基于眼球识别的自动调节显示设备及其自动调节的方法.pdf

本发明公开了一种基于眼球识别的自动调节显示设备及其自动调节的方法。基于眼球识别的自动调节显示设备，包括固定座、显示器本体和驱动机构，所述驱动机构设置于所述固定座和所述显示器本体之间，且分别与所述固定座和所述显示器本体连接；还包括控制电路，所述控制电路与所述驱动机构电连接；还包括图像采集装置，所述图像采集装置设置在所述显示器本体正面，用于采集所述显示器本体正面相对的区域的图像数据，所述图像采集装置与所述控制电路电连接。利用眼球识别技术，并非利用人脸识别，可真正识别人眼所看的角度，可解决一般人脸位置识别造成的调整错误，同时提升用户的使用体验度。

权利要求书
1.  一种基于眼球识别的自动调节显示设备，其特征在于，包括固定座、显 示器本体和驱动机构，所述驱动机构设置于所述固定座和所述显示器本体之间， 且分别与所述固定座和所述显示器本体连接；还包括控制电路，所述控制电路 与所述驱动机构电连接；还包括图像采集装置，所述图像采集装置设置在所述 显示器本体正面，用于采集所述显示器本体正面相对的区域的图像数据，所述 图像采集装置与所述控制电路电连接。

2.  根据权利要求1所述的基于眼球识别的自动调节显示设备，其特征在于， 所述图像采集装置设置于所述显示器本体正面的正上方的位置。

3.  根据权利要求1所述的基于眼球识别的自动调节显示设备，其特征在于， 所述驱动机构为程控驱动机构，用于根据所述控制电路的指令调节所述显示器 本体的俯仰角和/或方向角和/或左右倾角和/或高度。

4.  根据权利要求3所述的基于眼球识别的自动调节显示设备，其特征在于， 所述程控驱动机构中还设置有传感器，所述传感器，用于将所述显示器本体的 俯仰角和/或方向角和/或左右倾角和/或高度的当前值反馈给所述控制 电路。

5.  根据权利要求1所述的基于眼球识别的自动调节显示设备，其特征在于， 所述控制电路包括数据处理器、数据接收端口和指令输出端口，所述数据处理 器分别与所述数据接收端口和所述指令输出端口电连接；所述数据接收端口与 所述图像采集装置电连接，所述指令输出端口与所述驱动机构电连接。

6.  根据权利要求5所述的基于眼球识别的自动调节显示设备，其特征在于， 所述数据处理器包括：
图像分析模块，用于分析所述图像采集装置获取得到的整个图像，从中寻找 人脸图像，如果找到则提取所述人脸图像；
人脸分析模块，用于分析所述人脸图像，得出人脸尺寸，并从中找出眼睛的 图像，并计算得出所述眼睛在所述整个图像中的人眼坐标位置；
距离分析模块，用于根据所述人脸尺寸，获得所述人脸距离所述显示器本体 的距离；
角度获取模块，用于根据所述人眼坐标位置中的人眼高度值，获得人眼相对 于所述显示器本体的相对角度；
最佳角度对应表模块，用于存储事先测得的人眼相对于所述显示器本体的相 对角度与显示器最佳角度的对应关系；
角度比对模块，用于以当前的所述相对角度与预设于所述最佳角度对应表模 块中的相对角度相比对，定位到相同或最相近的相对角度值，并取得与该相对 角度值相对应的显示器本体最佳角度值；
调节指令生成模块，用于根据所述最佳角度值和所述显示器本体的当前角度 值计算得出需要调节的方向和角度值，并将所述方向和角度值转化为程控指令， 通过所述指令输出端口将所述程控指令传递给所述程控驱动机构。

7.  权利要求1-6任一所述的基于眼球识别的自动调节显示设备的自动调节方 法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，事先测得的人眼相对于所述显示器本体的相对角度与显示器最佳角度的 对应关系，并存储于最佳角度对应表模块中；
S2，以预设频率获取显示器本体前方的整个图像；
S3，分析所述图像采集装置获取得到的整个图像，从中寻找人脸图像，如果 没有找到则继续在下一张所述整个图像中寻找，如果找到则提取所述人脸图像；
S4，分析所述人脸图像，得出人脸尺寸，并从中找出眼睛的图像，并计算得 出所述眼睛在所述整个图像中的人眼坐标位置；
S5，获得所述人脸距离所述显示器本体的距离；
S6，根据所述人眼坐标位置中的人眼高度值，获得人眼相对于所述显示器本 体的相对角度；
S7，以当前的所述相对角度与预设于所述最佳角度对应表模块中的相对角度 相比对，定位到相同或最相近的相对角度值，并取得与该相对角度值相对应的 显示器本体最佳角度值；
S8，根据所述最佳角度值和所述显示器本体的当前角度值计算得出需要调节 的方向和角度值，并将所述方向和角度值转化为程控指令，通过指令输出端口 将所述程控指令传递给驱动机构；
S9，所述驱动机构根据所述指令驱动所述显示器本体调节到相应的位置及角 度。

