一种基于人脸跟踪改变视点角度显示三维图形的方法技术

本发明专利技术提供一种基于人脸跟踪改变视点角度显示三维图形的方法，该方法包括一显示三维图形的显示屏、一图像采集装置、一人脸识别单元、一视线角度偏移判断单元、一三维图形处理器、一存储器及一显示控制单元；具体如下步骤：定义基准视点VB；图像采集装置截取显示屏前方的图像；人脸识别单元识别出观看者的人脸中心位置；视点角度偏移判断单元判断视点偏移角度；三维图形处理器将依据视点偏移角度进行偏移得到一观看视点，基于该观看视点绘制新的三维图形，并存入存储器；显示控制单元从存储器调用新的三维图形，并将该新的三维图形按照显示屏需要的时序传送显示于显示屏上。本发明专利技术的优点在，依据观看者位置绘制三维图像，更生动有趣。

【技术实现步骤摘要】
—种基于人脸跟踪改变视点角度显示三维图形的方法
本专利技术具体涉及。
技术介绍
三维图形屏幕投射的原理(见图1)是从显示屏I’前的一个视点2’出发，将三维图形3’从显示屏I’内的虚拟绘图空间11’，投射到一个平面(即显视屏Γ)上所得到的三维图形3’ ；在使用很多三维图形3’的场合，由于用户观看三维图形3’的视点2’移动以及用户移动三维图形3’时，需要通过透视变换将对象于显示屏内的虚拟绘图空间中的三维坐标变换为显示于显示屏上的二维坐标。基于此位置信息以及对象表面的纹理特征，如颜色和图像，通过渲染处理来逐个像素单元确定颜色信息，然后该图像信息被写入帧缓冲存储器， 以便在屏幕上显示。当前的三维用户界面或者三维游戏的绘图的视点位置都是固定的，并不会随着用户的位置变化而变化，这样造成用户很容易感觉到看见的不是一个真实的三维物体。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供，使显示屏内的三维图形能随观看者的观看位置变化而变化，让观看者的观看感觉更逼真。本专利技术是这样实现的；该方法包括一显示三维图形的显示屏、一图像采集装置、一人脸识别单元、一视点角度偏移判断单元、一三维图形处理器、一存储器及一显示控制单元；所述显示屏及图像采集装置设置于同一平面上；所述存储器内存有绘制三维图形的绘图材质；具体如下步骤 步骤10、所述三维图形处理器依据显示屏前的一基准视点于该显示屏内的虚拟绘图空间中绘制三维图形，并将该三维图形显示于显示屏上；所述显示屏及图像采集装置二者分别与该基准视点之间的距离保持一致；所述图像采集装置截取一该显示屏前方的图像，且所述基准视点位于该图像的中心点，并将该图像传送给所述人脸识别单元；步骤20、所述人脸识别单元依据该图像识别出观看者的人脸中心位置，将该人脸中心位置传送给所述视点角度偏移判断单元；步骤30、所述视点角度偏移判断单元依据该人脸中心位置信息判断视点偏移角度；将该视点偏移角度传送给所述三维图形处理器；步骤40、所述三维图形处理器将所述基准视点依据该视点偏移角度进行偏移得到一观看视点，基于该观看视点从所述存储器读取绘图材质后，绘制新的三维图形，并将该新的三维图形存入所述存储器中；步骤50、所述显示控制单元从该存储器调用该新的三维图形，并将该新的三维图形按照显示屏需要的时序传送显示于显示屏上。进一步地,所述步骤30具体为步骤31、将所述步骤10的图像虚拟于显示屏前形成一与该显示屏平行对应的虚拟图像；所述虚拟图像为一长度为L,宽度为W的像素矩阵,L与W的单位为像素；所述虚拟图像的对角线的长度为Ld，Ld=W / sin [Arctan (ff / L)]，Ld的单位为像素；步骤32、所述图像采集装置的视角角度为Θ c ;所述虚拟图像上的基准视点与该图像采集装置的距离为一用于计算视点偏移角度而假设的一个虚拟距离D，D=(Ld / 2)/ tan (0 C / 2·), D的单位为像素；步骤33、基于所述虚拟图像的中心点，于该虚拟图像上建立一包含X轴及Y轴的二维坐标系；所述二维坐标系的单位为像素；将所述步骤20的人脸中心位置于该二维坐标系上对应成一人脸中心位置坐标(Xv，Yv);依所述人脸中心位置坐标(Xv，Yv)于该二维坐标系的位置，分别进入相应的步骤34或步骤35或步骤36或步骤37 ；步骤34、当该人脸中心位置坐标(Xv，Yv)位于该二维坐标系的第一象限时，相应所述人脸中心位置坐标(xv，Yv)的X轴的投影长度=xv，Y轴的投影长度=Yv;所述视点偏移角度为以该显示屏的中心点为中心，该基准视点向X轴的正方向偏移91度，并向Y轴的正方向偏移 Θ 2 度；Θ i = [Arctan (Xv / D)], Θ 2 = [Arctan (Yv / D)];进入步骤 40 ；步骤35、当该人脸中心位置坐标(Xv，Yv)位于该二维坐标系的第二象限时，相应所述人脸中心位置坐标(xv，Yv)的X轴的投影长度及=IxvI，Y轴的投影长度=Yv ;所述视点偏移角度为以该显示屏的中心点为中心，该基准视点向X轴的负方向偏移03度，并向Y轴的正方向偏移 θ4 度；θ3= [Arctan (|XV| / D)], Θ 4= [Arctan (Yv / D)];进入步骤 40;步骤36、当该人脸中心位置坐标(Xv，Yv)位于该二维坐标系的第三象限时，相应所述人脸中心位置坐标(xv，Yv)的X轴的投影长度及=|xv|，Y轴的投影长度=IyvI ;所述视点偏移角度为以该显示屏的中心点为中心，该基准视点向X轴的负方向偏移05度，并向 Y 轴的负方向偏移 θ6 度；θ5= [Arctan (|XV| / D)], Θ 6= [Arctan (|YV| / D)];进入步骤40 ；步骤37、当该人脸中心位置坐标(Xv，Yv)位于该二维坐标系的第四象限时，相应所述人脸中心位置坐标(xv，Yv)的X轴的投影长度及=xv，Y轴的投影长度=IyvI ;所述视点偏移角度为以该显示屏的中心点为中心，该基准视点向X轴的负方向偏移07度，并向Y轴的负方向偏移 θ8 度；θ7= [Arctan (Xv / D)], Θ 8= [Arctan (|YV| / D)];进入步骤 40。进一步地，所述步骤20中的人脸中心位置还可以是观看者的双眼间的中间点位置。进一步地，所述图像采集装置设置于该显示屏的中心位置。本专利技术具有如下优点通过预先定义的基准视线及人脸识别单元定位观看者的眼睛位置，通过视线角度偏移判断单元判断基准视线的偏移角度，再通过三维图形处理器及显示控制单元将相应偏移后的基准视线的三维图像显示于显示屏上，使观看者能在不同角度位置上享受同样立体且生动的三维图像。附图说明下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。图1为三维图形屏幕投射的原理的示意图。图2为本专利技术一种基于人脸跟踪三维图形绘制方法执行流程图。图3为本专利技术一种基于人脸跟踪三维图形绘制方法的电路结构示意图。图4为本专利技术一种基于人脸跟踪三维图形绘制方法中定义基准视点的示意图。图5为本专利技术一种基于人脸跟踪三维图形绘制方法中将图像虚拟于显示屏前的示意图。图6为本专利技术一种基于人脸跟踪三维图形绘制方法中虚拟图像的示意图。图7为本专利技术一种基于人脸跟踪三维图形绘制方法中将图像虚拟于图像采集装置前的示意图。图8为本专利技术一种基于人脸跟踪三维图形绘制方法中人脸中心位置于虚拟图像上第一象限时基准视点向X轴方向偏移的示意图。图9为本专利技术一种基于人脸跟踪三维图形绘制方法中人脸中心位置于虚拟图像上第一象限时基准视点向Y轴方向偏移的示意图。图10为本专利技术一种基于人脸跟踪三维图形绘制方法中人脸中心位置于虚拟图像上第二象限时基准视点向X轴方向偏移的示意图。图11为本专利技术一种基于人脸跟踪三维图形绘制方法中人脸中心位置于虚拟图像上第二象限时基准视点向Y轴方向偏移的示意图。图12为本专利技术一种基于人脸跟踪三维图形绘制方法中人脸中心位置于虚拟图像上第三象限时基准视点向X轴方向偏移的示意图。图13为本专利技术一种基于人脸跟踪三维图形绘制方法中人脸中心位置于虚拟图像上第三象限时基准视点向Y轴方向偏移的示意图。图14为本专利技术一种基于人脸跟踪三维图形绘制方法中人脸中心位置于虚拟图像上第四象限时基准视点向X轴方向偏移的示意图。