CN111580646A - 一种根据人脸调整可视设备位置的方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种根据人脸调整可视设备位置的方法、装置和系统，属于智能设备领域，通过摄像头获取人脸的位置，再根据人脸的位置生成控制指令以控制可视设备的横向移动和竖向移动。这样可视设备能够根据使用者的人脸自动调整位置，以使使用者人脸对齐屏幕的人眼观看最适位置，无需使用者手动调节，提高使用者的观看体验，为使用者带来便利。

Description

一种根据人脸调整可视设备位置的方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及智能设备领域，特别地，涉及一种根据人脸调整可视设备位置的方法、装置和系统。
背景技术
可视设备是指使用者能够通过该设备观看画面的装置。现有的可视设备如电视机以及台式电脑的显示器，一般都是固定的。使用者使用可视设备最佳的位置是人眼与屏幕的中间对齐。但是每个使用者身高以及观看习惯不同，会导致一些使用者的人眼与屏幕的中间无法对齐，影响使用者的观看体验。虽然市场上存在一些可以调节的可视设备，但是都需要使用者手动调节，给使用者的使用带来了不便。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种能够给使用者带来方便无需手动调节的根据人脸调整可视设备位置的方法、装置和系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
第一方面，
一种根据人脸调整可视设备位置的方法，包括以下步骤：
通过摄像头获取人脸的位置；
根据所述人脸的位置生成控制指令，所述控制指令用于控制可视设备横向和竖向移动。
进一步地，所述通过摄像头获取人脸的位置包括：
通过摄像头获取人脸的图像数据；
通过机器学习模型识别所述图像数据中的人脸；
通过卷积神经网络算法获取人脸尺寸和位置。
进一步地，根据所述人脸的位置生成控制指令包括：
根据人脸尺寸和位置计算偏移量，所述偏移量为人脸与从摄像头获取的整个图像的中心的偏移距离；
根据所述偏移量生成控制指令。
进一步地，所述根据人脸尺寸和位置计算偏移量，根据所述偏移量生成控制指令包括：
通过计算获取所述人脸的偏移方向；
根据所述偏移方向生成第一控制指令，所述第一控制指令用于控制可视设备的移动方向。
进一步地，还包括：当计算得到的偏移量为零时，停止移动所述可视设备。
进一步地，所述根据人脸尺寸和位置计算偏移量，根据所述偏移量生成控制指令包括：
通过计算获取所述人脸的偏移方向和偏移值；
根据所述偏移方向和偏移值生成第二控制指令，所述第二控制指令用于控制可视设备的移动方向以及移动数值。
进一步地，当计算得到的偏移量在预设范围内时，停止移动所述可视设备。
进一步地，当摄像头与可视设备的中心存在偏差时，计算偏移量时加入所述偏差。
第二方面，
一种根据人脸调整可视设备位置的装置，包括：
人脸位置获取单元，用于通过摄像头获取人脸的位置；
控制指令生成单元，用于根据所述人脸的位置生成控制指令，所述控制指令用于控制可视设备横向和竖向移动。
第三方面，
一种根据人脸调整可视设备位置的系统，包括：
摄像头，安装于所述可视设备的确定位置，用于获取包含人脸的图像数据；
人脸定位单元，用于根据所述图像数据识别人脸并确定人脸的尺寸和位置；
控制单元，用于根据人脸的尺寸和位置生成控制指令，以控制可视设备的移动；
驱动单元，用于接收控制单元的控制指令，横向或竖向移动所述可视设备。
本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
本发明技术方案公开了一种根据人脸调整可视设备位置的方法、装置和系统，通过摄像头获取人脸的位置，再根据人脸的位置生成控制指令以控制可视设备的横向移动和竖向移动。这样可视设备能够根据使用者的人脸自动调整位置，以使使用者人脸对齐屏幕的中间，无需使用者手动调节，提高使用者的观看体验，为使用者带来便利。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种根据人脸调整可视设备位置的方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的计算偏移量的示意图；
图3是本发明实施例提供的一种根据人脸调整可视设备位置的装置结构图；
图4是本发明实施例提供的一种根据人脸调整可视设备位置的系统的结构图；
图5是本发明实施例提供的一种根据人脸调整可视设备位置的系统的详细结构图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的描述说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
首先需要特别说明的是，本发明中所提及的人脸是指使用者正面面对屏幕等可视设备方向时的人脸，左右转头以及上下抬头低头时的人脸数据不能使可视设备移动。可以理解的是，本发明中所指的可视设备自动调整与人脸对齐，并不单单指与屏幕中间一点对齐，也包括其他人眼最适区域，即每个使用者都有自己最舒适的观看角度，本文中对齐位置可以自行设定，包括但是不限于屏幕中间，为方便理解，下文都以屏幕中间为例进行说明。