8.  根据权利要求7所述的自动调节方法，其特征在于，S3中当在连续N张所 述整个图像中都寻找不到人脸图像时，则暂时停止图像采集，结束；N为预设值， N为大于等于2的整数。

9.  根据权利要求7所述的自动调节方法，其特征在于，S5具体为根据人脸面 积的大小尺寸算出实际人脸与所述显示器本体的距离，和/或利用测试方法取 得人脸面积对应的屏幕距离，和/或利用设置于所述显示器本体上的距离传感 器测得实际人脸与所述显示器本体的距离。

10.  根据权利要求7所述的自动调节方法，其特征在于，S9中所述位置及角 度包括：所述显示器本体的俯仰角和/或方向角和/或左右倾角和/或高 度。

说明书基于眼球识别的自动调节显示设备及其自动调节的方法
技术领域
本发明涉及人工交互技术领域，尤其涉及一种基于眼球识别的自动调节显 示设备及其自动调节的方法。
背景技术
现有技术是通过人脸识别，然后通过电机转轴来调整显示器的位置，使人 看显示器更加舒适。
技术缺点是人脸识别技术识别的是人脸，而观看显示器是用眼睛，可眼睛 有时并不一定会直视，经常会斜着看显示器，会造成显示器的调整并不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用眼球识别技术，根据眼球的方位来进行精 确的定位，获取到眼睛要看的地方，来调整显示器的位置以及相关的参数，从 而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于眼球识别的自动调节显示设备，包括固定座、显示器本体和驱动机 构，所述驱动机构设置于所述固定座和所述显示器本体之间，且分别与所述固 定座和所述显示器本体连接；还包括控制电路，所述控制电路与所述驱动机构 电连接；还包括图像采集装置，所述图像采集装置设置在所述显示器本体正面， 用于采集所述显示器本体正面相对的区域的图像数据，所述图像采集装置与所 述控制电路电连接。
优选的，所述图像采集装置设置于所述显示器本体正面的正上方的位置。
优选的，所述驱动机构为程控驱动机构，用于根据所述控制电路的指令调节 所述显示器本体的俯仰角和/或方向角和/或左右倾角和/或高度。
优选的，所述程控驱动机构中还设置有传感器，所述传感器，用于将所述显 示器本体的俯仰角和/或方向角和/或左右倾角和/或高度的当前值反馈 给所述控制电路。
优选的，所述控制电路包括数据处理器、数据接收端口和指令输出端口，所 述数据处理器分别与所述数据接收端口和所述指令输出端口电连接；所述数据 接收端口与所述图像采集装置电连接，所述指令输出端口与所述驱动机构电连 接。
优选的，所述数据处理器包括：
图像分析模块，用于分析所述图像采集装置获取得到的整个图像，从中寻找 人脸图像，如果找到则提取所述人脸图像；
人脸分析模块，用于分析所述人脸图像，得出人脸尺寸，并从中找出眼睛的 图像，并计算得出所述眼睛在所述整个图像中的人眼坐标位置；
距离分析模块，用于根据所述人脸尺寸，获得所述人脸距离所述显示器本体 的距离；
角度获取模块，用于根据所述人眼坐标位置中的人眼高度值，获得人眼相对 于所述显示器本体的相对角度；
最佳角度对应表模块，用于存储事先测得的人眼相对于所述显示器本体的相 对角度与显示器最佳角度的对应关系；
角度比对模块，用于以当前的所述相对角度与预设于所述最佳角度对应表模 块中的相对角度相比对，定位到相同或最相近的相对角度值，并取得与该相对 角度值相对应的显示器本体最佳角度值；
调节指令生成模块，用于根据所述最佳角度值和所述显示器本体的当前角度 值计算得出需要调节的方向和角度值，并将所述方向和角度值转化为程控指令， 通过所述指令输出端口将所述程控指令传递给所述程控驱动机构。
所述的基于眼球识别的自动调节显示设备的自动调节方法，包括以下步骤：
S1，事先测得的人眼相对于所述显示器本体的相对角度与显示器最佳角度的 对应关系，并存储于最佳角度对应表模块中；
S2，以预设频率获取显示器本体前方的整个图像；
S3，分析所述图像采集装置获取得到的整个图像，从中寻找人脸图像，如果 没有找到则继续在下一张所述整个图像中寻找，如果找到则提取所述人脸图像；
S4，分析所述人脸图像，得出人脸尺寸，并从中找出眼睛的图像，并计算得 出所述眼睛在所述整个图像中的人眼坐标位置；
S5，获得所述人脸距离所述显示器本体的距离；
