一种用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统及方法与流程

1.本发明涉及多媒体控制技术领域，特别涉及一种用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统及方法。


背景技术：

2.家庭影院是指在家中搭建的专门用来观看电影或者欣赏音乐的小型影院，通过投影仪、投影幕布、音响系统或者相关的多媒体设备模拟电影院的影音播放效果，使得用户能够在更加舒适更加方便的居家环境下得到媲美于电影院的影音观赏体验。然而由于家庭影院涉及的专业设备众多，多媒体输出效果的配置复杂且繁琐，经安装人员安装调试后形成固定配置方案，普通用户要对家庭影院的多媒体播放系统进行个性化配置非常困难。受多媒体设备如投影仪、幕布、音响的安装位置及其输出参数的影响，在家庭影院的多媒体播放系统配置好后，其仅在特定的位置具有较好的影音观赏体验，而在实际使用情况中，都很难保证在进行影音播放时用户都在最佳观影位置处，从而导致用户无法获得最佳的观影体验。


技术实现要素：

3.本发明正是基于上述问题，提出了一种用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统及方法，能够自适应调整多媒体输出参数以保证用户的观影体验。
4.有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统，包括用于拍摄家庭影院的室内空间的室内图像的摄像头以及用于执行家庭影院的多媒体输出参数调节的控制装置，所述控制装置被配置为：
5.构建用于部署所述家庭影院的室内空间的室内立体模型；
6.在符合预设条件时执行以下步骤：
7.获取所述室内空间的人体数据，所述人体数据包括位于所述室内空间的人体的位置、身高以及姿态数据；
8.根据所述人体数据在所述室内立体模型中构建人体模型；
9.在所述室内立体模型中标记所述人体模型的头部位置；
10.在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据，所述视觉数据包括所述家庭影院的显示区域的反射光线到达所述头部位置的视觉亮度；
11.在所述室内立体模型中进行室内声场模拟以获取所述人体模型的头部位置的听觉数据，所述听觉数据包括所述家庭影院的音响系统中的每个扬声器以预设音量播放的声音到达所述头部位置的音量大小；
12.基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数。
13.本发明的第二方面提出了一种用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法，包括：
14.构建用于部署所述家庭影院的室内空间的室内立体模型；
15.在符合预设条件时执行以下步骤：
16.获取所述室内空间的人体数据，所述人体数据包括位于所述室内空间的人体的位置、身高以及姿态数据；
17.根据所述人体数据在所述室内立体模型中构建人体模型；
18.在所述室内立体模型中标记所述人体模型的头部位置；
19.在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据，所述视觉数据包括所述家庭影院的显示区域的反射光线到达所述头部位置的视觉亮度；
20.在所述室内立体模型中进行室内声场模拟以获取所述人体模型的头部位置的听觉数据，所述听觉数据包括所述家庭影院的音响系统中的每个扬声器以预设音量播放的声音到达所述头部位置的音量大小；
21.基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数。
22.进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，获取所述室内空间的人体数据的步骤具体包括：
23.控制所述家庭影院的摄像头拍摄室内空间的室内图像，所述室内图像至少覆盖所述家庭影院的观影区域；
24.对所述室内图像执行人体识别；
25.根据人体识别结果从所述室内图像中获取人体数据，所述人体数据包括人体的位置、姿态以及身高。
26.进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，根据所述人体数据在所述室内立体模型中构建人体模型的步骤具体包括：
27.获取与所述人体数据中的姿态相同的标准人体模型；
28.基于所述人体数据中的身高数据对所述标准人体模型进行等比例缩放得到目标人体模型；
29.基于所述人体数据中的位置数据将所述目标人体模型放置在所述室内立体模型对应位置。
30.进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据的步骤具体包括：
31.基于所述室内图像在所述室内立体模型中模拟所述室内空间的光源；
32.获取每一个光源的每一个像素位置的亮度其中i
l
为1到n
l
之间的正整数，j
l
为1到之间的正整数，为第i
l
个光源的像素数量，n
l
为所述光源的数量；
33.计算所述光源在所述显示区域上每个像素位置上的反射亮度：
[0034][0035]
其中is为1到ns之间的正整数，js为1到ms之间的正整数，ns为所述显示区域的宽度
方向上的像素数量，ms为所述显示区域的高度方向上的像素数量，r为所述显示区域的反射率；
