專利名稱：測(cè)量觀眾的三維位置的設(shè)備、方法以及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠在顯示裝置中測(cè)量對(duì)象的三維觀看位置的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近來，在電視顯示裝置的領(lǐng)域中，顯示屏的數(shù)字化、高清晰度和多功能化已快速發(fā)展。因此，與外部數(shù)字家用設(shè)備的連接已變得多樣化，因而從家用設(shè)備接收和發(fā)射至家用設(shè)備的形狀也已相應(yīng)地變得多樣化。今后，希望將電視用作主要的控制裝置，用于通過連接家用設(shè)備、照明裝置、氣體裝置、加熱裝置和安全裝置來配置并控制基于家庭的網(wǎng)絡(luò)。例如，傳統(tǒng)的電視已經(jīng)用作單純地顯示從天線接收的地面廣播或通過電纜接收的電纜廣播的廣播顯示裝置。然而，需要目前的電視扮演能夠顯示各種格式的數(shù)字輸入信號(hào)的復(fù)雜顯示裝置的角色，因?yàn)?，家用設(shè)備近來已經(jīng)與電視數(shù)字化地連接。例如，需要目前的電視顯示傳統(tǒng)的模擬廣播信號(hào)、數(shù)字廣播信號(hào)、各種格式的輸入信號(hào)，例如，通用串行總線 (USB)、高清晰度多媒體接口(HDMI)、個(gè)人電腦輸入等。近來，已經(jīng)引進(jìn)了能夠顯示三維圖像的電視。在三維顯示的情況中，存在各種方案，例如，將二維圖像轉(zhuǎn)化成三維圖像并顯示該圖像的方案、以三維方式顯示三維圖像的方案等。然而，由于技術(shù)上仍尚未實(shí)現(xiàn)三維電視，所以還沒有使得觀眾能夠在各種觀看距離處舒適地觀看三維電視的顯示技術(shù)。因此，當(dāng)觀眾長(zhǎng)時(shí)間觀看三維電視時(shí)，根據(jù)觀看距離，會(huì)出現(xiàn)頭暈或者眼睛變得疲勞，這對(duì)于觀眾來說是不舒適的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是，通過在顯示裝置中三維地探測(cè)觀眾的觀看位置，提供一種符合各種觀察位置的最佳觀看環(huán)境。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式，提供一種用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的設(shè)備， 包括圖像獲取模塊，對(duì)包括在對(duì)象中的圖像進(jìn)行拍照；探測(cè)模塊，從圖像獲取模塊所拍的圖像探測(cè)對(duì)象并計(jì)算對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)；以及位置計(jì)算模塊，通過利用關(guān)于所計(jì)算的對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息來計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間中的三維位置。所述對(duì)象可以是用戶的面部、上身或身體的一部分。位置計(jì)算模塊可以通過以下等式計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置。Zd= (FsXIx)^(2XFxXtan(0x))Xd = (2XZdXtan( θ χ) XDx)/IxYd = (2XZdXtan( θ y) XDy)/Iy
其中，Xd、Yd和A代表對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置坐標(biāo)，F(xiàn)s代表預(yù)定對(duì)象的參考水平長(zhǎng)度，F(xiàn)x代表預(yù)定對(duì)象的圖像內(nèi)的水平長(zhǎng)度，、代表圖像的水平尺寸，Iy代表圖像的豎直尺寸，θ 表水平視角，θ y代表豎直視角，并且Dj^PDy是對(duì)象的二維坐標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的設(shè)備，包括圖像獲取模塊，對(duì)包括在對(duì)象中的圖像進(jìn)行拍照；探測(cè)模塊，從圖像獲取模塊所拍的圖像探測(cè)對(duì)象并計(jì)算對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)；校正模塊，通過利用在探測(cè)模塊中所計(jì)算的關(guān)于對(duì)象圖像的尺寸信息，校正對(duì)象的預(yù)存儲(chǔ)參考尺寸值；以及位置計(jì)算模塊，通過利用所校正的對(duì)象的參考尺寸值和關(guān)于對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息，計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置。