一种显示系统及自动调整显示屏位置的方法
【专利摘要】本发明公开了一种显示系统，包括显示屏，其特征在于，所述显示系统还包括中央处理器、摄像头、控制芯片以及驱动模块；其中，所述摄像头、所述中央处理器、所述控制芯片及所述驱动模块依次电性连接。实施本发明的有益效果是：通过显示屏自带的摄像头拍摄图像，将使用者的脸部图像传输给中央处理器，中央处理器计算出使用者脸部相对于显示屏的当前位置，并与预设的使用者脸部相对于显示屏的理想位置进行比较，再计算出显示屏需要调整的角度及/或高度，并将角度及/或高度数据传送给控制芯片，在驱动模块的作用下调整显示屏的角度及/或高度，从而实现显示屏对人脸的自动追踪。
【专利说明】—种显示系统及自动调整显示屏位置的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及带摄像头的一体机产品，更具体地说，涉及一种用于自动调整显示屏位置的底座系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着人类科学技术的不断发展，计算机、电视机、照相机等家用电器设备在人们日常生活中越来越普及，人们经常使用计算机来了解外面的信息以及进行学习，计算机已成为人们生活不可缺少的组成部分，而一体机产品由于其整合度高、屏幕大、易升级、易维护等优点被广泛使用。
[0003]而现有的一体机底座的角度调整都是手动调整，当用户需要调整显示屏的位置时需要手动调整底座的机械结构，费时费力，影响用户感受，降低了用户的使用愉悦感。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述需要手动调整底座的机械结构来调整显示屏的位置的缺陷，提供一种显示系统及自动调整显示屏位置的方法。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种显示系统，包括显示屏，所述显示系统还包括中央处理器、摄像头、控制芯片以及驱动模块；其中，所述摄像头、所述中央处理器、所述控制芯片及所述驱动模块依次电性连接；
[0006]所述摄像头装设在所述显示屏上，用于拍摄使用者的脸部图像，并传输给所述中央处理器；
[0007]所述中央处理器用于接收所述脸部图像，计算使用者的脸部相对于所述显示屏的当前位置，并与预设的使用者脸部相对于所述显示屏的理想位置进行比较，计算所述显示屏需要调整的角度及高度，并将计算出的角度及/或高度数据传输给所述控制芯片；
[0008]所述控制芯片用于根据接收到的角度及/或高度数据输出相应的驱动信号至驱动模块；
[0009]所述驱动模块用于根据所述驱动信号驱动显示屏旋转及/或升降。
[0010]在上述显示系统中，所述驱动模块包括均与所述控制芯片电性连接的第一电机驱动电路、第二电机驱动电动电路和第三电机驱动电路以及分别与所述第一电机驱动电路、第二电机驱动电路和所述第三电机驱动电路一一对应电性连接的用于控制所述显示屏水平旋转角度的第一电机、用于控制所述显示屏高度的第二电机和用于控制所述显示屏前后倾斜角度的第三电机。
[0011]在上述显示系统中，所述驱动模块还包括均与所述控制芯片电性连接，并分别用于开启或关闭所述第一电机、第二电机以及所述第三电机的第一开关、第二开关以及第三开关。
[0012]在上述显示系统中，所述显示系统还包括显示屏底座装置，所述显示屏底座装置包括底座、与所述底座连接的第一连接部以及与所述第一连接部顶部连接的第二连接部，所述显示屏安装在所述第二连接部的顶部；所述第一电机安装在所述显示屏底座与所述第一连接部的连接处，所述第二电机安装在所述第一连接部与所述第二连接部的连接处，所述第三电机安装在所述第二连接部与所述显示屏的连接处。
[0013]在上述显示系统中，所述控制芯片及所述驱动模块安装在所述显示屏底座装置中。
[0014]在上述显示系统中，所述第一开关、第二开关以及第三开关均为电磁阀。
[0015]还提供一种自动调整显示屏位置的方法，所述方法包括如下步骤:
[0016]SO:提供如上述所述的显示系统；
[0017]S1:开启摄像头，拍摄使用者的脸部图像；
[0018]S2:中央处理器接收所述脸部图像，并计算使用者的脸部相对于显示屏的当前位置；
[0019]S3:中央处理器将使用者的脸部相对于显示屏的当前位置与预设的使用者脸部相对于显示屏的理想位置进行比较，并判断是否需要调整显示屏位置，若需要，则执行步骤S4，否则停止自动追踪人脸；
