CN111046729B - 一种基于人脸追踪的双面屏升降调整系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于人脸追踪的双面屏升降调整系统，包括桌面互动屏；第一驱动机构，用于驱动所述桌面互动屏升降；第二驱动机构，用于驱动所述桌面互动屏在水平方向上转动；第三驱动机构，用于驱动所述桌面互动屏在垂直方向上转动；中心控制单元，用于控制所述第一驱动机构、所述第二驱动机构、所述第三驱动机构；视觉单元，用于拍摄用户，并将拍摄信息发送给视觉分析单元。本发明能够配合用户快速启动，并根据用户位置进行实时调节工作，从而保证桌面互动屏能够始终朝向人脸位置，以此方便用户的使用，并有效改善用户使用姿势。

Description

一种基于人脸追踪的双面屏升降调整系统

技术领域

本发明属于智能教学技术领域，特别涉及一种基于人脸追踪的双面屏升降调整系统。

背景技术

电子席牌是目前取代传统席牌的一种常见产品，但是目前的电子席牌仍然存在结构简单，不便于调节电子席牌朝向的问题。在较大的会展中心，或者其他放置范围大的环境，由于电子席牌的朝向不便于调节，会导致讲台或主席台的人员无法看清电子席牌所显示的内容。特别是可能因为光线的反射或者其他问题，直接影响的讲台或主席团人员的观察。

桌面互动屏是目前在智能教学领域常用的一种教学手段，通过互动显示屏，可以方便显示教学相关的内容，也方便与学生互动，从而进一步提高教学质量。但是，目前的桌面互动屏不便于根据学生的高度、位置实时调节互动桌面互动屏的朝向和位置，因而无法满足学生的使用需求，特别是长时间不合理的使用姿势会直接影响到学生的身体健康。

为此，需要对传统的桌面互动屏进行改进，提出一种能够根据学生位置进行角度调节的桌面互动屏的调节系统。

发明内容

针对上述问题，本发明一种基于人脸追踪的双面屏升降调整系统，包括桌面互动屏；

第一驱动机构，用于驱动所述桌面互动屏升降；

第二驱动机构，用于驱动所述桌面互动屏在水平方向上转动；

第三驱动机构，用于驱动所述桌面互动屏在垂直方向上转动；

中心控制单元，用于控制所述第一驱动机构、所述第二驱动机构、所述第三驱动机构；

视觉单元，用于拍摄用户，并将拍摄信息发送给视觉分析单元；

视觉分析单元，用于根据所述拍摄信息分析用户人脸信息以及用户人脸的位置信息，并将所述人脸信息和所述人脸的位置信息发送给所述中心控制单元。

优选的，所述第一驱动机构为沿垂直方向伸缩的电动伸缩杆。

优选的，所述桌面互动屏连接壳体，所述壳体与所述第一驱动机构的伸缩端连接。

优选的，所述壳体包括席牌存放壳；

所述席牌存放壳与所述第一驱动机构的伸缩端固定连接；

所述席牌存放壳的一侧设有电子席牌。

优选的，所述席牌存放壳的另一侧设有互动屏连接壳；

所述互动屏连接壳通过定位机构与所述席牌存放壳连接。

优选的，所述定位机构包括磁力球和磁性球座；

所述磁力球安装在席牌存放壳的内侧；

所述磁性球座与磁力球对应。

优选的，所述第二驱动机构包括铰接轴和伸缩杆；

所述铰接轴设置在所述席牌存放壳的一侧边；

所述伸缩杆设置在所述席牌存放壳的另一侧边；

所述席牌存放壳和所述互动屏连接壳通过所述铰接轴转动连接；

所述电动伸缩杆的固定端安装在所述席牌存放壳的一侧；

所述电动伸缩杆的伸缩端与所述互动屏连接壳连接。

优选的，还包括距离感应单元，用于检测所述桌面互动屏前方是否有用户。

本发明能够配合用户快速启动，并根据用户位置进行实时调节工作，从而保证桌面互动屏能够始终朝向人脸位置，以此方便用户的使用，并有效改善用户使用姿势。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明的基于人脸追踪的双面屏升降调整系统的控制原理图；

