KR100506519B1 - Apparatus and method for controlling screen angle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사용자의 자세 변화에 따라 모니터의 화면각도를 자동으로 조절할 수 있는 화면각도 자동 조절 장치 및 방법에 관한 것으로, 사용자의 얼굴영상에서 추출된 얼굴영역을 기초로 사용자의 자세 변화에 따른 변위량을 추출하여 추출된 변위량에 따라 디스플레이 장치를 상하좌우로 회동시키는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a screen angle automatic adjustment device and method that can automatically adjust the screen angle of the monitor according to the change of the posture of the user, the amount of displacement according to the change of the posture of the user based on the face region extracted from the user's face image The display device may be rotated up, down, left, and right according to the extracted displacement amount.
Description
본 발명은 화면각도 자동 조절 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 사용자의 자세 변화에 따라 모니터의 화면각도를 자동으로 조절할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for automatically adjusting the screen angle, and more particularly, to an apparatus and method for automatically adjusting the screen angle of a monitor according to a change in posture of a user.
일반적으로, 모니터는 하단의 각도 조절 받침대를 상하좌우로 조절하여 높이와 각도를 조절할 수 있도록 구성되어 있기 때문에, 사용자는 자세가 변화될 때마다 직접 모니터의 높낮이를 조절하거나 좌우의 각도를 조절하여 모니터 화면을 보기 편한 상태로 조절해야 한다는 불편함이 있다.In general, since the monitor is configured to adjust the height and angle by adjusting the lower angle adjustment feet up, down, left, and right, the user can directly adjust the height of the monitor whenever the posture changes, or adjust the angle of the left and right monitors. It is inconvenient to adjust the screen to a comfortable state.
이러한 불편함을 해결하기 위한 것으로, 국내 공개특허 2002-0014639호(적응적 화면 방향 전자동 조절 기능을 갖는 TFT형 LCD 모니터 및 TV 시스템)에는 사용자의 위치에 따라 LCD 모니터 또는 TV 화면의 방향을 자동으로 조절하는 방법이 개시되어 있으나, 상기 특허에는 안구 운동 모델을 통해 최적의 화면방향을 결정하는 방법에 대해 구체적으로 제시되어 있지 않기 때문에, 현실적으로 제품에 적용하기에는 곤란하다는 한계점이 있다. In order to solve this inconvenience, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0014639 (TFT-type LCD monitor and TV system with adaptive screen orientation automatic adjustment function) automatically adjusts the orientation of the LCD monitor or TV screen according to the user's position. A method of adjusting is disclosed, but since the patent does not specifically present a method for determining an optimal screen orientation through an eyeball movement model, there is a limitation in that it is difficult to apply to a product in reality.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 사용자의 자세 변화에 따라 모니터의 화면각도를 자동으로 조절할 수 있는 화면각도 자동 조절 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for automatically adjusting the screen angle that can automatically adjust the screen angle of the monitor according to the change in the posture of the user.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 화면각도 자동 조절 장치는, 사용자의 얼굴영상을 입력받기 위한 얼굴영상 입력부, 상기 얼굴영상 입력부를 통해 입력된 얼굴영상에서 얼굴영역을 추출하는 얼굴영역 추출부, 상기 얼굴영역 추출부를 통해 추출된 얼굴영역을 얼굴 템플릿 크기로 정규화하는 얼굴영역 정규화부, 상기 얼굴영역의 좌표값을 기준위치와 비교하여 사용자의 자세 변화에 따른 변위량을 추출하는 변위 추출부, 및 상기 변위 추출부를 통해 추출된 변위량에 따라 화면각도를 조절하는 각도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the apparatus for automatically adjusting the screen angle according to the present invention includes a face image input unit for receiving a face image of a user, a face region extracting unit for extracting a face region from a face image input through the face image input unit, A face region normalizer which normalizes the face region extracted by the face region extractor to a size of a face template, a displacement extractor which extracts a displacement amount according to a change in a posture of a user by comparing a coordinate value of the face region with a reference position; It characterized in that it comprises an angle adjusting unit for adjusting the screen angle according to the displacement amount extracted through the displacement extracting unit.