所述對(duì)象可以是用戶的面部、上身或身體的一部分。校正模塊可以通過利用在探測(cè)模塊中所計(jì)算的關(guān)于對(duì)象圖像的水平尺寸的信息來估計(jì)對(duì)象的豎直尺寸，并通過將對(duì)象的估計(jì)豎直尺寸與在探測(cè)模塊中所計(jì)算的關(guān)于對(duì)象圖像的豎直尺寸進(jìn)行比較來校正對(duì)象的參考尺寸值。可以利用以下等式來計(jì)算對(duì)象的估計(jì)豎直尺寸。Fyc = (FsyX Iy) (2XZdcX tan( θ y))Zdc = (FsxX Ix) (2XFxdX tan( θ χ))其中，F(xiàn)y。代表觀眾的估計(jì)豎直尺寸，F(xiàn)sx代表觀眾的預(yù)定參考水平長(zhǎng)度，F(xiàn)sy代表觀眾的預(yù)定參考豎直長(zhǎng)度，Ix代表圖像的水平尺寸，Iy代表圖像的豎直尺寸，θ x代表圖像的水平視角，θ y代表圖像的豎直視角，并且Fxd代表觀眾在圖像中的預(yù)定水平長(zhǎng)度。位置計(jì)算模塊可以通過利用以下等式來計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置。Zd = ZdcXd = (2XZdXtan( θ χ) XDx)/IxYd = (2XZdXtan( θ y) XDy)/Iy其中，Xd、Yd和&代表對(duì)象的三維空間中的實(shí)際位置，并且Dx和Dy是對(duì)象在圖像中的二維坐標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種顯示設(shè)備，包括顯示圖像的顯示模塊；圖像獲取模塊，對(duì)包括觀看顯示于顯示模塊上的圖像的觀眾的圖像進(jìn)行拍照；探測(cè)模塊，從圖像獲取模塊所拍的圖像探測(cè)觀眾并計(jì)算關(guān)于觀眾圖像的尺寸和坐標(biāo)；以及位置計(jì)算模塊，通過利用觀眾的所校正的參考尺寸值和關(guān)于所計(jì)算的觀眾圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息，計(jì)算觀眾在觀眾所定位的空間中的三維位置。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種顯示設(shè)備，包括顯示圖像的顯示模塊；圖像獲取模塊，對(duì)包括觀看顯示于顯示模塊上的圖像的觀眾的圖像進(jìn)行拍照；探測(cè)模塊，從圖像獲取模塊所拍的圖像探測(cè)觀眾并計(jì)算觀眾圖像的尺寸和坐標(biāo)；校正模塊，通過利用在探測(cè)模塊中所計(jì)算的關(guān)于觀眾圖像的尺寸的信息，校正觀眾的預(yù)存儲(chǔ)參考尺寸值；以及位置計(jì)算模塊，通過利用關(guān)于所計(jì)算的觀眾圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息，計(jì)算觀眾在觀眾所定位的空間中的三維位置。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的方法，包括在設(shè)備中對(duì)包括對(duì)象的圖像進(jìn)行拍照，以測(cè)量三維位置；從圖像獲取模塊所拍的圖像探測(cè)對(duì)象，并計(jì)算設(shè)備中的對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)，以測(cè)量三維位置；以及通過利用設(shè)備中的關(guān)于所計(jì)算的對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息，計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置，以測(cè)量
三維位置。所述對(duì)象可以是用戶的面部、上身或身體的一部分。計(jì)算三維位置可以通過以下等式來計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置。Zd = (Fs X Ix) + O X Fx X tan ( θ χ))Xd = (2XZdXtan( θ χ) XDx)/IxYd = (2XZdXtan( θ y) XDy)/Iy其中，Xd,Yd和代表對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置坐標(biāo)，F(xiàn)s代表預(yù)定對(duì)象的參考水平長(zhǎng)度，F(xiàn)x代表預(yù)定對(duì)象的圖像內(nèi)的水平長(zhǎng)度，Ix代表圖像的水平尺寸，Iy代表圖像的豎直尺寸，θ 表水平視角，θ y代表豎直視角，并且Dj^PDy是對(duì)象的二維坐標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于測(cè)量三維位置的方法，包括在設(shè)備中對(duì)包括在對(duì)象中的圖像進(jìn)行拍照，以測(cè)量三維位置；從圖像獲取模塊所拍的圖像探測(cè)對(duì)象，并計(jì)算設(shè)備中的關(guān)于對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)，以測(cè)量三維位置；通過利用設(shè)備中的探測(cè)模塊中所計(jì)算的關(guān)于對(duì)象圖像的尺寸信息，校正對(duì)象的預(yù)存儲(chǔ)參考尺寸值，以測(cè)量三維位置；以及通過利用所校正的對(duì)象的參考尺寸值和設(shè)備中的關(guān)于對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息，計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置，以測(cè)量三維位置。所述對(duì)象可以是用戶的面部、上身或身體的一部分。所述校正可以通過利用在探測(cè)模塊中所計(jì)算的關(guān)于對(duì)象圖像的水平尺寸的信息來估計(jì)對(duì)象的豎直尺寸，并通過將對(duì)象的估計(jì)豎直尺寸與在探測(cè)模塊中所計(jì)算的關(guān)于對(duì)象圖像的豎直尺寸進(jìn)行比較，來校正對(duì)象的參考尺寸值。可以利用以下等式來計(jì)算對(duì)象的估計(jì)豎直尺寸。Fyc = (FsyX Iy) (2XZdcX tan( θ y))
Zdc = (FsxX Ix) (2XFxdX tan( θ χ))其中，F(xiàn)y。代表觀眾的估計(jì)豎直尺寸，F(xiàn)sx代表觀眾的預(yù)定參考水平長(zhǎng)度，F(xiàn)sy代表觀眾的預(yù)定參考豎直長(zhǎng)度，Ix代表圖像的水平尺寸，Iy代表圖像的豎直尺寸，θ x代表圖像的水平視角，θ y代表圖像的豎直視角，并且Fxd代表觀眾在圖像中的預(yù)定水平長(zhǎng)度?？梢酝ㄟ^利用以下等式來計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置。Zd = ZdcXd = (2XZdXtan( θ χ) XDx)/IxYd = (2XZdXtan( θ y) XDy)/Iy其中，Xd、Yd和&代表對(duì)象的三維空間中的實(shí)際位置，并且Dx和Dy是對(duì)象在圖像中的二維坐標(biāo)。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的顯示裝置100的示圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的三維位置測(cè)量單元104的構(gòu)造的示圖；圖3、圖4A和圖4B是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的觀眾的三維定位過程的示圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式的三維位置測(cè)量單元104的構(gòu)造的示圖；圖6是用于解釋在校正模塊504中校正觀眾的參考尺寸值的過程(600)的示圖；圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的用于測(cè)量三維位置的方法700 的示圖；以及圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式的用于測(cè)量三維位置的方法800 的示圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。然而，本發(fā)明可能包含許多不同的形式，并且，不應(yīng)將其解釋為限于這里所闡述的實(shí)施方式。在以下描述中，當(dāng)確定與本發(fā)明相關(guān)的傳統(tǒng)技術(shù)的詳細(xì)描述將混淆本發(fā)明的要點(diǎn)時(shí)，可能省略這種描述。這里，通過考慮術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的功能來定義在說明書和權(quán)利要求書中所使用的術(shù)語(yǔ)，使得可以根據(jù)用戶和操作者的意圖或?qū)嵺`來改變這些術(shù)語(yǔ)。因此，應(yīng)基于整個(gè)說明書的內(nèi)容來解釋術(shù)語(yǔ)的定義。結(jié)果，通過權(quán)利要求書來確定本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，并且，可以提供以下示例性實(shí)施方式來對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員有效地描述本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的顯示裝置100的示圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的顯示裝置100包括顯示單元102 和三維位置測(cè)量單元104。顯示單元102是顯示圖像的部件。