[0020]S4:中央处理器计算需要调整的角度及/或高度，并将计算出的角度及/高度数据传输给控制芯片；
[0021]S5:控制芯片根据接收到的角度及/或高度数据输出相应的驱动信号至驱动模块，驱动模块驱动显示屏旋转及/或升降。
[0022]在上述自动调整显示屏位置的方法中，所述步骤S4及S5中，根据所述角度数据确定需调整的显示屏水平旋转角度及/或显示屏前后倾斜角度；根据所述高度数据确定需调整的显示屏高度。
[0023]在上述自动调整显示屏位置的方法中，所述步骤S5具体包括:开启分别与第一电机、第二电机以及第三电机对应的第一开关、第二开关以及第三开关，将所述第一电机、第二电机以及第三电机分别与所述第一电机驱动电路、第二电机驱动电路以及第三电机驱动电路电性连接，通过所述第一电机驱动电路、第二电机驱动电路以及第三电机驱动电路分别驱动与其对应电连接的第一电机、第二电机以及第三电机旋转，并分别依靠所述第一电机、第二电机以及第三电机调整所述显示屏水平旋转角度、上升/下降高度及前后倾斜角度。
[0024]在上述自动调整显示屏位置的方法中，所述方法还包括:
[0025]S6:在所述步骤S5之后，关闭开关，停止自动追踪人脸。
[0026]实施本发明的自动调整显示屏位置的底座系统，具有以下有益效果:通过装设在显示屏上的摄像头拍摄使用者脸部图像，将脸部图像传输给中央处理器，中央处理器计算出使用者的脸部相对于显示屏的当前位置，并与预设的使用者脸部相对于显示屏的理想位置进行比较，计算所述显示屏需要调整的角度及高度，并将计算出的角度及/或高度数据传输给所述控制芯片，控制芯片根据中央处理器传输的数据打开相应的开关，在相应电机驱动电路的驱动下使各个电机旋转到相应角度，进而调整显示屏的角度及/或高度，然后关闭开关，锁定角度，从而实现了显示屏对人脸的自动追踪。
【专利附图】
【附图说明】[0027]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0028]图1是本发明一种显示系统的结构示意图；
[0029]图2是图1所示的显示系统的结构方框图；
[0030]图3是本发明一种自动调整显示屏位置的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0031]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0032]图1为本发明一种显示系统的结构示意图，包括显示屏10，显示屏10自装设有摄像头(图未示)，该显示系统包括显示屏底座装置，显示屏底座装置包括底座101、与底座连接的第一连接部102以及与第一连接部顶部连接的第二连接部103，显示屏10安装在第二连接部103的顶部。其中，在底座101与第一连接部102的连接处安装有用于控制显示屏10水平旋转角度的第一电机(图未示)，第一连接部102与第二连接部103的连接处安装有用于控制显示屏10的高度的第二电机(图未示)，第二连接部103与显示屏10的连接处安装有用于控制显示屏前后倾斜角度的第三电机(图未示)。
[0033]图2为图1所示的显示系统的结构方框图，其中，显示系统不仅包括装设在显示屏10上的摄像头30，还包括中央处理器20、控制芯片40及驱动模块50，摄像头30、中央处理器20、控制芯片40及驱动模块50均依次电性连接，也即通过USB接口连接。其中，中央处理器20可以单独设置，也可以由使用该显示屏的电脑的中央处理器充当，即相当于电脑的主机系统。
[0034]结合图1，通过摄像头用于拍摄使用者的脸部图像，通过USB接口传输给中央处理器20，中央处理器20接收到脸部图像后，计算使用者的脸部相对于显示屏10的当前位置，并与预设的使用者脸部相对于显示屏10的理想位置进行比较，计算所述显示屏10需要调整的角度及高度，并将计算出的角度及/或高度数据传输给所述控制芯片40。之后，控制芯片40则根据接收到的角度及/或高度数据输出相应的驱动信号至驱动模块50，驱动模块50再根据接收到的驱动信号驱动显示屏10旋转及/或升降。其中，根据角度数据可以确定需调整的显示屏水平旋转角度及/或显示屏前后倾斜角度，根据高度数据可以确定需调整的显不屏闻度。
