CN202798928U - 终端设备用摄像头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种终端设备用摄像头，能够提高摄像效果，方便用户使用，增强用户体验。本实用新型实施例提供的一种终端设备用摄像头，包括镜头、镜头保持件和水平电机容纳在壳体中，且壳体对应于镜头的区域为透明区域；水平电机通过水平电机连接部连接至可移动的镜头保持件；镜头通过镜头连接部连接至可移动的镜头保持件；麦克风阵列与音视频处理单元电连接，将采集的目标语音信号发送至音视频处理单元，以使音视频处理单元对目标进行定向；镜头与音视频处理单元电连接，采集已定向的目标的目标图像并发送至音视频处理单元，以使音视频处理单元对目标进行定位。

Description

终端设备用摄像头

技术领域

本实用新型涉及终端设备开发技术领域，特别涉及一种终端设备用摄像头。

背景技术

随着科技的飞速发展，各种终端设备的功能也越来越强大，许多终端设备都具备了视频采集功能，例如，配置了摄像头的电视机，能够利用摄像头采集图像，使用户通过电视机即可进行视频通信等。

然而，目前配置有摄像头的终端设备至少具有如下缺陷：

摄像头是固定在终端设备上的，摄像头的镜头位置固定，从而导致摄像角度也是固定的，摄像效果较差，使用起来也很不方便，用户体验较差。

实用新型内容

本实用新型提供了一种终端设备用摄像头，以解决现有方案摄像头的摄像角度固定所造成的摄像效果差、使用不便和用户体验较差的问题。

为达到上述目的，本实用新型实施例采用了如下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种终端设备用摄像头，所述摄像头包括壳体、镜头、镜头保持件、水平电机、麦克风阵列和音视频处理单元，

所述镜头、镜头保持件和水平电机容纳在所述壳体中，且所述壳体对应于镜头的区域为透明区域；

所述水平电机，通过水平电机连接部连接至可移动的镜头保持件；

所述镜头，通过镜头连接部连接至可移动的镜头保持件；

所述麦克风阵列，与音视频处理单元电连接，将采集的目标语音信号发送至音视频处理单元，以使音视频处理单元对目标进行定向；

所述镜头，与音视频处理单元电连接，采集已定向的目标的目标图像并发送至音视频处理单元，以使音视频处理单元对目标进行定位。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型实施例通过设置可移动的镜头保持件，将水平电机和镜头分别连接至镜头保持件，并在利用麦克风阵列和音视频处理单元对目标进行定向后，利用镜头和音视频处理单元对目标进行精确定位的技术手段，使水平电机启动后能够通过镜头保持件移动镜头，改变镜头的摄像角度，并且，能够实现自动捕捉目标位置的变化，实现摄像角度的自动调整，从而提高了摄像效果，方便了用户使用，增强了用户体验。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的一种终端设备用摄像头结构示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的一种终端设备用摄像头在升起状态下的结构示意图；

图3为本实用新型实施例二提供的一种终端设备用摄像头在降落状态下的结构示意图；

图4为本实用新型实施例三提供的一种终端设备用摄像头的内部结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，为本实用新型实施例一提供的一种终端设备用摄像头，所述摄像头包括壳体1、镜头2、镜头保持件4、水平电机5、麦克风阵列7和音视频处理单元8，

