五官几何图形相对于几何图形中心点的偏转角度，如果所述偏转角度超过预定的值，则确定需要进行屏幕的调整。

比较当前特征信息与上一次面部特征信息中同一人脸的瞳孔坐标，如果瞳孔坐标的变化超过预定的值，则确定需要进行显示位置的调整。

以上所述的全部预定值可以根据观看者相对于屏幕的最佳观看角度等规则来自动设置，或者为观看者提供选择列表，以使观看者可以手动输入预定值。

确定单元203，用于依据所述面部特征信息确定屏幕的目标显示位置。

具体地，条件比较单元202是用来判断是否需要根据观看者的位置变化来调整屏幕的位置，其判断结果主要是将当前的面部特征信息与预先存储的面部特征信息进行比较而得到的，而确定单元203主要是用于基于观看者与屏幕的相对位置来确定目标位置，其确定结果主要是使用当前面部特征信息与屏幕的显示参数，或者必要的情况下结合外部参数(例如与摄像头自身相关的信息等)来计算观看者与屏幕的相对位置，并依据相对位置以及预设的最优相对位置而得到的。

可以以显示屏幕作为比较基础，计算识别的面部特征信息(尤其是瞳孔位置)相对于屏幕中心位置的偏移量，再基于预设的最优相对位置，从而得到屏幕的目标显示位置。

该预设的最优相对位置可以由观看者在观看屏幕时的最佳可视角度来决定。

其中，可以根据识别的面部特征信息与屏幕的显示参数，计算观看者与显示屏幕的相对位置，相对位置包括但不限于：观看者面部距显示屏幕或屏幕所呈现的内容的距离、面部相对于屏幕或屏幕内容的垂直高度或者水平偏移、或者面部相对于屏幕或屏幕内容的旋转角度；屏幕参数包括但不限于：所述屏幕的尺寸、屏幕能够提供的最大可视角度、屏幕可调节的最大和/或最小距离、屏幕可调节的最大和/或最小高度、屏幕可调节的最大和/或最小水平偏移量、或屏幕所呈现内容的画面比例。当计算出相对位置后，可以进一步依据相对位置以及预设的最优相对位置，确定屏幕在三维空间上的目标显示位置。

以计算机的显示屏幕为例，依据相对位置以及预设的最优相对位置确定屏幕的目标显示位置的方式可以为：

预设的将两眼平视显示屏幕中央，显示屏幕位置在视线以下10—20度，与观看者的距离在0.6—0.7米作为最优相对位置。

因此在计算目标显示位置时，可以通过面部特征信息中的瞳孔在图像中的坐标，结合屏幕的显示参数、摄像头的拍摄位置参数等来计算相对位置，再使用相对位置中两个瞳孔坐标连线的中点相对于屏幕中心点偏移，以及最优相对位置中两个瞳孔坐标连线的中点相对于屏幕中点的预设偏移，确定屏幕从当前位置移动到目标显示位置中而需要移动的距离、垂直高度、或水平偏移等信息。

以作为放映电影使用的大型投影屏幕为例：

在许多情况下，观看距离和投影幕尺寸都是有着相互关系的，在观看16:9的高清节目时，最大的可视角度可以是40°，而最小的可视角度可以是28°。观看2.35:1电影节目时，最大的可视角度为52°。在屏幕的高度问题上，最适合的垂直观赏视角应该不大于15°。投影幕与座位的距离可以利用投影幕的高度进行计算，只要把投影幕的高度乘以3，得出的数值就是座位观看距离的参考数值。观看者在观看16:9高清节目时的可视角度为33°，标清节目时可视角度为25°，通过上述规则来预设最优的相对位置，从而基于计算的当前相对于位置以及预设的最优相对位置，来确定屏幕从当前位置移动到目标显示位置而需要移动的方向和位移。