[0035]驱动模块50包括均与控制芯片40电连接的第一电机驱动电路201、第二电机驱动电动电路202和第三电机驱动电路203以及分别与第一电机驱动电路201、第二电机驱动电路202和第三电机驱动电路203 —一对应电连接的用于控制显示屏10水平旋转角度的第一电机401、用于控制显示屏10高度的第二电机402和用于控制显示屏10前后倾斜角度的第三电机403。驱动模块50还包括均与控制芯片40电性连接，分别用于开启或关闭第一电机401、第二电机402以及第三电机403的第一开关301、第二开关302以及第三开关303。
[0036]通过摄像头30进行人脸定位，拍摄使用者脸部的图像，再通过USB接口将脸部图像传送给中央处理器20，中央处理器20接收到使用者的脸部图像后，计算使用者的脸部相对于显示屏10的当前位置，根据使用者的脸部与显示屏10的当前位置判断是否需要对显示屏10进行位置调整，若需要进行调整，中央处理器20计算出所需要调整的角度及/高度，并通过过USB接口将需调整的角度及/或高度数据传输给控制芯片40。控制芯片40接收到需要调整的数据后，进行分配，并通过输出一个高电平信号来开启相应电机的开关，由相应的电机驱动电路来控制电机旋转到相应角度，然后关闭开关，锁定角度。
[0037]例如，控制芯片40接收到的数据中包含需调整的显示屏的水平旋转角度数据，则开启第一开关301，将第一开关与第一电机驱动电路电性连接，由第一电机驱动电路201驱动第一电机401旋转到相应的角度，对应地控制显示屏10的水平旋转角度；若控制芯片接收到的数据中包含需调整的显示屏的高度，则开启第二开关302，将第二开关与第二电机驱动电路电性连接，由第二电机驱动电路202驱动第二电机402旋转到相应角度，对应地将控制显示屏10到相应的高度；若控制芯片40接收到的数据中包含需调整的显示屏的前后倾斜角度数据，则开启第三开关303，将第三开关与第三电机驱动电路电性连接，由第三电机驱动电路203驱动第三电机403旋转到相应的角度，对应地控制显示屏10的前后倾斜角度；从而实现对显示屏10的位置进行调整，能够自动追踪人脸的位置。
[0038]上述中，控制芯片40为微控制器，即MCU，型号为PIC18F1938，第一开关301、第二开关302以及第三开关303均优选为电磁阀，只有开启电磁阀时，相应电机才能在电机驱动电路的驱动作用下旋转到相应的角度，关闭电磁阀后，电机不再旋转，从而锁定角度，保证显示屏的位置能够准确追踪人脸的位置。此外，中央处理器可以单独设置，也可以由使用该显示屏的电脑的中央处理器充当。控制芯片及驱动模块均安装在显示屏底座装置中，可靠性更高，其中，控制芯片及第一、第二和第三电机驱动电路可集成在一块电路板上并安装在底座101内部。
[0039]图3是本发明一种自动调整显示屏位置的方法的流程图，基于上述的显示系统，在使用前先进行用户认证，选择使用者习惯的位置开启摄像头拍摄照片，计算此时的使用者脸部相对于显示屏的当前位置，记为预设的使用者脸部相对于显示屏的理想位置，其中包括显示屏水平旋转角度的标准、显示屏高度以及显示屏前后倾斜角度的标准。根据上述的显示系统，该方法包括如下步骤:
[0040]S1:开启摄像头，使用人脸追踪定位，拍摄使用者的脸部图像；
[0041]S2:中央处理器接收所述使用者的脸部图像，并计算此时使用者的脸部相对于显示屏的当前位置；
[0042]S3:中央处理器将使用者的脸部相对于显示屏的当前位置与预设的使用者相对于显示屏的理想位置进行比较，并判断是否需要调整显示屏位置，若需要，则执行步骤S4，否则自动追踪人脸结束；
[0043]S4:中央处理器根据标准的显示屏水平旋转角度、显示屏高度以及显示屏前后倾斜角度计算出需调整的角度及/或高度，并将计算出的角度及/或高度传输给控制芯片；
[0044]S5:控制芯片根据接收到的角度及/或高度数据输出相应的驱动信号至驱动模块，驱动模块驱动显示屏旋转及/或升降，具体地，开启分别与第一电机、第二电机以及第三电机对应的第一开关、第二开关以及第三开关，将第一电机、第二电机以及第三电机分别与第一电机驱动电路、第二电机驱动电路以及第三电机驱动电路电性连接，并通过第一电机驱动电路、第二电机驱动电路以及第三电机驱动电路分别驱动与其对应电连接的第一电机、第二电机以及第三电机旋转到相应的角度，从而对应地调整显示屏旋转及/或升降，以符合显示屏水平旋转角度的标准、显示屏高度的标准以及显示屏前后倾斜角度的标准；
[0045]上述方法还包括:当符合显示屏水平旋转角度的标准、显示屏高度的标准以及显示屏前后倾斜角度的标准之后，关闭开关，锁定角度，停止自动追踪人脸。