例如，顯示單元102可以是，例如，監(jiān)視器、電視寸。三維位置測(cè)量單元104計(jì)算觀看顯示于顯示單元102上的圖像的觀眾在三維空間內(nèi)的位置。三維位置測(cè)量單元104可以包括用于對(duì)觀眾的圖像進(jìn)行拍照的照相機(jī)106。結(jié)果，三維位置測(cè)量單元104通過利用包含在所拍圖像中的用戶的尺寸和位置來計(jì)算觀眾在三維空間內(nèi)的位置。照相機(jī)106可以定位在顯示單元102的上端，但是，可以定位在例如只要能夠在顯示單元102的前方對(duì)其拍照的任何地方。三維位置測(cè)量單元104可以進(jìn)一步包括單獨(dú)的紅外線(IR)光源裝置，使得照相機(jī)106甚至在低照明環(huán)境下也能夠獲取圖像。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的三維位置測(cè)量單元104的構(gòu)造的示圖。如所示出的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的三維位置測(cè)量單元104包括圖像獲取模塊200、探測(cè)模塊202和位置計(jì)算模塊204。圖像獲取模塊200利用照相機(jī)104對(duì)觀看顯示于顯示單元102上的圖像的觀眾的圖像進(jìn)行拍照。探測(cè)模塊202從圖像獲取模塊200所拍的圖像探測(cè)觀眾，以計(jì)算觀眾圖像的尺寸和坐標(biāo)。為了探測(cè)觀眾，探測(cè)模塊202可以包括面部探測(cè)算法。從數(shù)字圖像探測(cè)人的面部的探測(cè)算法在本領(lǐng)域中是已知的，因此將省略其詳細(xì)描述。探測(cè)模塊202可以僅探測(cè)觀眾的面部。替代地，探測(cè)模塊202可探測(cè)身體的一部分(例如，上身、手等)。另外，本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式探測(cè)觀眾(即，人)，但不限于此。本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式可探測(cè)除了人以外的特定對(duì)象，并且還可計(jì)算位置。位置計(jì)算模塊204利用關(guān)于所計(jì)算的觀眾圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息來計(jì)算觀眾在觀眾所定位的空間中的三維位置。將在下面更詳細(xì)地描述利用位置計(jì)算模塊204計(jì)算觀眾的過程。圖3、圖4A和圖4B是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的觀眾的三維定位過程的示圖。如所示出的，當(dāng)觀眾300在離照相機(jī)104的透鏡Xd、Yd和& cm遠(yuǎn)的距離處觀看三維電視時(shí)，在離照相機(jī)104的傳感器表面的中心Dx和Dy像素遠(yuǎn)的位置處形成觀眾的圖像 302。在圖中，θ χ代表照相機(jī)104的水平視角，θ y代表照相機(jī)104的豎直視角，Ix代表所拍圖像的水平尺寸(像素)，Iy代表圖像的豎直尺寸(像素)，F(xiàn)x代表觀眾在圖像內(nèi)的圖像 302的水平尺寸(像素)，并且Fy代表觀眾在圖像內(nèi)的圖像302的豎直尺寸(像素)。如果儲(chǔ)存于位置計(jì)算模塊204中的觀眾300的參考水平長(zhǎng)度是Fs，那么，可以如下所述地計(jì)算觀眾300的三維位置坐標(biāo)&、Yd和4。Zd = (Fs X Ix) + O X Fx X tan ( θ χ))
Xd= (2XZdXtan(6x)X Dx)/IxYd = (2XZdXtan( θ y) XDy)/Iy換句話說，如果根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的位置計(jì)算模塊204之前儲(chǔ)存了 Ix、 Iy、θχ、的值進(jìn)而探測(cè)身體的一部分(例如，觀眾的面部、上身或手)，那么，通過利用觀眾的探測(cè)位置Dx和Dy、尺寸Fx和Fy以及預(yù)存儲(chǔ)的信息，來計(jì)算觀眾的三維位置坐標(biāo)。在此情況中，F(xiàn)s值是用于觀眾的三維位置計(jì)算的參考值。例如，由于韓國(guó)人面部的平均水平寬度是大約16cm，所以基于觀眾的面部來計(jì)算觀眾的三維位置，使得可以將Fs值設(shè)為16cm。當(dāng)基于觀眾的上身來計(jì)算三維位置時(shí)，可以將Fs值設(shè)為觀眾上身的平均水平長(zhǎng)度。圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式的三維位置測(cè)量單元104的構(gòu)造的示圖。如所示出的，根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式的三維位置測(cè)量單元104包括圖像獲取模塊500、探測(cè)模塊502、校正模塊和位置計(jì)算模塊506。