專利名稱：具備人臉健康信息指示功能的數(shù)碼鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)碼鏡，尤其是一款具備人臉健康信息指示功能的數(shù)碼鏡，屬于數(shù)碼鏡的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，鏡子被廣泛的使用在日常生活中，人們總是通過鏡子來獲得外觀上的信息。然而在圖像處理領(lǐng)域中，我們知道，很多信息是無法用肉眼獲得的，尤其是日常生活中人臉的健康信息。因此，如何能通過鏡子來獲取并顯示人臉健康信息是目前的一個(gè)難題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種一款具備人臉健康信息指示功能的數(shù)碼鏡，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，使用方便，能快速有效地顯示人臉健康信息，適應(yīng)范圍廣。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述一款具備人臉健康信息指示功能的數(shù)碼鏡，包括鏡框及位于所述鏡框內(nèi)的鏡子本體；所述鏡框的背面設(shè)有LCD顯示模塊，鏡框正面的端部設(shè)有攝像頭及物理白平衡裝置，所述攝像頭、物理白平衡裝置及IXD顯示模塊均與圖像分析處理模塊電連接。所述物理白平衡裝置包括安裝于鏡框內(nèi)的氙氣燈。所述物理白平衡裝置還包括白色散光板。所述鏡框上還設(shè)有按鍵，所述按鍵與圖像分析處理模塊相連。所述鏡框上設(shè)置Γ7個(gè)按鍵。所述鏡子本體為雙向鏡面玻璃或雙向鏡面貼I吳。所述攝像頭米用CMOS攝像頭。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在所述鏡框的背面設(shè)有LCD顯示模塊，鏡框正面的端部設(shè)有攝像頭及物理白平衡裝置；鏡子本體為雙向鏡面玻璃或雙向鏡面貼膜；通過攝像頭采集人臉圖像，通過物理白平衡裝置實(shí)現(xiàn)物理白平衡，提高拍攝圖像的有效性；圖像分析處理模塊能夠?qū)⑴臄z的圖像通過LCD顯示模塊顯示輸出，并通過對圖像進(jìn)行分析處理后，將人臉圖像的顏色等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以確定人臉健康狀況，并能拍攝數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，使用方便，能快速有效地顯示人臉健康信息，適應(yīng)范圍廣。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型中鏡框上設(shè)置物理白平衡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型顯示人臉局部輪廓線的示意圖。圖4為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖5為本實(shí)用新型的工作流程圖。附圖標(biāo)記說明1_攝像頭、2-鏡子本體、3-按鍵、4-物理白平衡裝置、5-白色人臉輪廓線、6-鼻尖輪廓線、7-白色散光板輪廓線、8-1XD顯示模塊、9-鏡框、10-圖像處理分析模塊、I1-CMOS驅(qū)動模塊及12-1XD驅(qū)動模塊。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1、圖2、圖3和圖4所示本實(shí)用新型的數(shù)碼鏡包括鏡框9及位于所述鏡框9內(nèi)的鏡子本體2 ;所述鏡框9的背面設(shè)有IXD顯示模塊8，鏡框9正面的端部設(shè)有攝像頭I及物理白平衡裝置4，所述攝像頭1、物理白平衡裝置4及IXD顯示模塊8均與圖像分析處理模塊10電連接。圖像分析處理模塊10能夠?qū)z像頭I捕獲人臉的圖像進(jìn)行分析處理后，通過LCD顯示模塊8及鏡子本體2顯示輸出相應(yīng)的人臉健康信息，圖像分析處理模塊10能夠?qū)⑷四樈】敌畔?yīng)存儲，以便于對人臉健康信息的分析比較。下面對各個(gè)功能模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹利用物理白平衡裝置4進(jìn)行圖像白平衡，圖像白平衡可以通過外部物理設(shè)備，也可以通過軟件算法實(shí)現(xiàn)。軟件算法通常是通過選擇圖像中最亮點(diǎn)作為白點(diǎn)進(jìn)行白平衡處理，采用這種方法進(jìn)行白平衡往往準(zhǔn)確性不高，尤其當(dāng)產(chǎn)品被應(yīng)用在各種條件的室內(nèi)環(huán)境中時(shí)。