所述镜头2、镜头保持件4和水平电机5容纳在所述壳体1中，且所述壳体对应于镜头的区域（图中标记A所示区域）为透明区域；

所述水平电机5，通过水平电机连接部50连接至可移动的镜头保持件4；

所述镜头2，通过镜头连接部20连接至可移动的镜头保持件4。

所述麦克风阵列7，与音视频处理单元8电连接，将采集的目标语音信号发送至音视频处理单元8，以使音视频处理单元8对目标进行定向；

所述镜头2，与音视频处理单元8电连接，采集已定向的目标的目标图像并发送至音视频处理单元8，以使音视频处理单元8对目标进行定位。

图1中只是示例性的示出了各个部件之间的位置关系，例如，可以根据需要调整音视频处理单元在壳体1中的安装位置。

上述音视频处理单元8对目标进行定向，确定目标的大体位置方向，音视频处理单元8可以采用时延估计方式，根据目标语音信号到达各个麦克风的延时确定目标的方向位置。

在对目标进行精确定位时（如确定人脸的位置），音视频处理单元可以采用运动目标跟踪算法和人脸检测算法确认目标头部的位置。

上述透明区域A可以由壳体上的透明材质形成，或者，通过壳体上的穿孔形成。

水平电机5启动后，水平电机连接部50带动镜头保持件4移动，镜头保持件4的移动会使镜头连接部20移动，镜头2发生移动，从而达到调整摄像视角的效果。本实施例中水平电机带动镜头保持件在水平方向（左右方向）移动，所调整的摄像视角主要为水平摄像视角。

本实用新型实施例通过设置可移动的镜头保持件，将水平电机和镜头分别连接至镜头保持件，并在利用麦克风阵列和音视频处理单元对目标进行定向后，利用镜头和音视频处理单元对目标进行精确定位的技术手段，使水平电机启动后能够通过镜头保持件移动镜头，改变镜头的摄像角度，并且，能够实现自动捕捉目标位置的变化，实现摄像角度的自动调整，从而提高了摄像效果，方便了用户使用，增强了用户体验。

为了便于清楚描述本实用新型实施例的技术方案，在实用新型的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。

下面对本实用新型实施例二提供的一种终端设备用摄像头进行说明。本实施例中以终端设备为电视机，摄像头为电视机用摄像头的场景为例进行说明。

所述摄像头包括壳体、镜头、镜头保持件和水平电机，所述镜头、镜头保持件和水平电机容纳在所述壳体中，且所述壳体对应于镜头的区域为透明区域；所述水平电机，通过水平电机连接部连接至可移动的镜头保持件；所述镜头，通过镜头连接部连接至可移动的镜头保持件。

本实施例通过上述水平电机实现摄像视角在水平方向的调整。

进一步的，所述镜头保持件为齿轮，所述镜头连接部和水平电机连接部上分别设置有与作为镜头保持件的齿轮相对应的齿。

镜头连接部上的齿与作为镜头保持件的齿轮相啮合，从而使镜头和镜头保持件连接在一起，水平电机连接部上的齿与作为镜头保持件的齿轮相啮合，从而使水平电机和镜头保持件连接在一起。

进一步的，本实施例中所述壳体包括第一壳体部和第二壳体部，所述第一壳体部和第二壳体部之间通过转轴部相连接，

所述镜头、镜头保持件和水平电机容纳在所述第一壳体部中；

所述第二壳体部的外部设置有壳体连接部，所述壳体连接部与设置在终端设备上的导轨相连接，所述壳体连接部与所设置的垂直电机的垂直电机连接部相连接。

参见图2，示出了摄像头在升起状态下的结构示意图，第一壳体部11位于终端设备（电视机）显示屏顶部的上方，第二壳体部12贴合在显示屏背部，第一壳体部11和第二壳体部12之间的连接处为转轴部13。

参见图3，示出了摄像头在降落状态下的结构示意图，第一壳体部11和第二壳体部12都贴合在显示屏背部。

本实施例设置的垂直电机能够使壳体整体沿导轨在垂直方向上移动，从而实现摄像头的上升和下降。这种处理方式，在不使用摄像头时，摄像头可以缩回至电视机的背部，一方面保证了电视机整体结构的紧凑性和美观性，另一方面，避免了摄像头由于突出在电视机顶部而易于损坏的问题，提高了摄像头设备的安全性。

进一步的，本实施例通过导轨和壳体具体尺寸的调整，可以使摄像头在升起并贴合至电视机顶部上方后，继续向上方移动，从而实现在垂直方向上对摄像视角的调整，为用户提供更好的摄像体验和成像效果。

本实施例将壳体设置为第一壳体部和第二壳体部的两部分的结构，转轴部具有张力，这种张力使摄像头的壳体上升后，第一壳体部能够自动前倾贴合至显示屏顶部。这种处理方式，增加了摄像头结构的灵活性，使摄像头与终端设备更加贴合，整体结构更加紧凑，外形更加美观，且有助于提高成像效果。

