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CN108989538B - 一种信息终端 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及一种信息终端，所述信息终端包括显示屏和通信装置，还包括摄像头、照片检拍单元、照片灰度分析单元和显示屏显示参数调节单元；摄像头用于获取用户视角范围的背景环境的照片模拟信号或照片数字信号；照片检拍单元将摄像头获取的照片模拟信号或照片数字信号转换为数字化的照片数据；照片灰度分析单元对照片数据进行灰度分析，并根据摄像头的设置参数生成用户视角范围的背景环境的状态参数，并发送到显示屏显示参数调节单元；显示屏显示参数调节单元基于预置对应关系，根据背景环境的状态参数对显示屏的显示参数进行调节，使显示屏的显示参数与用户视角范围的背景环境的照明状态相匹配。

Description

一种信息终端
技术领域
本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种信息终端。
背景技术
在手机、平板等互联网电子产品发展方兴未艾的今天，越来越多的人因为长时间盯着手机等视频终端，造成人眼视觉疲劳，从而导致视力下降，影响到视觉健康。
目前，智能手机大多自带的自动亮度调整模式，通过位置设置于听筒附近的亮度传感器识别周围的光线环境进行周围环境的亮度检测，然后根据预置算法进行屏幕显示亮度的计算。
但是用户在使用中往往还是会遇到这种自动调节方式下屏幕亮度的显示并不能符合自己的视觉感知的情形，这是由于通过亮度传感器进行周围环境亮度检测与用户视角之间的误差，以及仅对于亮度进行调控的局限性造成的。目前业内还没有一个更好的方式来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种信息终端，能够基于用户视角范围对背景环境的照明进行采样，并根据采样得到的背景环境的状态参数对显示屏的亮度、色温等显示参数进行调节，使显示屏的亮度、色温等显示参数与用户视角范围的背景环境的照明状态相匹配，从而使得屏幕显示与使用者的视觉感知相符，从而有效减缓使用者在使用过程中的视觉疲劳，保护使用者的视觉健康。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种信息终端，包括显示屏和通信装置，所述信息终端还包括摄像头、照片检拍单元、照片灰度分析单元和显示屏显示参数调节单元；
所述摄像头用于获取用户视角范围的背景环境的照片模拟信号或照片数字信号；
所述照片检拍单元将所述摄像头获取的所述照片模拟信号或照片数字信号转换为数字化的照片数据；
所述照片灰度分析单元对所述照片数据进行灰度分析，并根据所述摄像头的设置参数生成所述用户视角范围的背景环境的状态参数，并发送到所述显示屏显示参数调节单元；
所述显示屏显示参数调节单元基于预置对应关系，根据所述背景环境的状态参数对所述显示屏的显示参数进行调节，使所述显示屏的显示参数与所述用户视角范围的背景环境的照明状态相匹配；其中所述显示参数至少包括亮度和/或色温。
优选的，所述摄像头的镜头光轴与所述显示屏之间的角度设置在预设角度范围内。
优选的，所述摄像头的取景角度参照使用者视角设置。
优选的，所述摄像头通过所述通信装置与所述照片检拍单元相连接。
优选的，所述信息终端通过网络与云端连接，将用以所述显示屏的显示参数与所述用户视角范围的背景环境的照明状态相匹配的预置对应关系的参数传输到所述云端进行同步。
优选的，所述显示屏显示参数调节单元包括：用于调节所述显示屏的显示参数的调整装置；在所述显示参数调节后，将所述显示屏的显示参数与所述用户视角范围的背景环境的照明状态的预置对应关系改变,生成修正对应关系。
优选的，所述调整装置具体为：
设置于所述信息终端内的硬件模块，或设置在所述显示屏上的软件模块。
优选的，所述信息终端通过网络与云端连接，将用以所述显示屏的显示参数与所述用户视角范围的背景环境的照明状态相匹配的预置对应关系和所述修正对应关系的参数传输到所述云端；所述云端将来自多个所述信息终端的预置对应关系和所述修正对应关系的参数进行数据分析，生成适应于第一范围的普适预置对应关系以及适应于第二范围的特质预置对应关系。
