CN1457468A - 根据观看者的位置对显示器进行的自动定位 - Google Patents

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Abstract

一种具有向使用者提供视频的视频显示屏的系统。该显示屏的位置可以根据使用者相对于显示屏的位置被调节。该系统包括至少一个图像捕获装置，其可以在显示屏的视区内训练，并和具有图像识别软件的控制单元相连，该图像识别软件识别在由图像捕获装置产生的图像中的使用者，该控制单元的软件还根据在图像中的使用者的检测产生使用者的位置的至少一个测量。

Description

根据观看者的位置对显示器进行的自动定位
本发明涉及显示器，例如计算机监视器，电视和家庭影院系统。具体地说，本发明涉及用于调节该显示器的屏幕相对于一个或几个观看者的位置的系统和方法。
用于根据观看者的位置调节视频显示器的方位的特定的系统是公知的。例如04290019(公开号06141309)日本专利申请的摘要描述了一种系统，其利用两个麦克风，每个麦克风采样说话者的声音。该系统比较来自每个麦克风的采样，从而确定哪一个采样较大。据称该系统使用该比较使显示器根据人的方向定位。其缺点包括，该系统只根据哪一个麦克风检测到较大的说话音量不能精确地按照使用者的方向使显示器定位。此外，例如，该系统将把其自身定位在说话声大的方位，或者定位在附近的其它噪声源的方位，而不管其是否是显示器的实际观看者的方位，或者不管观看者是否想要显示器重新定位。
在Yu的美国专利申请5250888中披露了另一种使显示器按照观看者的方向定位的系统。Yu的该专利旨在使用光检测器阵列检测观看者相对于显示器的位置。通过检测哪个光检测器检测到最大的由观看者使用的遥控器发出的光信号，计算观看者的相对位置，并调节支撑着显示器的桌子，使得显示器面向观看者的方向。同样，光检测器阵列只给出观看者的大致位置，此外，该系统不能对于多个观看者进行调节。
现有技术的系统的一个显然的困难是，它们需要观看者使用遥控器(例如在Yu的专利中)来调节显示器的位置。此外，Yu的系统只根据有限的光检测器阵列提供近似的定位。日本专利申请04290019的摘要描述的基于麦克风的调节系统提供了一种更粗糙的、甚至识别能力更小的调节。
特别是，因而，本发明的目的是提供一种高精度的系统，用于自动地调节显示器屏幕的方位，使得该屏幕面向观看者。本发明的另一个目的在于，当一个观看者被识别作为观看显示器的方位时，该系统对于该特定的观看者进行自动的调节。此外，该系统能够根据被识别为观看者的两个或几个人的位置对于中值的或平均的观看位置自动地进行调节。
因而，本发明提供一种显示系统，其能够对于系统的使用者或观看者的位置，包括使用者位置的改变，进行自动地调节。一般地说，本发明包括一个显示器，其通过平的或者适当弯曲的表面显示视频。该表面一般是作为显示器例如电视机的一部分的屏幕。不过，其还包括，例如家庭影院投影屏幕。该显示器的方位是可以调节的。例如，当显示器和屏幕是一个单元时，显示器可以安装在或支撑在桌子上，该桌子的方位可以在相应地调节屏幕的方位的同时按照一个或几个自由度进行调节。当显示器是投影显示器时，该屏幕和投影器可以安装在一个结构上，该结构的方位可以按照一个或几个自由度被调节。此外，该屏幕和投影器可以具有方位可调的单独的支撑或安装装置。使显示器(或者显示系统的元件)的支撑和安装装置运动的驱动器一般包括马达(例如步进马达)或类似的机电装置(例如压电驱动器)。
该系统包括至少一个图像捕获装置(例如视频摄像机)，其在一个观看区域上是可以训练的，并且和具有图像识别软件的处理部分相连。该处理部分使用图像识别软件识别由图像捕获装置产生的图像中的使用者。该软件可被编程用于检测特定的观看者，例如PC或者电视机的主要的使用者。使用由图像处理软件接收的数据，处理部分确定显示器屏幕的方位的度量值，使得显示器面向观看者。处理部分的软件对驱动器提供相应的输出，该驱动器和显示器屏幕相连，因而使屏幕的方位面向观看者。
在一个特定的情况下，在检测到图像中的观看者之后，图像处理软件确定图像中的观看者的姿势，使用该姿势确定显示器屏幕应当如何相对于观看者被定位，并且该处理部分产生一个使驱动器进行合适的调节的输出，使得该屏幕面向观看者。