图2示出了本发明的基于人脸追踪的双面屏升降调整系统的整体结构示意图；

图3示出了本发明的基于人脸追踪的双面屏升降调整系统的壳体剖面结构；

图4示出了本发明的席牌存放壳为底板结构时的结构示意图；

图5示出了本发明安装在教学书桌上部的结构示意图；

图6示出了本发明不使用第一驱动机构的结构示意图；

1、中心控制单元；2、第一驱动机构；3、第二驱动机构；4、第三驱动机构；5、视觉单元；6、视觉分析单元；7、通信单元；8、距离检测单元；9、桌面互动屏；10、壳体；101、席牌存放壳；102、开槽；103、电子席牌；104、磁力球；105、磁性球座；106、互动屏连接壳；11、教学书桌。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种基于人脸追踪的双面屏升降调整系统，图1示出了本发明的基于人脸追踪的双面屏升降调整系统的控制原理图，如图1所示，基于人脸追踪的双面屏升降调整系统包括中心控制单元1、第一驱动机构2、第二驱动机构3和第三驱动机构4。第一驱动机构2、第二驱动机构3和第三驱动机构4分别连接到中心控制单元1的信号输出端。中心控制单元1的信号输入端连接距离检测单元8和视觉分析单元6。视觉分析单元6连接到视觉单元5，视觉单元5用于拍摄用户，并将拍摄信息发送给视觉分析单元6。中心控制单元1的信号输入端还连接有距离检测单元8。中心控制单元1还与通信单元7进行通信，通过通信单元7可直接与远程终端通信，以此可实现本发明的远程监控。

本发明通过视觉单元5对学生的位置进行拍摄记录，并且视觉单元5将学生的位置信息发送给视觉分析单元6。并通过视觉分析单元6可识别人脸，以及识别人脸的位置。视觉分析单元6与中心控制单元1连接，视觉分析单元6将人脸信息和人脸位置信息发送给中心控制单元1。中心控制单元1连接有网络连接单元和存储单元，中心控制单元1通过网络连接单元直接连接到远程服务器，以此实现远程通信和远程控制。存储单元用于存储中心控制单元1需要的一些固定信息，以及其他处理工作需要的信息。中心控制单元1还连接三组驱动机构，包括第一驱动机构2、第二驱动机构3和第三驱动机构4。其中第一驱动机构2用于控制桌面互动屏9的升降工作，第二驱动机构3用于控制桌面互动屏9水平方向的转动，第三驱动机构4用于控制桌面互动屏9垂直方向的转动。距离检测单元8可快速检测到桌面互动屏9前方是否有遮挡，在检测到桌面互动屏9前方有遮挡时，通过中心控制单元1快速启动视觉单元5，拍摄用户信息。

需要说明的是，第一驱动机构2可以为电动伸缩杆，也可以为其他类型的伸缩机构或升降机构，以此带动桌面互动屏9的升降工作。第二驱动机构3和第三驱动机构4均可以为电动铰链，或者其他的转动驱动机构。视觉单元5为摄像头，摄像头的具体配置并不限定。距离检测单元8可以采用超声波传感器，也可以为红外距离传感器。

图2示出了本发明的基于人脸追踪的双面屏升降调整系统的整体结构示意图，如图2所示，一种基于人脸追踪的双面屏升降调整系统包括第一驱动机构2，第一驱动机构2为电动伸缩杆，电动伸缩杆垂直设置，电动伸缩杆沿垂直方向伸缩。电动伸缩杆的固定端位于下部。电动伸缩杆的上端连接有壳体10，壳体10上设有桌面互动屏9，桌面互动屏9的下部通过第三驱动机构4与壳体10连接，通过第三驱动机构4可驱动桌面互动屏9在垂直方向上进行转动。第三驱动机构4可以为电动铰链。