以上可以针对观看者个数为1时确定目标显示位置的方法的说明。而当观看者为两个或多个时，同样可以针对每个观看者确定多个目标显示位置，并基于统计分析的方式计算得到符合大多数观看者最优位置观看的目标显示位置。或者，可以引入人脸尺寸的方式，基于多个人脸中人脸尺寸最大的一方作为屏幕位置调整所针对的观看者。当然，当观看者为多个时，也可以根据不同应用场景来设置不同的确定目标显示位置的最优相对位置，其均在本发明的保护范围内。

可选地，还可以在确定目标显示位置之前或之后，为观看者提供选择列表，该选择列表可以为观看者提供多个应用场景的选项，或者为观看者提供为哪些位置的人确定最优位置观看的选项，或者为观看者提供多个已计算得到的目标显示位置的选项，只要能够通过观看者的选择而帮助确定目标显示位置的内容，均可以作为本发明提供给观看者的选项。

当然，确定单元203在依据所述面部特征信息确定屏幕的目标显示位置的过程中，也可以不使用条件比较单元202进行条件判断，这是因为观看屏幕的观看者可能是在计算机开机后第一次观看屏幕，或者是在一部电影播放且观众离场后，观看投影屏幕的一批新的观众使用投影屏幕，在这些情况下再利用上一次的面部特征信息作为比较基础和判断条件是不合适的，因此可以在这些没有比较基础的情况下，将捕捉单元201所识别的面部特征信息直接传送到确定单元203，以根据当前识别的面部特征信息直接确定和调整屏幕位置。

可选地，还可以引入距离传感器，通过距离传感器而准确确定观看者相对于屏幕的距离，或者引入直接能够定位瞳孔的装置等。通过外部装置结合外部参数来帮助确定目标显示位置的方式均在本发明保护的范围内。

调整单元204，用于依据所述目标显示位置调整所述屏幕的显示位置。

在确定了目标显示位置后，调整单元203可以依据目标显示位置调整显示设备的位置以迎合观看者的视角需要。

其中如果屏幕本身具有改变其显示位置的硬件条件时，例如具有可调节高度、水平偏移或旋转角度的计算机显示屏幕或大型投影屏幕等，对于该类屏幕，可以将目标显示位置协同控制信号一起发送给显示屏幕的硬件控制装置，以通过该硬件控制装置调整显示屏幕的位置。如果屏幕本身并不具有改变其显示位置的硬件条件，例如手机，其调节显示屏幕的方式完全靠人手的移动，对于该类屏幕，可以不以硬件方式调整屏幕位置，而是通过软件方式来调整。

例如当使用手机的显示屏幕来显示画面时，当发现观察者的瞳孔坐标在垂直和水平方向上发生90度角的变化时(可能是由观察者从坐姿转变成卧姿造成的)，可以依据目标位置信息将手机的竖屏显示切换为横屏显示，通过此种改变显示内容的显示角度的方式同样能够随着人的位置变化来调整显示屏幕的显示画面。

依据目标显示位置调整所述屏幕的显示位置包括：

控制屏幕前后、上下、或左右移动以使屏幕移动到目标显示位置；或者，

通过放大、缩小、上下移动、或者旋转屏幕所呈现的内容，以使屏幕内容调整到与目标显示位置上的屏幕内容吻合。

可见，本实施例中涉及的自动调整屏幕的方法中，该屏幕是一个宽泛的概念，所涉及的调整范围可以包含屏幕硬件或屏幕所呈现的内容，其软件和硬件的调整均在本发明保护范围内。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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。

所述作为分离部件说明的单元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例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (20)

1.一种自动调整屏幕的方法，其特征在于，所述方法包括：

捕捉并识别屏幕前的面部特征信息；

依据所述面部特征信息确定屏幕的目标显示位置；

依据所述目标显示位置调整所述屏幕的显示位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述面部特征信息是通过摄像头周期地或者实时地拍摄图像来获取的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用人脸识别技术对所述面部特征信息进行识别。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将当前识别出的面部特征信息与上一次调整屏幕时依据的面部特征信息进行比较，如果比较结果满足调整的条件，则继续执行依据所述面部特征信息确定屏幕的目标显示位置。

