屏幕影像畫面調整系統及方法
2023-05-25 08:04:26
屏幕影像畫面調整系統及方法
【專利摘要】一種屏幕影像畫面調整系統及方法，應用於顯示裝置中，該顯示裝置包括顯示屏幕、攝像單元及致動單元。所述的屏幕影像畫面調整系統及方法，能夠在使用者觀看顯示屏幕的影像畫面過程中，利用臉部偵測技術持續對使用者臉部、眼睛區域與眼球位置進行判別，自動根據偵測得的使用者眼部水平線偏移方向及傾斜角度，通過安裝在顯示裝置的致動單元自動調整顯示屏幕的顯示方向或影像畫面的播放角度及方向，從而有效避免使用者因改變身體姿勢使觀看視線與影像畫面的顯示角度出現差異，而造成眼睛疲勞，甚至影響視力等問題發生。
【專利說明】屏幕影像畫面調整系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種顯示屏幕調整系統及方法，特別是關於一種顯示裝置的屏幕影像 畫面調整系統及方法。
【背景技術】
[0002] 目前，顯示裝置(例如電視、計算機屏幕等）未與臉部偵測技術、眼睛區域、眼球位 置偵測技術相結合，不具備顯示裝置的屏幕或影像畫面調整、校正的功能。若使用者在觀看 顯示裝置的影音等內容過程中，因故未保持正確坐姿(例如側坐、側躺等姿勢)，將會導致使 用者的視線水平位置與影像畫面顯示的水平位置不一。此時，使用者大腦為配合所看到的 影像畫面水平位置，將自動調節眼睛的視線位置等狀況，導致使用者在不當姿勢下，不自覺 地造成眼球肌肉過度緊繃。若長時間累積下來，不僅將造成眼睛過度疲勞而影響視力，更可 能造成眼球某部份肌肉過度疲乏，甚至形成斜視等眼睛的不良影響。
【發明內容】
[0003] 鑑於以上內容，有必要提供一種屏幕影像畫面調整系統及方法，能夠在使用者觀 看顯示屏幕的影像畫面過程中，有效避免使用者因改變身體姿勢使觀看視線與影像畫面的 顯示角度出現差異，而造成眼睛疲勞，甚至影響視力等問題發生。
[0004] 所述的屏幕影像畫面調整系統運行於顯示裝置中，該顯示裝置包括顯示屏幕及攝 像單元。該系統包括：系統設置模塊，用於在顯示屏幕上產生一個系統設置界面，通過該系 統設置界面設定使用者的眼部水平線初始角度及初始方向，以及設定在顯示屏幕上播放的 影像畫面的影像調整方式；影像偵測模塊，用於在使用者觀賞影像畫面過程中，利用攝像單 元持續對顯示屏幕的前方包含使用者的場景進行拍攝以攝取前方場景包含使用者的場景 影像，根據人型臉部特徵從攝像單元攝取的場景影像中偵測出使用者的臉部區域，以及根 據眼球特徵從臉部區域偵測出使用者的雙眼眼球位置，並偵測出使用者的雙眼眼球位置構 成的水平線偏移角度及偏移方向；影像分析模塊，用於將使用者雙眼眼球構成的水平線偏 移角度及偏移方向與預先設定的眼部水平線初始角度及初始方向進行比較分析，以及根據 使用者眼球水平線偏移角度及偏移方向分析結果判斷使用者的眼部水平線是否出現傾斜 狀況；屏幕調整模塊，用於根據使用者雙眼眼球構成的水平線偏移角度及偏移方向推算出 影像畫面應調整的畫面顯示角度及方向，以及根據應調整的畫面顯示角度及方向按照設定 的影像調整方式自動調整顯示屏幕上播放的影像畫面的播放方向及傾斜角度。
