保護(hù)兒童視力的顯示屏監(jiān)控報警系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種保護(hù)兒童視力的顯示屏監(jiān)控報警系統(tǒng)，包括控制器以及與控制器連接的攝像頭、人臉識別單元、特征參數(shù)計算單元、年齡確認(rèn)單元、視覺角度確認(rèn)單元、計時裝置和報警模塊。本發(fā)明的方法主要是通過判斷年齡、視覺角度和時間三個條件進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)三個條件滿足時，系統(tǒng)將發(fā)出報警。本發(fā)明的有益效果是：能夠?qū)τ^看顯示屏的兒童進(jìn)行年齡判別，針對性強(qiáng)，不影響成年人的正常生活；由于實現(xiàn)了實時監(jiān)控，該系統(tǒng)能夠有效防范和消除了因不良觀看習(xí)慣對兒童視力造成的影響。
【專利說明】保護(hù)兒童視力的顯示屏監(jiān)控報警系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種保護(hù)兒童視力的顯示屏監(jiān)控報警系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是世界上近視發(fā)病率最高的國家之一，近視眼人數(shù)世界第一。中國學(xué)生的視力狀況低下，令人十分擔(dān)憂。由于坐姿不正和長時間用眼過度是導(dǎo)致近視眼的主要原因。所以設(shè)計一套保護(hù)視力的工具或者系統(tǒng)是刻不容緩的。
[0003]現(xiàn)在國內(nèi)外已經(jīng)有很多種視力保護(hù)器。在國內(nèi)，比較常用的一種是安裝在兒童的課桌上可以自由伸縮的視力保護(hù)儀器，通過調(diào)整儀器的高度來矯正兒童的坐姿和讀寫距離。還有一些是胸掛式視力保護(hù)儀，當(dāng)兒童的坐姿或者讀寫距離不正確時會以振動報警方式提醒兒童糾正坐姿。
[0004]國外也致力于研究近視，相對來說他們更側(cè)重于近視的原因。美國的一位專家表示，新鮮的蔬菜和魚能夠保護(hù)視力，降低近視的發(fā)病率。通過合理的飲食和營養(yǎng)搭配，對視力的保護(hù)和預(yù)防也能起到事半功倍的效果。
[0005]調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在市場上大多數(shù)防范視力下降的儀器設(shè)備都是針對學(xué)生在看書學(xué)習(xí)時研發(fā)的一些防護(hù)視力下降的儀器，然而隨著電子產(chǎn)品的越來越普遍，現(xiàn)在的孩子對電子產(chǎn)品也相當(dāng)?shù)母信d趣。長時間的觀看電子產(chǎn)品嚴(yán)重威脅到孩子的視力，因此針對顯示屏的電子產(chǎn)品設(shè)計一套保護(hù)孩子視力的系統(tǒng)是刻不容緩的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決以上技術(shù)上的不足，本發(fā)明提供了一種保護(hù)兒童視力的顯示屏監(jiān)控報警系統(tǒng)及方法，它能夠?qū)τ^看顯示屏的兒童進(jìn)行識別并進(jìn)行有效監(jiān)控。
[0007]本發(fā)明是通過以下措施實現(xiàn)的:
本發(fā)明的一種保護(hù)兒童視力的顯示屏監(jiān)控報警系統(tǒng)，包括控制器以及與控制器連接的攝像頭、人臉識別單元、特征參數(shù)計算單元、年齡確認(rèn)單元、視覺角度確認(rèn)單元、計時裝置和報警模塊，所述攝像頭固定在顯示屏頂端。
[0008]上述控制器連接有顯示屏控制開關(guān)。
[0009]本發(fā)明保護(hù)兒童視力的顯示屏監(jiān)控報警裝置的監(jiān)控方法，包括以下步驟:
步驟1，通過攝像機(jī)采集位于顯示屏前方的影像。
[0010]步驟2，對影像進(jìn)行處理，判斷是否有人臉，若沒有人臉，則記錄顯示屏打開時間h，并判斷是否超過設(shè)定值Ttl，若超過Ttl，則自動關(guān)閉顯示屏；若否則返回步驟I ;若有人臉則進(jìn)行步驟3。