因此，本實(shí)用新型主要采用了外部物理白平衡方法。本實(shí)用新型實(shí)施例中，物理白平衡裝置4包括氙氣燈，利用氙氣燈為攝像頭I提供工作光源，氙氣燈位于鏡框9的上邊框內(nèi)，由于氙氣燈所發(fā)光的色溫主要集中在5000K左右，比較接近正午太陽光的色溫，這時(shí)拍攝的照片顏色色差最小。同時(shí)由于本實(shí)用新型的數(shù)碼鏡主要應(yīng)用在室內(nèi)，而室內(nèi)環(huán)境通常比較復(fù)雜，如墻壁的顏色所造成的反射等，這些因素仍會對白平衡產(chǎn)生較大影響。因此僅通過氙氣燈的物理白平衡法仍然無法完全解決色差的問題。本實(shí)用新型還采用了白色散光板，在被拍人進(jìn)入拍攝范圍內(nèi)以后，被拍人手持白色散光板，一同被拍進(jìn)圖像內(nèi)后，通過對白色散光板反饋的顏色進(jìn)行二次白平衡處理，就使照片顏色色差保持在了最小范圍內(nèi)，且拍攝的照片受到外界環(huán)境的影響非常小。具體進(jìn)行白平衡的過程如下由于手持白色散光板在圖像中的位置通過人手控制，當(dāng)通過攝像頭I及IXD顯示模塊8得到人臉圖像后，那么首先對圖像中白色散光板所在區(qū)域進(jìn)行檢索，搜索到亮度最高的點(diǎn)(RGB的累計(jì)值最大)，由于理想中白點(diǎn)的RGB值均為255，而實(shí)際拍攝點(diǎn)的RGB —定小于等于該值，因此α表示理想值與實(shí)際值的比例系數(shù)，則有a r=255/Rc ；a g=255/Gc ；a b=255/Bc ；其中Re，Ge, Be分別為亮度最高點(diǎn)紅、綠、藍(lán)參數(shù)的實(shí)際值。之后再將圖片內(nèi)的每個(gè)RGB數(shù)值分別乘以a r，a g以及a b，這樣就對攝像頭I捕捉的圖像進(jìn)行了白平衡處理。采用這種方法進(jìn)行白平衡也是最常用，最簡單，有效的方法。通過白平衡處理后，圖像顏色就基本符合了物體的初始顏色。鏡子本體2采用雙向鏡面貼膜(TWO-Way Mirror)或雙向鏡面玻璃，所述雙向鏡面貼膜或雙向鏡面玻璃采用了鍍膜工藝，在透明材料表面濺射上一層金屬層；通過鍍膜，就使得這種貼膜或者玻璃在正常情況下呈現(xiàn)普通的鏡面效果，而在背光的情況下，就表現(xiàn)出透明的效果(光通率一般在30%-60%范圍之間)。采用這種原理，在IXD顯示模塊8的前方放置所述鏡子本體2，那么當(dāng)LCD顯示模塊8未通電工作時(shí)時(shí)，鏡子本體2就表現(xiàn)出普通鏡面效果；而當(dāng)LCD顯示模塊8在通電點(diǎn)亮后，光線可以正常穿透鏡子本體2，從而表現(xiàn)正常的顯示效果。這與市場中的手機(jī)鏡面貼膜原理一致。這種雙向鏡面貼膜或雙向鏡面玻璃可以直接在市場中采購到。攝像頭I采用了 130萬象素CMOS攝像頭或者更高象素的攝像頭，IXD顯示模塊8包括顯示屏及IXD驅(qū)動模塊12，顯示屏采用1024X768分辨率顯示模塊或者其他分辨率的顯示模塊。通過單片機(jī)編程可以將攝像頭I采集圖像實(shí)時(shí)顯示在IXD顯示屏上。圖像分析處理模塊10采用ATMEL的AT76C120專用圖像視頻處理芯片，該芯片基于ARM7內(nèi)核，內(nèi)嵌數(shù)字圖像處理以及JPEG圖像壓縮等功能，可以直接與大容量存儲器鏈接，并具備專門的CMOS傳感器接口。攝像頭I通過CMOS驅(qū)動模塊11與圖像分析處理模塊 10的CMOS傳感器接口相連。本實(shí)用新型的數(shù)碼鏡子具備圖像信息存儲功能，并需要對特定拍照者進(jìn)行特定存儲。由于家庭成員通常在3-6人以內(nèi)，因此在數(shù)碼鏡子下邊框處安置了 3飛個(gè)選擇按鍵以及一個(gè)確認(rèn)按鍵，用來標(biāo)記家庭內(nèi)的成員以及進(jìn)行確認(rèn)操作。拍照前通過選擇成員按鈕，可以調(diào)用對應(yīng)成員的歷史信息，這樣通過不同時(shí)間段的信息比對可以得到一個(gè)相對的狀況信息及變化信息，從而實(shí)現(xiàn)更具針對性的人臉健康信息指示。通過上述描述的功能模塊，這樣數(shù)碼鏡就將人臉圖像存儲進(jìn)了系統(tǒng)內(nèi)部，并開始對圖像進(jìn)行顏色分析，從而得到人臉顏色狀況分析報(bào)告，為人體健康提供指示性參考。下面是拍攝時(shí)數(shù)碼鏡的具體操作流程數(shù)碼鏡在未通電時(shí)主要處于休眠狀態(tài)，可以作為數(shù)碼相框用，可以顯示存儲的照片。通過按壓對應(yīng)成員按鍵3，數(shù)碼鏡被激活，直接進(jìn)入拍攝模式。