[0005] 所述的屏幕影像畫面調整方法應用於顯示裝置中，該顯示裝置包括顯示屏幕及攝 像單元。該方法包括步驟：在顯示屏幕上產生一個系統設置界面，並通過該系統設置界面設 定使用者的眼部水平線初始角度及初始方向，以及設定在顯示屏幕上播放的影像畫面的影 像調整方式；在使用者觀賞影像畫面過程中，利用攝像單元持續對顯示屏幕的前方包含使 用者的場景進行拍攝以攝取前方場景包含使用者的場景影像；根據人型臉部特徵從攝像單 元攝取的場景影像中偵測出使用者的臉部區域；根據眼球特徵從臉部區域偵測出使用者的 雙眼眼球位置，並偵測出使用者的雙眼眼球位置構成的水平線偏移角度及偏移方向；將使 用者雙眼眼球構成的水平線偏移角度及偏移方向與預先設定的眼部水平線初始角度及初 始方向進行比較分析；根據使用者眼球水平線偏移角度及偏移方向分析結果判斷使用者的 眼部水平線是否出現傾斜狀況；根據使用者雙眼眼球構成的水平線偏移角度及偏移方向推 算出影像畫面應調整的畫面顯示角度及方向；根據應調整的畫面顯示角度及方向按照設定 的影像調整方式自動調整顯示屏幕上播放的影像畫面的播放方向及傾斜角度。
[0006] 相較於現有技術，本發明所述的屏幕影像畫面調整系統及方法，能夠在使用者觀 看顯示屏幕的顯示畫面過程中，利用臉部偵測技術持續對使用者臉部、眼睛區域與眼球位 置進行判別，自動根據測得的使用者眼部水平線偏移方向及傾斜角度，通過安裝在顯示裝 置的致動單元自動調整顯示屏幕的顯示方向或影像畫面的播放角度及方向，可有效避免使 用者因改變身體姿勢使觀看視線與影像畫面的顯示角度出現差異，而造成眼睛疲勞，甚至 影響視力等問題發生。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發明屏幕影像畫面調整系統較佳實施例的運行環境示意圖。
[0008] 圖2是一種顯示裝置的正面與背面分解示意圖。
[0009] 圖3是本發明屏幕影像畫面調整方法較佳實施例的流程圖。
[0010] 圖4是使用者在系統設定界面上設置使用者的頭部初始位置及影像調整方式的 示意圖。
[0011] 圖5是利用攝像單元對顯示屏幕的前方包含使用者的場景進行拍攝所攝取的場 景影像。
[0012] 圖6是一種從場景影像中偵測出使用者眼部位置的示意圖。
[0013] 圖7是根據場景影像判別使用者眼部水平線角度及位置的示意圖。
[0014] 圖8是採用旋轉顯示屏幕的影像調整方式來調整屏幕影像畫面播放方向的示意 圖。
[0015] 圖9是採用旋轉顯示屏幕上播放的影像畫面的影像調整方式來調整影像畫面播 放方向的示意圖。
[0016] 主要元件符號說明
[0017] 顯示裝置 1
[0018] 屏幕影像畫面調整系統 10
[0019] 系統設置模塊 101
[0020] 影像偵測模塊 102
[0021] 影像分析模塊 103
[0022] 屏幕調整模塊 104
[0023] 顯示屏幕 11
[0024] 攝像單元 12
[0025] 致動單元 13
[0026] 存儲裝置 14
[0027] 微處理器 15
[0028] 遙控器 2
【具體實施方式】