如上所述，处理部分的图像识别软件可以检测特定观看者的图像(其图像可以在该软件中被预先编程)，并提供相应的调节。此外，该软件可以检测图像中的任何人，并按照该检测到的人调节显示屏幕。如果具有一个以上的人，则可以确定相对于这些观看者的集合的显示器屏幕的平均位置或者最好的观看位置，并按此确定显示器屏幕的方位。
作为识别观看者的面部的另一个方案，图像识别软件可以识别使用者已知的某个手势，并按照该手势调节显示器屏幕的方位。作为另一个方案，该系统可以具有音频捕获装置(例如麦克风)，并且处理部分可以使用语音或话音识别软件。当捕获到并识别出某个指令时(例如“上”、“下”、“左”、“右”)，处理部分可以对合适的驱动器提供相应的指令，使显示器屏幕沿指令中指示的方向运动一个预定的量。
图1是按照本发明的实施例的用于显示器屏幕方位自动调节的显示系统的透视图；
图1a是图1的显示系统的再现，用于说明在自动调节中使用的一个参考坐标系统和突出的几何特征；
图2表示由图1的摄像机捕获的图像；以及
图2a是和图2一样的第二个表示，包括在本发明的一个改型的实施例中用于自动调节的参数的表示。
参见图1，所示的观看者10位于包括本发明的实施例的系统20的观看区域内。系统20包括显示器24，其具有可以由使用者10观看的显示屏24a(因而使用者处于系统20的“观看区域”内，如上所述)。显示器24被基座28支撑着，该基座包括下部和上部垂直支撑32和40，在它们之间设置有步进马达36。基座28、下垂直支撑32和步进马达36相互之间具有固定的关系。上垂直支撑40可以借助于步进马达36的驱动轴沿着其轴线转动(如图1中上垂直支撑40附近的箭头所示)。因而，如下面进一步说明的那样，显示器可以借助于步进马达36围绕轴线Y(由垂直支撑40限定的)转动，从而使显示屏24a处于面向观看者10的方位。
系统20还包括控制单元52，其位于显示器24的顶部，如图1所示。当然，控制单元52可以位于其它的位置，或者被包括在显示器24中。系统20还包括摄像机48，其通过单独的垂直支撑44和基座28以固定的关系安装。垂直支撑44被这样定位，使得摄像机48不干扰显示器24的运动。控制单元52，步进马达36和摄像机48都通过电线和连接器(图1中未示出)电气相连，例如，通过沿着显示器24的后面并在基座28和垂直支撑32，40，44附近(或内部)引下的导线电气相连。
图1的系统20的显示器24包括用于产生从显示屏24a输出的视频的电气元件，以及从相关的扬声器(未示出)输出的相应的音频的电气元件。显示器24的音频和视频的处理可以在控制单元52中进行，或者在显示器内的单独的控制单元内进行(或者在其它的地方进行)。用于该音频和视频的处理元件是公知的，并且可以以各种形式在市场上买到。因为它们对于本发明的操作不重要，所以除去为说明本发明所需之外，省略其细节的说明。
图1a以虚像的形式表示图1的显示器24和使用者10，以便说明由系统20实现的显示器24的定位和运动。如图1a所示，参考坐标系统O位于基座28的中点，轴线Y处于垂直的位置，借助于步进马达36，显示器围绕该轴线转动(如上面参照图1所述)，并且轴线X和Y限定底板的平面。显示器24的初始位置相对于参考方向，例如轴线X；因而，当显示器处于初始位置时，对显示屏24a的法向矢量(图1a中所示的矢量Nx)和轴线X对准。所示的使用者10的位置在地板平面内(XZ平面)相对于轴线X呈角度3。因而，使用者10在地板平面内的位置在图1a中由矢量R限定。
除图1a之外，参看图1，在显示器围绕轴线Y转动的特定角度是已知的或者由控制单元52确定的情况下，控制单元52被编程，使得向步进马达36输出相应的控制信号。该控制信号使步进马达52(以及显示器24，由于其连附于垂直支撑40上)的驱动轴转动一个特定的角度。步进马达的驱动轴(其也平行于Y轴)具有一个参考位置，在此位置显示屏的法向矢量Nx平行于轴线X，如上所述。控制单元52例如通过保持跟踪由于控制单元52发出的控制信号或者由于向控制单元52反馈的转动位置的信号而引起的步进马达36的驱动轴的转动，保持跟踪驱动轴和显示器相对于轴线X的转动。