优选的，所述普适预置对应关系用于普适用户使用的所述信息终端通过所述云端获取，从而匹配所述显示屏的显示参数与所述用户视角范围的背景环境的照明状态的所述普适预置对应关系；所述特质对应关系用于符合特质条件的用户所使用的所述信息终端通过所述云端获取，从而匹配所述显示屏的显示参数与所述用户视角范围的背景环境的照明状态的所述特质预置对应关系。
本发明实施例提供的信息终端，能够基于用户视角范围对背景环境的照明进行采样，并根据采样得到的背景环境的状态参数对显示屏的亮度、色温等显示参数进行调节，使显示屏的亮度、色温等显示参数与用户视角范围的背景环境的照明状态相匹配，从而使得屏幕显示与使用者的视觉感知相符，从而有效减缓使用者在使用过程中的视觉疲劳，保护使用者的视觉健康。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种信息终端的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种信息终端的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的具有多个信息终端的系统结构图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
为了更好的理解本发明所提出的信息终端及其工作方式，首先对外界环境光线对于用户观看显示屏时的视觉影响进行说明。
在用户观看显示屏时，背景环境照明状态对显示屏的视觉效果影响很大，人眼在观看任何物体时，能根据物体的亮度调节瞳孔的大小来适应，亮度越高瞳孔调得越小，亮度越低瞳孔调得越大。我们通常观看显示屏的视觉范围只占我们眼睛的视觉范围的10％以内。
比如，在使用一个5寸显示屏的手机时，手机放在距离眼睛30cm左右的位置，我们眼睛的视觉立体角大约120度，眼睛在30cm处的视觉范围大约为8482cm2，而5寸显示屏的手机的面积不大于100cm2，手机显示屏占人眼的视觉范围不到2％。再比如,在使用一个20寸显示屏的电脑时，显示屏放在距离眼睛50cm左右的位置，此时眼睛在50cm处的视觉范围大约为23562cm2，而20寸电脑显示屏的面积不大于1200cm2，电脑显示屏占人眼的视觉范围不到6％。所以眼睛的瞳孔大小主要受显示屏的背景环境照明状态的影响。为了让用户在使用显示屏时更加舒适，显示屏的亮度必须根据瞳孔的大小来调节，也即根据显示屏的背景环境照明状态来调节。
因此，在不同的外界环境下，信息终端的显示屏如果能根据与外界环境，尤其是用户视角的环境相符的亮暗、色温等显示参数进行调整显示，对用户的视觉健康就能起到一定的保护作用。
本发明所述的信息终端包括但不限于智能手机、平板电脑(Personal DigitalAssistant，PAD)、台式电脑、电视机和投影仪。
图1和图2分别为本实施例提供的信息终端的两种实现方式的示意图，如图所示，本实施例提供的信息终端包括：显示屏1、摄像头2、照片检拍单元3、照片灰度分析单元4和显示屏显示参数调节单元5；
显示屏1用于对信息终端的输出信息进行图像显示。以智能手机为例，可以采用的显示屏1有多种，具体因液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)品质和研发技术不同而有所差异，其种类大致可以包括TFT、TFD、UFB、STN和OLED几种。
摄像头2，用于获取用户视角范围的背景环境的照片模拟信号或照片数字信号。如图2所示,通过通信装置6来实现与信息终端的本体内其他模块单元之间的数据的交互。为保证摄像头2所采集到的图像与用户视角范围相一致，摄像头2的镜头光轴需要垂直显示屏设置或大致垂直显示屏，在显示屏光轴垂线的±30°范围内设置。这是因为，用户在使用信息终端时用户眼部的光轴通常是与显示屏垂直或基本垂直的。当然，这样设置的目的是为了尽量保证摄像头2的采样范围与用户视觉范围相一致。具体的应用中，摄像头2的设置可以根据用户实际使用情况进行设置。特别是关于摄像头2的安放位置，摄像头2可以一体设置于信息终端上，也可以是分离于信息终端的本体设置。
