CN105094307A - 一种具有前置摄像头的移动设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有前置摄像头的移动设备，移动设备包括主体部和设置于主体部上的显示屏，移动设备还包括前置摄像头，前置摄像头设置于显示屏的后侧并位于主体部的内侧以对准显示屏，前置摄像头用于透过显示屏拍摄图像。实施本发明的有益效果是，在保证屏幕显示不受影响的同时，让前摄像头的拍摄点和视点重合。解决了自拍、mirror、视频通话等场景中，用户无法同时看着屏幕和摄像头所造成的体验问题。

Description

一种具有前置摄像头的移动设备

技术领域

本发明涉及移动设备领域，尤其涉及一种具有前置摄像头的移动设备。

背景技术

现有智能手机为了支持视频通话，一般都配备有前置摄像头。为了提升用户体验，目前对前置摄像头的拍摄功能所进行的改进一般为：通过旋转摄像头之后将高像素的后置摄像头用于前置摄像，或者通过软件手段对拍摄后的人像画面做特效及美化处理等。

而且，目前手机前置摄像头一般设计在手机的边缘位置，而用屏幕显示拍摄的画面，因此拍摄点和视点不重合。使用前置摄像头时若用户看着屏幕，会观察到自己的映像中的眼睛并没有看着镜头，若用户看着前置摄像头，则无法通过屏幕来获知自己目前的表情。在实际应用场景中，这种设计导致用户较难拍摄“看着镜头”的自拍；另外在视频通话中，现有前置摄像头设计也不能支持通话双方“相互对视”通话的技术体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术中前置摄像头无法使用户同时看着屏幕和摄像头的问题，提供一种具有前置摄像头的移动设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有前置摄像头的移动设备，所述移动设备包括主体部和设置于所述主体部上的显示屏，所述移动设备还包括前置摄像头，所述前置摄像头设置于所述显示屏的后侧并位于所述主体部的内侧以对准所述显示屏，所述前置摄像头用于透过所述显示屏拍摄图像。

在本发明所述的移动设备中，所述显示屏为透明显示屏，所述移动设备还包括控制单元，所述控制单元与所述显示屏及所述前置摄像头电性连接；

所述控制单元用于控制所述显示屏及所述前置摄像头的工作状态，其中，所述显示屏及所述前置摄像头的工作状态均包括开启状态及关闭状态。

在本发明所述的移动设备中，所述移动设备还包括计时单元，所述计时单元与所述控制单元电性连接；

所述计时单元用于设置所述显示屏及所述前置摄像头的工作状态的周期及交替时间；

所述控制单元还用于在所述计时单元所设置的周期内依据所述交替时间交替地控制所述显示屏及所述前置摄像头的工作状态。

在本发明所述的移动设备中，所述移动设备还包括CCD探测器，所述CCD探测器与所述控制单元电性连接；

所述CCD探测器用于感测环境光的亮度。

在本发明所述的移动设备中，所述移动设备还包括CMOS探测器，所述CMOS探测器与所述控制单元电性连接；

所述CMOS探测器用于感测环境光的亮度。

在本发明所述的移动设备中，所述控制单元还用于依据所述环境光的亮度调整所述计时单元所设置的所述显示屏及所述前置摄像头的所述周期及交替时间。

在本发明所述的移动设备中，所述前置摄像头所对准的所述显示屏的区域为透明区域，所述前置摄像头未对准的所述显示屏的区域为非透明区域。

在本发明所述的移动设备中，所述控制单元还用于控制所述显示屏在启动状态时开启透光状态，在关闭状态时关闭透光状态。

在本发明所述的移动设备中，所述移动设备还包括眼睛识别单元，所述眼睛识别单元与所述控制单元电性连接；

所述眼睛识别单元用于识别所述前置摄像头所拍摄图像中的眼睛部分；

所述控制单元还用于依据所识别的眼睛部分获取所述眼睛位置，并控制所述前置摄像头对准所述眼睛位置。

在本发明所述的移动设备中，所述眼睛识别单元与所述前置摄像头协同工作。

实施本发明的一种具有前置摄像头的移动设备，具有以下有益效果：在保证屏幕显示不受影响的同时，让前摄像头的拍摄点和视点重合。解决了自拍、mirror、视频通话等场景中，用户无法同时看着屏幕和摄像头所造成的体验问题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明第一实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备的主视图；