[0036]
确定所述人体模型的头部位置坐标(xh,yh,zh)；
[0037]
计算所述显示区域的反射光线到达到所述头部位置坐标处的视觉亮度：
[0038][0039]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，所述家庭影院的多媒体系统包括投影仪和投影幕布，所述显示区域在所述投影幕布上，基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数的步骤具体包括：
[0040]
获取所述家庭影院的投影仪与所述显示区域所在平面的垂直距离d；
[0041]
获取所述显示区域的宽度w以及高度h；
[0042]
基于所述头部位置坐标处的视觉亮度计算所述投影仪的目标光通量：
[0043][0044]
其中α》1，α为预设的亮度系数；
[0045]
基于所述目标光通量调节所述投影仪的输出功率。
[0046]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，所述家庭影院的多媒体系统包括显示屏幕，所述视觉数据包括所述幕布平面相对于人体的视场角，在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据的步骤具体包括：
[0047]
获取所述显示区域的宽度w以及所述显示区域中心点的坐标值(xs,ys,zs)；
[0048]
确定与所述显示区域距离最小的人体模型的头部位置坐标(xh,yh,zh)；
[0049]
计算所述显示区域相对于与所述显示区域距离最小的人体模型的头部位置的视场角：
[0050][0051]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数的步骤具体包括：
[0052]
获取预设的标准像素密度ρ0以及所述显示区域的宽度w和高度h；
[0053]
基于所述视场角以及所述标准像素密度计算目标输出画面的目标横向分辨率：
[0054]rw
＝ρ0θww，
[0055]
以及目标纵向分辨率：
[0056][0057]
根据所述目标横向分辨率以及所述目标纵向分辨率调节所述显示屏幕的分辨率。
[0058]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，在所述室内立体模型中进行室内声场模拟以获取所述人体模型的头部位置的听觉数据的步骤具体包括：
[0059]
顺序控制所述家庭影院中的每个扬声器播放标准音频信号；
[0060]
获取每个扬声器的坐标其中iy为1到ny之间的正整数，ny为所述家庭影院中的扬声器数量；
[0061]
在所述室内立体模型中模拟所述标准音频信号在所述家庭影院的室内空间中的引起的声场变化：
[0062][0063]
其中(x,y,z)为所述家庭影院的室内空间中的坐标变量，t为时间变量，vs为声速；
[0064]
确定所述人体模型的头部位置坐标(xh,yh,zh)；
[0065]
基于所述家庭影院的室内空间中的声场变化计算第iy个扬声器播放的音频信号引起的所述头部位置坐标处的声压级变化：
[0066][0067]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数的步骤具体包括：
[0068]
计算第个扬声器的音量分配比例：
[0069][0070]
相位差：
[0071][0072]
延迟时间：
[0073][0074]
其中f为所播放音频的频率；
[0075]
基于所述头部位置坐标处的声压级变化所述音量分配比例相位差以及延迟时间调节所述家庭影院中每个扬声器的音频参数。
[0076]
本发明提出了一种用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统及方法，通过构建用于部署所述家庭影院的室内空间的室内立体模型，获取所述室内空间的人体数据，根据所述人体数据在所述室内立体模型中构建人体模型，在所述室内立体模型中标记所述人体模型的头部位置，在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据，在所述室内立体模型中进行室内声场模拟以获取所述人体模型的头部位
置的听觉数据，基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数，能够自适应调整多媒体输出参数以保证用户的观影体验。
附图说明
[0077]
图1是本发明一个实施例提供的一种用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法的流程图。
具体实施方式
[0078]
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0079]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0080]
在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0081]
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施方式”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0082]