[0011]步驟3，提取出人臉特征參數(shù)，并通過分析處理估算出該人臉的生理年齡n，判斷該年齡是否低于預(yù)設(shè)年齡值N，如果是，則進(jìn)行步驟4，如果否，則進(jìn)行步驟I ;
步驟4，測量該人臉的雙眼與顯示屏的視覺角度α，判斷該角度α是否大于預(yù)設(shè)角度β，如果是，則進(jìn)行步驟5 ;如果否，則記錄觀看時間h并判斷該時間是否超過設(shè)定值T1，若是，則給出噪聲提示，若否則進(jìn)行步驟I。
[0012]步驟5，進(jìn)行計時，若計時時間t2超過預(yù)設(shè)時間T2，發(fā)出報警信息或關(guān)閉顯示屏；若否則返回步驟I。
[0013]在步驟3中，對提取出的人臉特征參數(shù)進(jìn)行小波變換并提取幅值域圖譜；應(yīng)用局部二值模式LBP對幅值域圖譜編碼，并劃分成不重疊且具有相同大小的矩形塊，計算各子塊的直方圖，將一幅人臉圖像所有子塊的直方圖形成的序列串接起來，作為人臉圖像的紋理特征向量；然后通過主成分分析(即PCA)對紋理特征向量進(jìn)行降維，并通過支持向量機(jī)SVM進(jìn)行年齡估算。
[0014]在步驟2中，Ttl取15分鐘；在步驟3中，N取14歲；在步驟4中，β取45° ;在步驟4中，T1取5分鐘；在步驟5中，T2取I小時。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:能夠?qū)τ^看顯示屏的兒童進(jìn)行年齡判別，針對性強(qiáng)，不影響成年人的正常生活，實現(xiàn)了實時的監(jiān)控，有效防范和解除了因不良觀看習(xí)慣對兒童視力造成的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的工作流程框圖。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明的一種保護(hù)兒童視力的顯示屏監(jiān)控報警系統(tǒng)，與之前的那些保護(hù)兒童視力的保護(hù)儀相比，本發(fā)明中采用人工智能處理的方式實現(xiàn)實時監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。主要針對帶有顯示屏的電子產(chǎn)品，例如在電視機(jī)、筆記本電腦、平板電腦以及智能手機(jī)等上安裝本系統(tǒng)，對于觀看這些顯示屏的兒童可以起到一定的保護(hù)視力作用。
[0018]本系統(tǒng)包括控制器以及與控制器連接的攝像頭、人臉識別單元、特征參數(shù)計算單元、年齡確認(rèn)單元、視覺角度確認(rèn)單元、計時裝置和報警模塊，攝像頭固定在顯示屏頂段。控制器連接有顯示屏控制開關(guān)。
[0019]本發(fā)明保護(hù)兒童視力的顯示屏監(jiān)控報警裝置的監(jiān)控方法，包括以下步驟:
步驟1，通過攝像頭采集位于顯示屏前方的影像；
步驟2，對影像進(jìn)行處理，判斷是否有人臉，若沒有人臉，意味著人不在顯示屏前，則記錄顯示屏打開時間h，并判斷是否超過設(shè)定值Ttl，若超過Ttl，則自動關(guān)閉顯示屏；若否則返回步驟I ;若有人臉則進(jìn)行步驟3。
[0020]步驟3，提取出人臉特征參數(shù)，特征參數(shù)計算模塊和年齡確認(rèn)模塊通過分析處理估算出該人臉的生理年齡n，判斷該年齡是否低于預(yù)設(shè)年齡值N，如果是，則說明觀看者是兒童，則進(jìn)行步驟4 ;如果否，則說明觀看者是成年人，返回步驟I繼續(xù)采集影像。
[0021]步驟4，測量該人臉的雙眼與顯示屏的視覺角度α，判斷該角度α是否大于預(yù)設(shè)角度β，如果是，說明此時兒童正在正視顯示屏，則進(jìn)行步驟5 ;如果否，則說明此時兒童正在傾斜觀看顯示屏，則記錄傾斜觀看顯示屏的時間h并判斷該時間是否超過設(shè)定值T1，若是，則給出噪聲提示，目的是讓兒童返回正視觀看顯示屏的狀態(tài)，若否則進(jìn)行步驟1，繼續(xù)記錄時間h。
[0022]則說明此時兒童正在傾斜觀看顯示屏，進(jìn)行步驟4，如果否，則說明兒童并沒有觀看顯示屏，返回步驟I繼續(xù)采集影像；
步驟5，進(jìn)行觀看計時，若計時時間t2超過預(yù)設(shè)時間T2，說明兒童觀看時間過長，則發(fā)出報警信息或關(guān)閉顯示屏；若否則返回步驟I繼續(xù)采集影像并記錄觀看時間t2。