一种示例中，转轴部13中设置扭簧，通过扭簧的张力使摄像头升起时，第一壳体部自动前倾贴合至显示屏顶部，摄像头降落时，第一壳体部与第二壳体部一起贴合在显示屏的背部。

图3所示的场景中，导轨7、垂直电机6设置在壳体的一侧，壳体连接部14与设置在终端设备（如终端设备的显示屏）上的导轨7相连接，所述壳体连接部14与所设置的垂直电机6的垂直电机连接部相60连接。进一步的，本实施例中为了保证摄像头能够平稳升降，设置了两根（或多根）导轨，并相应的在壳体上设置两个壳体连接部，例如，在第二壳体部12的外部在水平方向上对称的位置（如第二壳体部左右两侧对称的位置）设置有两个壳体连接部14，所述两个壳体连接部分别与设置在终端设备上的两个导轨相连接。这时，可以利用一个垂直电机通过带动多个壳体连接部分别沿相应的导轨移动，或者，也可以为每个壳体连接部设置一个垂直电机。垂直电机的位置可以设置在壳体的一侧，也可以设置在对应壳体的中部的位置，如图3中，P1和P2之间的位置，以使摄像头的升降更加平稳。

本实施例中，导轨可以设置在壳体的左右侧，或是设置在对应壳体的中部的位置，如对应图3中P1和P2所示的位置在电视机上分别设置一条导轨，以进一步在升降过程中保证摄像头的平稳。这时，所设置的壳体连接部的位置应该对应于导轨的位置，以使保证壳体连接部与导轨的成功连接。

示例性的，上述壳体连接部为齿轮，所述导轨和所述垂直电机连接部上分别设置有与作为壳体连接部的齿轮相对应的齿。导轨上的齿与作为壳体连接部的齿轮相啮合，从而将导轨和壳体连接部连接在一起，垂直电机连接部上的齿与作为壳体连接部的齿轮相啮合，从而将垂直电机和壳体连接部连接在一起。

摄像头通过壳体上的壳体连接部与导轨相连接，以及与垂直电机相连接，从而使摄像头以一种整体可移动的方式连接在主体的终端设备上，实现调整摄像视角的目的，并能够防止对摄像头的意外损坏。

可以理解，上述镜头保持件和壳体连接部也可以由齿轮之外的其他器件实现，例如，转轴等，相应的，镜头保持件和壳体连接部与其他部件的连接方式也会因为具体的实现部件不同而发生变化。

由上所述，本实施例中水平电机、齿轮（镜头保持件）和镜头构成一个有机整体。当水平电机启动时，带动齿轮转动，从而带动摄像头左右移动，实现调整水平摄像视角的目的；垂直电机、齿轮（壳体连接部）和导轨构成一个有机整体，当垂直电机启动时，带动齿轮沿着导轨进行升降，实现摄像头整体结构的升降。

本实施例还可以在摄像头的壳体和电视机（如电视机的显示屏）接触的区域设置一个基底，便于摄像头的安装和滑动，使摄像头更加贴合于电视机。

本实用新型实施例三对终端设备用摄像头的具体工作方式进行说明，本实施例以一种带电机的、可调整摄像视角的电视用摄像头的场景为例进行说明。

本实用新型中的电视用摄像头，带有两个电机，一个水平电机和一个垂直电机，其可以在音视频处理单元的控制下根据用户的需求调整摄像角度。

进一步的，所述摄像头包括通信接口和音视频处理单元，所述通信接口的一端连接至终端设备，所述通信接口的另一端连接至音视频处理单元，所述音视频处理单元分别与水平电机的电机驱动芯片和垂直电机的电机驱动芯片相连接。所述摄像头还包括音频采集器（如麦克风），所述音频采集器连接至所述音视频处理单元。

垂直电机可以使摄像头在不用时缩回电视机背部，保持电视机的整体性和美观性；在使用时升起，供用户摄像使用，在需要时，垂直电机可以将摄像头升高至电视机的顶部上方与顶部具有一定间隔的位置，以调整垂直摄像的角度。水平电机主要用于调整摄像头的水平摄像角度，取得更好的成像效果。

参见图4，示出了摄像头的内部结构示意图。摄像头中设置有镜头用于采集视频图像信息、MIC（麦克风）阵列用于采集音频信息、音视频处理单元，电机及相应的电极驱动芯片、通信接口（电视接口）。