下面参照附图来描述根据本发明一些实施方式提供的一种用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统及方法。
[0083]
本发明的第一方面提出了一种用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统，包括用于拍摄家庭影院的室内空间的室内图像的摄像头以及用于执行家庭影院的多媒体输出参数调节的控制装置，如图1所示，所述控制装置被配置为：
[0084]
构建用于部署所述家庭影院的室内空间的室内立体模型；
[0085]
在符合预设条件时执行以下步骤：
[0086]
获取所述室内空间的人体数据，所述人体数据包括位于所述室内空间的人体的位置、身高以及姿态数据；
[0087]
根据所述人体数据在所述室内立体模型中构建人体模型；
[0088]
在所述室内立体模型中标记所述人体模型的头部位置；
[0089]
在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据，所述视觉数据包括所述家庭影院的显示区域的反射光线到达所述头部位置的视觉亮度；
[0090]
在所述室内立体模型中进行室内声场模拟以获取所述人体模型的头部位置的听觉数据，所述听觉数据包括所述家庭影院的音响系统中的每个扬声器以预设音量播放的声音到达所述头部位置的音量大小；
[0091]
基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数。
[0092]
具体的，所述室内空间的室内立体模型可以通过导入所述家庭影院所在室内空间的bim(building information modeling，建筑信息模型)得到，也可以通过使用实时扫描设备如结构光扫描仪等对所述室内空间进行扫描，以获得所述室内空间的几何参数从而建模得到。所述室内立体模型包括墙体、地面、天花板、门窗等固定构件，也包括如沙发、桌子、椅子、柜子等家具以及如窗帘、灯具、空调、花瓶等非固定物品。
[0093]
在本发明的技术方案中，符合预设条件的时机包括但不限于：
[0094]
1、在所述家庭影院的多媒体系统启动时；
[0095]
2、在用户通过控制面板手动激活执行指令时；
[0096]
3、符合预设的执行周期时。
[0097]
在本发明一些实施方式的技术方案中，所述家庭影院的多媒体系统至少包括播放机、投影仪、投影幕布和音响系统，所述家庭影院的幕布平面具体为所述投投影幕布展开后的投影区域。在本发明另一些实施方式的技术方案中，所述家庭影院的多媒体系统至少包括播放机、显示屏幕和音响系统。所述音响系统由一个或一个以上与所述播放机连接的扬声器组成。所述显示区域为所述投影幕布上用于承载所述投影仪投影的影视画面的区域，或者所述显示屏幕上用于显示影视画面的区域。
[0098]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统中，在获取所述室内空间的人体数据的步骤中，所述控制装置被配置为：
[0099]
控制所述家庭影院的摄像头拍摄室内空间的室内图像，所述室内图像至少覆盖所述家庭影院的观影区域；
[0100]
对所述室内图像执行人体识别；
[0101]
根据人体识别结果从所述室内图像中获取人体数据，所述人体数据包括人体的位置、姿态以及身高。
[0102]
在该实施方式的技术方案中，所述家庭影院的多媒体系统还包括用于拍摄所述家庭影院的室内空间的图像的高清摄像头。所述观影区域为所述室内空间中位于所述投影幕布前方一定距离的区域，例如布置了沙发或者坐椅的区域。
[0103]
所述人体数据中人体的位置具体为所述人体在在所述家庭影院的室内空间的立体坐标系中的坐标。所述人体的姿态具体为人体处于站姿、坐姿或者卧姿等姿态中的其中一种。所述人体的身高具体为通过所述摄像头拍摄得到的所述室内图像中所获得的所述人体在当前姿态下的高度。
[0104]
在本发明另一些实施方式的技术方案中，所述家庭影院的多媒体系统还包括用于感应人体的人体感应传感器，例如红外传感器、超声波传感器或者微波传感器，在这些实施
方式的技术方案中，构建基于所述家庭影院的室内空间的地面的平面坐标系，通过上述传感器获得人体在该平面坐标系中的坐标，从而以预设的标准成人身高来确定人体的头部位置。
[0105]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统中，在根据所述人体数据在所述室内立体模型中构建人体模型的步骤中，所述控制装置被配置为：
[0106]
获取与所述人体数据中的姿态相同的标准人体模型；
[0107]
基于所述人体数据中的身高数据对所述标准人体模型进行等比例缩放得到目标人体模型；
[0108]
基于所述人体数据中的位置数据将所述目标人体模型放置在所述室内立体模型对应位置。
[0109]
在该实施方式的技术方案中，预先配置有对应不同姿态的标准人体模型，例如站姿、坐姿或者卧姿等。使用标准人体模型来构建所述室内立体模型中的人体模型，无需采用复杂的人体建模程序。
[0110]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统中，在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据的步骤中，所述控制装置被配置为：