一个实施例中，本发明提供了一种根据人脸调整可视设备位置的方法，如图1所示，包括以下步骤：
通过摄像头获取人脸的位置；
根据人脸的位置生成控制指令，控制指令用于控制可视设备横向和竖向移动。
本发明实施例提供的一种根据人脸调整可视设备位置的方法，通过摄像头获取人脸的位置，再根据人脸的位置生成控制指令以控制可视设备的横向移动和竖向移动。这样可视设备能够根据使用者的人脸自动调整位置，以使使用者人脸对齐屏幕的中间，无需使用者手动调节，提高使用者的观看体验，为使用者带来便利。
作为上述实施例的进一步改进说明，通过摄像头获取人脸的位置包括：
通过摄像头获取人脸的图像数据；通过机器学习模型识别图像数据中的人脸；通过卷积神经网络算法获取人脸尺寸和位置。
需要进行说明的是，通过图像来确定人脸的位置是一项非常成熟的技术，在此不在赘述。
上述实施例中根据人脸的位置生成控制指令包括：
根据人脸尺寸和位置计算偏移量，偏移量为人脸与从摄像头获取的整个图像的中心的偏移距离；
根据偏移量生成控制指令。
一些实施例中，根据人脸尺寸和位置计算偏移量，根据偏移量生成控制指令包括：
通过计算获取人脸的偏移方向；
根据偏移方向生成第一控制指令，第一控制指令用于控制可视设备的移动方向。
还包括：当计算得到的偏移量为零时，停止移动可视设备。
具体的，上述实施例计算偏移量采用追踪算法，过程如下：
追踪算法使用人脸跟踪的方式。由马达驱动MCU持续追踪人脸的位置，直至从人脸位于摄像头画面的中间位置。
如图2所示，计算整个画面的最大值(坐标)为(X,Y)。通过人脸识别的卷积神经网络计算得到人脸的起始坐标为(x,y)，人脸尺寸高度为h，宽度为w。
a.1计算人脸横向偏移量为δx＝1/2*X-(x+1/2*w)，当δx＝0时，人脸在横向正中位置。当δx<0时，人脸出现右偏，则控制驱动电机将显示设备向右移动至人脸横向居中。当δx>0时，人脸出现左偏，则控制驱动电机将显示设备向左移动至人脸横向居中。为保证必要的冗余，可以存在误差值Tx，即δx>Tx时判定为人脸右偏，δx<-Tx时判定为人脸左偏。
a.2计算人脸纵向偏移量为δy＝1/2*Y-(Y+1/2*h)，当δy＝0时，人脸在纵向正中位置。当δy>0时，人脸出现上偏，则控制驱动电机将显示设备向上移动至人脸纵向居中。当δy<0时，人脸出现下偏，则控制驱动电机将显示设备向下移动至人脸纵向居中。为保证必要的冗余，可以存在误差值Ty，即δy>Ty时判定为人脸上偏，δy<-Ty时判定为人脸下偏。
另一些实施例中，根据人脸尺寸和位置计算偏移量，根据偏移量生成控制指令包括：
通过计算获取人脸的偏移方向和偏移值；
根据偏移方向和偏移值生成第二控制指令，第二控制指令用于控制可视设备的移动方向以及移动数值。
当计算得到的偏移量在预设范围内时，停止移动可视设备。
具体的，上述实施例采用调整算法计算偏移量，过程如下：
如图2所示，计算整个画面的最大值(坐标)为(X,Y)。通过人脸识别的卷积神经网络计算得到人脸的起始坐标为(x,y)，人脸尺寸高度为h，宽度为w。
使用调整方法需预先通过测试，得到控制纵向和横向驱动电机每一次驱动步数，对应到画面中的位置偏差。此为实验数据。以下假定实验后，对应关系为每个步进可以调整画面中横向距离为Kx，每个步进可以调整画面中纵向距离为Ky。
算法为：计算人脸横向偏移量为δx＝1/2*X-(x+1/2*w)。当δx<0时，人脸出现右偏，则控制驱动电机将显示设备向右移动|δx|/Kx步。当δx>0时，人脸出现左偏，则控制驱动电机将显示设备向左移动δx/Kx步。当δx/Kx不足1时，则判定为人脸已经横向居中。
人脸纵向偏移量为δy＝1/2*Y-(y+1/2*h)。当δy<0时，人脸出现下偏，则控制驱动电机将显示设备向下移动|δy|/Ky步。当δy>0时，人脸出现上偏，则控制驱动电机将显示设备向上移动δy/Ky步。当δy/Ky不足1时，则判定为人脸已经纵向居中。
以上算法排除了摄像头安装在可视设备上出现的位置偏移，因此，如果摄像头在可视设备安装位置有上下偏差OffsetY，或者左右偏差OffsetX，则δx,δy则需要根据实测来调整偏移量。如摄像头安装位置偏上，则δy的实际值需要加OffsetY；偏下则δy的实际值需要减OffsetY。如摄像头安装位置偏左，则δx的实际值需要减OffsetX；偏右，则δx的实际值需要加OffsetX。
可以理解的是，上述两个算法都是以摄像头是正常成像，如果为镜像成像，控制移动的方向相反，偏移值取负值。
一个实施例中，本发明提供了一种根据人脸调整可视设备位置的装置，如图3所示，包括：
人脸位置获取单元301，用于通过摄像头获取人脸的位置；
可选地，人脸位置获取单元通过摄像头获取人脸的图像数据；再通过机器学习模型识别图像数据中的人脸；最后通过卷积神经网络算法获取人脸尺寸和位置。
控制指令生成单元302，用于根据人脸的位置生成控制指令，控制指令用于控制可视设备横向和竖向移动。
可选地，控制指令生成单元根据人脸尺寸和位置计算偏移量，偏移量为人脸与从摄像头获取的整个图像的中心的偏移距离；根据偏移量生成控制指令。
作为本发明实施例一种可选的实现方式，根据人脸尺寸和位置计算偏移量，根据偏移量生成控制指令包括：
通过计算获取人脸的偏移方向；
根据偏移方向生成第一控制指令，第一控制指令用于控制可视设备的移动方向。
当计算得到的偏移量为零时，停止移动可视设备。