圖像獲取模塊500利用照相機(jī)104對(duì)觀看顯示于顯示單元102上的圖像的觀眾的圖像進(jìn)行拍照。探測(cè)模塊502從圖像獲取模塊500所拍的圖像探測(cè)觀眾，以計(jì)算觀眾圖像的尺寸和坐標(biāo)。為了探測(cè)觀眾，探測(cè)模塊502可以包括面部探測(cè)算法。探測(cè)模塊502可以僅探測(cè)觀眾的面部。替代地，探測(cè)模塊502可探測(cè)身體的一部分(例如，上身)。校正模塊504利用探測(cè)模塊502中所計(jì)算的關(guān)于觀眾圖像的尺寸信息來校正觀眾的預(yù)存儲(chǔ)參考尺寸值。在圖2至圖4B所示的示例性實(shí)施方式的情況中，應(yīng)在之前知道觀眾的參考水平長(zhǎng)度Fs，以便計(jì)算觀眾的三維位置。然而，由于觀眾的面部或上身的水平長(zhǎng)度可能彼此不同， 所以，當(dāng)該參考水平長(zhǎng)度類似地應(yīng)用于所有用戶時(shí)，在所探測(cè)的三維位置值中出現(xiàn)誤差。因此，該示例性實(shí)施方式校正校正模塊504中的觀眾的參考尺寸值，以便將誤差減到最小。圖6是用于解釋在校正模塊504中校正觀眾的參考尺寸值的過程(600)的示圖。首先，假設(shè)在將觀眾的參考面部尺寸設(shè)為Fsx和Fsy的狀態(tài)中從圖像探測(cè)觀眾的面部和面部尺寸Fxd和Fyd(602和604)。雖然基于觀眾的面部來描述該示例性實(shí)施方式，但是， 可以將本發(fā)明類似地應(yīng)用于面部、上身、手等，如上所述。如上所述，當(dāng)從圖像探測(cè)觀眾的面部尺寸時(shí)，校正模塊504利用探測(cè)模塊502中所計(jì)算的關(guān)于觀眾圖像的水平尺寸Fxd信息來估計(jì)豎直尺寸Fy。(606)?？梢杂靡韵碌仁絹碛?jì)算觀眾的上述豎直尺寸Fy。的估計(jì)。Fyc = (FsyX Iy) (2XZdcX tan( θ y))Zdc = (FsxX Ix) (2XFxdX tan( θ χ))在此情況中，F(xiàn)yc代表觀眾的估計(jì)豎直尺寸，F(xiàn)sx代表觀眾的預(yù)定參考水平長(zhǎng)度，F(xiàn)sy 代表觀眾的預(yù)定參考豎直長(zhǎng)度，IxR表圖像的水平尺寸，Iy代表圖像的豎直尺寸，θχ代表圖像的水平視角，θ y代表圖像的豎直視角，并且Fxd代表觀眾在圖像中的預(yù)定水平長(zhǎng)度。接下來，校正模塊504將所估計(jì)的Fye值與探測(cè)模塊502中的實(shí)際探測(cè)的豎直尺寸 Fyd進(jìn)行比較(608)。如果兩個(gè)值是相同的，那么不需要執(zhí)行校正(610)。然而，如果兩個(gè)值彼此不同，那么，在將Fsx和Fsy值改變預(yù)定大小的同時(shí)，校正模塊504重復(fù)步驟604至608， 直到兩個(gè)值相同。同時(shí)，位置計(jì)算模塊506利用關(guān)于所計(jì)算的觀眾圖像的尺寸和坐標(biāo)以及所校正的 Fsx和Fsy值的信息來計(jì)算觀眾在觀眾所定位的空間中的三維位置。用以下等式來計(jì)算位置計(jì)算模塊506中的位置計(jì)算。Zd = Zdc Xd = (2XZdXtan( θ χ) XDx)/IxYd = (2XZdXtan( θ y) XDy)/Iy在此情況中，Xd、\和&代表用戶的三維空間中的實(shí)際位置，并且Dj^PDy代表觀眾在圖像中的二維坐標(biāo)。圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的用于測(cè)量三維位置的方法700 的示圖。首先，在三維位置測(cè)量單元104中對(duì)包括觀眾的圖像進(jìn)行拍照(702)。接下來，從圖像獲取模塊所拍的圖像探測(cè)觀眾(704)，并且計(jì)算觀眾圖像的尺寸和坐標(biāo)(706)。接下來，通過利用觀眾計(jì)算模塊所計(jì)算的關(guān)于圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息，來計(jì)算觀眾在觀眾所定位的空間中的三維位置(708)。圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式的用于測(cè)量三維位置的方法800 的示圖。首先，在三維位置測(cè)量單元104中對(duì)包括觀眾的圖像進(jìn)行拍照(802)。接下來，從所拍的圖像探測(cè)觀眾(804)，并且計(jì)算觀眾圖像的尺寸和坐標(biāo)(806)。接下來，通過利用關(guān)于觀眾圖像的尺寸信息，來校正觀眾的預(yù)存儲(chǔ)參考尺寸值 (808)。接下來，通過利用觀眾計(jì)算模塊所計(jì)算的關(guān)于圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息，來計(jì)算觀眾在觀眾所定位的空間中的三維位置(810)。