图2为本发明第一实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备的侧视图；

图3为本发明第二实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备框图；

图4为本发明第三实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备框图；

图5为本发明提供的前置摄像头与屏幕交替工作的示意图；

图6为本发明第三实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备的工作流程图；

图7为本发明第四实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备框图；

图8为本发明第五实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备框图；

图9为本发明第六实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备的主视图；

图10为本发明第七实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备框图；

图11为透明显示屏的结构示意图；

图12为液晶显示屏表面增设偏光片的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明提供了一种位于屏幕中央的前摄像头设计方案。前摄像头堆叠在液晶屏背后，平时被屏幕遮挡，当液晶通电变透明时摄像头工作，而屏幕则在显示图像和变透明之间快速切换，使人眼只看到屏幕画面而察觉不到摄像头存在。该设计在保证屏幕显示不受影响的同时，让前摄像头的拍摄点和视点重合。解决了自拍、mirror、视频通话等场景中，用户无法同时看着屏幕和摄像头所造成的体验问题。

图1为本发明第一实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备100的主视图，如图1所示，一种具有前置摄像头的移动设备，所述移动设备包括主体部1和设置于所述主体部1上的显示屏2，所述移动设备还包括前置摄像头3，所述前置摄像头3设置于所述显示屏2的后侧并位于所述主体部1的内侧以对准所述显示屏2，所述前置摄像头3用于透过所述显示屏2拍摄图像。参见图2提供的本实施例的侧视图，从图2中可以看出，所述前置摄像头1位于所述移动设备100的显示屏2后侧或堆叠于显示屏2后方。为了使用户获得更好的体验，可将前置摄像头1对准移动设备100的显示屏2中心，以使用户看着显示屏2的同时看着前置摄像头1。

优选的，所述显示屏2为透明显示屏，透明显示屏集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体。液晶显示屏表面有一层偏光片，它具有滤光的作用。换言之，液晶屏在工作时，滤除了X方向或Y方向的光后，只剩下平行光，如果不通过偏光片的偏光显示，肉眼难以看到该透明显示屏的显示内容。在生产过程中，首先在两片超薄的透明基材，ITO材料印刷上线路，接着把两片对位压合，再在两片透明基材中间灌注液晶并封口封住液晶口，最后在透明基材外侧分别加装的偏光片。透明显示屏的最大的优势在于借助透明屏幕，就可以穿过屏幕，看见屏幕背后的东西，从而带来一种全新的人机交互体验。

一般情况下，透明显示屏的结构示意图如图11所示，透明显示屏依次层叠背光板111和图像显示装置112，优选的，还可以再层叠一屏幕保护层113；其中背光板111和图像显示装置112均为透明介质，即背光板111为透明背光板、图像显示装置112为透明图像显示装置。从图11中可以看出，从背光板111的后侧到图像显示装置112的前侧的光线是互逆的，根据光线互逆的原理，在背光板111后侧设置摄像头可以采集图像显示装置112前方的图像，在摄像头前方的用户可以看到背光板111后侧包括摄像头在内的任意物体。

该实施例的有益效果为，在用户自拍时，可保证拍出的照片中的用户眼看镜头的效果，在视频通话或者录像中，可保证用户像照镜子一样实时看到自己，从而调整表情姿势，为自拍、视频通话等应用提供更好的体验。