[0023]在步驟3中，主要進(jìn)行的過程為，對提取出人臉特征參數(shù)進(jìn)行小波變換并提取幅值域圖譜；應(yīng)用局部二值模式LBP對幅值域圖譜編碼，并劃分成不重疊且具有相同大小的矩形塊，計算各子塊的直方圖，將一幅人臉圖像所有子塊的直方圖形成的序列串接起來，作為人臉圖像的紋理特征向量；然后通過主成分分析PCA對紋理特征向量進(jìn)行將維，并通過支持向量機(jī)SVM進(jìn)行年齡估算。
[0024]一般來說N取14歲；在步驟2中，Ttl取15分鐘；在步驟3中；在步驟4中，β取45° ;在步驟4中，T1取5分鐘；在步驟5中，T2取I小時。
[0025]以上所述僅是本專利的優(yōu)選實施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本專利技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本專利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種保護(hù)兒童視力的顯示屏監(jiān)控報警系統(tǒng)，其特征在于:包括控制器以及與控制器連接的攝像頭、人臉識別單元、特征參數(shù)計算單元、年齡確認(rèn)單元、視覺角度確認(rèn)單元、計時裝置和報警模塊，所述攝像頭固定在顯示屏頂端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述保護(hù)兒童視力的顯示屏監(jiān)控報警系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器連接有顯示屏控制開關(guān)。
3.一種利用權(quán)利要求1所述保護(hù)兒童視力的顯示屏監(jiān)控報警裝置的監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，通過攝像機(jī)采集位于顯示屏前方的影像； 步驟2，對影像進(jìn)行處理，判斷是否有人臉，若沒有人臉，則記錄顯示屏打開時間h，并判斷是否超過設(shè)定值Ttl，若超過Ttl，則自動關(guān)閉顯示屏；否則返回步驟I ;若有人臉則進(jìn)行步驟3 ; 步驟3，提取出人臉特征參數(shù)，并通過分析處理估算出該人臉的生理年齡n，判斷該年齡是否低于預(yù)設(shè)年齡值N，如果是，則進(jìn)行步驟4，如果否，則進(jìn)行步驟I ; 步驟4，測量該人臉的雙眼與顯示屏的視覺角度α，判斷該角度α是否大于預(yù)設(shè)角度β，如果是，則進(jìn)行步驟5 ;如果否，則記錄觀看時間h并判斷該時間是否超過設(shè)定值T1，若是，則給出噪聲提示，否則進(jìn)行步驟I ; 步驟5，進(jìn)行計時，若計時時間t2超過預(yù)設(shè)時間T2，發(fā)出報警信息或關(guān)閉顯示屏；若否則返回步驟I。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述保護(hù)兒童視力的顯示屏監(jiān)控報警裝置的監(jiān)控方法，其特征在于:在步驟2中，對提取出人臉特征參數(shù)進(jìn)行小波變換并提取幅值域圖譜；應(yīng)用局部二值模式LBP對幅值域圖譜編碼，并劃分成不重疊且具有相同大小的矩形塊，計算各子塊的直方圖，將一幅人臉圖像所有子塊的直方圖形成的序列串接起來，作為人臉圖像的紋理特征向量；然后通過主成分分析PCA對紋理特征向量進(jìn)行降維，并通過支持向量機(jī)SVM進(jìn)行年齡估算。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述保護(hù)兒童視力的顯示屏監(jiān)控報警裝置的監(jiān)控方法，其特征在于:在步驟2中，Ttl取15分鐘；在步驟3中，N取14歲；在步驟4中，β取45° ;在步驟4中，T1取5分鐘；在步驟5中，T2取I小時。
【文檔編號】G08B21/24GK103745576SQ201410013844
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】李金屏, 李志明, 韓延彬, 夏英杰, 王寧 申請人:濟(jì)南大學(xué)