TWI622296B - 螢幕影像畫面防抖系統及方法 - Google Patents

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TWI622296B TW104100175A TW104100175A TWI622296B TW I622296 B TWI622296 B TW I622296B TW 104100175 A TW104100175 A TW 104100175A TW 104100175 A TW104100175 A TW 104100175A TW I622296 B TWI622296 B TW I622296B
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Abstract

一種螢幕影像畫面防抖系統及方法，應用於手持顯示裝置中，該手持顯示裝置包括攝像單元及顯示螢幕。利用人臉檢測與識別技術持續從攝像單元攝取的包括觀看者在內的場景中，偵測出觀看者的雙眼眼球位置構成的連線與顯示螢幕的縱軸之間偏移角度與時間的關係、雙眼眼球構成的連線的中點位置座標與時間的關係、雙眼眼球之間的距離與時間的關係，根據觀看者雙眼眼球構成的連線偏移角度結合人眼在顯示螢幕中的標準模型，推算出影像畫面應調整的顯示角度與位置等，從而讓觀看者視線的水準位置與影像畫面顯示的水準位置一致或相同。

Description

螢幕影像畫面防抖系統及方法
本發明涉及一種智慧顯示技術，特別是涉及一種手持顯示裝置的螢幕影像畫面防抖系統及方法。
當今，隨著科技的發展，越來越多的智慧手持顯示裝置活躍在電子市場，如手機，平板電腦，MP4，電子書等。這類產品因為其便攜性，可以隨時隨地持於手中使用，但正是這種手持的特性，使得手持設備的穩定完全依靠手的穩定，造成了顯示裝置播放影像時螢幕畫面容易抖動，導致觀看者的視線水準位置與影像畫面顯示的水準位置不一，此時，觀看者大腦為配合所看到的影像畫面水準位置，將自動調節眼睛的視線位置，時間久了會造成眼球肌肉過度緊繃，影響視力的同時還會造成眼睛斜視等危害。因此，關於消除手持顯示裝置在播放影像的過程中螢幕影像畫面防抖的技術變成了需求。
鑒於以上內容，有必要提供一種螢幕影像畫面防抖系統及方法，能夠使觀看者在觀看手持顯示裝置螢幕影像畫面的過程中，使影像畫面相對於人眼穩定顯示。
一種螢幕影像畫面防抖系統，運行於手持顯示裝置中，該手持顯示裝置包括攝像單元及顯示螢幕，該系統包括：第一創建模型模組，用於創建觀看者最佳握持所述手持顯示裝置時觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型，及觀看者最佳觀看顯示螢幕時影像畫面在顯示螢幕中的標準模型；偵測模組，用於觀看者在觀看影像畫面的過程中，利用人臉檢測與識別技術持續從攝像單元攝取的包括觀看者在內的場景中偵測出觀看者人眼區域；第二創建模型模組，用於將偵測模組即時偵測出的觀看者的雙眼眼球位置構成的連線與顯示螢幕縱軸之間偏移角度與時間的關係、雙眼眼球構成的連線的中點位置座標與時間的關係、雙眼眼球之間的距離與時間的關係作為觀看者觀看顯示螢幕時觀看者人眼在顯示螢幕中的時間模型；分析模組，用於即時分析所述觀看者人眼在顯示螢幕中的時間模型與所述觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型是否相同；及當所述觀看者人眼在顯示螢幕中的時間模型與所述觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型不相同時，藉由調整模組調整影像畫面的水平線與顯示螢幕縱軸之間的角度，影像畫面的中心位置，影像畫面的對角線長度。
一種螢幕影像畫面防抖方法，運行於手持顯示裝置中，該手持顯示裝置包括攝像單元及顯示螢幕，該方法包括：創建觀看者最佳握持所述手持顯示裝置時觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型，及觀看者最佳觀看顯示螢幕時影像畫面在顯示螢幕中的標準模型；觀看者在觀看影像畫面的過程中，利用人臉檢測與識別技術持續從攝像單元攝取的包括觀看者在內的場景中偵測出觀看者人眼區域；將偵測模組即時偵測出的觀看者的雙眼眼球位置構成的連線與顯示螢幕縱軸之間偏移角度與時間的關係、雙眼眼球構成的連線的中點位置座標與時間的關係、雙眼眼球之間的距離與時間的關係作為觀看者觀看顯示螢幕時觀看者人眼在顯示螢幕中的時間模型；即時分析所述觀看者人眼在顯示螢幕中的時間模型與所述觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型是否相同；及當所述觀看者人眼在顯示螢幕中的時間模型與所述觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型不相同時，調整影像畫面的水平線與顯示螢幕縱軸之間的角度，影像畫面的中心位置，影像畫面的對角線長度。