S6，根据所述人眼坐标位置中的人眼高度值，获得人眼相对于所述显示器本 体的相对角度；
S7，以当前的所述相对角度与预设于所述最佳角度对应表模块中的相对角度 相比对，定位到相同或最相近的相对角度值，并取得与该相对角度值相对应的 显示器本体最佳角度值；
S8，根据所述最佳角度值和所述显示器本体的当前角度值计算得出需要调节 的方向和角度值，并将所述方向和角度值转化为程控指令，通过指令输出端口 将所述程控指令传递给驱动机构；
S9，所述驱动机构根据所述指令驱动所述显示器本体调节到相应的位置及角 度。
优选的，S3中当在连续N张所述整个图像中都寻找不到人脸图像时，则暂时 停止图像采集，结束；N为预设值，N为大于等于2的整数。
优选的，S5具体为根据人脸面积的大小尺寸算出实际人脸与所述显示器本体 的距离，和/或利用测试方法取得人脸面积对应的屏幕距离，和/或利用设 置于所述显示器本体上的距离传感器测得实际人脸与所述显示器本体的距离。
优选的，S9中所述位置及角度包括：所述显示器本体的俯仰角和/或方向 角和/或左右倾角和/或高度。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种基于眼球识别的自动调节显示设备及其自动调节的方 法，利用眼球识别技术，并非利用人脸识别，可真正识别人眼所看的角度，可 解决一般人脸位置识别造成的调整错误，同时提升用户的使用体验度。
附图说明
图1是本发明的显示器本体示意图；
图2是本发明的显示器本体示意图二；
图3是图像采集装置采集到的整个图像的示意图；
图4是分析到人脸及人眼的整个图像的示意图；
图5是取得人脸尺寸后的整个图像的示意图；
图6是取得人脸尺寸后且取得人眼坐标值的整个图像的示意图
图7是显示器本体俯仰角调整过程示意图（右视）；
图8是使用者在使用本发明的显示设备时的俯视图；
图9是显示器本体方向角调整过程示意图（俯视）；
图1-图9中：01---显示设备的使用者；02---显示器本体上的图像采集装置； 03---调整过程中的显示器本体；04---调整过程中的显示器本体；05---程控驱 动机构；06---外加的图像采集装置；07---调整过程中的显示器本体；08---调 整过程中的显示器本体；10---图像采集装置采集到的整个图像；11---整个图 像中的人脸图像；12---人脸图像中的人眼；13---人眼位置坐标点；14---整个 图像中的人脸面积示意图。
图10是本发明更优选实施例的显示设备的后视示意图；
图11是本发明更优选实施例的显示设备的主视示意图：
图12是本发明更优选实施例的显示设备的侧视示意图；
图10-12中：1---显示器本体；2---固定座；3---图像采集装置；4---用于 调节左右倾角的减速电机；5---用于调节俯仰角的减速电机；6---用于调节高 度的减速电机；7---用于调节方向角的减速电机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本 发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解 释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-9所示，本发明公开了一种基于眼球识别的自动调节显示设备及其自 动调节的方法。基于眼球识别的自动调节显示设备，包括固定座、显示器本体 和驱动机构，所述驱动机构设置于所述固定座和所述显示器本体之间，且分别 与所述固定座和所述显示器本体连接；还包括控制电路，所述控制电路与所述 驱动机构电连接；还包括图像采集装置，所述图像采集装置设置在所述显示器 本体正面，用于采集所述显示器本体正面相对的区域的图像数据，所述图像采 集装置与所述控制电路电连接。优选的，所述图像采集装置设置于所述显示器 本体正面的正上方的位置。所述驱动机构为程控驱动机构，用于根据所述控制 电路的指令调节所述显示器本体的俯仰角和/或方向角和/或左右倾角和/ 或高度。所述程控驱动机构中还设置有传感器，所述传感器，用于将所述显示 器本体的俯仰角和/或方向角和/或左右倾角和/或高度的当前值反馈给 所述控制电路。
所述控制电路包括数据处理器、数据接收端口和指令输出端口，所述数据处 理器分别与所述数据接收端口和所述指令输出端口电连接；所述数据接收端口 与所述图像采集装置电连接，所述指令输出端口与所述驱动机构电连接。