進(jìn)入拍攝模式后，攝像頭I采集的圖像通過圖像分析處理模塊10處理后通過IXD顯示模塊8顯示輸出，這時(shí)數(shù)碼鏡內(nèi)顯示的圖像包括白色人臉輪廓線5、鼻尖輪廓線6以及白色散光板輪廓線7，上述輪廓線也可以采用其他標(biāo)準(zhǔn)的上方下圓等結(jié)構(gòu)。被拍人自行調(diào)節(jié)所處位置以及臉與攝像頭I距離，使得輪廓線內(nèi)僅包含人臉部分，而不含類似人臉顏色的物體，同時(shí)保持鼻尖位置處于鼻尖輪廓線6以內(nèi)，并將白色散光板調(diào)整至圖中左下角白色散光板輪廓線7內(nèi)。確認(rèn)后按確認(rèn)按鍵3，拍攝即進(jìn)入倒計(jì)時(shí)。倒計(jì)時(shí)設(shè)定為5秒，5秒后，氙氣燈閃爍，拍照過程同步被執(zhí)行。拍照后的圖像按照上述描述的白平衡處理算法首先進(jìn)行白平衡處理，白平衡處理后對鼻尖輪廓線內(nèi)的圖像進(jìn)行色彩分析，具體過程如下首先提取圖像內(nèi)各像素點(diǎn)的RGB數(shù)值，并按照紅、綠、藍(lán)分別記錄在對應(yīng)直方圖內(nèi)。這樣就形成三個(gè)一維數(shù)列矩陣，每個(gè)矩陣都有256個(gè)記錄點(diǎn)，每個(gè)記錄點(diǎn)內(nèi)對應(yīng)一個(gè)數(shù)值，該數(shù)值為具有該顏色數(shù)值的像素點(diǎn)數(shù)，小于1024X768。這三個(gè)一維數(shù)列矩陣實(shí)際上就是對應(yīng)圖像的RGB直方圖。由于三個(gè)直方圖一般具有相似性，那么對直方圖進(jìn)行分析主要通過兩種方法進(jìn)行。第一、是直方圖能量計(jì)算假設(shè)紅色直方圖對應(yīng)數(shù)值分別是r1； r2, r3. . . . r255,綠色直方圖對應(yīng)數(shù)值分別為go，g1； g2, g3. . . . g255，藍(lán)色直方圖對應(yīng)數(shù)值為bo, b1； b2, b3. . . . b255，首先將低于數(shù)值100的直方圖內(nèi)數(shù)據(jù)清零，并尋找剩下數(shù)值中的最大值以及對應(yīng)的記錄點(diǎn)號rm。之后以rm為基礎(chǔ)，分別判斷IV1以及rm+1的數(shù)值是否小于!^數(shù)值的20%。如果不小于，則繼續(xù)判斷rm_2以及rm+2的數(shù)值是否小于!^數(shù)值的20%。如此判斷下去，直至某點(diǎn)rm_x或者rm+x的數(shù)值低于了 rm數(shù)值的20%，那么將rm_x至rm+x的值計(jì)算平均值 rav。按照這種方法還可以得到bav以及gav的值。第二、直方圖位置計(jì)算。由于人臉圖像中RGB三者直方圖圖形包絡(luò)曲線基本一致，所以可以利用圖像相似度算法進(jìn)行相位計(jì)算。這里主要采用加權(quán)平均的方法得到每種顏色直方圖的分布平均值，從而近似作為該顏色所處的位置。Rs= (r! X l/P+r2 X 2/P+r3 X 3/P+......+r255 X 255/P) /255Gs= (gl X l/P+g2 X 2/P+g3 X 3/P+......+g255 X 255/P) /255Bs= (bi X l/P+b2 X 2/P+b3 X 3/P+......+b255 X 255/P) /255 P為圖像的像素?cái)?shù)目，即1024X768。對于人臉顏色而言，通常RGB直方圖位置具有一定的規(guī)律，即三個(gè)直方圖分布距離較一致。a=Rs_Gs ；b=Gs-Bs ；一般地，參數(shù)a、參數(shù)b的數(shù)值相差不大。如果相差較大，那么基本可以認(rèn)為圖像顏色出現(xiàn)了異常。如果同時(shí)與歷史數(shù)據(jù)相比仍然存在較大差別，那么基本就可以判定人臉顏色出現(xiàn)了較大差異。人體健康狀態(tài)出現(xiàn)了變化。人臉圖像直方圖參數(shù)分析算法如下從上面的計(jì)算中得到了五個(gè)參數(shù)，分別是rav，gav，bgv，a, b。將這五個(gè)參數(shù)值分別與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如果參數(shù)數(shù)值的差異在一定范圍以內(nèi)(如5%)，則認(rèn)為圖像顏色沒有發(fā)生明顯變化。如果rav偏大，那么則認(rèn)為圖像顏色偏紅；rav偏小，那么由于綠色和藍(lán)色主要構(gòu)成青色，那么則認(rèn)為圖像顏色偏青；與此判斷方法相同，就可以得到圖像的整體顏色色調(diào)。從而側(cè)面反映人體健康信息狀態(tài)。