根據(jù)本發(fā)明，探測(cè)圖像的觀眾，以計(jì)算觀眾的三維坐標(biāo)，并且，可以利用所計(jì)算的三維坐標(biāo)來增加觀眾的觀看方便性和觀看質(zhì)量。例如，可以假設(shè)，顯示裝置100是能夠復(fù)制三維圖像的裝置。在用戶通常位于離電視屏幕預(yù)設(shè)特定距離的假設(shè)下，現(xiàn)有的3D電視產(chǎn)生三維圖像。因此，當(dāng)觀眾不位于電視的中心或離顯示器過近或離顯示器過遠(yuǎn)時(shí)，難以令人滿意地接收三維圖像。然而，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崟r(shí)地計(jì)算觀眾的位置，以根據(jù)觀眾的位置動(dòng)態(tài)地改變3D電視的焦距，從而使得可以在任何位置舒適地提供三維觀看環(huán)境。此外，本發(fā)明能夠同時(shí)探測(cè)多個(gè)觀眾，使得對(duì)在不同距離觀看電視的多個(gè)觀眾中的每個(gè)觀眾來說能夠同時(shí)顯示最合適的三維圖像。同時(shí)，當(dāng)利用本發(fā)明中提出的計(jì)算觀眾的三維距離的方法時(shí)，能夠提供最適合于觀眾的電視音頻。例如，當(dāng)觀眾位于最近的距離時(shí)，可減小音量，并且，當(dāng)觀眾位于較遠(yuǎn)距離時(shí)，可增大音量。當(dāng)觀眾在特定方向上聚集時(shí)，在該方向上增大音量的輸出，使得沒有觀看電視的人將不會(huì)被噪音打擾。另外，當(dāng)照相機(jī)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有探測(cè)到觀眾時(shí)，自動(dòng)地?cái)嚅_電視的電源。相反， 當(dāng)照相機(jī)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)探測(cè)到臉部時(shí)，可以自動(dòng)地打開電視。當(dāng)觀眾是孩子時(shí)，如果觀看距離較近，那么，在電視上顯示警告消息或發(fā)出警告聲音，使得孩子能夠在足夠遠(yuǎn)的觀看距離處觀看電視。通過在顯示裝置中三維地探測(cè)觀眾的觀看位置，本發(fā)明的示例性實(shí)施方式能夠允許觀眾更舒適地觀看顯示裝置。雖然已經(jīng)為了說明的目的公開了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不背離如所附權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)的前提下，各種修改、增加和替代都是可能的。因此，也應(yīng)將這些修改、增加和替代理解為落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的設(shè)備，包括圖像獲取模塊，對(duì)包括在對(duì)象中的圖像進(jìn)行拍照；探測(cè)模塊，從所述圖像獲取模塊所拍的圖像探測(cè)對(duì)象并計(jì)算關(guān)于對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)；以及位置計(jì)算模塊，通過利用關(guān)于所計(jì)算的對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息來計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間中的三維位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的設(shè)備，其中，所述對(duì)象是用戶的面部、上身或身體的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的設(shè)備，其中，所述位置計(jì)算模塊通過以下等式計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置Zd = (FsXIx) (2XFxXtan( θ χ))Xd = (2XZdX tan ( θ χ) XDx)/IxYd= (2XZdXtan(0y)XDy)/Iy其中，Xd,Yd和&代表對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置坐標(biāo)，F(xiàn)s代表預(yù)定對(duì)象的參考水平長(zhǎng)度，F(xiàn)x代表預(yù)定對(duì)象的圖像內(nèi)的水平長(zhǎng)度，Ix代表圖像的水平尺寸，Iy代表圖像的豎直尺寸，θ 表水平視角，θ y代表豎直視角，并且Dj^PDy是對(duì)象的二維坐標(biāo)。