在使用智能手机或平板电脑这种信息终端时，通常用户眼部位置与信息终端之间的距离大约为30cm。由于这种信息终端是随身产品，会伴随人的活动产生位移，通常它们的背景都是空阔的，这种情形下摄像头2的合适安放位置是一体设置于信息终端上。因此在将摄像头2与用户眼部的图像采集角度设置为一致的情况下，摄像头2一体设置于信息终端上所获取的背景与用户视角范围内观察到背景的效果是相近的。
用户观看悬靠在墙壁上的电视机屏幕或者投影仪屏幕时，屏幕背后空间范围很小，背景物紧靠着屏幕背面，而用户眼部位置与屏幕之间的距离比较远，一般在2m以上甚至更远。这种情形下摄像头2合适的安放位置是将摄像头2作为外置摄像头，设置于用户头部附近，位置接近用户眼部。因此在将摄像头2与用户眼部的图像采集角度设置为一致的情况下，摄像头2安置于用户眼部相近的位置所获取的背景环境照明状态更加科学准确。
在使用台式电脑这种信息终端时，用户眼部位置与电脑屏幕之间的距离大约为50cm。但是电脑屏幕的背后空间大小要依实际情况而定，当电脑屏幕距离背景物比较远时，背后空间范围空阔，此时摄像头2适合安置在台式电脑周围；而当电脑屏幕紧靠着背景物时，背后空间范围很小，此时摄像头2适合安置于用户眼部相近的位置。因此依照实际情况合适安放摄像头2的位置，显得尤为重要。
具体的，摄像头2可以为CCD或CMOS传感器。这两种是当前被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管(photodiode)进行光电转换，来采集图像信息，而其主要差异是数据传送的方式不同。CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个象素中，由最底端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；而在CMOS传感器中，每个象素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。
照片检拍单元3设置于信息终端内，与摄像头2之间如图1所示通过有线连接，或者如图2所示通过通信装置6以无线方式连接。照片检拍单元3将摄像头2获取的照片模拟信号或照片数字信号转换为数字化的照片数据。
照片灰度分析单元4与照片检拍单元3相连接，对照片检拍单元3传送的照片数据进行灰度分析，并根据所述摄像头的设置参数生成用户视角范围的背景环境的状态参数，并发送到显示屏显示参数调节单元5。
照片灰度分析单元4可以具体为具有数据处理功能的模块，比如处理芯片或特定的逻辑电路单元，通过对照片数据的灰度分析，来确定背景环境的照明状态，从而生成相应的状态参数。
显示屏显示参数调节单元5与照片灰度分析单元4和显示屏1分别连接。显示屏显示参数调节单元5基于预置对应关系，根据背景环境的状态参数对显示屏的显示参数进行调节，使显示屏的显示参数与用户视角范围的背景环境的照明状态相匹配。
其中,显示参数至少包括亮度和/或色温。需要特别说明的是，对于拍摄时摄像头镜头设置参数的不同，光圈、快门速度、焦距等参数都会对背景环境的采样图像产生一定的影响，有可能会导致背景的采样图像与实际还是存在一定差异。
因此在优选的方案中，可以基于预设的算法，根据镜头拍摄参数，对显示屏的显示参数进行修正计算，从而修正采样所造成的偏差，使得显示屏根据修正后的显示参数与实际用户视角范围的背景环境的照明状态相匹配。
在本实施例中，背景环境的环境光条件与显示屏的显示参数之间具有预置的对应关系，该预置的对应关系的数据可以存储在信息终端本地或者存储在云端。
具体的，在本地的存储可以是存储在信息终端的存储器(图中未示出)中。存储器可以是ROM芯片或任何其他类型的固态非易失性半导体存储器。对存储器中写入的方式可以通过有线的输入方式来实现，还可以通过连接于存储器的接口，例如红外接口、蓝牙接口、USB接口等来实现。
该预置的对应关系中可以包括通过灰度分析结果得到的调节亮度的状态参数的对应关系，以及通过灰度分析结果得到调节色温的状态参数的对应关系。
对于通过灰度分析结果得到调节亮度的状态参数的确定方法，在本例中给出一种可实现的方式进行说明。
使用黑白摄像头对用户视角范围的背景环境进行拍照，获得一张黑白照片，取这一张黑白照片的图像数据,并分成MxN块,比如假设是10x10块,并确定每个区块的量化参数，比如设定黑为0，白为1。统计每块区域的级数并累加，再除以总级数10x10得出的百分比，即为该张黑白照片的亮度比值。比如在上述例子中，有50个区块为黑，50个区块为白，则亮度比值为50％。因此经过黑白分析得到的亮度比值结合黑白摄像头的设置参数即可生成用户视角范围的背景环境亮度状态参数。