本实施例中采用的水平电机和垂直电机都为一种步进电机，步进电机属于一种感应电机，通过电机驱动芯片为其供电，使电机正常工作。

用户可以通过遥控器或者电视上的按键来驱动摄像头上的电机，调节摄像头的水平和垂直位置，具体步骤如下：

1：电视机接收用户通过遥控器的方向按键或者电视机上的按键发送的信号指令。

2：电视机将信号指令通过电视接口传送给摄像头的音视频处理单元。

电视机的电视接口将信号指令发送至摄像头的通信接口（电视接口），摄像头的通信接口将信号指令发送至音视频处理单元。

3：摄像头的音视频处理单元根据此信号指令，产生相应的命令，发送给相应的电机驱动芯片。

4：电机驱动芯片驱动相应的电机，使摄像头垂直移动或者水平调整。

电机驱动芯片A驱动水平电机A，水平电机A启动后，带动镜头左右移动；电机驱动芯片B驱动垂直电机B，垂直电机B启动后，带动镜头垂直移动。

上述步骤1至4提供了一种根据用户的外部指令调整摄像视角的终端设备用摄像头，然而，本实施例还提供了一种能够自动捕捉目标（如用户）位置的变化，主动调整摄像头摄像视角的终端设备用摄像头，具体处理如下：

在音视频处理单元中设置动态追踪功能，当需要自动调整镜头角度时，启用音视频处理单元的动态追踪功能，开始自动捕捉用户的移动，根据用户的当前位置，主动调整摄像头的成像视角。

本实用新型的主要应用场景为家用电视连接网络进行视频通话或视频游戏；或者办公场合进行视频会议等。示例性的，本实施例采用声源定位结合人脸定位相结合的方式，来确定用户的当前位置，首先根据用户的声音确认用户所在的大致位置方向（定向），然后在监测出的声源方向确定用户的精确位置，并调整摄像头的成像视角。

（一）声源定位技术

基于麦克风阵列的声源定位技术广泛应用于具有嘈杂背景的语音通信环境，如会场、多媒体教室等，以提高通话质量。麦克风阵列在时域和频域的基础上增加了一个空间域，对接收到的来自空间不同方向的语音信号进行处理，能够实现说话人的实时跟踪。本实施例中，如图3中所示，以两两分别并排设置的4个麦克风所构成的麦克风阵列为例进行说明。

本实施例中采用基于时延估计的方法，使用麦克风阵列对声源进行定位。基于时延估计的方法，由于声源发出的信号（目标语音信号）到达各个麦克风存在时间延迟，根据各个MIC通道信号间的相关关系对时间延迟进行估计，从而对声源位置进行估计，确认出目标的方向位置。这种方法计算很快，能达到实时的要求。本实施例采用4个MIC构成的麦克风阵列，可以覆盖150°的摄像角度。

可选的，也可以利用麦克风阵列采用定向波束形成的方式对声源进行定位。定向波束形成是基于最大输出功率可控波束方法的一种形式，该方法对麦克风阵列接收到的语音信号进行滤波延迟并加权求和形成特定指向的波束，然后计算各个指向上的波束能量，其中，搜索空间中功率最大的方向就是对声源位置的一个最大近似，将该方向作为所确定的目标的方向。

（二）人脸定位技术

广义的人脸识别包括构建人脸识别系统的一系列相关技术，如人脸图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、身份确认以及身份查找等。本实用新型的应用场景并不需要进行最终的身份确认，只需要追踪到人脸的位置即可，因此本实施例采用人脸图像采集、人脸定位技术。

人脸定位的相关算法主要有两类：基于目标跟踪的算法、人脸检测和目标跟踪算法相结合的方法。基于目标跟踪的算法完全依赖于好的运动目标跟踪算法，从运动目标中找出人脸，没有充分利用人脸的特征，因此在人脸跟踪中很少单独使用。人脸检测和跟踪算法相结合的方法是在基于目标跟踪算法上，利用人脸的相关信息(例如肤色、器官分布等)达到快速跟踪的目的。