[0029] 參閱圖1所示，是本發明屏幕影像畫面調整系統10較佳實施例的運行環境示意 圖。在本實施例中，所述的屏幕影像畫面調整系統10安裝並運行於顯示裝置1中，該顯示 裝置1還包括，但不僅限於，顯示屏幕11、攝像單元12、致動單元13、存儲裝置14以及微處 理器15。所述的屏幕影像畫面調整系統10包括系統設置模塊101、影像偵測模塊102、影像 分析模塊103及屏幕調整模塊104。使用者可通過遙控器2等控制裝置來操作顯示裝置1 的系統設置界面，例如設置使用頭部的初始位置等。本發明所稱的功能模塊是指一種能夠 被顯示裝置1的微處理器15所執行並且能夠完成固定功能的一系列程序指令段，其存儲在 顯示裝置1的存儲裝置14中。關於各功能模塊101-104的功能說明將在下圖3的流程圖 中作具體描述。
[0030] 參考圖2所示，所述的顯示屏幕11位於顯示裝置1的正面，用於顯示使用者所需 觀看的影像畫面，例如使用者在播放影音內容時，影音影像畫面顯示在顯示屏幕11上以供 使用者觀看。所述的攝像單元12安裝在顯示屏幕11的正面上邊框中心位置，所述的致動 單元13安裝在顯示裝置1的背板中心位置。該攝像單元12為一種影像攝取裝置，例如數 字攝像機等，用於當使用者通過顯示裝置1觀看影音內容過程中，針對顯示屏幕11的前方 包括使用者的場景進行拍攝，以攝取包含使用者人型的場景影像。所述的致動單元13為一 種驅動馬達裝置，用於控制顯示屏幕11旋轉來調整影像畫面的顯示方向。
[0031] 參閱圖3所示，是本發明屏幕影像畫面調整方法較佳實施例的流程圖。在本實施 例中，該屏幕影像畫面調整方法應用在顯示屏幕11中，在使用者觀看顯示屏幕11的顯示畫 面過程中，持續對使用者臉部、眼睛區域與眼球位置進行判別，自動根據測得的使用者眼部 水平線偏移方向及傾斜角度，通過致動單元13自動調整顯示屏幕11的顯示方向或影像畫 面的播放角度，可有效避免使用者因改變身體姿勢使觀看視線與影像畫面的顯示角度出現 差異，而造成眼睛疲勞，甚至影響視力等問題發生。
[0032] 步驟S31，系統設置模塊101在顯示屏幕11上產生一個系統設置界面，使用者通 過該系統設置界面設定使用者的眼部水平線初始角度及初始方向，以及設定在顯示屏幕11 上播放的影像畫面的影像調整方式。在本實施例中，為避免各使用者的頭部位置出現誤差， 使用者每次開啟顯示裝置1觀賞影音內容之前，系統設置模塊101要求使用者先在系統設 定界面上完成使用者眼部水平線初始角度及初始位置的設定作業。當顯示裝置1的電源開 啟後，攝像單元12持續對前方包含使用者的場景進行拍攝。當使用者確認頭部位置並按下 遙控器2等控制裝置的確認鍵時，系統設置模塊101根據使用者按下遙控器2的確認鍵瞬 間由攝像單元12攝得的實時影像進行分析判別，以確認使用者在頭部位於適當位置時，雙 眼眼球所構成的水平線角度、位置等狀況，並將取得的使用者眼部水平線角度、位置分析結 果等數據存儲於存儲裝置14中，作為後續判斷使用者頭部位置是否變更的依據。
[0033] 參考圖4所示，是使用者在系統設定界面上設置使用者的頭部初始位置及影像調 整方式的示意圖。在本實施例中，所述的頭部初始位置設置包括設置使用者的眼部水平線 初始角度及初始方向。所述的影像調整方式是一種採用旋轉顯示屏幕11播放方向的裝置 調整方式及採用旋轉顯示屏幕11上播放的影像畫面的畫面調整方式。由在系統設定界面 提供兩種畫面顯示校正方式可提供使用者按照個人使用喜好、習慣等自行設定，因此可根 據使用者設定的影像調整方式來調整顯示屏幕11的擺放方向或影像畫面的播放方向。