当驱动轴和显示器相对于轴线Y转动时，显示屏的法向矢量也围绕轴线Y转动相同的角度。因而，再次参看图1a可见，当控制单元52收到或者确定使用者10的角度位置3时，其向步进马达36发出合适的控制信号，使得步进马达的驱动轴从其参考位置转动，从而位于相对于轴线X成一个角度3的位置。这使得显示器以及显示屏的法向矢量相对于X轴转动一个角度3，如图1a中的法向矢量NR所示。因而显示屏的法向矢量NR转动而和矢量R平行，从而显示屏24a直接指向使用者10(即，显示屏24a的平面被这样转动，使得其和观看者10观看屏幕的矢量V正交，其平行于矢量R)。如果显示屏24a的初始方位并未使得其法向矢量沿X轴放置，则控制单元52(其保持跟踪显示器的方位)则使显示器24从其另一个初始位置这样转动，使得显示屏的法向矢量相对于X轴成一个3角度。
在上面的说明中，假定使用者10的角度位置3是已知的，或者由控制单元52确定，并且显示器24被这样转动，使得显示屏24a面向使用者10。在一个简单的实施例中，控制单元52可以手动地接收和存储使用者10在按照图1a所述的公共参考系统中的位置。控制单元52可以接收和存储使用者10的X和Z坐标，并计算角度3，或者，控制单元52可以接收和存储角度3。(当然，公共参考坐标系统可以位于不同于图1a所示的位置。在这种情况下，控制单元52可以首先变换使用者的坐标(例如图1a所示的一个使用者)，以便确定显示器转动的程度。)
图1的系统20还可以自动地识别使用者和使用者在参考坐标系统中的角度位置。一旦使用者的位置被系统自动地确定，如在下面更详细地说明的，控制单元52便使显示器转动到面向使用者的位置，如前所述。
为了自动地检测图1中的使用者10的存在，以及，如果使用者存在，检测使用者的位置，系统20依赖于由摄像机48捕获的并由控制单元52处理的图像。如上所述，摄像机48位于显示器24的上方，并指向显示屏24a的正常观看区域，例如，使得摄像机透镜的中心轴线和X轴平行。图2的图像被传递给控制单元52，在控制单元52，例如使用装在其中的图像识别软件处理。可以使用图像识别算法识别人体例如使用者10的轮廓。此外，可以使用识别面部的或者可被编程用于识别一个特定的面部或者用于识别几个面部例如使用者10的面部的图像识别软件。具体地说，已有的图像识别技术可被编程用于识别在一个相对静止的位置(例如在图2的椅子上的位置)的使用者的面部。根据检测的图像，控制单元还确定为了面向使用者必须使显示器围绕轴线Y转动的角度。例如，图像识别软件也可以通过检测使用者的姿势或者使用者面部的角度来识别该必须转动的角度。此外，控制单元的软件可以使用图像中的使用者的面部的位置来使用几何计算确定该角度。一旦围绕Y转动的角度被确定(例如图1中的3)，控制单元52便向步进马达36发出控制信号，使显示器转动，如上所述。
图像识别软件被装在控制单元52中，并由其中的处理器用来处理从摄像机52接收的图像。根据摄像机的情况，该图像可以是一系列离散图像或者是视频帧。由控制单元52处理的图像例如可以是由数字摄像机或数字视频摄像机的CCD阵列中的像素阵列捕获并被传递到控制单元52的强度数据。用于图像识别的控制单元52的包括存储器在内的元件可以是单独的，或者是和显示器24的其它功能共用的。
图2中的使用者10的实线表示说明当使用者在图1所示的位置时由摄像机48捕获的使用者10的图像。如图所示，可以由摄像机48捕获一系列图像，并传递给控制单元52进行处理。最典型的情况是，观看显示屏的使用者10是相对静止的，例如坐在躺椅或沙发上，如图2的实线表示所示。在这种情况下，相应的捕获的和被处理的一系列图像一起看起来近似图2的使用者10的实线图像。
不过，当使用者第一次进入摄像机48的视野时，使用者将是运动的。例如，如图2中以虚像表示的，连续的图像最初表示步入(在这种情况下从右方步入)摄像机48的视野中并坐在椅子中的使用者10。虽然此时使用者10可以停留在静止状态一个延长的时间间隔(在捕获与处理的相继的图像之间具有很小的运动或者没有运动)，使用者可以定期地运动，例如从躺椅上移动到沙发上。
在一个实施例中，控制单元52的图像处理软件使用接收的系列图像首先检测在摄像机48的使野中使用者10的存在。如同刚才所述，当使用者10第一次出现在视野中时，其一般是运动的，例如，朝向椅子运动，如图2的虚像所示。因而，图像处理软件首先比较相继的图像，以便检测和跟踪运动着的对象。在这种检测和跟踪的已知技术中，例如，对于一个图像的图像阵列中的每个象素(x，y)计算函数S(x，y，t)的值，每个相继的图像由时间t确定： S ( x , y , t ) = ∂ 2 G ( t ) ∂ t 2 * I ( x , y , t )
