CN101430576B - 眼睛防护警示装置及眼睛防护警示方法 - Google Patents

眼睛防护警示装置及眼睛防护警示方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于电脑的眼睛防护警示装置，其包括影像获取模块、影像处理模块、统计模块及警示模块。该影像感测模块用于获取电脑使用者的连续多帧脸部图像。影像处理模块用于处理每帧脸部图像以获得表征电脑使用者眼部高度的连续多个特征值。统计模块用于统计该连续多个特征值中大于预定值的特征值的数目以获得电脑使用者眼睛张开的时间。警示模块用于在电脑使用者眼睛张开的时间满足预定条件时发出警示。可见，该眼睛防护警示装置可及时提醒电脑使用者离开电脑，避免眼疾出现或加重。另外本发明还提供一种眼睛防护警示方法。

Description

眼睛防护警示装置及眼睛防护警示方法
技术领域
本发明涉及一种电脑周边器件，特别涉及一种用于电脑的眼睛防护警示装置及眼睛防护警示方法。
背景技术
长时间使用电脑(长时间盯着电脑的显示器)对眼睛有害已经成为公知常识。为避免因此患上眼疾，宜在使用电脑一段时间后，离开电脑以缓解视疲劳。然而，人们往往忘情于工作或学习中，不能及时离开电脑，导致眼疾出现或加重。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种在电脑使用者长时间使用电脑后及时提醒电脑使用者离开电脑的眼睛防护警示装置及眼睛防护警示方法。
一种眼睛防护警示装置，其包括影像获取模块、影像处理模块、统计模块及警示模块。该影像感测模块用于获取电脑使用者的连续多帧脸部图像。影像处理模块用于处理每帧脸部图像以获得表征电脑使用者眼部高度(上下眼皮之间的距离)的连续多个特征值。统计模块用于统计该连续多个特征值中大于预定值的特征值的数目以获得电脑使用者眼睛张开的时间。警示模块用于在电脑使用者眼睛张开的时间满足预定条件时发出警示。
一种眼睛防护警示方法，其包括以下步骤：
获取电脑使用者的连续多帧脸部图像；
处理每帧脸部图像以获得表征电脑使用者眼部高度的连续多个特征值；
统计该连续多个特征值中大于预定值的特征值的数目以获得电脑使用者眼睛张开的时间；及
在电脑使用者眼睛张开的时间满足预定条件时发出警示。
该眼睛防护警示装置通过对大于预定值的特征值(表示电脑使用者眼睛处于张开状态)进行统计以统计电脑使用者眼睛张开的时间，并在电脑使用者眼睛张开的时间满足预设条件(使用超时条件)时发出警示，及时提醒电脑使用者离开电脑。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的眼睛防护警示装置应用于电脑的立体示意图。
图2为本发明较佳实施例的眼睛防护警示装置的功能模块图。
图3为本发明较佳实施例的眼睛防护警示方法的流程图。
图4为本发明较佳实施例的眼睛防护警示方法的一个子流程图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的眼睛防护警示装置100(以下简称“装置”)可用于电脑200(计算机)。电脑200可以是台式电脑或笔记本电脑，本实施的电脑200为笔记本电脑，其包括本体202及转动设置于本体202边缘的液晶显示器201。
请一并参阅图2，装置100包括影像获取模块10、影像处理模块20、统计模块30及警示模块40。影像感测模块10用于获取电脑使用者的连续多帧脸部图像。影像处理模块20用于处理每帧脸部图像以获得表征电脑使用者眼部高度的连续多个特征值。统计模块30用于统计连续多个特征值中大于预定值的特征值的数目以获得电脑使用者眼睛张开的时间。警示模块40用于在电脑使用者眼睛张开的时间满足预定条件时发出警示。
本实施例的影像获取模块10采用摄像头，其嵌设于电脑200的液晶显示器201的边缘(如左上角)。如此，摄像头与电脑使用者的脸部正对，可获取完整、背景少的脸部图像，利于后续影像处理模块20对脸部图像进行处理。
影像处理模块20包括区域划分器21(region division unit)，边缘侦测器22(edgedetection unit)及边缘逼近器23(edge approximation unit)。区域划分器21用于对电脑使用者的脸部图像进行区域划分以得到电脑使用者眼部所在的眼部区域。边缘侦测器22用于对眼部区域进行边缘侦测以锐化电脑使用者眼部的边缘。边缘逼近器23用于对锐化的眼部区域进行边缘逼近以得到特征值。
优选地，影像处理模块20还包括均值滤波器24(mean filter)。均值滤波器24用于对眼部区域进行均值滤波以利于眼部区域的边缘侦测。
可以理解，影像处理模块20、统计模块30及警示模块40可以采用各种编程语言，如visual basic，c，c++，c#，编成的功能模块，并存储于电脑200的本体202内的硬盘等存储设备。而影像获取模块10通过线材与电脑200连接(如与电脑200的主板连接)，从而与影像处理模块20建立连接。当通过电脑200的输入设备(如键盘或鼠标)或独立启动设备(图未示)启动装置100时，影像获取模块10开始获取电脑使用者的脸部图像，影像处理模块20、统计模块30及警示模块40同时载入电脑200的动态存储设备(如内存)并在其内运行。警示模块40可通过在液晶显示器201弹出警告框或触发电脑200的发声设备发出鸣叫的方式发出警示，提醒电脑使用者离开电脑200，缓解视疲劳。
当然，也可以采用独立于电脑的智能设备装载影像处理模块20、统计模块30及警示模块40。