相較於習知技術，本發明所述的螢幕影像畫面防抖系統及方法，能夠在觀看者觀看手持顯示裝置螢幕影像畫面的過程中，利用安裝在手持顯示裝置的攝像單元結合人臉識別技術持續對觀看者臉部、眼睛區域與眼球位置進行判別，自動根據測得的觀看者雙眼眼球構成的連線偏移角度，自動調整影像畫面的顯示角度，使影像畫面相對於人眼穩定顯示，有效避免因上下左右前後抖動或者旋轉等不穩定的運動，導致觀看的視線水準位置與影像畫面顯示的水準位置不一，從而造成眼睛疲勞、觀看影像模糊的問題發生。
圖1是本發明螢幕影像畫面防抖系統較佳實施例的運行環境示意圖。
圖2是一種手持顯示裝置的正面示意圖。
圖3是本發明螢幕影像畫面防抖系統較佳實施例的功能模組圖。
圖4是本發明螢幕影像畫面防抖方法較佳實施例的流程圖。
圖5是觀看者最佳握持手持顯示裝置時觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型示意圖。
圖6是觀看者最佳觀看顯示螢幕時影像畫面在顯示螢幕中的標準模型示意圖。
圖7是觀看者觀看顯示螢幕時觀看者人眼在顯示螢幕中的時間模型示意圖。
圖8是採用影像畫面防抖方法調整影像畫面顯示的示意圖。
請同時參閱圖1和圖2所示，其中，圖1是本發明螢幕影像畫面防抖系統較佳實施例的運行環境示意圖，圖2是一種手持顯示裝置的正面示意圖。在本實施例中，所述的螢幕影像畫面防抖系統14安裝並運行於手持顯示裝置1中。所述手持顯示裝置1，還包括，但不僅限於，攝像單元10、顯示螢幕12、微處理器16及儲存裝置18。所述手持顯示裝置1可以是手機、平板電腦、MP4、電子書等任何具備顯示螢幕12的顯示裝置。本實施例中以手機為例進行說明本發明。
所述攝像單元10為一種影像攝取設備，例如數位攝像機等，可以是安裝於所述手持顯示裝置1的正前方，也可以是外掛於所述手持顯示裝置1的正前方，用於當觀看者藉由手持顯示裝置1觀看影像畫面的過程中，對顯示螢幕12的前方包括觀看者在內的場景進行拍攝，以攝取包含觀看者在內的場景影像。
所述的顯示螢幕12位於所述手持顯示裝置1的正面，用於播放並顯示影像畫面。
參閱圖3所示，是本發明螢幕影像畫面防抖系統較佳實施例的功能模組圖。在本實施例中，本發明所述的螢幕影像畫面防抖系統14可以被分割成一個或多個模組，所述一個或多個模組均被儲存於手持顯示裝置1的儲存裝置18中，並由一個或多個微處理器16（本實施例為一個處理器）所執行，以完成本發明。
所述的螢幕影像畫面防抖系統14包括第一創建模型模組140、偵測模組142、第二創建模型模組144、分析模組146及調整模組148。本發明所稱的模組是指能夠完成特定功能的一系列電腦程式段，比程式更適合於描述軟體在手持顯示裝置1中的執行過程。關於各功能模組140-148的功能說明將在下圖4的流程圖中作具體描述。
參閱圖4所示，是本發明螢幕影像畫面防抖方法較佳實施例的流程圖。
在本實施例中，所述螢幕影像畫面防抖方法應用在顯示螢幕12中，在觀看者觀看顯示螢幕12影像畫面的過程中，持續對顯示螢幕12的前方包括觀看者在內的場景進行拍攝，以攝取包含觀看者在內的場景影像，並對攝取的影像進行臉部識別，本實施例中用到的人臉識別技術因其比較成熟，在此不做過多解釋。根據該螢幕影像畫面防抖方法可有效避免觀看者因握持手持顯示裝置抖動或者旋轉等不確定運動而使觀看視線與影像畫面的顯示角度出現差異，造成眼睛疲勞等問題發生。
步驟41，第一創建模型模組140創建觀看者最佳握持所述手持顯示裝置1時觀看者人眼在顯示螢幕12中的標準模型及觀看者最佳觀看顯示螢幕12時影像畫面在顯示螢幕12中的標準模型。要求觀看者握持手持顯示裝置1時，在顯示螢幕12的影像畫面中，觀看者的雙眼眼球位置構成的連線與顯示螢幕12橫向軸線平行、觀看者的雙眼眼球位置構成的連線與顯示螢幕12縱向軸線垂直。