其中G(t)是高斯函数，I(x，y，t)是在图像t中的每个象素的强度。图像中的边缘的运动由在S(x，y，t)中的暂时的零交叉识别。该零交叉在图像中是群集的，并且这种运动边缘的群集将提供运动中的物体的轮廓。
根据群集的位置、运动和形状跟踪在相继图像中的群集。在一个群集被跟踪少数的相继帧之后，其可以被模拟成例如具有恒定的高度和宽度(“边界框”)，并且可以监视和定量(例如通过持续参数)在相继图像中的有边界的框的重复出现。如果假定在图像中运动的物体是人，则对于该运动物体，可以通过软件估算头的位置在有边界的框的上方。
用这种方式，控制单元52可以检测和跟踪进入摄像机48的视野中的使用者，并且，可以检测和跟踪使用者的头部的大概位置。上述的检测和跟踪技术在“Tracking Faces”，McKenna&Gong，Proceedingsof the Second International Conference on Automatic Face andGesture Recognition，Killington，Vt，October 14-16，1996，pp.271-276中描述了，这篇文献的内容在此引为参考。(上述的论文的第2部分论述多个运动的跟踪)。
一旦使用者静止时，例如，当使用者10坐在图1和图2所示的椅子中时，身体(和头部)的运动将是相对静止的，如上所述。因而，持续参数将减少。不过，当持续参数减少到一个特定的门限之下时(表示检测的物体已经成为静止的)，则控制单元52由检测和跟踪程序确定了使用者头部的大概位置。因而，控制单元52可以启动面部识别的分离或辅助技术，集中处理从摄像机48接收的随后的图像的部分。
因而，控制单元52可以使用已知的技术来识别图像中的静止的面部，这些技术应用和图像中的轮廓相符的简单的形状信息(例如椭圆拟合或本征侧影)。在该识别中可以使用面部的其它结构(例如鼻子、眼睛等)、面部的对称性和典型的皮肤色调。一种更复杂的模拟技术使用光度表示，其在大的多维的超空间内把面部模拟成许多点，其中面部特征的空间排列在面部的内部结构的整体的表示内被编码。通过把图像中的碎片分类成“面部”或“非面部”矢量，例如，对于图像超空间的一个特定的子空间，通过比较该碎片和面部的模型来确定一个概率密度估算，来实现面部检测。
面部检测也可以这样实现：训练一个在控制单元52内支持的神经网络，用于检测前额的或前额附近的图像。该网络可以利用许多面部图像来训练。训练的图像被缩放和掩盖，以便例如在其中心在面部图像上的一个标准的卵形部分上聚焦。可以应用若干个已知的用于平衡训练图像的光强度的技术。可以通过调整训练的面部图像的比例并使面部图像旋转来扩展所述的训练(这样训练该网络以便适应图像的姿势)。该训练可能还涉及到假正像的非面部图形的反向传输。
控制单元52可以由(以前)运动的图像对控制单元52中的一个这种经过训练的神经网络程序提供相应于该头部(在上述的运动检测和跟踪技术中识别的)的估算的部分。神经网络处理该图像部分，并确定其是否是基于其图像训练的面部图像。
如上所述，面部检测程序(神经网络或其它的)可以用在相对静止的图像上。通过神经网络(或其它的面部检测技术)进行的正面部检测也可以和控制单元52的检测和跟踪程序结合使用，以便支持运动物体的跟踪。多种面部检测技术是已知的，并且神经网络技术在上述的论文“Tracking Faces”中具有较详细的说明。使用神经网络进行面部检测(以及其它的面部的子分类的检测，例如性别、种族和姿势)的其它的细节在“Mixture of Experts for Classification ofGender，Ethnic Origin and Pose of Human Faces”，Gutta，Huang，Jonathon and Wechsler，IEEE Transactions on Neural Networks，vol.11，no.4，pp.948-960(July2000)中论述了，这篇论文的内容作为本发明的参考，并作为下面所述的论文“Mixture of Experts”。