이하, 본 발명에 따른 화면각도 자동 조절 장치의 구성과 동작에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the automatic screen angle adjustment apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 화면각도 자동 조절 장치의 개략적인 블럭도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 화면각도 자동 조절 장치(100)는 얼굴영상 입력부(10), 얼굴영역 추출부(30), 얼굴영역 정규화부(50), 메모리부(60), 변위 추출부(70), 및 각도 조절부(90)를 포함한다.1 is a schematic block diagram of a device for automatically adjusting the screen angle according to the present invention. As shown in FIG. 1, the apparatus for automatically adjusting the screen angle 100 according to the present invention includes a face image input unit 10 and a face region extraction. The unit 30 includes a face region normalizing unit 50, a memory unit 60, a displacement extracting unit 70, and an angle adjusting unit 90.
얼굴영상 입력부(10)는 영상입력 수단(예를 들면, PC 카메라)을 통해 사용자의 얼굴영상을 입력받기 위한 것으로, 입력된 얼굴영상은 전기적인 신호로 변환되어 얼굴영역 추출부(30)로 출력되는데, 얼굴영상 입력부(10)는 사용자의 얼굴을 촬상할 수 있도록 모니터 주위에 장착되는 것이 바람직하다.The face image input unit 10 is for receiving a face image of a user through an image input means (for example, a PC camera), and the input face image is converted into an electrical signal and output to the face region extraction unit 30. The face image input unit 10 is preferably mounted around the monitor to capture the user's face.
한편, 얼굴영상 입력부(10)는 입력된 얼굴영상이 칼라 이미지인 경우 이를 흑백 이미지로 변환시켜 얼굴영역 추출부(30)로 출력하는데, 그 이유는 RGB(Red, Green, Blue) 방식의 칼라 이미지에는 색상 성분과 밝기 성분이 함께 혼용되어 있기 때문에 이로 인하여 얼굴영역 추출시 밝기 변화에 의한 오류가 나타날 수 있기 때문이다. Meanwhile, when the input face image is a color image, the face image input unit 10 converts the image into a black and white image and outputs it to the face region extractor 30. The reason is that a color image of RGB (Red, Green, Blue) method is used. This is because the color component and the brightness component are mixed together, which may cause errors due to the brightness change when extracting the face region.
얼굴영역 추출부(30)는 가버 필터 응답(Gabor Filter Response)을 이용하여 입력된 얼굴영상에서 얼굴영역을 찾아내는데, 가버 필터를 이용한 얼굴영역 검출 방법은 입력된 얼굴영상에 다양한 방향성과 주파수를 갖는 가버 필터들의 집합을 적용시키고 그 반응값에 따라 얼굴영역을 검출하는 것으로서, 영상처리 분야에서 일반적으로 사용되는 전처리 방법의 일종이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. The face region extractor 30 detects a face region from an input face image by using a Gabor Filter Response. The face region detection method using a Gabor filter has various directions and frequencies in the input face image. As a result of applying a set of Gabor filters and detecting a face region according to the response value, a detailed description thereof will be omitted since it is a kind of preprocessing method generally used in an image processing field.
얼굴영역 정규화부(50)는 상기 얼굴영역 추출부(30)를 통해 추출된 얼굴영역의 크기를 메모리부(60)에 저장된 얼굴 템플릿(61) 크기로 정규화하는데, 이하 도 2를 참조하여 얼굴영역 정규화부(50)에 대하여 더 자세히 설명한다. The face region normalization unit 50 normalizes the size of the face region extracted by the face region extraction unit 30 to the size of the face template 61 stored in the memory unit 60. Hereinafter, the face region normalization unit 50 will be described. The normalization unit 50 will be described in more detail.
도 2는 얼굴영역을 정규화하는 것을 설명하기 위한 도면으로, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 모니터 앞에 여러명의 사용자가 있는 경우, 상기 얼굴영상 입력부(10)를 통해 입력된 얼굴영상에는 여러명의 사용자 얼굴이 포함될 수 있는데, 이로 인하여 도 2(b)에 도시된 바와 같이 얼굴영역 추출부(30)에서는 하나의 얼굴영상으로부터 여러개의 얼굴영역이 추출될 수 있다. FIG. 2 is a diagram for explaining normalization of a face region. When there are a plurality of users in front of the monitor as shown in FIG. 2 (a), the face image inputted through the face image input unit 10 may have a plurality of faces. A user's face may be included. As a result, as shown in FIG. 2B, the face region extractor 30 may extract several face regions from one face image.