[0046]具体实现上，在自动追踪人脸之前，必须先进行用户认证，即选择使用者习惯的位置，开启摄像头拍摄照片，获取使用者脸部，将此时拍摄到的图像传输给中央处理器，中央处理器从拍摄图像中提取脸部图像数据以及整张图像的数据即显示屏的位置数据，计算出使用者脸部两眼中心之间的距离和任一眼中心与嘴角中心之间的间距，再计算出两者之间的比例，即Ztl = hA，其中，Ill为使用者脸部两眼中心之间的距离；h2为任一眼中心与嘴角中心之间的距离，两者之间的比值Ztl为调整显示屏前后倾斜角度的标准。两眼中心与嘴角中心三点连接形成三角形，主控制器同时根据该三角形的中心与当前显示屏的中心，可以计算出三角形中心与当前显示屏中心的位置差异，包括水平差异Xtl和垂直差异％，因此，在本实施例中以X(l、10、Z0作为预设的使用者脸部相对于显示屏的理想位置，其中，Xtl为调整显示屏高度的标准，Y0为调整显示屏水平旋转角度的标准。
[0047]因此在进行人脸自动追踪时，首先通过人脸追踪定位，摄像头拍摄使用者脸部图像，并将图像通过USB接口传输给中央处理器20，中央处理器首先计算出使用者脸部两眼中心之间的距离以及任一眼中心与嘴角之间的距离，并计算两者之间的比值z，再与Ztl进行比较，若不相等，则此时中央处理器计算出显示屏需调整的前后倾斜角度，以使人脸两眼中心之间的距离与任一眼中心与嘴角中心之间的距离的比值达到Ztl值，再通过中央处理器将计算出的需调整角度数据传输给控制芯片，然后打开第三开关，在第三电机驱动电路的驱动下驱动第三电机旋转到相应的角度，之后关闭第三开关，锁定角度，从而对应地调整了显示屏的前后倾斜角度。
[0048]中央处理器同时计算此时接收到的脸部图像中的两眼中心与嘴角中心三点所形成的三角形中心与整张图像即当前显示屏中心的位置差异，将计算出的水平差异X与在进行自动追踪人脸前的水平差异Xtl进行比较，从而计算出显示屏需调整的水平旋转角度，使当前的水平差异X与自动追踪人脸前即理想的水平差异Xtl相等，中央处理器将计算出的需调整的角度数据传输给控制芯片，第一开关打开，在第一电机驱动电路的驱动作用下驱动第一电机旋转到相应的角度，之后关闭第二开关，锁定角度，从而对应地调整了显示屏的水平旋转角度。
[0049]同时中央处理器根据此时接收到的使用者脸部图像中的两眼中心与嘴角中心三点所形成的三角形中心与整张图片中心即当前显示屏中心的位置差异，将计算出的垂直差异I与在进行自动追踪人脸前的垂直差异yo进行比较，从而计算出显示屏需调整的垂直高度，使此时的垂直差异y与自动追踪人脸前即理想的垂直差异％相等，中央处理器将计算出的显示屏需调整的高度数据传输给控制芯片，第二开关打开，在第二电机驱动电路的驱动作用下驱动第二电机旋转到相应的角度，之后关闭第二开关，锁定角度，从而对应地调整了显示屏的高度。
[0050]实施本发明提供的一种自动调整显示屏幕位置的底座系统及方法，在底座内部安装集成在电路板上的控制芯片以及电机驱动电路，并电连接到三个电机上，在开始自动追踪人脸时，开启摄像头功能，拍摄使用者的脸部图像，通过USB接口将使用者的脸部图像传输给中央处理器，中央处理器接收使用者的脸部图像，并提取出位置数据，计算出使用者脸部相对于显示屏的当前位置，并与预设的使用者脸部相对于显示屏的理想位置进行比较，即调整到符合显示屏水平旋转角度的标准、显示屏高度的标准以及显示屏前后倾斜角度的标准。中央处理器根据比较结果计算出需调整的角度及/或高度数据发送给控制芯片，控制芯片接收到需调整的数据后，打开相应的开关，在相应的电机驱动电路的驱动作用下驱动对应的电机旋转到相应的角度。然后关闭电磁阀，锁定角度，从而相应地调整显示屏的水平旋转角度或高度或前后倾斜角度。因此根据中央处理器提供的需要调整显示屏的角度及/或高度数据，安装在底座内部的控制芯片则根据这些数据在电机驱动电路的驱动下控制底座装置中三个电机的旋转，而这三个电机用于分别控制显示屏的水平旋转角度、高度以及前后倾斜角度，从而可以通过该显示系统实现显示屏对人脸的自动追踪，省时省力，无需再进行手动调整，使用方便，增加了用户愉悦感。
[0051]因此，本发明提供的显示系统适用于带摄像头的一体机产品，可以根据使用者脸部的位置自动调整显示屏的角度及/或高度，使用者不用再通过手动调整显示屏底座装置进而来调整显示屏的位置，从而实现了显示屏能够自动追踪人脸的目的。