使用黑白摄像头对用户视角范围的背景环境进行拍照，获得一张黑白照片，取这一张黑白照片的图像数据,并分成MxN块,比如假设是10x10块,并将每一块区域的灰度值进行量化，通常划分成0到255共256个级别，其中0最暗(全黑)，255最亮(全白)。统计每块区域灰度值的级数并累加，再除以总级数10x10x256得出的百分比，即为该张黑白照片的亮度比值。因此经过灰度分析得到的亮度比值结合黑白摄像头的设置参数即可生成用户视角范围的背景环境亮度状态参数。
当然，也可以将其灰度划分为更少数量的级别，比如划分为8个级别等，来进行区域亮度的统计和计算。
对于通过灰度分析结果得到调节亮度和色温的状态参数的确定方法，在本例中给出一种可实现的方式进行说明。
使用彩色摄像头对用户视角范围的背景环境进行拍照，获得一张彩色照片，取这一张彩色照片的图像数据，经过RGB三基色分解功能，分解出三张分别为红、绿、蓝三种颜色分量的照片，将这三张照片的R/G/B通道分量的均值按加权对应关系转换成灰度值。然后取红色分量这张照片的图像数据,将这张照片分成MxN块,比如假设是10x10块,并将每一块区域的灰度值进行量化，通常划分成0到255共256个级别，其中0最暗(全黑)，255最亮(全白)。统计每块区域灰度值的级数并累加，再除以总级数10x10x256得出的百分比，即为该张红色分量照片的亮度比值。同理，可分析计算出绿色分量照片和蓝色分量照片的亮度比值。最后将三张照片的亮度比值进行叠加，即可得到这一张彩色照片的亮度比值。因此经过灰度分析得到的亮度比值结合彩色摄像头的设置参数即可生成用户视角范围的背景环境亮度状态参数。
再将彩色摄像头分解出的三种颜色分量的照片进行合成，分析统计每块区域合成为标准有效的白色像素点后剩余的R/G/B通道分量，如果红色分量多，照片就偏于暖色调；蓝色分量多，照片就偏于冷色调。因此分析R/G/B颜色的分量比例便可得到具体的彩色照片的色温状态参数。因此经过灰度分析得到的亮度和色温状态参数结合彩色摄像头的设置参数即可生成用户视角范围的背景环境亮度和色温状态参数。
进一步的，显示屏显示参数调节单元5包括用以改变预置对应关系以匹配显示屏的显示参数与用户视角范围的背景环境的照明状态的调整装置(图中未示出)。该调整装置可以是设置于信息终端内的硬件模块，或者设置在所述显示屏上的软件模块。
此外，如图3所示，在接入云端的系统中，各个信息终端10可以通过网络20与云端30连接，将用以显示屏1的显示参数与用户视角范围的背景环境的照明状态相匹配的预置对应关系的参数传输到云端30进行同步。同样的，也可以通过云端30同步显示屏1的显示参数与用户视角范围下背景环境的状态相匹配的预置对应关系参数。
进一步的，在云端30还可以对预置对应关系数据进行大数据统计和分析，用以为接入云端30的多个信息终端10提供数据。云端30可以将来自多个信息终端10的预置对应关系的参数进行数据分析，生成适应于大众和小众的预置对应关系参数，用以各个信息终端10通过云端30同步各自所需的大众或小众的用以显示屏的显示参数与户视角范围的背景环境的照明状态的预置对应关系参数。
上述过程为基于云数据的显示参数与背景环境照明状态的自适应调整过程。进一步的，在本实施例的一个优选的方案中，调整装置还可以用于在自适应调整完成之后用以用户依据自身个性化需求来调节显示屏的显示参数。
具体的，用户在自适应调整完成后的显示屏显示参数的基础上，根据自身对于背景照明和显示屏显示参数的感知，通过调整装置调节显示屏的显示参数。信息终端10在接收到显示参数调节后，将修正后的显示屏的显示参数与用户视角范围的背景环境的照明状态参数发送到云端30，并在上传数据中加载信息终端10中记录的用户的信息，比如用户的性别、年龄、职业，以便于对数据进行分类统计，云端30根据接收到的数据，将原先记录的该用户在该背景环境的照明状态参数下对应显示参数的预置对应关系进行改变,生成修正对应关系。
由此，用户的个性化参数调整也会对云端的普适预置对应关系进行改变。