이렇게 얼굴영역 추출부(30)를 통해 여러개의 얼굴영역이 추출된 경우, 얼굴영역 정규화부(50)는, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 추출된 다수의 얼굴영역을 포함하는 사각형을 후보 얼굴영역(E)으로 설정한 다음, 후보 얼굴영역(E)의 크기를 계산하는데, 후보 얼굴영역(E)의 크기는 가장 우측에 위치하는 얼굴영역의 X좌표값과 가장 좌측에 위치하는 얼굴영역의 X좌표값과의 차이, 및 가장 상측에 위치하는 얼굴영역의 Y좌표값과 가장 하측에 위치하는 얼굴영역의 Y좌표값과의 차이에 따라 간단하게 계산될 수 있다. 그 다음, 얼굴영역 정규화부(50)는 후보 얼굴영역(E)을 메모리부(60)에 저장된 얼굴 템플릿(61) 크기로 축소시킨 후, 축소된 후보 얼굴영역을 정규화된 얼굴영역(F)으로 설정한다.When a plurality of face regions are extracted through the face region extractor 30 as described above, the face region normalization unit 50 may candidate for a rectangle including a plurality of face regions extracted as shown in FIG. After setting the face area (E), the size of the candidate face area (E) is calculated, and the size of the candidate face area (E) is the X-coordinate value of the rightmost face area and the leftmost face area. It can be calculated simply according to the difference between the X coordinate value of and the Y coordinate value of the face area located on the uppermost side and the Y coordinate value of the face area located on the lowermost side. Next, the face region normalization unit 50 reduces the candidate face region E to the size of the face template 61 stored in the memory unit 60, and then reduces the reduced candidate face region to the normalized face region F. FIG. Set it.
한편, 상기 메모리부(60)에 저장된 얼굴 템플릿(61)은 얼굴영역의 특성을 나타내는 템플릿으로, 변위 추출부(70)는 이 얼굴 템플릿(61)을 이용하여 템플릿 매칭을 통해 정규화된 얼굴영역의 좌표값을 계산하고, 계산된 얼굴영역의 좌표값을 기준위치와 비교하여 사용자의 자세 변화에 따른 변위량을 추출하는데, 이하 도 3 및 도 4를 참조하여 변위 추출부(70)에 대하여 더 자세히 설명한다. Meanwhile, the face template 61 stored in the memory unit 60 is a template representing the characteristics of the face region, and the displacement extractor 70 uses the face template 61 to normalize the face region. The coordinate value is calculated and the displacement amount according to the posture change of the user is extracted by comparing the calculated coordinate value of the face region with the reference position. Hereinafter, the displacement extracting unit 70 will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4. do.
템플릿 매칭(Template Matching)이란, 특정 이미지 인식을 위해 인식할 영상의 특성을 템플릿으로 만들어 놓고 입력 영상의 특성과 템플릿과의 유사 정도를 측정하는 패턴 매칭 방법이다.Template matching is a pattern matching method for measuring the similarity between the characteristics of the input image and the template by making the characteristics of the image to be recognized as a template for recognizing a specific image.
즉, 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이 이러한 템플릿 매칭의 개념을 이용하여 얼굴영역의 특성을 얼굴 템플릿(61)으로 설정해 놓은 다음, 변위 추출부(70)를 통해 입력된 얼굴영상에서 얼굴 템플릿(61)과 유사한 블럭을 찾아내어 얼굴영역의 좌표값을 구하고, 얼굴영역의 좌표값과 기준위치를 비교하여 변위량을 추출한다. That is, in the present invention, as shown in FIG. 3, the facial region is set to the face template 61 using the concept of template matching, and then the face template is input from the face image input through the displacement extractor 70. Find a block similar to (61), find the coordinate value of the face area, and extract the displacement by comparing the coordinate value of the face area with the reference position.