所述数据处理器包括：
图像分析模块，用于分析所述图像采集装置获取得到的整个图像，从中寻找 人脸图像，如果找到则提取所述人脸图像；
人脸分析模块，用于分析所述人脸图像，得出人脸尺寸，并从中找出眼睛的 图像，并计算得出所述眼睛在所述整个图像中的人眼坐标位置；
距离分析模块，用于根据所述人脸尺寸，获得所述人脸距离所述显示器本体 的距离；
角度获取模块，用于根据所述人眼坐标位置中的人眼高度值，获得人眼相对 于所述显示器本体的相对角度；
最佳角度对应表模块，用于存储事先测得的人眼相对于所述显示器本体的相 对角度与显示器最佳角度的对应关系；
角度比对模块，用于以当前的所述相对角度与预设于所述最佳角度对应表模 块中的相对角度相比对，定位到相同或最相近的相对角度值，并取得与该相对 角度值相对应的显示器本体最佳角度值；
调节指令生成模块，用于根据所述最佳角度值和所述显示器本体的当前角度 值计算得出需要调节的方向和角度值，并将所述方向和角度值转化为程控指令， 通过所述指令输出端口将所述程控指令传递给所述程控驱动机构。
本发明的方法具体为：从设备自带的图像采集装置02或外接的图像采集装 置06处按一定的时间采集视频图像，如图1、2所示，图像采集装置02最好设置 在屏幕的正上方，当然也可以设置在其它位置，如图2中图像采集装置06的位 置。图像采集装置应可采集到大范围的图像，用以提供图像数据。
图像采集装置根据预设时长进行图像采集，用于人脸识别。采集图像间隔时 长为1至5秒。
利用常用开源程序，在采集到的图像中找到对应的人脸。
如图3所示：采集到图像10后，利用开源程序进行快速分析，寻找人脸11。 如果找不到人脸11则放弃。等待下一次采集。如果经过对连续的多张图像分析 后均不能找到人脸，则可能显示器前的人已经离开，为了节能暂时停止图像采 集。
如果找在采集的图像中找到人脸，就利用常用开源程序，在人脸11中找到眼 睛12。并计算出眼睛12在整个图像10中的相对坐标位置信息13的XY坐标值，如 图4所示。
根据人脸11的尺寸，获得人脸距离液晶屏幕的大概距离。如图5所示，可根 据人脸面积14，大概算出与屏幕的距离，或利用测试方法取得人脸面积对应的 屏幕距离F。所谓测试方法，是指经过实际试验，得出的人脸面积在整个图像的 面积中所占比值与人脸和显示器本体之间的实际距离的对应关系。
根据眼睛的高度，获得眼睛与液晶屏幕的角度，如图6所示：根据人眼13 的XY位置坐标Y值。及之前获得的距离值F。获得最终的屏幕仰角及左右旋转角 度。
设备内部出厂前，经过实践体验，或者脸部距离，眼睛角度与屏幕最佳“上 下角度”及“左右角度”的最佳角度对应表模块。
根据得到的距离F，坐标X，Y。查找设备内预设的屏幕最佳角度对应表，获 得屏幕应达到的角度的数值。如果所计算距离F及XY坐标及角度在对应表中没 有，则取与该F、XY最接近的值所对应的角度数值，做为应达到的角度的数值。
例如：F=10；X，Y=60，45。获得屏幕角度值及左右旋转角度：75，45。
通过数据处理器、控制电路和程控驱动机构05调整显示器本体到最佳的可视 角度。如图7所示，利用程控驱动机构05转动（减速电机通过齿轮带动转轴）， 调整对应屏幕“上下角度”。
如图8、9所示通过数据处理器、控制电路和程控驱动机构05调整显示器本体 到最佳的“左右角度”。程控驱动机构05驱动转动机构旋转和调整，如图9所示 可进行双向的转动。进一步，还可以对高度和左右倾角进行调节。
在更进一步的实施例中，如图10-12所示，本发明还可以自动调节各角度的 方向和角度，通过设置于各个节点的减速电机实现。所述减速电机的数量为四 个，分别用于调整所述显示器本体的俯仰角、方向角、左右倾角和高度。
通过以采集图像的间隔时长频率，重复执行S3-S9，以实现显示器本体的实 时自动调节。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明提供了一种基于眼球识别的自动调节显示设备及其自动调节的方法， 利用眼球识别技术，并非利用人脸识别，可真正识别人眼所看的角度，可解决 一般人脸位置识别造成的调整错误，同时提升使用用户体验度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这 些改进和润饰也应视本发明的保护范围。