自动调整摄像头的成像视角的方式下，主要的实现步骤如下：

A）摄像头升至电视机顶部，摄像头开始工作。

B）MIC阵列开始捕捉声音，镜头开始捕捉图像。

摄像头通过麦克风阵列和镜头获取到音视频数据，以保证成功实现视频通话。

C）音视频处理单元通过声源定位技术，判断出声源的大体位置。

当启动动态追踪功能时，目标（用户）移动导致声源位置变化时，摄像头计算声源（目标语音信号）到达各麦克风的时延，判断出声源的大体位置，从而确定目标的方向位置。

D）音视频处理单元驱动水平电机（和/或垂直电机），使摄像头镜头朝向声源方向。

E）音视频处理单元根据人脸定位技术，确定人脸的位置。

摄像头采集声源方向上目标的图像，采用运动目标跟踪算法和人脸检测算法确认目标头部（主要为人脸部）的位置，以对目标进行精确定位。

F）音视频处理单元驱动水平电机，对摄像头方向进行微调，使人脸在摄像范围的中心位置。

由上述步骤A）至F）实现了自动调整摄像头的摄像角度。

由上所述，本实用新型实施例通过设置可移动的镜头保持件，将水平电机和镜头分别连接至镜头保持件，并在利用麦克风阵列和音视频处理单元对目标进行定向后，利用镜头和音视频处理单元对目标进行精确定位的技术手段，使水平电机启动后能够通过镜头保持件移动镜头，改变镜头的摄像角度，并且，能够实现自动捕捉目标位置的变化，实现摄像角度的自动调整，从而提高了摄像效果，方便了用户使用，增强了用户体验。

本实用新型实施例中摄像头能够垂直升降，可以方便用户使用，在不使用摄像头时可以保持终端设备（如电视机）外观的整体性和美观性，同时也可以防止对摄像头的意外损坏，而摄像头的水平调整，则可以调整摄像头的摄像视角，提供用户更好的摄像体验和成像效果。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种终端设备用摄像头，其特征在于，所述摄像头包括壳体、镜头、镜头保持件、水平电机、麦克风阵列和音视频处理单元，

所述镜头、镜头保持件和水平电机容纳在所述壳体中，且所述壳体对应于镜头的区域为透明区域；

所述水平电机，通过水平电机连接部连接至可移动的镜头保持件；

所述镜头，通过镜头连接部连接至可移动的镜头保持件；

所述麦克风阵列，与音视频处理单元电连接，将采集的目标语音信号发送至音视频处理单元，以使音视频处理单元对目标进行定向；

所述镜头，与音视频处理单元电连接，采集已定向的目标的目标图像并发送至音视频处理单元，以使音视频处理单元对目标进行定位。

2.根据权利要求1所述的摄像头，其特征在于，所述镜头保持件为齿轮，所述镜头连接部和水平电机连接部上分别设置有与作为镜头保持件的齿轮相对应的齿。

3.根据权利要求1或2所述的摄像头，其特征在于，所述壳体包括第一壳体部和第二壳体部，所述第一壳体部和第二壳体部之间通过转轴部相连接；

所述镜头、镜头保持件和水平电机容纳在所述第一壳体部中；

所述第二壳体部的外部设置有壳体连接部，所述壳体连接部与设置在终端设备上的导轨相连接，所述壳体连接部与所设置的垂直电机的垂直电机连接部相连接。

4.根据权利要求3所述的摄像头，其特征在于，

所述转轴部中设置有扭簧。

5.根据权利要求3所述的摄像头，其特征在于，

所述第二壳体部的外部在水平方向上对称的位置设置有两个壳体连接部，所述两个壳体连接部分别与设置在终端设备上的两个导轨相连接。

6.根据权利要求3所述的摄像头，其特征在于，所述壳体连接部为齿轮，所述导轨和所述垂直电机连接部上分别设置有与作为壳体连接部的齿轮相对应的齿。

7.根据权利要求3所述的摄像头，其特征在于，所述摄像头包括通信接口和音视频处理单元，

所述通信接口的一端连接至终端设备，所述通信接口的另一端连接至音视频处理单元；

所述音视频处理单元分别与水平电机的电机驱动芯片和垂直电机的电机驱动芯片相连接。

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