도 4는 얼굴영역의 변위량을 추출하는 것을 설명하기 위한 도면으로, 도 4에 도시된 바와 같이 변위 추출부(70)는 템플릿 매칭을 통해 얼굴영역의 좌표값이 구해지면 계산된 얼굴영역의 좌표값을 기준위치와 비교하여 변위량을 추출하는데, 여기에서 기준위치란 모니터의 시야각이 최대일 때의 사용자 얼굴의 위치, 즉, 모니터 화면을 가장 편하게 볼 수 있는 상태에서의 사용자 얼굴의 위치를 의미한다. 4 is a view for explaining the extraction of the displacement amount of the face area, as shown in FIG. 4, the displacement extracting unit 70 is calculated when the coordinate value of the face area is obtained through the template matching coordinates of the calculated face area The amount of displacement is extracted by comparing with the reference position, where the reference position refers to the position of the user's face when the viewing angle of the monitor is maximum, that is, the position of the user's face in a state where the monitor screen can be most conveniently viewed.
각도 조절부(90)는 상기 변위 추출부(70)를 통해 추출된 변위량에 따라 모니터를 상하좌우로 회동시키기 위한 것으로, 디스플레이 장치 분야에서 일반적으로 사용되는 각도 조절부와 그 구성 및 동작이 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.The angle adjuster 90 is used to rotate the monitor up, down, left, and right according to the displacement amount extracted by the displacement extractor 70. Since the angle adjuster 90 is generally the same as the configuration and operation of the angle adjuster commonly used in the field of display devices, Detailed description thereof will be omitted.
본 실시예에서는 부피가 작고 가벼운 LCD 모니터의 화면각도를 조절하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 TV, 스크린 등 다른 디스플레이 장치의 화면 각도를 조절하는 것에도 적용이 가능하며, 사용자가 모니터를 자동조절 모드로 설정하지 않으면 기존의 모니터와 동일하게 수동으로 화면각도를 조절할 수 있다.In the present embodiment, the screen angle of the small and light LCD monitor is described as an example. However, the present invention can be applied to adjusting the screen angle of other display devices such as a TV and a screen, and the user automatically adjusts the screen angle. If you do not set the adjustment mode, you can adjust the screen angle manually, just like a conventional monitor.
이하, 본 발명에 따른 화면각도 자동 조절 방법에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an automatic screen angle adjustment method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명에 따른 화면각도 자동 조절 방법의 전체적인 흐름도이다.5 is an overall flowchart of a method for automatically adjusting the screen angle according to the present invention.
우선, 얼굴영상 입력부(10)를 통해 사용자의 얼굴영상이 입력되면(S10), 얼굴영역 추출부(30)가 가버 필터 응답을 이용하여 입력된 얼굴영상에서 얼굴영역을 추출한다(S20). First, when a face image of a user is input through the face image input unit 10 (S10), the face region extractor 30 extracts a face region from the input face image using a Gabor filter response (S20).
그 다음, 얼굴영역 정규화부(50)는 상기 얼굴영역 추출부(30)를 통해 추출된 얼굴영역을 메모리부(60)에 저장된 얼굴 템플릿(61) 크기로 정규화하는데(S30), 이하 얼굴영역 정규화 단계(S30)에 대하여 도 6을 참조하여 더 자세히 설명한다. Next, the face region normalization unit 50 normalizes the face region extracted by the face region extraction unit 30 to the size of the face template 61 stored in the memory unit 60 (S30). Step S30 will be described in more detail with reference to FIG. 6.
도 6은 도 5에 있어서 얼굴영역 정규화 단계의 상세 흐름도이다.FIG. 6 is a detailed flowchart of a face region normalization step in FIG. 5.
우선, 얼굴영역 정규화부(50)는 상기 얼굴영역 추출부(30)로부터 하나의 얼굴영역이 추출되었는지를 확인하여(S31), 하나의 얼굴영역만 추출된 경우 얼굴영역을 메모리부(60)에 저장된 얼굴 템플릿(61) 크기로 정규화한다(S32).First, the face region normalization unit 50 checks whether one face region is extracted from the face region extraction unit 30 (S31), and extracts the face region to the memory unit 60 when only one face region is extracted. Normalized to the size of the stored face template 61 (S32).