[0052]上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
【权利要求】
1.一种显示系统，包括显示屏，其特征在于，所述显示系统还包括中央处理器、摄像头、控制芯片以及驱动模块；其中，所述摄像头、所述中央处理器、所述控制芯片及所述驱动模块依次电性连接； 所述摄像头装设在所述显示屏上，用于拍摄使用者的脸部图像，并传输给所述中央处理器； 所述中央处理器用于接收所述脸部图像，计算使用者的脸部相对于所述显示屏的当前位置，并与预设的使用者脸部相对于所述显示屏的理想位置进行比较，计算所述显示屏需要调整的角度及高度，并将计算出的角度及/或高度数据传输给所述控制芯片； 所述控制芯片用于根据接收到的角度及/或高度数据输出相应的驱动信号至驱动模块； 所述驱动模块用于根据所述驱动信号驱动显示屏旋转及/或升降。
2.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述驱动模块包括均与所述控制芯片电性连接的第一电机驱动电路、第二电机驱动电动电路和第三电机驱动电路以及分别与所述第一电机驱动电路、第二电机驱动电路和所述第三电机驱动电路一一对应电性连接的用于控制所述显示屏水平旋转角度的第一电机、用于控制所述显示屏高度的第二电机和用于控制所述显示屏前后倾斜角度的第三电机。
3.根据权利要求2所述的显示系统，其特征在于，所述驱动模块还包括均与所述控制芯片电性连接，并分别用于开启或关闭所述第一电机、第二电机以及所述第三电机的第一开关、第二开关以及第三开关。
4.根据权利要求2所述的显示系统，其特征在于，所述显示系统还包括显示屏底座装置，所述显示屏底座装置包括底座、与所述底座连接的第一连接部以及与所述第一连接部顶部连接的第二连接部，所述显示屏安装在所述第二连接部的顶部；所述第一电机安装在所述显示屏底座与所述第一连接部的连接处，所述第二电机安装在所述第一连接部与所述第二连接部的连接处，所述第三电机安装在所述第二连接部与所述显示屏的连接处。
5.根据权利要求4所述的显示系统，其特征在于，所述控制芯片及所述驱动模块安装在所述显示屏底座装置中。
6.根据权利要求3所述的自动调整显示屏位置的底座系统，其特征在于，所述第一开关、第二开关以及第三开关均为电磁阀。
7.一种自动调整显示屏位置的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: 50:提供如权利要求1-6任一项所述的显示系统； 51:开启摄像头，拍摄使用者的脸部图像； 52:中央处理器接收所述脸部图像，并计算使用者的脸部相对于显示屏的当前位置； S3:中央处理器将使用者的脸部相对于显示屏的当前位置与预设的使用者脸部相对于显示屏的理想位置进行比较，并判断是否需要调整显示屏位置，若需要，则执行步骤S4，否则停止自动追踪人脸； 54:中央处理器计算需要调整的角度及/或高度，并将计算出的角度及/高度数据传输给控制芯片； 55:控制芯片根据接收到的角度及/或高度数据输出相应的驱动信号至驱动模块，驱动模块驱动显示屏旋转及/或升降。
8.根据利要求7所述的自动调整显示屏位置的方法，其特征在于，所述步骤S4及S5中，根据所述角度数据确定需调整的显示屏水平旋转角度及/或显示屏前后倾斜角度；根据所述高度数据确定需调整的显示屏高度。
9.根据权利要求7所述的自动调整显示屏位置的方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括:开启分别与第一电机、第二电机以及第三电机对应的第一开关、第二开关以及第三开关，将所述第一电机、第二电机以及第三电机分别与所述第一电机驱动电路、第二电机驱动电路以及第三电机驱动电路电性连接，通过所述第一电机驱动电路、第二电机驱动电路以及第三电机驱动电路分别驱动与其对应电连接的第一电机、第二电机以及第三电机旋转，并分别依靠所述第一电机、第二电机以及第三电机调整所述显示屏水平旋转角度、上升/下降高度及前后倾斜角度。
10.根据权利要求9所述的自动调整显示屏位置的方法，其特征在于，所述方法还包括: S6:在所述步骤S5之后，关闭开关，停止自动追踪人脸。
【文档编号】G06F3/01GK103543828SQ201310493455
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】林松, 黄银洲, 阮鑫 申请人:深圳宝龙达信息技术股份有限公司