图3为本发明第二实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备100框图，如图3所示，该实施例不同于第一实施例之处在于，所述移动设备100还包括控制单元4，所述控制单元4与所述显示屏2及所述前置摄像头3电性连接；所述控制单元4用于控制所述显示屏2及所述前置摄像头3的工作状态，其中，所述显示屏2及所述前置摄像头3的工作状态均包括开启状态及关闭状态。由于前置摄像头1位于显示屏2后方，两者工作会存在冲突，屏幕显示时摄像头被遮挡，而摄像头拍摄时屏幕透明不能正常显示画面。故控制单元4可设置为在人眼识别的范围之外控制前置摄像头1工作，在人眼识别范围之内控制显示屏2工作，如此做可使用户观看屏幕画面时不会察觉前置摄像头1的存在。基于上一实施例中，显示屏2为透明显示屏，该实施例显示屏2的工作状态为开启状态时，显示屏2因显示图像而呈不透明效果，工作状态为关闭状态时，显示屏2呈透明效果。

该实施例的有益效果在于，通过增设一控制单元4以控制前置摄像头1及显示屏2的工作状态，从而使前置摄像头1及显示屏2正常工作。

图4为本发明第三实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备100框图，如图4所示，该实施例不同于第二实施例之处在于，所述移动设备100还包括计时单元5，所述计时单元5与所述控制单元4电性连接；所述计时单元5用于设置所述显示屏2及所述前置摄像头3的工作状态的周期及交替时间；所述控制单元4还用于在所述计时单元5所设置的周期内依据所述交替时间交替地控制所述显示屏2及所述前置摄像头3的工作状态。计时单元5所设置的周期及交替时间应满足人眼的识别时间，以及前置摄像头3的曝光时间。优选的，所述控制单元4还用于控制所述显示屏2在启动状态时透光，在关闭状态时不透光。显示屏2液晶在不加电状态下不透光，而通电后显示屏2正常显示时，前置摄像头3被遮挡，当前置摄像头3工作时，显示屏2呈现为透明状态，屏幕透明时，光线可进入屏幕后方的摄像头，完成正常的影像拍摄。

通常条件下，人眼的识别连贯图像的速度是24帧/秒，也就是1000毫秒/24帧，大约为40ms(毫秒)。达到或者超过这个速度的连贯图像，观看时就不会形成卡顿的感觉。形成这个现象的原因是因为人眼观看影像时，会产生视觉延迟导致的。所以，人眼的视觉延迟感应速度为＞＝40ms。

曝光时间是为了将光投射到照相感光材料的感光面上，快门所要打开的时间。视照相感光材料的感光度和对感光面上的照度而定。曝光时间主要是指底片的感光时间，曝光时间越长底片上生成的相片越亮，相反越暗。在外界光线比较暗的情况下一般要求延长曝光时间(比如说夜景)。快门速度越快越可以抓取运动的物体，使其清晰成像。当曝光时间低于60分之一秒(约17ms)的时候就最好要使用三角架了，不然的话成像很难清晰。

参见图5提供的本实施例的前置摄像头1与显示屏2交替工作的示意图，移动设备100在一个周期内会刷新一次画面，在周期的显示时隙内控制显示屏2工作，在周期的拍摄时隙内控制前置摄像头1工作，其中，显示时隙可由交替时间表征，周期可为显示时隙及拍摄时隙之和。例如，交替时间设置为50ms，周期设置为70ms，那么显示时隙为50ms，拍摄时隙为20ms，即满足了人眼的视觉延迟感应速度需＞＝40ms的条件，也满足了曝光时间在大多数场景时需大于17ms的条件。

优选的，所述控制单元4还用于控制所述显示屏2在启动状态时开启透光状态，在关闭状态时关闭透光状态。如图12所示，通过在液晶显示屏表面增设一偏光片114，该偏光片设置于屏幕保护层113与图像显示装置112之间，它具有透光的作用，通过调整偏光片114的滤光角度即可实现透光状态的改变，例如：若在增设的偏光镜之前透过的是X方向的光，增设的偏光片透过非X方向的光，即滤除X方向的光，则肉眼就无法看到液晶显示屏。

图6为本发明第三实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备100的工作流程图，具体包括如下步骤：