[0034] 步驟S32,在使用者觀賞影像畫面過程中，影像偵測模塊102利用攝像單元12持續 對顯示屏幕11的前方包含使用者的場景進行拍攝，以取得前方場景包含使用者的實時場 景影像。參考圖5所示，是利用攝像單元12對顯示屏幕11的前方包含使用者的場景進行 拍攝所攝取的場景影像。
[0035] 步驟S33,影像偵測模塊102根據人型臉部特徵從攝像單元12攝得的場景影像中 偵測出使用者的臉部區域。在本實施例中，影像偵測模塊102根據人型臉部特徵對攝像單 元12攝得的場景影像進行識別，根據測得的使用者臉部影像進行方形區域標定作業，確認 實時場景影像中使用者的臉部區域。
[0036] 步驟S34,影像偵測模塊102根據眼球特徵從場景影像的臉部區域偵測出使用者 的雙眼眼球位置，並偵測出使用者的雙眼眼球位置構成的水平線偏移角度及偏移方向。參 考圖6所示，是一種從場景影像中偵測使用者眼球位置的示意圖。在本實施例中，影像偵 測模塊102根據眼球特徵從使用者臉部區域進行識別，以確認影像中使用者的雙眼眼球位 置，從而計算出使用者的雙眼眼球位置構成的水平線偏移角度及偏移方向。
[0037] 步驟S35,影像分析模塊103將使用者雙眼眼球構成的水平線偏移角度及偏移方 向與預先設定的眼部水平線初始角度及初始方向進行比較分析。參考圖7所示，系場景影 像判別使用者眼部水平線角度、位置的說明示意圖。假設使用者頭部位於適當角度、位置 時，所測得的使用者雙眼眼球構成的水平線如下圖7B直線X所示，當使用者頭部向左傾斜 時，影像分析模塊103從攝像單元12攝得的場景影像中偵測出使用者雙眼構成的水平線向 左傾斜至直線X'位置(如圖7A所示)，並與使用者預先設定的眼部水平線角度及方向進行 比較後，可取得使用者眼球水平線向左傾斜角度Θ。相同地，若使用者頭部向右傾斜，影像 分析模塊103也可通過比較使用者眼部水平線實時傾斜角度、位置與初始狀態的差異，取 得使用者頭部向右傾斜的角度-Θ (如圖7C所示)。
[0038] 步驟S36,影像分析模塊103根據眼球水平線偏移角度及偏移方向分析結果判斷 使用者的眼部水平線是否出現傾斜狀況。若使用者的眼部水平線出現傾斜狀況，則執行步 驟S37 ;若使用者的眼部水平線沒有出現傾斜狀況，則返回步驟S32繼續利用攝像單元12 持續對顯示屏幕11的前方包含使用者的場景進行拍攝。
[0039] 步驟S37,屏幕調整模塊104根據使用者雙眼眼球構成的水平線偏移角度及偏移 方向推算出影像畫面應調整的畫面顯示角度及方向。
[0040] 步驟S38,屏幕調整模塊104根據應調整的畫面顯示角度及方向按照設定的影像 調整方式自動調整影像畫面的播放方向及傾斜角度。由於在步驟S31中使用者可以設定採 用旋轉顯示屏幕11的裝置調整方式或採用旋轉顯示屏幕11上播放的影像畫面的影像調整 方式，因此可根據使用者設定的影像調整方式來調整顯示屏幕11的擺放方向（如圖8所示） 或影像畫面的播放方向（如圖9所示)。
[0041] 參考圖8所示，是採用旋轉顯示屏幕11的調整方式來自動調整屏幕影像畫面播放 方向的示意圖。若使用者選擇對顯示屏幕11擺放方向的調整方式，當影像分析模塊103測 得使用者的眼部水平線向左傾斜角度Θ時，即可推算顯示屏幕11應隨的向左旋轉Θ度， 屏幕調整模塊104通過致動單元13將顯示屏幕11按照使用者的眼部水平線向左旋轉傾斜 角度θ，才能夠使顯示屏幕11的播放方向及角度與使用者觀看視線保持一致。當使用者眼 部水平線向右傾斜角度-Θ時，屏幕調整模塊104則屏幕調整模塊104通過致動單元13將 顯示屏幕11按照使用者的眼部水平線向右旋轉傾斜角度-Θ。當採用調整顯示屏幕11的 播放角度及方向時，屏幕調整模塊104將維持影像畫面的播放位置保持不變，僅通過致動 單元13轉動顯示屏幕11的擺放角度及方向，使顯示屏幕11能夠與使用者眼部水平線偏移 方向、傾斜角度一致，讓使用者視線水平位置將與影像畫面的播放角度及方向相符。