在本實施例中，以顯示螢幕12的左下角為座標原點，以顯示螢幕12的橫向軸線為座標的軸，以顯示螢幕12的縱向軸線為座標的軸。根據人臉檢測與識別技術取得顯示螢幕12的影像畫面中觀看者雙眼眼球構成的連線的中點位置座標、雙眼眼球之間的距離、雙眼眼球構成的連線與顯示螢幕12縱向軸線之間的角度等資料作為觀看者最佳握持所述手持顯示裝置1時觀看者人眼在顯示螢幕12中的標準模型，並將所述的人眼在顯示螢幕12中的標準模型儲存於儲存裝置18中，作為後續判斷觀看者眼部位置是否變更的依據，以及作為後續如何調整顯示螢幕12使之播放影像畫面時相對於觀看者人眼保持一致的參照。
同時參考圖5和圖6所示，其中，圖5是觀看者最佳握持手持顯示裝置時觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型示意圖，圖6是觀看者最佳觀看顯示螢幕時影像畫面在顯示螢幕中的標準模型示意圖。
在本實施例中，顯示螢幕12的影像畫面中觀看者雙眼眼球構成的連線的中點位置座標為、雙眼眼球之間的距離為、雙眼眼球構成的連線與顯示螢幕12軸之間的角度為，且。影像畫面的水平線與顯示螢幕12軸之間的角度為，且，影像畫面的中心位置為，影像畫面的對角線長度為。
步驟42，在觀看者觀賞影像畫面過程中，偵測模組142利用攝像單元10持續對顯示螢幕12的前方包含觀看者在內的場景進行拍攝，以取得包含觀看者在內的場景影像。
步驟43，偵測模組142根據人臉檢測與識別技術從攝像單元10攝得的包含觀看者在內的場景影像中，偵測出觀看者的臉部區域。根據臉部區域中的眼球特徵從場景影像的臉部區域偵測出觀看者的雙眼眼球位置，並偵測出觀看者的雙眼眼球位置構成的連線與顯示螢幕12軸之間偏移角度、雙眼眼球構成的連線的中點位置座標、雙眼眼球之間的距離。
步驟S44，第二創建模組144創建觀看者觀看顯示螢幕12時觀看者人眼在顯示螢幕12中的時間模型。具體地是將偵測模組144即時偵測出的觀看者的雙眼眼球位置構成的連線與顯示螢幕12的軸之間偏移角度與時間的關係、雙眼眼球構成的連線的中點位置座標與時間的關係、雙眼眼球之間的距離與時間的關係作為觀看者人眼在顯示螢幕12中的時間模型。
圖7是觀看者觀看顯示螢幕時觀看者人眼在顯示螢幕中的時間模型示意圖。
在本實施例中，觀看者的雙眼眼球位置構成的連線與顯示螢幕12的軸之間偏移角度與時間的關係為、雙眼眼球構成的連線的中點位置座標與時間的關係為、雙眼眼球之間的距離與時間的關係為。
步驟S45，分析模組146即時分析所述觀看者人眼在顯示螢幕12中的時間模型與所述觀看者人眼在顯示螢幕12中的標準模型是否相同。若所述觀看者人眼在顯示螢幕12中的時間模型與所述觀看者人眼在顯示螢幕12中的標準模型不相同，則執行步驟46；若所述觀看者人眼在顯示螢幕12中的時間模型與所述觀看者人眼在顯示螢幕12中的標準模型相同，則返回步驟42，繼續利用攝像單元10持續對顯示螢幕12的前方包含觀看者在內的場景進行拍攝。
步驟S46，調整模組148根據觀看者雙眼眼球構成的連線偏移角度及所述觀看者人眼在顯示螢幕12中的標準模型推算出影像畫面的水平線與顯示螢幕縱軸之間的角度，影像畫面的中心位置，影像畫面的對角線長度。
圖8是採用影像畫面防抖方法調整影像畫面顯示的示意圖。
為了保持觀看者觀看的顯示螢幕12的水準位置與影像畫面顯示的水準位置一致或相同，應當滿足：，，。所述為一固定正常數。
應當說明的是，採用螢幕影像畫面防抖方法調整影像畫面的顯示角度時，調整模組148保持顯示螢幕12的外邊框不動，僅旋轉顯示螢幕12上影像畫面顯示的角度，使顯示螢幕12上影像畫面顯示的角度與觀看者人眼偏移的角度一致，讓觀看者觀看的顯示螢幕12的水準位置與影像畫面顯示的水準位置一致或相同。
另外，為避免觀看者在觀看顯示螢幕12的影像畫面過程中，對觀看者眼部連線傾斜角度判別過於敏銳而導致對影像畫面的顯示角度調整過於頻繁，給觀看者觀看影像畫面造成困擾，調整模組148將在偵測出觀看者雙眼眼球位置構成的連線偏移一預設時間段後方進行調整。所述一預設時間段可以是，例如3秒鐘，或者調整模組148將在偵測出觀看者雙眼眼球位置構成的連線偏移一預設角度後方進行調整。所述一預設角度可以是，例如5°。
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照以上較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換都不應脫離本發明技術方案的精神和範圍。
1‧‧‧手持顯示裝置
10‧‧‧攝像單元