请参阅图2，本发明的眼睛防护警示方法(以下简称“方法”)包括如下步骤：
S01：获取电脑使用者的连续多帧脸部图像；具体地，装置100启动后，影像获取模块10开始以30帧/秒的速率获取电脑使用者的连续多帧脸部图像，并经由线材传输至电脑200的动态存储装置；
S02：处理每帧脸部图像以获得表征电脑使用者眼部高度的连续多个特征值(详细步骤请参下文)；
S03：统计连续多个特征值中大于预定值的特征值的数目以获得电脑使用者眼睛张开的时间；可以理解，若电脑使用者眼睛处于张开状态，眼部高度将大于预定值(如2毫米)；如此，可通过统计模块30统计多个特征值中大于预定值的特征值的数目获得电脑使用者眼睛张开的时间；及
S04：在电脑使用者眼睛张开的时间满足预定条件时发出警示；预设条件可由电脑使用者设定，参考的预设条件为：在一段时间(如1小时)，大于预定值的特征值的数目与该段时间内脸部图像的总帧数之比大于0.8(即在1小时中，0.8小时电脑使用者眼睛张开；其余0.2小时，电脑使用者处于短暂闭眼或眨眼状态)；更加具体地，若满足预设条件，则警示模块40通过在液晶显示器201弹出警告框或触发电脑200的发生设备发出鸣叫的方式发出警示。
请参阅图3，步骤S02(处理步骤)包括以下子步骤：
S021：对脸部图像进行区域划分以得到电脑使用者眼部所在的眼部区域；具体地，区域划分器21采用域值法对脸部图像进行区域划分以得到电脑使用者眼部所在的眼部区域；
S022：对眼部区域进行均值滤波；具体地，均值滤波器24对眼部区域进行均值滤波，以滤掉眼部区域内的图像噪声，避免边缘侦测器22在锐化电脑使用者眼部边缘的同时锐化图像噪声，而引起边缘逼近器23误判(误判图像噪声为电脑使用者眼部边缘)；
S023：对眼部区域进行边缘侦测以锐化电脑使用者眼部的边缘；具体地，边缘侦测器22采用Sobel算子对眼部区域的亮度分量(brightness component)进行边缘侦测，以锐化电脑使用者眼部的边缘；及
S024：对锐化的眼部区域进行边缘逼近以得到特征值；可以理解，经过均值滤波及边缘侦测后，眼部区域的锐化边缘为眼珠边缘，因此，通过边缘逼近器23作纵向逼近，便可得到特征值。
可以理解，图像处理模块20并不限于本实施例，可采用其他可代替模块，如，边缘侦测器22采用其他算子(如Prewitt算子或Marr-Hildret算子)。
装置100通过对大于预定值的特征值进行统计以统计电脑使用者眼睛张开的时间，并在电脑使用者眼睛张开的时间满足预设条件时发出警示，及时提醒电脑使用者离开电脑。
应该指出，上述实施例仅为本发明的较佳实施方式，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种用于电脑的眼睛防护警示装置，其特征在于，该装置包括：
影像获取模块，用于获取电脑使用者的连续多帧脸部图像；
影像处理模块，用于处理每帧脸部图像以获得用于判断电脑使用者眼睛是否处于张开状态的连续多个特征值：
统计模块，用于统计该连续多个特征值中大于预定值的特征值的数目以获得电脑使用者眼睛张开的时间；及警示模块，用于在电脑使用者眼睛张开的时间满足预定条件时显示弹出窗口或发出鸣叫声；该影像处理模块包括：
区域划分器，用于对脸部图像进行区域划分以得到电脑使用者眼部所在的眼部区域；
连缘侦测器，用于对该眼部区域进行连缘侦测以锐化电脑使用者眼部的边缘；及
边缘逼近器，用于对锐化的眼部区域进行边缘逼近以得到特征值。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该影像获取模块包括摄像头。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该影像处理模块还包括：
均值滤波器，用于对该眼部区域进行均值滤波；该边缘侦测器对均值滤波后的眼部区域进行边缘侦测。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该预定条件为：在一段时间，大于预定值的特征值的数目与该段时间内脸部图像的总帧数之比大于0.8。
5.一种用于电脑的眼睛防护警示方法，其包括以下步骤：
获取电脑使用者的连续多帧脸部图像；
处理每帧脸部图像以获得用于判断电脑使用者眼睛是否处于张开状态的连续多个特征值；
统计该连续多个特征值中大于预定值的特征值的数目以获得电脑使用者眼睛张开的时间；及
在电脑使用者眼睛张开的时间满足预定条件时显示弹出窗口或发出鸣叫声；
处理一帧脸部图像包括以下子步骤：
对该脸部图像进行区域划分以得到电脑使用者眼部所在的眼部区域；
对该眼部区域进行边缘侦测以锐化电脑使用者眼部的边缘；及
对锐化的眼部区域进行边缘逼近以得到特征值。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该获取步骤采用摄像头获取电脑使用者的脸部图像。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，处理该帧脸部图像还包括子步骤：
在对该眼部区域进行边缘侦测前对该眼部区域进行均值滤波。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该预定条件为：在一段时间，大于预定值的特征值的数目与该段时间内脸部图像的总帧数之比大于0.8。
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