S1、计时单元5设置所述显示屏2及所述前置摄像头1的工作状态的周期及交替时间；例如，交替时间设置为50ms，周期设置为70ms，那么显示时隙为50ms，拍摄时隙为20ms。

S2、控制单元4在显示时隙内控制显示屏2的工作状态，即在显示时隙开始时，控制显示屏2开启，显示时隙结束时，控制显示屏2关闭。

S3、控制单元4在拍摄时隙内控制前置摄像头1的工作状态，即在拍摄时隙开始时，控制前置摄像头1开启，拍摄时隙结束时，控制前置摄像头1关闭。由于控制单元4周期性地控制前置摄像头1及显示屏2的工作状态，故本步骤执行完毕后，转至步骤S2。

上述步骤中，在一个周期内，步骤S2及S3的顺序可调整。而且由于视觉暂留效应，步骤S2及S3的先后顺序不会影响用户在显示屏2上看到实时的拍摄影像。

本实施例的有益效果在于，用户在屏幕上看到几乎实时的拍摄影像，而不易察觉到屏幕变透明露出摄像头这一过程。

图7为本发明第四实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备100框图，如图7所示，该实施例不同于第三实施例之处在于，所述移动设备还包括CCD探测器6，所述CCD探测器6与所述控制单元电性连接；所述CCD探测器6用于感测环境光的亮度。所述控制单元4还用于依据所述环境光的亮度调整所述计时单元5所设置的所述显示屏2及所述前置摄像头1的工作状态的周期及交替时间。

CCD探测器6(ChangeCoupledDevice，电荷耦合器件)可以达到1700万像素(4096×4199)超高分辨率，代表当今DR的最高分辨率水平。高量子探测效率，高空间分辩率、高密度分辩率、高动态范围、获取最佳图像，图像质量长期可靠一致，使用成本大幅降低。通过CCD探测器6感测环境光的亮度包括获得自动曝光控制(ACE)、自动增益控制(AGC)、或自动白平衡(AWB)参数，通过这些参数来提取环境光亮度。

例如，CCD探测器6所检测到的环境光的亮度低于一预设的阈值时，通过控制单元4调整计时单元5所设置的周期为85ms，拍摄时隙为35ms，显示时隙为50ms，该阈值可以依据CCD探测器6的探测灵敏度决定。这样不仅延长了曝光时间，还不会使用户察觉前置摄像头1的工作状态。

图8为本发明第五实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备100框图，如图8所示，该实施例不同于第三实施例之处在于，所述移动设备还包括CMOS探测器7，所述CMOS探测器7与所述控制单元电性连接；所述CMOS探测器7用于感测环境光的亮度。所述控制单元4还用于依据所述环境光的亮度调整所述计时单元5所设置的所述显示屏2及所述前置摄像头3的工作状态的周期及交替时间。

CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)探测器6在实际中得以在移动终端得到广泛的应用是在于其具有许多优点。例如，CMOS感光元件的耗电量相对较低；CMOS感光元件与周边电路的整合性高，容易与其他电路集成在一起，从而使照相机的体积大幅减小，等等。同第四实施例，通过CMOS探测器6感测环境光的亮度包括获得自动曝光控制(ACE)、自动增益控制(AGC)、或自动白平衡(AWB)参数，通过这些参数来提取环境光亮度。

同上一实施例，CMOS探测器7所检测到的环境光的亮度低于一预设的阈值时，通过控制单元4调整计时单元5所设置的周期为85ms，拍摄时隙为35ms，显示时隙为50ms，该阈值可以依据CMOS探测器7的探测灵敏度决定。该方案不仅延长了曝光时间，还不会使用户察觉前置摄像头1的工作状态。