12‧‧‧顯示螢幕
14‧‧‧螢幕影像畫面防抖系統
140‧‧‧第一創建模型模組
142‧‧‧偵測模組
144‧‧‧第二創建模型模組
146‧‧‧分析模組
148‧‧‧調整模組
16‧‧‧微處理器
18‧‧‧儲存裝置
無

Claims (10)

  1. 一種螢幕影像畫面防抖系統，運行於手持顯示裝置中，該手持顯示裝置包括攝像單元及顯示螢幕，其中，該系統包括：
    第一創建模型模組，用於創建觀看者最佳握持所述手持顯示裝置時觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型，及觀看者最佳觀看顯示螢幕時影像畫面在顯示螢幕中的標準模型；
    偵測模組，用於在觀看者觀看影像畫面的過程中，利用人臉檢測與識別技術持續從攝像單元攝取的包括觀看者在內的場景影像中偵測出觀觀看者臉部區域，並根據臉部區域中的眼球特徵從場景影像的臉部區域偵測出觀看者的雙眼眼球位置；
    第二創建模型模組，用於將偵測模組即時偵測出的觀看者的雙眼眼球位置構成的連線與顯示螢幕縱軸之間偏移角度與時間的關係
    Figure TWI622296B_C0001
    、雙眼眼球構成的連線的中點位置座標與時間的關係
    Figure TWI622296B_C0002
    、雙眼眼球之間的距離與時間的關係
    Figure TWI622296B_C0003
    作為觀看者觀看顯示螢幕時觀看者人眼在顯示螢幕中的時間模型；
    分析模組，用於即時分析所述觀看者人眼在顯示螢幕中的時間模型與所述觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型是否相同；及
    調整模組，用於當所述觀看者人眼在顯示螢幕中的時間模型與所述觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型不相同時，調整影像畫面的水平線與顯示螢幕縱軸之間的角度
    Figure TWI622296B_C0004
    ，影像畫面的中心位置
    Figure TWI622296B_C0005
    ，影像畫面的對角線長度
    Figure TWI622296B_C0006
    。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的螢幕影像畫面防抖系統，其中，觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型包括觀看者在顯示螢幕的影像畫面中雙眼眼球構成的連線的中點位置座標為
    Figure TWI622296B_C0007
    、雙眼眼球之間的距離為
    Figure TWI622296B_C0008
    、雙眼眼球構成的連線與顯示螢幕縱軸之間的角度為
    Figure TWI622296B_C0009
    ，且
    Figure TWI622296B_C0010
    。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的螢幕影像畫面防抖系統，其中，影像畫面在顯示螢幕中的標準模型包括影像畫面的水平線與顯示螢幕縱軸之間的角度為
    Figure TWI622296B_C0011
    ，且
    Figure TWI622296B_C0012
    ，影像畫面的中心位置為
    Figure TWI622296B_C0013
    ，影像畫面的對角線長度為
    Figure TWI622296B_C0014
    。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的螢幕影像畫面防抖系統，其中，所述調整模組的調整滿足：
    Figure TWI622296B_C0015
    ，
    Figure TWI622296B_C0016
    ，
    Figure TWI622296B_C0017
    ，其中所述
    Figure TWI622296B_C0018
    為一固定正常數。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的螢幕影像畫面防抖系統，其中，所述調整模組將在偵測出觀看者雙眼眼球位置構成的連線偏移一預設時間段後，或者將在偵測出觀看者雙眼眼球位置構成的連線偏移一預設角度後，調整影像畫面顯示的角度。