如上所述，神经网络程序(或者其它的面部检测技术)可被扩展，从而包括利用有代表性的姿势组估算检测的面部的姿势的姿势分类。论文Mixture of Experts对包括姿势分类的神经网络程序提供了详细的解释。对于观看显示器的使用者例如图1所示的使用者，因为使用者相对于摄像机的光轴的角位移，在摄像机48的图像中检测的面部具有和其相关的姿势。因而，对于在控制单元52中存储的每个典型的姿势，控制单元52也可以存储反映使用者10的角位移的相关的角度。再次参看图1a，摄像机48的光轴和参考轴X对准，因而，相应于使用者10的检测的姿势的角度将等于角度3。因而，在控制单元52由图像检测出使用者10的姿势，并且相应于该姿势的角度也从控制单元52的存储器中取回(其等于图1的角度3)之后，控制单元52向步进马达36发出合适的信号，以便使显示器24旋转一个角度3，如上所述。因而显示屏24a根据检测的面部和姿势自动地转向面向使用者10。
上述的控制单元52进行的自动(面部)图像检测的示例的实施例依赖于包括跟踪运动的物体和面部检测的图像检测，其中包括姿势检测。在一种典型的情况下，使用者10将进入房间并坐下在相当长的时间观看显示屏，例如TV。一般地说，在检测到使用者静止达到一个门限时间间隔之前，显示器不会运动，以便避免在使用者在室内散步时也引起显示器运动。因而，控制单元52可被编程用于检测和跟踪运动的物体(也识别相应于物体头部的图像的估算的区域)。一旦物体被确定在一个门限时间间隔内处于相对静止位置，便可以对估算的区域应用面部和姿势检测程序，以便证实其是面部，并且如果证实是面部，则证实相应的姿势。然后，控制单元52使用和该姿势相应的角度以使显示器24转动，使得其面向(现在静止的)使用者10。如果使用者10再次运动，则该运动被跟踪，并且如果使用者再次在一个门限时间间隔内成为静止的，则显示器根据新确定的姿势和相应的角度再次被调整。
如上所述，可以使用面部检测程序补充运动物体的检测和跟踪，例如，通过在物体仍然在运动的同时进行检测，确定物体的估算的区域是否实际上是面部。不过，如上所述，在使用者10成为相对静止之前，显示器一般不会运动，虽然在某些应用中，显示器可以转动，以便跟踪使用者的运动。如上所述，控制单元52保持跟踪显示器24从参考位置(例如，其中Nx沿着X轴)转动的数量。当显示器被预先从该初始位置转动时，控制单元52则考虑以前的旋转，此时则转动到一个和检测的姿势相应的不同的角度。此外，上述的面部和姿势检测程序可以直接应用于一系列图像，而没有检测和跟踪程序。这需要由神经网络(或者其它的图像检测和处理技术)处理整个的图像，至少在开始时。一旦检测到面部图像，则可以使处理集中于相继的图像部分上。
此外，图像识别软件可被编程用于识别特定的面部，因而只调整显示器使其朝向识别出的面部。特定的面部可以是家庭成员或者是使用特定计算机显示器的人员。在面部识别的神经网络技术中，可以使用这些特定使用者的图像训练网络。在训练中可以使用其它人的面部作为负的匹配(例如假的正指示)。图像检测软件还可以检测在从摄像机48接收的图像中的多个使用者(观众)。在这种情况下，检测软件可以确定图像中的中间观看位置(例如，根据观众位置的空间平均值，或者根据特定的识别出的观众的加权的平均值)，然后，调整显示器使其朝向该位置。控制单元52可以通过由和最近的观众的姿势相关的角度进行外推，或者通过使用下面所述的几何确定方法确定平均位置本身的角度位置来确定该平均位置的角度方向。
此外，控制单元52的软件可以随着时间的过去存储检测的一个或几个使用者的静止位置(例如角度位置)。当控制单元52发现使用者的一个(或几个)位置随时间而重复时，控制单元则确定该位置是一个缺省位置。例如，控制单元52可以确定这样一个角度是缺省位置：在确定数量的检测当中，具有一个门限次数，其中检测到使用者处于那个角度(或者以该角度为中心的一个小的角度范围)。该缺省位置或几个缺省位置可以由控制单元52用于把图像识别处理集中在接收的图像的相应的部分上，以便帮助识别图像中的使用者。因而该缺省位置可以由控制单元52用来辅助图像检测和跟踪程序，如上所述。如果不使用检测和跟踪程序，则该缺省位置可以给予该软件在接收的图像中的一个开始点，以便应用上述的面部识别程序。
此外，对于频繁检测到的一个缺省位置，控制单元52可以调整步进马达26的驱动轴的参考位置，使得显示屏24a的法向矢量处于这个角度上。因而，参看图1a，如果使用者10的位置被确定经常位于角度3，则控制单元52可以重新校准，使得法向矢量(NR)沿着R时的位置是参考位置。在这种情况下，系统可以具有由控制单元52控制的第二个步进马达，用于使摄像机48转动，使得其光轴平行于R。如果摄像机48被这样旋转，则由控制单元52从由摄像机接收的图像检测到的使用者的角度位置将相应于显示器24的重新调整的参考位置。不过，如果摄像机48的光轴不能相对于X轴运动，则在使显示器24朝向使用者的检测位置转动之前，控制单元52必须变换检测到的使用者的角度位置(相对于X轴)到显示器24的新的参考位置(沿着R)。