對于參數(shù)a以及參數(shù)b的數(shù)值，由于這兩個(gè)參數(shù)主要反應(yīng)了紅綠以及綠藍(lán)平均值之間的距離，如果相差與歷史數(shù)據(jù)相比變大，那么就認(rèn)為綠色或者藍(lán)色在圖像中的成分變?nèi)?。判斷依?jù)主要是以紅色為定準(zhǔn)，如果參數(shù)a的數(shù)值變大，那么綠色成分就相應(yīng)減小，參數(shù)a的數(shù)值變小，那么綠色成分就增加。同理如果參數(shù)a+b的數(shù)值變大，那么藍(lán)色成分變?nèi)?，如果參?shù)a+b的數(shù)值減小，那么藍(lán)色成分就增加。通過設(shè)定誤差閾值就可以得到圖像顏色情況信息。本實(shí)用新型在所述鏡框9的背面設(shè)有IXD顯示模塊8，鏡框9正面的端部設(shè)有攝像頭I及物理白平衡裝置4 ;鏡子本體2為雙向鏡面玻璃或雙向鏡面貼膜；通過攝像頭I采集人臉圖像，通過物理白平衡裝置4實(shí)現(xiàn)物理白平衡，提高拍攝圖像的有效性；圖像分析處理模塊10能夠?qū)⑴臄z的圖像通過IXD顯示模塊8顯示輸出，并通過對圖像進(jìn)行分析處理后，將人臉圖像的顏色等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以確定人臉健康狀況，并能拍攝數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，使用方便，能快速有效地顯示人臉健康信息，適應(yīng)范圍廣。
權(quán)利要求1.一款具備人臉健康信息指示功能的數(shù)碼鏡，其特征是包括鏡框(9)及位于所述鏡框(9)內(nèi)的鏡子本體(2);所述鏡框(9)的背面設(shè)有IXD顯示模塊(8)，鏡框(9)正面的端部設(shè)有攝像頭(I)及物理白平衡裝置(4)，所述攝像頭(I)、物理白平衡裝置(4)及IXD顯示模塊(8)均與圖像分析處理模塊(10)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一款具備人臉健康信息指示功能的數(shù)碼鏡，其特征是所述物理白平衡裝置(4)包括安裝于鏡框(9)內(nèi)的氙氣燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一款具備人臉健康信息指示功能的數(shù)碼鏡，其特征是所述物理白平衡裝置(4 )還包括白色散光板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一款具備人臉健康信息指示功能的數(shù)碼鏡，其特征是所述鏡框(9)上還設(shè)有按鍵(3)，所述按鍵(3)與圖像分析處理模塊(10)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一款具備人臉健康信息指示功能的數(shù)碼鏡，其特征是所述鏡框(9)上設(shè)置Γ7個(gè)按鍵(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一款具備人臉健康信息指示功能的數(shù)碼鏡，其特征是所述鏡子本體(2)為雙向鏡面玻璃或雙向鏡面貼膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一款具備人臉健康信息指示功能的數(shù)碼鏡，其特征是所述攝像頭(I)采用CMOS攝像頭。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一款具備人臉健康信息指示功能的數(shù)碼鏡，其包括鏡框及位于所述鏡框內(nèi)的鏡子本體；所述鏡框的背面設(shè)有LCD顯示模塊，鏡框正面的端部設(shè)有攝像頭及物理白平衡裝置，所述攝像頭、物理白平衡裝置及LCD顯示模塊均與圖像分析處理模塊電連接。本實(shí)用新型通過攝像頭采集人臉圖像，通過物理白平衡裝置實(shí)現(xiàn)物理白平衡，提高拍攝圖像的有效性；圖像分析處理模塊能夠?qū)⑴臄z的圖像通過LCD顯示模塊顯示輸出，并通過對圖像進(jìn)行分析處理后，將人臉圖像的顏色等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以確定人臉健康狀況，并能拍攝數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，使用方便，能快速有效地顯示人臉健康信息，適應(yīng)范圍廣。
文檔編號H04N5/225GK202821629SQ201220422300
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者曹二林 申請人:曹二林