한편, 상기 얼굴영역 추출부(30)를 통해 다수의 얼굴영역이 추출된 경우, 얼굴영역 정규화부(50)는, 도 2에 도시된 바와 같이 추출된 다수의 얼굴영역을 포함하는 사각형을 후보 얼굴영역(E)으로 설정한 후 이 후보 얼굴영역(E)의 크기를 계산한다(S33~S34). 그 다음, 얼굴영역 정규화부(50)는 후보 얼굴영역(E)을 메모리부(60)에 저장된 얼굴 템플릿(61) 크기로 축소시켜 축소된 후보 얼굴영역을 정규화된 얼굴영역(F)으로 설정한다(S35~S36).Meanwhile, when a plurality of face regions are extracted through the face region extractor 30, the face region normalization unit 50 may form a rectangle including a plurality of face regions extracted as shown in FIG. 2. After setting to the area E, the size of the candidate face area E is calculated (S33 to S34). Next, the face region normalization unit 50 reduces the candidate face region E to the size of the face template 61 stored in the memory unit 60 and sets the reduced candidate face region as the normalized face region F. FIG. (S35-S36).
상기와 같은 과정을 거쳐 얼굴영역이 정규화되면, 변위 추출부(70)는 템플릿 매칭을 통해 입력된 얼굴영상에서 얼굴영역의 좌표값을 계산하여(S40), 계산된 얼굴영역의 좌표값을 기준위치와 비교하여 사용자의 자세 변화에 따른 변위량을 추출하는데(S50), 변위량을 추출하는 방법에 대하여는 도 3 및 도 4와 관련된 설명에서 상세히 설명하였으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.When the face region is normalized through the above process, the displacement extracting unit 70 calculates the coordinate value of the face region in the face image input through template matching (S40), and calculates the coordinate value of the calculated face region as a reference position. Compared to the extraction of the displacement amount according to the user's posture change (S50), the method of extracting the displacement amount has been described in detail in the description associated with Figures 3 and 4 will not be described in detail.
그 다음, 각도조절부(90)는 상기 변위 추출부(70)를 통해 추출된 변위량이 0인지를 확인하여(S60), 변위량이 0이면 사용자의 자세가 변화되지 않은 것으로 판단하여 화면각도 조절을 하지 않으며, 변위량이 0이 아니면 사용자의 자세가 변화된 것으로 판단하여 내장된 모터를 구동시켜 추출된 변위량에 따라 모니터의 각도를 조절한다(S70).Then, the angle adjusting unit 90 checks whether the displacement amount extracted through the displacement extracting unit 70 is 0 (S60), and if the displacement amount is 0, it is determined that the posture of the user is not changed to adjust the screen angle. If the displacement amount is not 0, it is determined that the user's posture is changed to drive the built-in motor to adjust the angle of the monitor according to the extracted displacement amount (S70).
따라서, 본 발명에 따르면 사용자의 자세 변화에 따라 자동으로 모니터의 각도를 조절할 수 있으며, 모니터 앞에 여러명의 사용자가 존재하는 경우 여러 사용자가 모두 편리하게 볼 수 있도록 모니터의 화면각도를 자동으로 조절할 수 있다.Therefore, according to the present invention, the angle of the monitor can be automatically adjusted according to the change of the user's posture, and when there are a plurality of users in front of the monitor, the screen angle of the monitor can be automatically adjusted so that all of the users can conveniently see them. .
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 사용자의 자세 변화에 따라 모니터의 각도를 자동으로 조절할 수 있으므로, 사용자에게 최적의 시야각을 제공할 수 있다는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, since the angle of the monitor can be automatically adjusted according to the change of the posture of the user, there is an effect that the optimal viewing angle can be provided to the user.
도 1은 본 발명에 따른 화면각도 자동 조절 장치의 개략적인 블럭도이다.1 is a schematic block diagram of a device for automatically adjusting the screen angle according to the present invention.
도 2는 얼굴영역을 정규화하는 것을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining normalization of a face region.
도 3은 템플릿 매칭을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for describing template matching.
도 4는 얼굴영역의 변위량을 추출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the extraction of the displacement amount of the face region.
도 5는 본 발명에 따른 화면각도 자동 조절 방법의 전체적인 흐름도이다.5 is an overall flowchart of a method for automatically adjusting the screen angle according to the present invention.
도 6은 도 5에 있어서 얼굴영역 정규화 단계의 상세 흐름도이다.FIG. 6 is a detailed flowchart of a face region normalization step in FIG. 5.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing
10...얼굴영상 입력부 30...얼굴영역 추출부10.Face image input unit 30 ... Face region extractor
50...얼굴영역 정규화부 60...메모리부50.Face area normalization section 60 ... Memory section
61...얼굴 템플릿 70...변위 추출부61.Face template 70 ... Displacement extractor
90...각도 조절부 90 ... angle adjuster
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