在另一个实施例中，检测被检测使用者的姿势由这样的方式代替，即通过几何方法由摄像机48捕获的使用者10的图像确定使用者的角度2。由摄像机48捕获的图像被传递到处理单元52，该处理单元包括图像识别软件，用于检测身体、特定的面部等的轮廓，如上面的实施例中所述。因而，该软件可以包括运动检测和处理程序，以及上述的神经网络面部识别程序，或者其它的已知的面部识别程序。在图像中检测到的身体或面部的位置被控制单元用于确定相应于在图1的参考坐标系统中使用者10的位置的角度2。例如，参见图2a，角度2的一阶确定是：2＝(x/W)(P)，其中x是控制单元52从图像的中心C测量的水平图像距离，W是由控制单元52确定的(或在其中预编程的)图像的总的水平宽度，P是视野，或者是由摄像机确定的场景的角宽度，其借助于程序被编入控制单元52中。如上所述，一旦角度2被确定，控制单元52就向步进马达36发送控制信号，使得显示器24转动一个角度2，因而面向使用者10。
可以使图1的系统适用于显示器表面在3维的运动，即，使得显示器也围绕图1a的H轴转动。可以容易地修改显示器的支撑，使得利用一个万向节支撑，并利用单独的用于转动的步进马达，能够围绕Y轴和H轴转动。例如上面所述的图像检测和处理软件可以适于检测需要围绕H轴转动的角度。因而，对于观看显示器的使用者，例如图1所示的使用者，在摄像机48的图像中检测的面部也具有一个和其相关的姿势，这是因为使用者的面部可以相对于位于摄像机的正前方的面部上下移动。因而，在控制单元52中存储的每个典型的姿势可以具有反映在摄像机48的光轴上下的角位移的第二个相应的角度。当典型的姿势被确定时，控制单元52则使用相应的第二角度控制第二个步进马达，从而使显示器围绕H轴转动一个等于第二角度的角度。和典型姿势相关的第一角度被控制单元52用来实现使显示器围绕Y轴的转动(即，2)，如上所述。
虽然上面的实施例集中在显示器和显示屏是一个整体的系统上，本发明可以被容易地修改以便适用于显示屏和显示系统其它元件分开的显示系统，例如家庭影院系统。在这种情况下，显示器的投影元件的运动可以与显示屏的运动相关联。投影元件和显示屏可以具有一个公共的支撑结构和使它们作为一个单元运动从而被调节朝向使用者的步进马达(或其它驱动器)。此外，投影元件和显示屏可以具有单独的支撑结构和单独的步进马达(或其它驱动器)，该步进马达根据由控制单元52向每个马达发出的控制信号协同地运动，以便向着使用者进行调整。
在另一个实施例中，控制单元52可以利用识别手势的图像检测软件编程。手势识别技术是已知的，并例如在“Hand GestureRecognition Using Ensembles Of Radial Basis Function(RBF)Networks And Decision Trees”，Gutta，Imam and Wechsler，International Journal of Pattern Recognition and ArtificialIntelligence，vol.11，no.6，pp.845-872(1997)中描述了。该论文的内容在此作为参考。图1的控制单元52可以包括这种用于识别手势的图像识别软件，其中某个手势是使显示器沿不同方向转动的指令。使用者10的图像再次被摄像机48捕获，并发送给控制单元52，用于进行图像识别分析。如果控制单元52检测到相应于使显示器24运动的预定指令的使用者10的手势，则控制单元52向步进马达36发送合适的控制信号，从而使显示器24运动。例如，由摄像机48捕获的并在控制单元52中被识别的沿水平方向伸出的平的手的检测图像可以指示沿手所指的方向的显示器转动。控制单元52可以对步进马达36发出一系列控制信号，每个信号使显示器沿合适的方向运动2％。当控制单元52确定图像中的手势由使用者10撤回时，则转动停止。使用者知道手势信号，因而可以控制显示器，使其运动一个所需的量。