  6. 一種螢幕影像畫面防抖方法，運行於手持顯示裝置中，該手持顯示裝置包括攝像單元及顯示螢幕，其中，該方法包括：
    創建觀看者最佳握持所述手持顯示裝置時觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型，及觀看者最佳觀看顯示螢幕時影像畫面在顯示螢幕中的標準模型；
    在觀看者觀看影像畫面的過程中，利用人臉檢測與識別技術持續從攝像單元攝取的包括觀看者在內的場景影像中偵測出觀觀看者臉部區域，並根據臉部區域中的眼球特徵從場景影像的臉部區域偵測出觀看者的雙眼眼球位置；
    將偵測模組即時偵測出的觀看者的雙眼眼球位置構成的連線與顯示螢幕縱軸之間偏移角度與時間的關係
    Figure TWI622296B_C0019
    、雙眼眼球構成的連線的中點位置座標與時間的關係
    Figure TWI622296B_C0020
    、雙眼眼球之間的距離與時間的關係
    Figure TWI622296B_C0021
    作為觀看者觀看顯示螢幕時觀看者人眼在顯示螢幕中的時間模型；
    即時分析所述觀看者人眼在顯示螢幕中的時間模型與所述觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型是否相同；及
    當所述觀看者人眼在顯示螢幕中的時間模型與所述觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型不相同時，調整影像畫面的水平線與顯示螢幕縱軸之間的角度
    Figure TWI622296B_C0022
    ，影像畫面的中心位置
    Figure TWI622296B_C0023
    ，影像畫面的對角線長度
    Figure TWI622296B_C0024
    。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的螢幕影像畫面防抖方法，其中，觀看者人眼在顯示螢幕中的標準模型包括觀看者在顯示螢幕的影像畫面中雙眼眼球構成的連線的中點位置座標為
    Figure TWI622296B_C0025
    、雙眼眼球之間的距離為
    Figure TWI622296B_C0026
    、雙眼眼球構成的連線與顯示螢幕縱軸之間的角度為
    Figure TWI622296B_C0027
    ，且
    Figure TWI622296B_C0028
    。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的螢幕影像畫面防抖方法，其中，影像畫面在顯示螢幕中的標準模型包括影像畫面的水平線與顯示螢幕縱軸之間的角度為
    Figure TWI622296B_C0029
    ，且
    Figure TWI622296B_C0030
    ，影像畫面的中心位置為
    Figure TWI622296B_C0031
    ，影像畫面的對角線長度為
    Figure TWI622296B_C0032
    。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的螢幕影像畫面防抖方法，其中，所述調整影像畫面的調整滿足：
    Figure TWI622296B_C0033
    ，
    Figure TWI622296B_C0034
    ，
    Figure TWI622296B_C0035
    ，其中所述
    Figure TWI622296B_C0036
    為一固定正常數。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的螢幕影像畫面防抖方法，其中，在偵測出觀看者雙眼眼球位置構成的連線偏移一預設時間段後，或者在偵測出觀看者雙眼眼球位置構成的連線偏移一預設角度後，調整影像畫面顯示的角度。
TW104100175A 2014-12-04 2015-01-06 螢幕影像畫面防抖系統及方法 TWI622296B (zh)

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