作为本发明实施例另一种可选的实现方式：根据人脸尺寸和位置计算偏移量，根据偏移量生成控制指令包括：
通过计算获取人脸的偏移方向和偏移值；
根据偏移方向和偏移值生成第二控制指令，第二控制指令用于控制可视设备的移动方向以及移动数值。
当计算得到的偏移量在预设范围内时，停止移动可视设备。
本发明实施例提供的一种根据人脸调整可视设备位置的装置，人脸位置获取单元通过摄像头获取人脸的位置；控制指令生成单元根据人脸的位置生成控制指令以控制可视设备横向和竖向移动。可视设备能够实现自动适应人脸位置，在横向和竖向调整，方便人们的使用。
一个实施例中，本发明提供了一种根据人脸调整可视设备位置的系统，如图4所示，包括：
摄像头411，安装于可视设备410的确定位置，用于获取包含人脸的图像数据；
人脸定位单元420，用于根据图像数据识别人脸并确定人脸的尺寸和位置；
控制单元430，用于根据人脸的尺寸和位置生成控制指令，以控制可视设备的移动；
驱动单元440，用于接收控制单元的控制指令，横向或竖向移动可视设备。
如图5所示，本发明提供了一种根据人脸调整可视设备位置的系统，包括：
摄像头511，安装于可视设备510的确定位置，用于获取包含人脸的图像数据；
人脸定位单元520，用于根据图像数据识别人脸并确定人脸的尺寸和位置；
控制单元530，用于根据人脸的尺寸和位置生成控制指令，以控制可视设备的移动；
驱动单元540，用于接收控制单元的控制指令，横向或竖向移动可视设备。
驱动单元包括纵向调节组件541和纵向驱动电机542、横向驱动组件543和横向驱动电机544。用于在纵向和横向移动可视设备。
本发明实施例提供的一种根据人脸调整可视设备位置的系统，摄像头获取包含人脸的图像数据；人脸定位单元根据图像数据识别人脸并确定人脸的尺寸和位置；控制单元根据人脸的尺寸和位置生成控制指令，以控制可视设备的移动；驱动单元接收控制单元的控制指令，横向或竖向移动可视设备。通过各个单元的配合实现可视设备自动调整位置适应人脸的效果，极大的提高了用户的体验。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，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模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种根据人脸调整可视设备位置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过摄像头获取人脸的位置；
根据所述人脸的位置生成控制指令，所述控制指令用于控制可视设备横向和竖向移动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述通过摄像头获取人脸的位置包括：
通过摄像头获取人脸的图像数据；
通过机器学习模型识别所述图像数据中的人脸；
通过卷积神经网络算法获取人脸尺寸和位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：根据所述人脸的位置生成控制指令包括：
根据人脸尺寸和位置计算偏移量，所述偏移量为人脸与从摄像头获取的整个图像的中心的偏移距离；
根据所述偏移量生成控制指令。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述根据人脸尺寸和位置计算偏移量，根据所述偏移量生成控制指令包括：
通过计算获取所述人脸的偏移方向；
根据所述偏移方向生成第一控制指令，所述第一控制指令用于控制可视设备的移动方向。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：当计算得到的偏移量为零时，停止移动所述可视设备。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述根据人脸尺寸和位置计算偏移量，根据所述偏移量生成控制指令包括：
通过计算获取所述人脸的偏移方向和偏移值；
根据所述偏移方向和偏移值生成第二控制指令，所述第二控制指令用于控制可视设备的移动方向以及移动数值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：当计算得到的偏移量在预设范围内时，停止移动所述可视设备。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：当摄像头与可视设备的中心存在偏差时，计算偏移量时加入所述偏差。
9.一种根据人脸调整可视设备位置的装置，其特征在于，包括：
人脸位置获取单元，用于通过摄像头获取人脸的位置；
控制指令生成单元，用于根据所述人脸的位置生成控制指令，所述控制指令用于控制可视设备横向和竖向移动。
10.一种根据人脸调整可视设备位置的系统，其特征在于，包括：
摄像头，安装于所述可视设备的确定位置，用于获取包含人脸的图像数据；
人脸定位单元，用于根据所述图像数据识别人脸并确定人脸的尺寸和位置；
控制单元，用于根据人脸的尺寸和位置生成控制指令，以控制可视设备的移动；
驱动单元，用于接收控制单元的控制指令，横向或竖向移动所述可视设备。
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