此外，可以设置具体的手势和显示屏的特定的角度位置相应。使用者可以从显示屏上的菜单中选择手势，例如，当显示器24处于所需位置时。然后，控制单元52使选择的手势和角度位置相关，因而，当后来检测到该手势时，显示器便转动到所述的位置。其它的手势可以相应于其它的观看位置。可以使用在控制单元中设置特定手势的角度的其它方法。
在另一个实施例中，图1的摄像机48被音频拾取器例如麦克风代替。控制单元52包括语音识别软件，用于识别从麦克风传递的特定的指令字，例如“左转”和“右转”。当识别出这种指令时，控制单元52则使显示器围绕Y轴沿特定的方向转动一个预定的量(例如2％)。使用者10可以重复该指令，以便使显示器沿相同方向继续运动，另外的指令可以相应于反向转动，或者当调整到其喜欢的角度时使运动停止。此外，一旦收到运动开始指令时，例如“左转”，控制单元52可以使显示器沿指令方向连续转动，直到收到终止指令(例如“停止”)，或者达到显示器的最大角度移动范围为止。
一旦显示器24处于面向使用者经常所在的观看位置，使用者也可以给出一个语音识别软件可以识别的缺省设置指令(例如“设置缺省位置A”)。控制单元52使用该缺省设置指令，把使用者的语音指令和显示器的角度位置相关联。当语音识别程序接着识别出相关的使用者指令时(例如“向位置A运动”)，控制单元52则使显示器转动到那个角度。在控制单元52中可以用其它方式例如使用屏幕上的菜单设置对于特定的语音指令的缺省位置(或多个缺省位置，例如位置B，C等)。
此外，在手势和语音识别的情况下，控制单元52可以根据经常检测到的使用者的位置调整显示器24的参考位置，如在上述的图像检测情况下所述。
已经提出了许多用于检测和跟踪活动的轮廓例如人体的其它方法，这些方法可以用和上述方式类似的方式适用于本发明。例如，用于在视频图像中查找和跟随人体(例如或者头部，或者手部)的“个人查找器”在“Pfinder：Real-Time Tracking Of the Human Body”，Wren et al.，M.I.T.Media Laboratory Perceptual ComputingSection Technical Report No.353，IEEE Transaction on PatternAhalysis and Machine Intelligence，vol.19，no.7，pp780-85(July1997)中描述了，这篇论文的内容在此作为参考。使用模板匹配检测图像内的个人(步行者)的方法在“Pedestrian Detection FromA Moving Vehicle”，D.M.Gavrila(Image Understanding Systems，DaimlerChrysler Research)，Proceedings of the EuropeanConference on Computer Vision，2000(www.gravila.net)中描述了，这篇论文的内容在此作为参考。使用统计采样算法检测图像中的静止的物体和用于检测物体运动的随机模型在“Condensation-Conditional Density Propagation For Visual Tracking”，Isardand Black(Oxford Univ.Dept.of Eng ineering Science)，Int.J.Computer Vision，vol.29，1998( www.dai.ed.ac.uk/ CVonline/LOCAL COPIES/ISARD1/condensation.html，along withthe“Condensation”source code)中描述了，这篇论文的内容在此作为参考。用于识别图像(包括数字图像)中的面部的软件可以在市场上买到，例如由Visionics出售的和在www.faceit.com描述的“FaceIt”软件。
虽然参照附图说明了本发明的实施例，但是应当理解，本发明不限于这些精确的实施例，而是，本发明的范围应当由所附的权利要求限定。

Claims (17)