[0111]
基于所述室内图像在所述室内立体模型中模拟所述室内空间的光源；
[0112]
获取每一个光源的每一个像素位置的亮度其中i
l
为1到n
l
之间的正整数，j
l
为1到之间的正整数，为第i
l
个光源的像素数量，n
l
为所述光源的数量；
[0113]
计算所述光源在所述显示区域上每个像素位置上的反射亮度：
[0114][0115]
其中is为1到ns之间的正整数，js为1到ms之间的正整数，ns为所述显示区域的宽度方向上的像素数量，ms为所述显示区域的高度方向上的像素数量，r为所述显示区域的反射率；
[0116]
确定所述人体模型的头部位置坐标(xh,yh,zh)；
[0117]
计算所述显示区域的反射光线到达到所述头部位置坐标处的视觉亮度：
[0118][0119]
具体的，所述室内空间的光源包括电灯等自发光光源以及门、窗或者窗帘等透射外部光源光线的非自发光光源。
[0120]
基于所述室内图像在所述室内立体模型中模拟所述室内空间的光源的步骤具体包括：
[0121]
将所述光源布置在在所述室内立体模型中；
[0122]
对所述光源的光线进行追踪以得到所述室内立体模型中的光场分布。
[0123]
在上述实施方式的技术方案中，确定所述人体模型的头部位置坐标(xh,yh,zh)的步骤具体包括：
[0124]
在所述室内图像中识别所述人体双眼的位置；
[0125]
将所述人体双眼的中点位置的坐标确定为所述头部位置坐标。
[0126]
考虑到家庭影院的室内布置一般都采用低反射率材料以降低内外部光源对其投影效果的影响，因此在本发明的技术方案中，所述视觉亮度的计算仅考虑光线在所述显示区域一次反射的情况。
[0127]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统中，所述家庭影院的多媒体系统包括投影仪和投影幕布，所述显示区域在所述投影幕布上，在基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数的步骤中，所述控制装置被配置为：
[0128]
获取所述家庭影院的投影仪与所述显示区域所在平面的垂直距离d；
[0129]
获取所述显示区域的宽度w以及高度h；
[0130]
基于所述头部位置坐标处的视觉亮度计算所述投影仪的目标光通量：
[0131][0132]
其中α》1，α为预设的亮度系数；
[0133]
基于所述目标光通量调节所述投影仪的输出功率。
[0134]
具体的，对于不同的投影仪，其光通量和输出功率之间具有不同的函数关系，该函数关系可以在实验室条件下测量得到。
[0135]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统中，所述家庭影院的多媒体系统包括显示屏幕，所述视觉数据包括所述幕布平面相对于人体的视场角，在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据的步骤中，所述控制装置被配置为：
[0136]
获取所述显示区域的宽度w以及所述显示区域中心点的坐标值(xs,ys,zs)；
[0137]
确定与所述显示区域距离最小的人体模型的头部位置坐标(xh,yh,zh)；
[0138]
计算所述显示区域相对于与所述显示区域距离最小的人体模型的头部位置的视场角：
[0139][0140]
具体的，当所述家庭影院的室内空间中存在多个人体时，根据每个人体模型在所述室内立体模型中的头部位置坐标来确定与所述显示区域距离最小的人体模型，从而以与所述显示区域距离最小的人体对应的头部位置坐标来计算所述显示区域的视场角。
[0141]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统中，在基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数的步骤中，所述控制装置被配置为：
[0142]
获取预设的标准像素密度ρ0以及所述显示区域的宽度w和高度h；
[0143]
基于所述视场角以及所述标准像素密度计算目标输出画面的目标横向分辨率：
[0144]rw
＝ρ0θww，
[0145]
以及目标纵向分辨率：
[0146][0147]
根据所述目标横向分辨率以及所述目标纵向分辨率调节所述显示屏幕的分辨率。
[0148]
在实际应用中，在家庭影院中的观看距离越远，应当配置越低的像素密度，否则人眼无法分辨高密度显示的细节，反而造成视觉疲劳，对人眼造成损伤。一般来说，在2.5-3米以内的观看距离，4k(3840*2160)是视觉效果最佳的分辨率，其对应的标准像素密度约为50像素/英寸。
[0149]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统中，在所述室内立体模型中进行室内声场模拟以获取所述人体模型的头部位置的听觉数据的步骤中，所述控制装置被配置为：
[0150]
顺序控制所述家庭影院中的每个扬声器播放标准音频信号；
[0151]
获取每个扬声器的坐标其中iy为1到ny之间的正整数，ny为所述家庭影院中的扬声器数量；
[0152]
在所述室内立体模型中模拟所述标准音频信号在所述家庭影院的室内空间中的引起的声场变化：