[0042] 參考圖9所示，是採用旋轉顯示屏幕11上播放的影像畫面的調整方式自動調整影 像畫面播放方向的示意圖。當影像分析模塊103測得使用者的眼部水平線向左傾斜角度Θ 時，屏幕調整模塊104將顯示屏幕11上播放的影像畫面左旋轉傾斜角度Θ，才能夠使顯示 裝置屏幕影像畫面的播放方向、角度與使用者觀看視線保持一致。當影像分析模塊103測 得使用者眼部水平線向右傾斜角度-Θ時，屏幕調整模塊104將顯示屏幕11上播放的影像 畫面隨的向右旋轉傾斜角度-Θ。當採用旋轉顯示屏幕11上播放的影像畫面的調整方式 自動調整影像畫面的播放方向及角度時，屏幕調整模塊104將維持顯示屏幕11的外邊框不 動，僅旋轉顯示屏幕11上播放的影像畫面的播放方向、角度，使顯示屏幕11上播放的影像 畫面能夠與使用者頭部偏移方向、傾斜角度一致，讓使用者視線水平位置與影像畫面的播 放方向、角度相符。
[0043] 另外，為避免使用者在觀賞顯示屏幕11播放的影像畫面過程中，對使用者眼部水 平線傾斜角度判別過于敏銳而導致對影像畫面的播放方向調整過於頻繁，造成使用者瀏覽 顯示屏幕11播放的影像畫面困擾，屏幕調整模塊104將在測得使用者眼部水平線偏移狀況 的後約3?5秒後方進行調整，從而避免顯示屏幕11上播放的影像畫面不停晃動狀況發 生。
[0044] 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。
【權利要求】
1. 一種屏幕影像畫面調整系統，運行於顯示裝置中，該顯示裝置包括顯示屏幕及攝像 單元，其特徵在於，該系統包括： 系統設置模塊，用於在顯示屏幕上產生一個系統設置界面，通過該系統設置界面設定 使用者的眼部水平線初始角度及初始方向，以及設定在顯示屏幕上播放的影像畫面的影像 調整方式； 影像偵測模塊，用於在使用者觀賞影像畫面過程中，利用攝像單元持續對顯示屏幕的 前方包含使用者的場景進行拍攝以攝取前方場景包含使用者的場景影像，根據人型臉部特 徵從攝像單元攝取的場景影像中偵測出使用者的臉部區域，以及根據眼球特徵從臉部區域 偵測出使用者的雙眼眼球位置，並偵測出使用者的雙眼眼球位置構成的水平線偏移角度及 偏移方向； 影像分析模塊，用於將使用者雙眼眼球構成的水平線偏移角度及偏移方向與預先設定 的眼部水平線初始角度及初始方向進行比較分析，以及根據使用者眼球水平線偏移角度及 偏移方向分析結果判斷使用者的眼部水平線是否出現傾斜狀況； 屏幕調整模塊，用於根據使用者雙眼眼球構成的水平線偏移角度及偏移方向推算出影 像畫面應調整的畫面顯示角度及方向，以及根據應調整的畫面顯示角度及方向按照設定的 影像調整方式自動調整顯示屏幕上播放的影像畫面的播放方向及傾斜角度。
2. 如權利要求1所述的屏幕影像畫面調整系統，其特徵在於，所述的攝像單元安裝在 顯示屏幕的正面上邊框中心位置。