第四实施例与第五实施例的有益效果在于，依据环境光亮度调整曝光时间，还不会使用户察觉前置摄像头3的工作状态。

图9为本发明第六实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备100的主视图，如图9所示，该实施例不同于第一实施例之处在于，所述前置摄像头3所对准的所述显示屏2的区域为透明区域，所述前置摄像头3未对准的所述显示屏2的区域为非透明区域，在非透明的区域，可以通过增设一偏光片，该偏光片刚好覆盖非透明区域，而在透明区域开设圆口以使前置摄像头3透光，滤除与原有偏光片相同方向的光即可达到非透明的效果。所述透明屏幕用于使所述前置摄像头3透过所述显示屏2中心以拍摄所述显示屏2前方。

该实施例也可以只在摄像头前方区域进行显示时隙和摄像时隙的切换工作过程的切换，而在显示屏2其他区域一直处于图像显示模式，这样用户也不会看到非摄像头投影区背后的手机结构。该显示屏2对应的前置摄像头3前方的区域设置为透明，该透明区域可以嵌入到该显示屏2之中，达到一体成型的效果；同时，控制单元4只控制该透明区域在显示时隙和拍摄时隙之间交替工作，在其他非透明区域一直保持图像显示模式。

该实施例的有益效果在于，只有显示屏2遮挡前置摄像头3的一小块圆形区域为透明，从而使屏幕功耗更低，同时在显示图像和透明之间切换带来的闪烁感也会降到最小。

图10为本发明第七实施例提供的一种具有前置摄像头的移动设备100框图，如图10所示，该实施例不同于第三实施例之处在于，所述移动设备还包括眼睛识别单元8，所述眼睛识别单元8与所述控制单元4电性连接；所述眼睛识别单元8用于识别所述显示屏2前方的眼睛；所述控制单元2还用于依据所识别的眼睛获取所述眼睛位置，并控制所述前置摄像头3对准所述眼睛位置。所述眼睛识别单元5与所述前置摄像头3协同工作。

其中，眼睛识别单元8包括预处理、特征提取、样本学习和识别眼睛等部分，眼球识别的实现技术方法有多种：

(1)投影法。投影法根据图像在特定方向上的投影分布特征来检测眼睛位置，投影法作为一种统计方法，利用眼球的灰度信息，通过水平和垂直投影分别检测瞳孔的纵坐标和横坐标，从而获得人眼的精确定位，常见的投影函数有积分投影函数(IPF)、均值投影函数(MPF)和方差投影函数(VPF)。

(2)Hough变换法。Hough变换将图像的空间域变换到参数空间，用大多数边界点满足的某种参数形式来描述图像中的曲线，瞳孔作为一个标准的圆形，我们可以通过圆的标准方程以及利用Hough变换可以精确地定位眼球瞳孔的位置，由于Hough变换明显的几何解析性，其鲁棒性大大增强。

(3)AdaBoost分类器法。在机器学习领域AdaBoost算法是一种高效的迭代算法，它针对同一个训练集训练出不同的弱分类器，然后把这些弱分类器集合起来，构成一个强分类器。其算法的优点在于分类精度较高并且可以快速地进行人眼识别，不过算法效果依赖弱分类器的选择，在快速的人眼检测方面有着非常重要的应用。

(4)模板匹配法。根据瞳孔的形状，可以利用圆形模板，在图像的窗口自左向右，自上而下动态搜索瞳孔的位置，模板匹配在一幅大的图像中搜索小的感兴趣的图像，它通过计算模板和匹配区域的相似程度，以最相似位置为匹配点，来确定目标的位置。模板匹配算法属于机器学习领域的范畴，是一种有效地眼球识别算法。

目前，人眼定位方法大多都是在经过人脸检测确定人脸基本位置的基础上进行。当前主要的人眼定位算法通常都包含以下两个步骤：

(1)检测人脸以粗定位出入脸矩形区域

(2)在人脸矩形区内进行双眼细定位

也就是说，目前的人眼定位算法主要是在已知人脸大致位置的条件下定位人眼的方法，显然，这样做可以减少背景干扰，缩小搜索区域，从而提高人眼检测的精度和速度。事实上，人眼定位对人脸检测定位也有辅助和验证的功能，比如，瞳距常被用于几何特征或脸像尺寸的归一化标准：另外，如果在图像中搜索到满足眼部特征的区域，该区域就有可能是人脸的候选区，从而可以进一步凭借人脸其他特征对该候选区进行辨认，判定出是否为人脸区域。

