[发明专利]一种自动跟踪头部姿态的智能显示器系统

摘要

本发明涉及一种自动跟踪头部姿态的智能显示器系统，该系统能够实时捕获人体头部姿态，并使显示器跟随头部随动，使得显示器始终与头部保持最佳位置，可以缓解眼部疲劳与预防近视。该系统包括图像采集模块、视觉算法处理模块及显示器控制模块。图像采集模块用于对人体头部图像进行实时采集；视觉算法模块首先对图像进行预处理，使头部在图像中始终保持竖直位置，然后利用ASM主动形状模型算法提取图像中人脸部的特征点，最后根据三角测量原理获得头部的空间姿态，即俯仰角度与侧倾角度。头部姿态信息传至舵机控制模块后，经过单片机解算后形成PWM信号控制舵机使显示器在俯仰与侧倾两个自由度上跟随头部姿态。

主权项

一种自动跟踪头部姿态的智能显示器系统，其特征在于，包括图像采集模块、视觉算法处理模块和显示器控制模块；所述图像采集模块包括单目摄像机，显示器控制模块包括显示器、舵机控制模块和侧倾舵机；所述单目摄像机位于显示器后上方的中间位置，单目摄像按照设定频率采集显示器前方使用者的头部图像，并将采集到的图像实时发送给视觉算法处理模块；所述视觉算法处理模块对接收到的头部图像数进行畸变校正，得到校正后的单目图像；所述视觉算法处理模块对校正后的单目图像进行人脸识别并提取脸部特征点，所述单目图像中的脸部特征点为左眼特征点和右眼特征点；所述视觉算法处理模块中建立有图像坐标系o′‑x′y′；所述图像坐标系以单目摄像机成像平面左上角的像素为原点，水平方向为x轴，竖直方向为y轴；由此所述左眼特征点在图像坐标系o′‑x′y′下的坐标为(x′a,y′a)，右眼特征点在图像坐标系o′‑x′y′下的坐标为(x′b,y′b)；则当前头部侧倾角θ为： θ = arctan x a ′ - x b ′ y a ′ - y b ′ ; 所述视觉算法处理模块将计算得到的头部侧倾角发送给舵机控制模块；所述舵机控制模块获得头部侧倾角度后，向侧倾舵机发送控制信号，侧倾舵机带动显示器侧倾相应角度，使显示器平面平行于使用者面部。