因为，在某个用户在某个背景环境照明状态下的显示参数对应关系进行修正时，相当于对于该背景环境照明状态下大数据统计的普适预置对应关系的统计数据也发生了改变。此时的普适计算需要考虑将来自多个信息终端的预置对应关系的参数，以及来自个性化定制用户的信息终端的修正对应关系的参数来进行数据分析，从而生成新的普适预置对应关系以及新的适应于小众的特质预置对应关系。
因而，随着众多用户在自适应参数调整后对信息终端的显示参数进行个性化调整的数据采集，普适预置对应关系会随之不断动态调整，并趋于大众都能够接受的合理范围。
同样的，对于特定小众的特质预置对应关系的动态调整也会随着用户个性化定制的显示数据相应变化。但是需要说明的是，与普适预置对应关系不同的是，因为特质预置对应关系只针对某些特定人群，比如20—30岁的女人，北京地区16岁以下的儿童等等，在将这类人群的特质预置对应关系进行修正的时候，其修改的数据采样范围仅为该特定人群，所以与普适预置对应关系的调整所基于的数据基数是不同的。因此基于用户个性化参数修正后，普适预置对应关系和特质预置对应关系的参数变化一定是不同的。
本发明实施例提供的信息终端，能够基于用户视角范围对背景环境的照明进行采样，并根据采样得到的背景环境的状态参数对显示屏的亮度、色温等显示参数进行调节，使显示屏的亮度、色温等显示参数与用户视角范围的背景环境的照明状态相匹配，从而使得屏幕显示与使用者的视觉感知相符，从而有效减缓使用者在使用过程中的视觉疲劳，保护使用者的视觉健康。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明实施例的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种信息终端，包括显示屏和通信装置，其特征在于，所述信息终端还包括摄像头、照片检拍单元、照片灰度分析单元和显示屏显示参数调节单元；所述摄像头的取景角度参照使用者视角设置；所述摄像头用于获取用户视角范围的背景环境的照片模拟信号或照片数字信号；
所述照片检拍单元将所述摄像头获取的所述照片模拟信号或照片数字信号转换为数字化的照片数据；
所述照片灰度分析单元对所述照片数据进行灰度分析，并根据所述摄像头的设置参数生成所述用户视角范围的背景环境的状态参数，并发送到所述显示屏显示参数调节单元；
所述显示屏显示参数调节单元基于预置对应关系，根据所述背景环境的状态参数对所述显示屏的显示参数进行调节，使所述显示屏的显示参数与所述用户视角范围的背景环境的照明状态相匹配;其中所述显示参数至少包括亮度和/或色温。
2.根据权利要求1所述的信息终端，其特征在于，所述摄像头的镜头光轴与所述显示屏之间的角度设置在预设角度范围内。
3.根据权利要求1所述的信息终端，其特征在于，所述摄像头通过所述通信装置与所述照片检拍单元相连接。
4.根据权利要求1所述的信息终端，其特征在于，所述信息终端通过网络与云端连接，将所述显示屏的显示参数与所述用户视角范围的背景环境的照明状态相匹配的预置对应关系的参数传输到所述云端进行同步。
5.根据权利要求1所述的信息终端，其特征在于，所述显示屏显示参数调节单元包括：用于调节所述显示屏的显示参数的调整装置；在所述显示参数调节后，将所述显示屏的显示参数与所述用户视角范围的背景环境的照明状态的预置对应关系改变,生成修正对应关系。
6.根据权利要求5所述的信息终端，其特征在于，所述调整装置具体为：设置于所述信息终端内的硬件模块。
7.根据权利要求5所述的信息终端，其特征在于，所述信息终端通过网络与云端连接，将所述显示屏的显示参数与所述用户视角范围的背景环境的照明状态相匹配的预置对应关系和所述修正对应关系的参数传输到所述云端；所述云端将来自多个所述信息终端的所述预置对应关系和所述修正对应关系的参数进行数据分析，生成适应于第一范围的普适预置对应关系以及适应于第二范围的特质预置对应关系。
8.根据权利要求7所述的信息终端，其特征在于，所述普适预置对应关系用于普适用户使用的所述信息终端通过所述云端获取，从而匹配所述显示屏的显示参数与所述用户视角范围的背景环境的照明状态的所述普适预置对应关系；所述特质对应关系用于符合特质条件的用户所使用的所述信息终端通过所述云端获取，从而匹配所述显示屏的显示参数与所述用户视角范围的背景环境的照明状态的所述特质预置对应关系。
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