[0153][0154]
其中(x,y,z)为所述家庭影院的室内空间中的坐标变量，t为时间变量，vs为声速；
[0155]
确定所述人体模型的头部位置坐标(xh,yh,zh)；
[0156]
基于所述家庭影院的室内空间中的声场变化计算第iy个扬声器播放的音频信号引起的所述头部位置坐标处的声压级变化：
[0157][0158]
具体的，在上述实施方式的技术方案中，函数f(x,y,z,t)为在所述室内立体模型中构建的声场计算函数，其与所述室内空间的大小以及所述室内立体模型中的各个物体的位置、尺寸以及材料相关。为第iy个扬声器播放的音频信号在所述室内立体模型中坐标为(x,y,z)的位置处引起的声压级变化。s0(t)为扬声器在t时刻播放的标准音频信号的声压级，为所述头部位置坐标处在t时刻的声压级。
[0159]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统中，在基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数的步骤中，所述控制装置被配置为：
[0160]
计算第个扬声器的音量分配比例：
[0161]
[0162]
相位差：
[0163][0164]
延迟时间：
[0165][0166]
其中f为所播放音频的频率；
[0167]
基于所述头部位置坐标处的声压级变化所述音量分配比例相位差以及延迟时间调节所述家庭影院中每个扬声器的音频参数。
[0168]
如图1所示，本发明的第二方面提出了一种用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法，包括：
[0169]
构建用于部署所述家庭影院的室内空间的室内立体模型；
[0170]
在符合预设条件时执行以下步骤：
[0171]
获取所述室内空间的人体数据，所述人体数据包括位于所述室内空间的人体的位置、身高以及姿态数据；
[0172]
根据所述人体数据在所述室内立体模型中构建人体模型；
[0173]
在所述室内立体模型中标记所述人体模型的头部位置；
[0174]
在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据，所述视觉数据包括所述家庭影院的显示区域的反射光线到达所述头部位置的视觉亮度；
[0175]
在所述室内立体模型中进行室内声场模拟以获取所述人体模型的头部位置的听觉数据，所述听觉数据包括所述家庭影院的音响系统中的每个扬声器以预设音量播放的声音到达所述头部位置的音量大小；
[0176]
基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数。
[0177]
具体的，所述室内空间的室内立体模型可以通过导入所述家庭影院所在室内空间的bim(building information modeling，建筑信息模型)得到，也可以通过使用实时扫描设备如结构光扫描仪等对所述室内空间进行扫描，以获得所述室内空间的几何参数从而建模得到。所述室内立体模型包括墙体、地面、天花板、门窗等固定构件，也包括如沙发、桌子、椅子、柜子等家具以及如窗帘、灯具、空调、花瓶等非固定物品。
[0178]
在本发明的技术方案中，符合预设条件的时机包括但不限于：
[0179]
1、在所述家庭影院的多媒体系统启动时；
[0180]
2、在用户通过控制面板手动激活执行指令时；
[0181]
3、符合预设的执行周期时。
[0182]
在本发明一些实施方式的技术方案中，所述家庭影院的多媒体系统至少包括播放机、投影仪、投影幕布和音响系统，所述家庭影院的幕布平面具体为所述投投影幕布展开后的投影区域。在本发明另一些实施方式的技术方案中，所述家庭影院的多媒体系统至少包
括播放机、显示屏幕和音响系统。所述音响系统由一个或一个以上与所述播放机连接的扬声器组成。所述显示区域为所述投影幕布上用于承载所述投影仪投影的影视画面的区域，或者所述显示屏幕上用于显示影视画面的区域。
[0183]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，获取所述室内空间的人体数据的步骤具体包括：
[0184]
控制所述家庭影院的摄像头拍摄室内空间的室内图像，所述室内图像至少覆盖所述家庭影院的观影区域；
[0185]
对所述室内图像执行人体识别；
[0186]
根据人体识别结果从所述室内图像中获取人体数据，所述人体数据包括人体的位置、姿态以及身高。
[0187]
在该实施方式的技术方案中，所述家庭影院的多媒体系统还包括用于拍摄所述家庭影院的室内空间的图像的高清摄像头。所述观影区域为所述室内空间中位于所述投影幕布前方一定距离的区域，例如布置了沙发或者坐椅的区域。
[0188]
所述人体数据中人体的位置具体为所述人体在在所述家庭影院的室内空间的立体坐标系中的坐标。所述人体的姿态具体为人体处于站姿、坐姿或者卧姿等姿态中的其中一种。所述人体的身高具体为通过所述摄像头拍摄得到的所述室内图像中所获得的所述人体在当前姿态下的高度。
[0189]
在本发明另一些实施方式的技术方案中，所述家庭影院的多媒体系统还包括用于感应人体的人体感应传感器，例如红外传感器、超声波传感器或者微波传感器，在这些实施方式的技术方案中，构建基于所述家庭影院的室内空间的地面的平面坐标系，通过上述传感器获得人体在该平面坐标系中的坐标，从而以预设的标准成人身高来确定人体的头部位置。