图3示出了本发明的基于人脸追踪的双面屏升降调整系统的壳体剖面结构示意图，如图3所示，壳体10远离桌面互动屏9的一侧设有电子席牌103。壳体10包括与电动伸缩杆上端直接连接的席牌存放壳101。席牌存放壳101设有一开口朝向电子席牌103的开槽102，所述开槽102的槽底设有磁力球104，电子席牌103靠近槽底的位置设有磁性球座105，磁性球座105与磁力球104对应。通过磁力球104与磁性球座105进行磁性连接，以此对电子席牌103进行稳定，该连接方式可方便调节电子席牌103的朝向，从而方便主席台或讲台的人员观察电子席牌103的显示情况。

需要说明的是，席牌存放壳101的结构并不限于上述描述的设置开槽102方式进行电子席牌103的存放，图4示出了本发明的席牌存放壳101为底板结构的结构示意图，如图4所示，席牌存放壳101也可以仅仅是一个底板结构，仍然将磁力球104设置在底板上，同时电子席牌103的背面也安装与磁力球104对应的磁性球座105，以此使磁力球104与磁性球座105对应，方便电子席牌103角度的调节工作。

如图3所示，壳体10还包括一个互动屏连接壳106，互动屏连接壳106的下部通过电动铰链连接桌面互动屏9的下边缘。互动屏连接壳106与席牌存放壳101之间通过第二驱动机构3连接，第二驱动机构3包括伸缩杆和铰接轴。伸缩杆连接在壳体10的一侧，铰接轴连接在另一侧，具体的，伸缩杆的固定端安装在席牌存放壳101侧面，伸缩杆的伸缩端连接在互动屏连接壳106的侧面，铰接轴连接在席牌存放壳101和互动屏连接壳106之间，其中，通过伸缩杆顶起或拉动互动屏连接壳106的一侧，使互动屏连接壳106以互动屏连接壳106另一侧的铰接轴为轴心进行转动，从而调节互动屏连接壳106的朝向。具体的，伸缩杆连接在壳体10的左侧，铰接轴连接在壳体10的右侧，伸缩杆的固定端连接在席牌存放壳101的侧面。需要说明的是，伸缩杆和铰接轴的位置还可以相互调换。互动屏连接壳106和席牌存放壳101之间应有一定间隙，以此保证通过伸缩杆可调节互动屏连接壳106的方向，并以此在水平方向上调节桌面互动屏9的朝向。第二驱动机构3还可以为其他的转动驱动机构，例如第二转动驱动机构也为电动铰链。电动铰链固定安装在席牌存放壳101远离电子席牌103的一侧，电动铰链的活动端与互动屏连接壳106连接。

以下以用户为学生进行示例性说明，需要说明的是，用户还可以为其他人员，例如参会人员等用户。

本发明的基于人脸追踪的双面屏升降调整系统一般结合教学书桌11使用，例如，将基于人脸追踪的双面屏升降调整系统安装在教学书桌11内部，或者直接安装在教学书桌11的上部。若将本发明安装在教学书桌11内部时，需要在教学书桌11上部开设对应的孔位，保证桌面互动屏9和壳体10均可以通过孔位升降。图5示出了本发明安装在教学书桌11上部的结构示意图，如图5所示，若将本发明安装在教学书桌11外侧，可将电动伸缩杆的固定端直接安装在书桌表面。图6示出了本发明不使用第一驱动机构2的结构示意图，如图6所示，壳体10直接安装在教学书桌11上，此时本发明不具备升降调节功能。

学生在进入到距离检测单元8的检测范围时，通过距离检测单元8可检测有学生靠近教学书桌11。距离检测单元8将检测信息发送给中心控制单元1，通过中心控制单元1可启动视觉单元5和视觉分析单元6。视觉单元5会对学生进行实时拍摄，并且，视觉单元5会将拍摄信息发送给视觉分析单元6，通过视觉分析单元6可对学生的人脸进行识别，并且可快速分析出学生人脸的位置信息。视觉分析单元6将学生的人脸信息和人脸的位置信息均发送到中心控制单元1，通过中心控制单元1结合人脸信息和人脸的位置信息对第一驱动机构2、第二驱动机构3、第三驱动机构4进行控制。例如，若视觉分析单元6检测到人脸的位置高于桌面互动屏9的水平高度，则启动第一驱动机构2控制桌面互动屏9进行升高。通过提升桌面互动屏9的位置，使桌面互动屏9与学生处于同一高度。需要说明的是，若第一驱动机构2上升到最高位置，仍然无法满足桌面互动屏9与学生人脸处于同一高度，则需要第三驱动机构4控制桌面互动屏9在水平方向上转动，使桌面互动屏9朝向人脸位置的水平方向上，之后可通过第二驱动机构3控制桌面互动屏9在水平方向上转动，从而调整桌面互动屏9在垂直方向上的朝向。当学生移动时，第一驱动机构2、第二驱动机构3、第三驱动机构4也会随之发生驱动，从而保证桌面互动屏9能够始终朝向人脸。