图15为本专利技术一种基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于人脸跟踪改变视点角度显示三维图形的方法，其特征在于：该方法包括一显示三维图形的显示屏、一图像采集装置、一人脸识别单元、一视点角度偏移判断单元、一三维图形处理器、一存储器及一显示控制单元；所述显示屏及图像采集装置设置于同一平面上；所述存储器内存有绘制三维图形的绘图材质；具体如下步骤：步骤10、所述三维图形处理器依据显示屏前的一基准视点于该显示屏内的虚拟绘图空间中绘制三维图形，并将该三维图形显示于显示屏上；所述显示屏及图像采集装置二者分别与该基准视点之间的距离保持一致；所述图像采集装置截取一该显示屏前方的图像，且所述基准视点位于该图像的中心点，并将该图像传送给所述人脸识别单元；步骤20、所述人脸识别单元依据该图像识别出观看者的人脸中心位置，将该人脸中心位置传送给所述视点角度偏移判断单元；步骤30、所述视点角度偏移判断单元依据该人脸中心位置信息判断视点偏移角度；将该视点偏移角度传送给所述三维图形处理器；步骤40、所述三维图形处理器将所述基准视点依据该视点偏移角度进行偏移得到一观看视点，基于该观看视点从所述存储器读取绘图材质后，绘制新的三维图形，并将该新的三维图形存入所述存储器中；步骤50、所述显示控制单元从该存储器调用该新的三维图形，并将该新的三维图形按照显示屏需要的时序传送显示于显示屏上。...

【技术特征摘要】
1.一种基于人脸跟踪改变视点角度显示三维图形的方法，其特征在于该方法包括一显示三维图形的显示屏、一图像采集装置、一人脸识别单元、一视点角度偏移判断单元、一三维图形处理器、一存储器及一显示控制单元；所述显示屏及图像采集装置设置于同一平面上；所述存储器内存有绘制三维图形的绘图材质； 具体如下步骤 步骤10、所述三维图形处理器依据显示屏前的一基准视点于该显示屏内的虚拟绘图空间中绘制三维图形，并将该三维图形显示于显示屏上；所述显示屏及图像采集装置二者分别与该基准视点之间的距离保持一致；所述图像采集装置截取一该显示屏前方的图像，且所述基准视点位于该图像的中心点，并将该图像传送给所述人脸识别单元； 步骤20、所述人脸识别单元依据该图像识别出观看者的人脸中心位置，将该人脸中心位置传送给所述视点角度偏移判断单元； 步骤30、所述视点角度偏移判断单元依据该人脸中心位置信息判断视点偏移角度；将该视点偏移角度传送给所述三维图形处理器； 步骤40、所述三维图形处理器将所述基准视点依据该视点偏移角度进行偏移得到一观看视点，基于该观看视点从所述存储器读取绘图材质后，绘制新的三维图形，并将该新的三维图形存入所述存储器中； 步骤50、所述显示控制单元从该存储器调用该新的三维图形，并将该新的三维图形按照显示屏需要的时序传送显示于显示屏上。2.如权利要求1所述的一种基于人脸跟踪改变视点角度显示三维图形的方法，其特征在于所述步骤30具体为 步骤31、将所述步骤10的图像虚拟于显示屏前形成一与该显示屏平行对应的虚拟图像；所述虚拟图像为一长度为L,宽度为W的像素矩阵,L与W的单位为像素；所述虚拟图像的对角线的长度为Ld，Ld=W / sin [Arctan (ff / L)]，Ld的单位为像素； 步骤32、所述图像采集装置的视角角度为Θ c ;所述虚拟图像上的基准视点与该图像采集装置的距离为一用于计算视点偏移角度而假设的一个虚拟距离D，D= (Ld / 2) / tan(0 C / 2), D的单位为像素； 步骤33、基于所述虚拟图像的中心点，于该虚拟图像上建立一包含X轴及Y轴的二维坐标系；所述二维坐标系的单位为像素；将所述步骤20的人脸中心位置于该二维坐标系上对应成一人脸中心位置坐标(Xv，Yv);依所述人脸中心位置坐标(...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖裕民，
申请(专利权)人：福州瑞芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：