4.一種用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的設(shè)備，包括圖像獲取模塊，對(duì)包括在對(duì)象中的圖像進(jìn)行拍照；探測(cè)模塊，從所述圖像獲取模塊所拍的圖像探測(cè)對(duì)象并計(jì)算關(guān)于對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)；校正模塊，通過利用在所述探測(cè)模塊中所計(jì)算的關(guān)于對(duì)象圖像的尺寸信息，校正對(duì)象的預(yù)存儲(chǔ)參考尺寸值；以及位置計(jì)算模塊，通過利用所校正的對(duì)象的參考尺寸值和關(guān)于對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息，計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間中的三維位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的設(shè)備，其中，所述對(duì)象是用戶的面部、上身或身體的一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的設(shè)備，其中，所述校正模塊通過利用在所述探測(cè)模塊中所計(jì)算的關(guān)于對(duì)象圖像的水平尺寸的信息，來估計(jì)對(duì)象的豎直尺寸，并通過將對(duì)象的估計(jì)豎直尺寸與在所述探測(cè)模塊中所計(jì)算的對(duì)象圖像的豎直尺寸進(jìn)行比較，來校正對(duì)象的參考尺寸值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的設(shè)備，其中，利用以下等式來計(jì)算對(duì)象的估計(jì)豎直尺寸Fyc = (FsyXIy) ^ (2XZdcXtan( θ y))Zdc= (FsxXIx)-(2XFxdXtan( θ χ))其中，F(xiàn)y。代表觀眾的估計(jì)豎直尺寸，F(xiàn)sx代表觀眾的預(yù)定參考水平長(zhǎng)度，F(xiàn)sy代表觀眾的預(yù)定參考豎直長(zhǎng)度，Ix代表圖像的水平尺寸，Iy代表圖像的豎直尺寸，θ 表圖像的水平視角，θ y代表圖像的豎直視角，并且Fxd代表觀眾在圖像中的預(yù)定水平長(zhǎng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的設(shè)備，其中，所述位置計(jì)算模塊通過利用以下等式來計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置Zd — ZdcXd = (2XZdX tan ( θ χ) XDx)/Ix Yd= (2XZdXtan(0y)XDy)/Iy其中，Xd、Yd和&代表對(duì)象的三維空間中的實(shí)際位置，并且Dx和Dy是對(duì)象在圖像中的二維坐標(biāo)。
9.一種顯示裝置，包括 顯示模塊，其顯示圖像；圖像獲取模塊，對(duì)包括觀看顯示于所述顯示模塊上的圖像的觀眾的圖像進(jìn)行拍照； 探測(cè)模塊，從所述圖像獲取模塊所拍的圖像探測(cè)觀眾并計(jì)算觀眾圖像的尺寸和坐標(biāo)；以及位置計(jì)算模塊，通過利用關(guān)于所計(jì)算的觀眾圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息，計(jì)算觀眾在觀眾所定位的空間中的三維位置。
10.一種顯示裝置，包括 顯示模塊，其顯示圖像；圖像獲取模塊，對(duì)包括觀看顯示于所述顯示模塊上的圖像的觀眾的圖像進(jìn)行拍照； 探測(cè)模塊，從所述圖像獲取模塊所拍的圖像探測(cè)觀眾并計(jì)算觀眾圖像的尺寸和坐標(biāo)； 校正模塊，通過利用在所述探測(cè)模塊中所計(jì)算的關(guān)于觀眾圖像的尺寸信息，校正觀眾的預(yù)存儲(chǔ)參考尺寸值；以及位置計(jì)算模塊，通過利用觀眾的校正參考尺寸值和關(guān)于所計(jì)算的觀眾圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息，計(jì)算觀眾在觀眾所定位的空間中的三維位置。
11.一種用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的方法，包括在設(shè)備中對(duì)包括對(duì)象的圖像進(jìn)行拍照，以測(cè)量三維位置；從圖像獲取模塊所拍的圖像探測(cè)對(duì)象，并計(jì)算設(shè)備中的對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)，以測(cè)量三維位置；以及通過利用設(shè)備中的關(guān)于所計(jì)算的對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息，計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置，以測(cè)量三維位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的方法，其中，所述對(duì)象是用戶的面部、上身或身體的一部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的方法，其中，三維位置的計(jì)算通過以下等式來計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置Zd = (FsXIx) (2XFxXtan( θ χ)) Xd = (2XZdX tan ( θ χ) XDx)/Ix Yd= (2XZdXtan(0y)XDy)/Iy其中，Xd,Yd和&代表對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置坐標(biāo)，F(xiàn)s代表預(yù)定對(duì)象的參考水平長(zhǎng)度，F(xiàn)x代表預(yù)定對(duì)象的圖像內(nèi)的水平長(zhǎng)度，Ix代表圖像的水平尺寸，Iy代表圖像的豎直尺寸，θ 表水平視角，θ y代表豎直視角，并且Dj^PDy是對(duì)象的二維坐標(biāo)。
14.一種用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的方法，包括在設(shè)備中對(duì)包括在對(duì)象中的圖像進(jìn)行拍照，以測(cè)量三維位置； 從圖像獲取模塊所拍的圖像探測(cè)對(duì)象，并計(jì)算設(shè)備中的關(guān)于對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)，以測(cè)量三維位置；通過利用設(shè)備中的探測(cè)模塊中所計(jì)算的關(guān)于對(duì)象圖像的尺寸信息，校正對(duì)象的預(yù)存儲(chǔ)參考尺寸值，以測(cè)量三維位置；以及通過利用所校正的對(duì)象的參考尺寸值和設(shè)備中的關(guān)于對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息， 計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置，以測(cè)量三維位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的方法，其中，所述對(duì)象是用戶的面部、上身或身體的一部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的方法，其中，所述校正通過利用在探測(cè)模塊中所計(jì)算的關(guān)于對(duì)象圖像的水平尺寸的信息來估計(jì)對(duì)象的豎直尺寸，并通過將對(duì)象的估計(jì)豎直尺寸與在探測(cè)模塊中所計(jì)算的對(duì)象圖像的豎直尺寸進(jìn)行比較，來校正對(duì)象的參考尺寸值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的方法，其中，利用以下等式來計(jì)算對(duì)象的估計(jì)豎直尺寸Fyc = (FsyXIy)+ (2XZdcXtan( θ y))Zdc= (FsxXIx)-(2XFxdXtan( θ χ))其中，F(xiàn)y。代表觀眾的估計(jì)豎直尺寸，F(xiàn)sx代表觀眾的預(yù)定參考水平長(zhǎng)度，F(xiàn)sy代表觀眾的預(yù)定參考豎直長(zhǎng)度，Ix代表圖像的水平尺寸，Iy代表圖像的豎直尺寸，θ 表圖像的水平視角，θ y代表圖像的豎直視角，并且Fxd代表觀眾在圖像中的預(yù)定水平長(zhǎng)度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于測(cè)量對(duì)象的三維位置的方法，其中，通過利用以下等式來計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間內(nèi)的三維位置Zd — ZdcXd = (2XZdX tan ( θ χ) XDx)/IxYd= (2XZdXtan(0y)XDy)/Iy其中，Xd、Yd和&代表對(duì)象的三維空間中的實(shí)際位置，并且Dx和Dy是對(duì)象在圖像中的二維坐標(biāo)。
全文摘要
這里公開了測(cè)量觀眾的三維位置的設(shè)備、方法以及顯示裝置。用于測(cè)量三維位置的設(shè)備包括圖像獲取模塊，對(duì)包括在對(duì)象中的圖像進(jìn)行拍照；探測(cè)模塊，從圖像獲取模塊所拍的圖像探測(cè)對(duì)象并計(jì)算關(guān)于對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)；以及位置計(jì)算模塊，通過利用關(guān)于所計(jì)算的對(duì)象圖像的尺寸和坐標(biāo)的信息，計(jì)算對(duì)象在對(duì)象所定位的空間中的三維位置。
文檔編號(hào)G06T17/00GK102314706SQ20101055734
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者金玄 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社