3. 如權利要求1所述的屏幕影像畫面調整系統，其特徵在於，所述的影像調整方式包 括一種採用旋轉顯示屏幕播放方向的裝置調整方式，以及一種採用旋轉顯示屏幕上播放的 影像畫面的影像調整方式。
4. 如權利要求3所述的屏幕影像畫面調整系統，其特徵在於，當使用者採用旋轉顯示 屏幕播放方向的裝置調整方式時，所述的屏幕調整模塊維持影像畫面的播放位置保持不 變，並通過安裝在顯示裝置背板中心位置的致動單元將顯示屏幕旋轉至所述的畫面顯示角 度及方向上。
5. 如權利要求3所述的屏幕影像畫面調整系統，其特徵在於，當使用者採用旋轉顯示 屏幕上播放的影像畫面的影像調整方式時，所述的屏幕調整模塊維持顯示屏幕的外邊框保 持不動，並將顯示屏幕上播放的影像畫面的播放角度及方向旋轉至所述的畫面顯示角度及 方向上。
6. -種屏幕影像畫面調整方法，應用於顯示裝置中，該顯示裝置包括顯示屏幕及攝像 單元，其特徵在於，該方法包括步驟： 在顯示屏幕上產生一個系統設置界面，並通過該系統設置界面設定使用者的眼部水平 線初始角度及初始方向，以及設定在顯示屏幕上播放的影像畫面的影像調整方式； 在使用者觀賞影像畫面過程中，利用攝像單元持續對顯示屏幕的前方包含使用者的場 景進行拍攝以攝取前方場景包含使用者的場景影像； 根據人型臉部特徵從攝像單元攝取的場景影像中偵測出使用者的臉部區域； 根據眼球特徵從臉部區域偵測出使用者的雙眼眼球位置，並偵測出使用者的雙眼眼球 位置構成的水平線偏移角度及偏移方向； 將使用者雙眼眼球構成的水平線偏移角度及偏移方向與預先設定的眼部水平線初始 角度及初始方向進行比較分析； 根據使用者眼球水平線偏移角度及偏移方向分析結果判斷使用者的眼部水平線是否 出現傾斜狀況； 根據使用者雙眼眼球構成的水平線偏移角度及偏移方向推算出影像畫面應調整的畫 面顯不角度及方向； 根據應調整的畫面顯示角度及方向按照設定的影像調整方式自動調整顯示屏幕上播 放的影像畫面的播放方向及傾斜角度。
7. 如權利要求6所述的屏幕影像畫面調整方法，其特徵在於，所述的攝像單元安裝在 顯示屏幕的正面上邊框中心位置。
8. 如權利要求6所述的屏幕影像畫面調整方法，其特徵在於，所述的影像調整方式包 括一種採用旋轉顯示屏幕播放方向的裝置調整方式，以及一種採用旋轉顯示屏幕上播放的 影像畫面的影像調整方式。
9. 如權利要求8所述的屏幕影像畫面調整方法，其特徵在於，當使用者採用旋轉顯示 屏幕播放方向的裝置調整方式時，維持影像畫面的播放位置保持不變，並通過安裝在顯示 裝置背板中心位置的致動單元將顯示屏幕旋轉至所述的畫面顯示角度及方向上。
10. 如權利要求8所述的屏幕影像畫面調整方法，其特徵在於，當使用者採用旋轉顯示 屏幕上播放的影像畫面的影像調整方式時，維持顯示屏幕的外邊框保持不動，並將顯示屏 幕上播放的影像畫面的播放角度及方向旋轉至所述的畫面顯示角度及方向上。
【文檔編號】G06F3/01GK104122985SQ201310157927
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月29日 優先權日:2013年4月29日
【發明者】李後賢, 李章榮, 羅治平 申請人:鴻富錦精密工業（深圳）有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司