1.一种具有向使用者(10)提供视频的视频显示屏(24a)的系统(20)，该显示屏(24a)的位置可以根据使用者(10)相对于显示屏(24a)的位置进行调整，该系统(20)包括至少一个图像捕获装置(48)，该装置可以在显示屏(24a)的视区内训练，并和具有图像识别软件的控制单元(52)相连，该图像识别软件识别在由图像捕获装置(48)产生的图像中的使用者(10)，该控制单元(52)的软件还根据图像中的使用者(10)的检测产生使用者(10)的位置的至少一个测量值。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，显示屏(24a)是集成的显示单元(24)的一部分，该显示单元还结合有显示投影元件。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该显示屏是家庭影院系统中的屏幕。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，控制单元(52)调节显示屏(24a)的位置，使得显示屏(24a)的法向矢量面向使用者(10)，控制单元(52)使用使用者(10)的位置的至少一个测量值来调节该显示屏(24a)的位置。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，该使用者(10)的位置的至少一个测量值由图像识别软件在图像中检测到的使用者面部的姿势确定。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，使用者(10)的位置的该至少一个测量值是使用者(10)相对于参考轴线X的角位移h，该检测的姿势和使用者离开轴线X的角位移h相关。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，控制单元(52)使显示屏(24a)转动，使得显示屏(24a)的法向矢量N具有使用者(10)相对于参考轴线X的角位移h。
8.如权利要求4所述的系统，其特征在于，使用者(10)的位置的该至少一个测量值由图像识别软件按照图像中的使用者(10)的位置确定。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，使用者(10)的位置的该至少一个测量值是使用者(10)相对于参考轴线X的角位移h，该控制单元使用图像中的检测的使用者的位置以确定该角位移。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，控制单元(52)使显示屏(24a)转动，使得显示屏(24a)的法向矢量N具有使用者(10)相对于参考轴线X的角位移h。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，控制单元(52)在由图像捕获装置(48)产生的图像中识别两个或更多个使用者的图像，控制单元(52)根据图像中的使用者的检测，产生使用者的平均位置。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，控制单元(52)根据使用者的平均位置调节显示屏(24a)的位置。
13.一种具有向使用者10提供视频的视频显示屏(24a)的系统(20)，该系统包括至少一个图像捕获装置(48)，该装置可以在显示屏(24a)的视区内训练，并和具有图像识别软件的控制单元(52)相连，该图像识别软件识别在由图像捕获装置(48)产生的图像中的一个或几个使用者(10)的姿态，该控制单元(52)根据识别的图像中使用者(10)的姿态，进行显示屏(24a)的方位调整。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，该检测的使用者(10)的一个或几个姿态是手势。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，该一个或几个手势中的每一个和显示屏(24a)沿一预定方向的运动相关。
16.一种具有向使用者提供视频的视频显示屏的系统，该系统包括至少一个音频捕获装置，该捕获装置从显示屏的视区中捕获音频输入，并和一控制单元相连，该控制单元具有语音识别软件，该软件识别在该视区中由使用者说出的一个或几个声音指令，该控制单元根据识别的从使用者接收的声音指令进行该显示屏的方位的调节。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，该一个或几个声音指令中的每一个和沿预定方向的显示屏的运动相关。
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