5.根据权利要求1至4任一权项所述的方法，其特征在于，所述面部特征信息包括人脸个数、人脸尺寸、人脸五官几何图形、或者人脸的瞳孔坐标中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调整的条件具体包括：

当前面部特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中的人脸个数的变化超过预定的值；或者，

当前面部特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中同一人脸的人脸尺寸的变化超过预定的值；或者，

当前面部特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中同一人脸的五官几何图形相对于几何图形中心点的偏转角度的变化超过预定的值；或者，

当前特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中同一人脸的瞳孔坐标的变化超过预定的值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述面部特征信息确定屏幕的目标显示位置包括：

根据识别的面部特征信息与屏幕的显示参数，计算屏幕与观看者面部的相对位置；

依据所述相对位置以及预设的最优相对位置，确定屏幕的目标显示位置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述显示参数包括所述屏幕的尺寸、屏幕的最大可视角度、屏幕可调节的最大和/或最小距离、屏幕可调节的最大和/或最小高度、屏幕可调节的最大和/或最小水平偏移量、或屏幕内容的画面比例中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述相对位置包括屏幕或屏幕内容相对于观看者的距离、垂直高度、水平偏移、或旋转角度。

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，依据所述目标显示位置调整所述屏幕的显示位置包括：

调整屏幕的位置，以使屏幕显示位置与目标显示位置相适应；或者，

调整屏幕内容的显示位置，以使屏幕内容的显示位置与目标显示位置相适应。

11.一种自动调整屏幕的装置，其特征在于，所述装置包括：

捕捉单元，用于捕捉并识别屏幕前的面部特征信息；

确定单元，用于依据所述面部特征信息确定屏幕的目标显示位置；

调整单元，用于依据所述目标显示位置调整所述屏幕的显示位置。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述捕捉单元通过摄像头周期地或者实时地拍摄图像来获取所述屏幕前的面部特征信息。

13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述捕捉单元使用人脸识别技术对所述面部特征信息进行识别。

14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

条件比较单元，用于将所述捕捉单元当前识别出的面部特征信息与上一次调整屏幕时依据的面部特征信息进行比较，如果比较结果满足调整的条件，则触发所述确定单元执行依据所述面部特征信息确定屏幕的目标显示位置。

15.根据权利要求11至14任一权项所述的装置，其特征在于，所述面部特征信息包括人脸个数、人脸尺寸、人脸五官几何图形、或者人脸的瞳孔坐标中的至少一种。

16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述调整的条件具体包括：

当前面部特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中的人脸个数的变化超过预定的值；或者，

当前面部特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中同一人脸的人脸尺寸的变化超过预定的值；或者，

当前面部特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中同一人脸的五官几何图形相对于几何图形中心点的偏转角度的变化超过预定的值；或者，

当前特征信息与所述上一次调整屏幕时依据的面部特征信息中同一人脸的瞳孔坐标的变化超过预定的值。

17.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述确定单元具体执行：

根据识别的面部特征信息与屏幕的显示参数，计算屏幕与观看者面部的相对位置；

依据所述相对位置以及预设的最优相对位置，确定屏幕的目标显示位置。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述显示参数包括所述屏幕的尺寸、屏幕的最大可视角度、屏幕可调节的最大和/或最小距离、屏幕可调节的最大和/或最小高度、屏幕可调节的最大和/或最小水平偏移量、或屏幕内容的画面比例中的至少一种。

19.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述相对位置包括屏幕或屏幕内容相对于观看者的距离、垂直高度、水平偏移、或旋转角度。

20.根据权利要求11-19任一项所述的装置，其特征在于，所述调整单元具体执行：

调整屏幕的位置，以使屏幕显示位置与目标显示位置相适应；或者，

调整屏幕内容的显示位置，以使屏幕内容的显示位置与目标显示位置相适应。