[0190]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，根据所述人体数据在所述室内立体模型中构建人体模型的步骤具体包括：
[0191]
获取与所述人体数据中的姿态相同的标准人体模型；
[0192]
基于所述人体数据中的身高数据对所述标准人体模型进行等比例缩放得到目标人体模型；
[0193]
基于所述人体数据中的位置数据将所述目标人体模型放置在所述室内立体模型对应位置。
[0194]
在该实施方式的技术方案中，预先配置有对应不同姿态的标准人体模型，例如站姿、坐姿或者卧姿等。使用标准人体模型来构建所述室内立体模型中的人体模型，无需采用复杂的人体建模程序。
[0195]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据的步骤具体包括：
[0196]
基于所述室内图像在所述室内立体模型中模拟所述室内空间的光源；
[0197]
获取每一个光源的每一个像素位置的亮度其中i
l
为1到n
l
之间的正整数，j
l
为1到之间的正整数，为第i
l
个光源的像素数量，n
l
为所述光源的数量；
[0198]
计算所述光源在所述显示区域上每个像素位置上的反射亮度：
[0199][0200]
其中is为1到ns之间的正整数，js为1到ms之间的正整数，ns为所述显示区域的宽度方向上的像素数量，ms为所述显示区域的高度方向上的像素数量，r为所述显示区域的反射率；
[0201]
确定所述人体模型的头部位置坐标(xh,yh,zh)；
[0202]
计算所述显示区域的反射光线到达到所述头部位置坐标处的视觉亮度：
[0203][0204]
具体的，所述室内空间的光源包括电灯等自发光光源以及门、窗或者窗帘等透射外部光源光线的非自发光光源。
[0205]
基于所述室内图像在所述室内立体模型中模拟所述室内空间的光源的步骤具体包括：
[0206]
将所述光源布置在在所述室内立体模型中；
[0207]
对所述光源的光线进行追踪以得到所述室内立体模型中的光场分布。
[0208]
在上述实施方式的技术方案中，确定所述人体模型的头部位置坐标(xh,yh,zh)的步骤具体包括：
[0209]
在所述室内图像中识别所述人体双眼的位置；
[0210]
将所述人体双眼的中点位置的坐标确定为所述头部位置坐标。
[0211]
考虑到家庭影院的室内布置一般都采用低反射率材料以降低内外部光源对其投影效果的影响，因此在本发明的技术方案中，所述视觉亮度的计算仅考虑光线在所述显示区域一次反射的情况。
[0212]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，所述家庭影院的多媒体系统包括投影仪和投影幕布，所述显示区域在所述投影幕布上，基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数的步骤具体包括：
[0213]
获取所述家庭影院的投影仪与所述显示区域所在平面的垂直距离d；
[0214]
获取所述显示区域的宽度w以及高度h；
[0215]
基于所述头部位置坐标处的视觉亮度计算所述投影仪的目标光通量：
[0216][0217]
其中α》1，α为预设的亮度系数；
[0218]
基于所述目标光通量调节所述投影仪的输出功率。
[0219]
具体的，对于不同的投影仪，其光通量和输出功率之间具有不同的函数关系，该函数关系可以在实验室条件下测量得到。
[0220]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，所述家庭影院的多媒体系统包括显示屏幕，所述视觉数据包括所述幕布平面相对于人体的视场角，在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据的
步骤具体包括：
[0221]
获取所述显示区域的宽度w以及所述显示区域中心点的坐标值(xs,ys,zs)；
[0222]
确定与所述显示区域距离最小的人体模型的头部位置坐标(xh,yh,zh)；
[0223]
计算所述显示区域相对于与所述显示区域距离最小的人体模型的头部位置的视场角：
[0224][0225]
具体的，当所述家庭影院的室内空间中存在多个人体时，根据每个人体模型在所述室内立体模型中的头部位置坐标来确定与所述显示区域距离最小的人体模型，从而以与所述显示区域距离最小的人体对应的头部位置坐标来计算所述显示区域的视场角。
[0226]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数的步骤具体包括：
[0227]
获取预设的标准像素密度ρ0以及所述显示区域的宽度w和高度h；
[0228]
基于所述视场角以及所述标准像素密度计算目标输出画面的目标横向分辨率：
[0229]rw
＝ρ0θww，
[0230]
以及目标纵向分辨率：
[0231][0232]
根据所述目标横向分辨率以及所述目标纵向分辨率调节所述显示屏幕的分辨率。
[0233]
在实际应用中，在家庭影院中的观看距离越远，应当配置越低的像素密度，否则人眼无法分辨高密度显示的细节，反而造成视觉疲劳，对人眼造成损伤。一般来说，在2.5-3米以内的观看距离，4k(3840*2160)是视觉效果最佳的分辨率，其对应的标准像素密度约为50像素/英寸。