通过上述方法进行眼球识别之后，确定眼球位置，通过预先设置前置摄像头3的移动轨道，该移动轨道设置在主体部1内部并可满足该前置摄像头3移动，当眼镜识别单元5识别人眼位置之后，调整前置摄像头3的运动轨道以移动至相应位置对准眼球位置，以增加摄像的准确性。眼睛识别单元5也可以与所述前置摄像头3协同工作，以避开显示屏2的工作时间；也可以在显示屏2工作时运行眼镜识别单元，确定人眼位置之后，移动所述前置摄像头3再切换前置摄像头3工作。

该实施例的有益效果在于，通过眼睛识别增加摄像的准确性。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种具有前置摄像头的移动设备，所述移动设备包括主体部(1)和设置于所述主体部(1)上的显示屏(2)，其特征在于，所述移动设备还包括前置摄像头(3)，所述前置摄像头(3)设置于所述显示屏(2)的后侧并位于所述主体部(1)的内侧以对准所述显示屏(2)，所述前置摄像头(3)用于透过所述显示屏(2)拍摄图像。

2.根据权利要求1所述的移动设备，其特征在于，所述显示屏(2)为透明显示屏，所述移动设备还包括控制单元(4)，所述控制单元(4)与所述显示屏(2)及所述前置摄像头(3)电性连接；

所述控制单元(4)用于控制所述显示屏(2)及所述前置摄像头(3)的工作状态，其中，所述显示屏(2)及所述前置摄像头(3)的工作状态均包括开启状态及关闭状态。

3.根据权利要求2所述的移动设备，其特征在于，所述移动设备还包括计时单元(5)，所述计时单元(5)与所述控制单元(4)电性连接；

所述计时单元(5)用于设置所述显示屏(2)及所述前置摄像头(3)的工作状态的周期及交替时间；

所述控制单元(4)还用于在所述计时单元(5)所设置的周期内依据所述交替时间交替地控制所述显示屏(2)及所述前置摄像头(3)的工作状态。

4.根据权利要求3所述的移动设备，其特征在于，所述移动设备还包括CCD探测器(6)，所述CCD探测器(6)与所述控制单元(4)电性连接；

所述CCD探测器(6)用于感测环境光的亮度。

5.根据权利要求3所述的移动设备，其特征在于，所述移动设备还包括CMOS探测器(7)，所述CMOS探测器(7)与所述控制单元(4)电性连接；

所述CMOS探测器(7)用于感测环境光的亮度。

6.根据权利要求4或5所述的移动设备，其特征在于，所述控制单元(3)还用于依据所述环境光的亮度调整所述计时单元(5)所设置的所述显示屏(2)及所述前置摄像头(3)的所述周期及交替时间。

7.根据权利要求1所述的移动设备，其特征在于，所述前置摄像头(3)所对准的所述显示屏(2)的区域为透明区域，所述前置摄像头(3)未对准的所述显示屏(2)的区域为非透明区域。

8.根据权利要求3所述的移动设备，其特征在于，所述控制单元(4)还用于控制所述显示屏(2)在启动状态时开启透光状态，在关闭状态时关闭透光状态。

9.根据权利要求3所述的移动设备，其特征在于，所述移动设备还包括眼睛识别单元(8)，所述眼睛识别单元(8)与所述控制单元(4)电性连接；

所述眼睛识别单元(8)用于识别所述前置摄像头(3)所拍摄图像中的眼睛部分；

所述控制单元(4)还用于依据所识别的眼睛部分获取所述眼睛位置，并控制所述前置摄像头(3)对准所述眼睛位置。

10.根据权利要求9所述的移动设备，其特征在于，所述眼睛识别单元(7)与所述前置摄像头(1)协同工作。