在学生离开距离检测单元8的检测范围时，中心控制单元1会快速关闭视觉单元5、视觉分析单元6、第一驱动机构2、第二驱动机构3和第三驱动机构4。

本发明能够配合用户快速启动，并根据用户位置进行实时调节工作，从而保证桌面互动屏9能够始终朝向人脸位置，以此方便用户的使用，并有效改善用户使用姿势。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于人脸追踪的双面屏升降调整系统，其特征在于，包括桌面互动屏(9)；

第一驱动机构(2)，用于驱动所述桌面互动屏(9)升降；

第二驱动机构(3)，用于驱动所述桌面互动屏(9)在水平方向上转动；

第三驱动机构(4)，用于驱动所述桌面互动屏(9)在垂直方向上转动；

中心控制单元(1)，用于控制所述第一驱动机构(2)、所述第二驱动机构(3)、所述第三驱动机构(4)；

视觉单元(5)，用于拍摄用户，并将拍摄信息发送给视觉分析单元(6)；

视觉分析单元(6)，用于根据所述拍摄信息分析用户人脸信息以及用户人脸的位置信息，并将所述人脸信息和所述人脸的位置信息发送给所述中心控制单元(1)；

壳体(10)，包括席牌存放壳(101)和互动屏连接壳(106)，所述互动屏连接壳(106)内安装所述桌面互动屏(9)；

所述第二驱动机构(3)包括铰接轴和伸缩杆；

所述铰接轴设置在所述席牌存放壳(101)的一侧边；

所述伸缩杆设置在所述席牌存放壳(101)的另一侧边；

所述席牌存放壳(101)和所述互动屏连接壳(106)通过所述铰接轴转动连接；

所述伸缩杆的固定端安装在所述席牌存放壳(101)的一侧；

所述伸缩杆的伸缩端与所述互动屏连接壳(106)连接。

2.根据权利要求1所述的基于人脸追踪的双面屏升降调整系统，其特征在于，

所述第一驱动机构(2)为沿垂直方向伸缩的电动伸缩杆。

3.根据权利要求2所述的基于人脸追踪的双面屏升降调整系统，其特征在于，

所述桌面互动屏(9)连接壳体(10)，所述壳体(10)与所述第一驱动机构(2)的伸缩端连接。

4.根据权利要求3所述的基于人脸追踪的双面屏升降调整系统，其特征在于，

所述壳体(10)包括席牌存放壳(101)；

所述席牌存放壳(101)与所述第一驱动机构(2)的伸缩端固定连接；

所述席牌存放壳(101)的一侧设有电子席牌(103)。

5.根据权利要求4所述的基于人脸追踪的双面屏升降调整系统，其特征在于，

所述席牌存放壳(101)的另一侧设有互动屏连接壳(106)；

所述互动屏连接壳(106)通过定位机构与所述席牌存放壳(101)连接。

6.根据权利要求5所述的基于人脸追踪的双面屏升降调整系统，其特征在于，

所述定位机构包括磁力球(104)和磁性球座(105)；

所述磁力球(104)安装在席牌存放壳(101)的内侧；

所述磁性球座(105)与磁力球(104)对应。

7.根据权利要求1所述的基于人脸追踪的双面屏升降调整系统，其特征在于，

还包括距离感应单元，用于检测所述桌面互动屏(9)前方是否有用户。