[0234]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，在所述室内立体模型中进行室内声场模拟以获取所述人体模型的头部位置的听觉数据的步骤具体包括：
[0235]
顺序控制所述家庭影院中的每个扬声器播放标准音频信号；
[0236]
获取每个扬声器的坐标其中iy为1到ny之间的正整数，ny为所述家庭影院中的扬声器数量；
[0237]
在所述室内立体模型中模拟所述标准音频信号在所述家庭影院的室内空间中的引起的声场变化：
[0238][0239]
其中(x,y,z)为所述家庭影院的室内空间中的坐标变量，t为时间变量，vs为声速；
[0240]
确定所述人体模型的头部位置坐标(xh,yh,zh)；
[0241]
基于所述家庭影院的室内空间中的声场变化计算第iy个扬声器播放的音频信号引起的所述头部位置坐标处的声压级变化：
[0242][0243]
具体的，在上述实施方式的技术方案中，函数f(x,y,z,t)为在所述室内立体模型中构建的声场计算函数，其与所述室内空间的大小以及所述室内立体模型中的各个物体的位置、尺寸以及材料相关。为第iy个扬声器播放的音频信号在所述室内立体模型中坐标为(x,y,z)的位置处引起的声压级变化。s0(t)为扬声器在t时刻播放的标准音频信号的声压级，为所述头部位置坐标处在t时刻的声压级。
[0244]
进一步的，在上述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法中，基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数的步骤具体包括：
[0245]
计算第个扬声器的音量分配比例：
[0246][0247]
相位差：
[0248][0249]
延迟时间：
[0250][0251]
其中f为所播放音频的频率；
[0252]
基于所述头部位置坐标处的声压级变化所述音量分配比例相位差以及延迟时间调节所述家庭影院中每个扬声器的音频参数。
[0253]
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0254]
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统，其特征在于，包括用于拍摄家庭影院的室内空间的室内图像的摄像头以及用于执行家庭影院的多媒体输出参数调节的控制装置，所述控制装置被配置为：构建用于部署所述家庭影院的室内空间的室内立体模型；在符合预设条件时执行以下步骤：获取所述室内空间的人体数据，所述人体数据包括位于所述室内空间的人体的位置、身高以及姿态数据；根据所述人体数据在所述室内立体模型中构建人体模型；在所述室内立体模型中标记所述人体模型的头部位置；在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据，所述视觉数据包括所述家庭影院的显示区域的反射光线到达所述头部位置的视觉亮度；在所述室内立体模型中进行室内声场模拟以获取所述人体模型的头部位置的听觉数据，所述听觉数据包括所述家庭影院的音响系统中的每个扬声器以预设音量播放的声音到达所述头部位置的音量大小；基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数。2.一种用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法，其特征在于，包括：构建用于部署所述家庭影院的室内空间的室内立体模型；在符合预设条件时执行以下步骤：获取所述室内空间的人体数据，所述人体数据包括位于所述室内空间的人体的位置、身高以及姿态数据；根据所述人体数据在所述室内立体模型中构建人体模型；在所述室内立体模型中标记所述人体模型的头部位置；在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据，所述视觉数据包括所述家庭影院的显示区域的反射光线到达所述头部位置的视觉亮度；在所述室内立体模型中进行室内声场模拟以获取所述人体模型的头部位置的听觉数据，所述听觉数据包括所述家庭影院的音响系统中的每个扬声器以预设音量播放的声音到达所述头部位置的音量大小；基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数。3.根据权利要求2所述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法，其特征在于，获取所述室内空间的人体数据的步骤具体包括：控制所述家庭影院的摄像头拍摄室内空间的室内图像，所述室内图像至少覆盖所述家庭影院的观影区域；对所述室内图像执行人体识别；根据人体识别结果从所述室内图像中获取人体数据，所述人体数据包括人体的位置、姿态以及身高。4.根据权利要求3所述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法，其特征在于，根据所述人体数据在所述室内立体模型中构建人体模型的步骤具体包括：
获取与所述人体数据中的姿态相同的标准人体模型；基于所述人体数据中的身高数据对所述标准人体模型进行等比例缩放得到目标人体模型；基于所述人体数据中的位置数据将所述目标人体模型放置在所述室内立体模型对应位置。5.根据权利要求3所述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法，其特征在于，在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据的步骤具体包括：基于所述室内图像在所述室内立体模型中模拟所述室内空间的光源；获取每一个光源的每一个像素位置的亮度其中i
l
为1到n
l
之间的正整数，j
l
为1到之间的正整数，为第i
l
个光源的像素数量，n
l
为所述光源的数量；计算所述光源在所述显示区域上每个像素位置上的反射亮度：其中i
s
为1到n
s
之间的正整数，j
s
为1到m
s
之间的正整数，n
s
为所述显示区域的宽度方向上的像素数量，m
s
为所述显示区域的高度方向上的像素数量，r为所述显示区域的反射率；确定所述人体模型的头部位置坐标(x
h
,y
h
,z
h
)；计算所述显示区域的反射光线到达到所述头部位置坐标处的视觉亮度：6.根据权利要求5所述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法，其特征在于，所述家庭影院的多媒体系统包括投影仪和投影幕布，所述显示区域在所述投影幕布上，基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数的步骤具体包括：获取所述家庭影院的投影仪与所述显示区域所在平面的垂直距离d；获取所述显示区域的宽度w以及高度h；基于所述头部位置坐标处的视觉亮度计算所述投影仪的目标光通量：其中α>1，α为预设的亮度系数；基于所述目标光通量调节所述投影仪的输出功率。7.根据权利要求3所述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法，其特征在于，所述家庭影院的多媒体系统包括显示屏幕，所述视觉数据包括所述幕布平面相对于人体的视场角，在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据的步骤具体包括：获取所述显示区域的宽度w以及所述显示区域中心点的坐标值(x
s
,y
s
,z
s
)；确定与所述显示区域距离最小的人体模型的头部位置坐标(x
h
,y
h
,z
h
)；
计算所述显示区域相对于与所述显示区域距离最小的人体模型的头部位置的视场角：8.根据权利要求7所述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法，其特征在于，基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数的步骤具体包括：获取预设的标准像素密度ρ0以及所述显示区域的宽度w和高度h；基于所述视场角以及所述标准像素密度计算目标输出画面的目标横向分辨率：r
w
＝ρ0θ
w
w，以及目标纵向分辨率：根据所述目标横向分辨率以及所述目标纵向分辨率调节所述显示屏幕的分辨率。9.根据权利要求3所述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法，其特征在于，在所述室内立体模型中进行室内声场模拟以获取所述人体模型的头部位置的听觉数据的步骤具体包括：顺序控制所述家庭影院中的每个扬声器播放标准音频信号；获取每个扬声器的坐标其中i
y
为1到n
y
之间的正整数，n
y
为所述家庭影院中的扬声器数量；在所述室内立体模型中模拟所述标准音频信号在所述家庭影院的室内空间中的引起的声场变化：其中(x,y,z)为所述家庭影院的室内空间中的坐标变量，t为时间变量，v
s
为声速；确定所述人体模型的头部位置坐标(x
h
,y
h
,z
h
)；基于所述家庭影院的室内空间中的声场变化计算第i
y
个扬声器播放的音频信号引起的所述头部位置坐标处的声压级变化：10.根据权利要求9所述的用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节方法，其特征在于，基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数的步骤具体包括：计算第个扬声器的音量分配比例：
相位差：延迟时间：其中f为所播放音频的频率；基于所述头部位置坐标处的声压级变化所述音量分配比例相位差以及延迟时间调节所述家庭影院中每个扬声器的音频参数。

技术总结
本发明提出了一种用于家庭影院的多媒体输出参数自动调节系统及方法，通过构建用于部署所述家庭影院的室内空间的室内立体模型，获取所述室内空间的人体数据，根据所述人体数据在所述室内立体模型中构建人体模型，在所述室内立体模型中标记所述人体模型的头部位置，在所述室内立体模型中进行室内光场模拟以获取所述人体模型的头部位置的视觉数据，在所述室内立体模型中进行室内声场模拟以获取所述人体模型的头部位置的听觉数据，基于所述视觉数据和所述听觉数据调节对应于所述头部位置的多媒体输出参数，能够自适应调整多媒体输出参数以保证用户的观影体验。数以保证用户的观影体验。数以保证用户的观影体验。


技术研发人员：彭子源 谢宗华
受保护的技术使用者：惠州中哲尚蓝柏科技有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/13