CN103295370A - 监视人眼离屏幕距离防近视的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了监视人眼离屏幕距离防近视的方法和系统，检测人脸和屏幕之间的距离，当距离太近时会自动发现和提醒，从而有效保护儿童视力。其技术方案为：方法包括：采集位于屏幕前方的影像；对采集到的影像进行处理，识别人脸上的关键特征并计算人脸上的关键特征的参数值；将计算到的人脸上的关键特征的参数值和对应的关键特征的参数预设值的比较，根据近大远小的透视规律，若关键特征的参数值大于预设值，则确定人脸和屏幕之间的距离小于一预设距离，并进行提醒。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过人脸特征识别保护视力的技术，尤其涉及在儿童观看屏幕时保护儿童视力的方法和系统。
背景技术
当前社会已进入信息化社会，人们通过电子设备进行通讯、上网、玩游戏。人们面对各种设备屏幕的时间较之以往大大增加。
科技的发展使电视、游戏机进入千家万户，电脑从娃娃学起，也成了智力开发的普遍工具。电视、电脑和游戏机的屏幕，都发生不可见的电磁波射线，这些射线一般情况下剂量很小，都在不伤害人体器官的安全范围以下。但是如果每天长时间接触屏幕，将会对人眼有一定损害，如发生结膜炎、点状角膜炎、也有发生晶状体混浊的报道。如果这些电器质量低劣，显示出的图像不清晰，字迹模糊，色调对比不柔和，画面扭曲变形或闪烁不定等等，都影响在视网膜上成像的质量，都会使眼的正常生理功能失调，同时长时间的注视屏幕画面，可引起眼内、外肌肉疲劳，容易造成近视。
尤其是儿童在观看电视、电脑或者便携式电子设备时，总喜欢往前面坐，这样，孩子的眼睛在屏幕发出的强光的长时间刺激下，不仅轻易使孩子视觉的敏锐度与适应性降低，而且轻易造成眼睫状肌调节功能的降低，晶状体逐渐变凸，导致儿童视力下降，而家长也不可能一直注意孩子在观看电视或者玩电脑时距离屏幕的远近。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种监视人眼离屏幕距离防近视的方法，检测人脸和屏幕之间的距离，当距离太近时会自动发现和提醒，从而有效保护儿童视力。
本发明的另一目的在于提供了一种监视人眼离屏幕距离防近视的系统，检测人脸和屏幕之间的距离，当距离太近时会自动发现和提醒，从而有效保护儿童视力。
本发明的技术方案为：本发明揭示了一种监视人眼离屏幕距离防近视的方法，包括：
步骤1：采集位于屏幕前方的影像；
步骤2：对采集到的影像进行处理，识别人脸上的关键特征并计算人脸上的关键特征的参数值；
步骤3：将计算到的人脸上的关键特征的参数值和对应的关键特征的参数预设值的比较，根据近大远小的透视规律，若关键特征的参数值大于预设值，则确定人脸和屏幕之间的距离小于一预设距离，并进行提醒。
根据本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的方法的一实施例，人脸上的关键特征的参数值包括双眼之间的距离、单只眼睛的大小、或者嘴巴的大小。
根据本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的方法的一实施例，在对采集到的影像进行处理之前还包括对影像的校正，包括对影像的亮度进行校正以及通过对拍摄到的影像相对空间坐标轴的翻转进行影像角度的改变，以提高对人脸上的关键特征的识别率。
根据本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的方法的一实施例，人脸的关键特征的参数预设值是系统预先设置的值或者是人脸在距离屏幕某自定义位置时，让系统记录下的人脸的关键特征的测量值，从而实现人脸特征尺寸和人脸离屏幕距离的关联。
根据本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的方法的一实施例，人脸和屏幕之间的距离的确定步骤进一步包括：
若基于采集到的当前图片能够识别出双眼，则基于双眼之间的距离的实时计算值和双眼之间的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离；
若基于采集到的当前图片不能识别出双眼但能够识别出单只眼睛，则基于单眼大小的实时计算值和单眼大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离；
若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛但能够识别出嘴巴，则基于嘴巴大小的实时计算值和嘴巴大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离；
若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛和嘴巴，则追溯最近若干次采集到的图片中的眼睛或嘴巴，判断出近期内人脸的运动轨迹和方向，并结合行为惯性确定人脸和屏幕之间的距离。
根据本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的方法的一实施例，提醒方式包括：中断当前屏幕中的内容并进行警告图示、或者进行声音警告。
根据本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的方法的一实施例，在判断人脸和屏幕之间的实际距离是否小于预设距离的过程中，通过设置缓冲距离或者判断次数避免检测过于敏感。
本发明还揭示了一种监视人眼离屏幕距离防近视的系统，包括：
影像采集装置，采集位于屏幕前方的影像；
关键特征识别装置，连接影像采集装置，对采集到的影像进行处理，识别人脸上的关键特征；
关键特征参数值计算装置，连接关键特征识别装置，计算人脸上的关键特征的参数值；
屏幕距离确认装置，连接关键特征参数值计算装置，将计算到的人脸上的关键特征的参数值和对应的关键特征的参数预设值的比较，根据近大远小的透视规律，若关键特征的参数值大于预设值，则确定人脸和屏幕之间的实际距离小于预设距离，其中人脸上的关键特征的参数值和人脸离屏幕的距离有直接关联，通过比较人脸上的关键特征的参数值来得到人脸离屏幕距离的远近；
提醒装置，连接屏幕距离确认装置，在实际距离小于预设距离的情况下进行提醒。
根据本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的系统的一实施例，人脸上的关键特征的参数包括双眼之间的距离、单只眼睛的大小、或者嘴巴的大小。
根据本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的系统的一实施例，该系统还包括：
影像校正装置，连接影像采集装置和影像采集装置，对影像进行校正以提高对人脸上的关键特征的识别率，包括：
亮度校正模块，对影像的亮度进行校正；
角度改变模块，通过对拍摄到的影像相对空间坐标轴的翻转进行影像角度的改变。
根据本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的系统的一实施例，人脸的关键特征的参数预设值是系统预先设置的值或者是人脸在距离屏幕某自定义位置时，让系统记录下的人脸的关键特征的测量值，从而实现人脸特征尺寸和人脸离屏幕距离的关联。
根据本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的系统的一实施例，屏幕距离确认装置进一步包括：
双眼距离比较模块，若基于采集到的当前图片能够识别出双眼，则基于双眼之间的距离的实时计算值和双眼之间的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离；
单眼大小比较模块，若基于采集到的当前图片不能识别出双眼但能够识别出单只眼睛，则基于单眼大小的实时计算值和单眼大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离；
嘴巴大小比较模块，若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛但能够识别出嘴巴，则基于嘴巴大小的实时计算值和嘴巴大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离；
运动轨迹判断模块，若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛和嘴巴，则追溯最近若干次采集到的图片中的眼睛或嘴巴，判断出近期内人脸的运动轨迹和方向，并结合行为惯性确定人脸和屏幕之间的距离。
根据本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的系统的一实施例，提醒装置采用的提醒方式包括：中断当前屏幕中的内容并进行警告图示、或者进行声音警告。
根据本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的系统的一实施例，屏幕距离确认装置还包括：
敏感度判断模块，通过设置缓冲距离或者判断次数避免检测过于敏感。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的方案是用摄像头采集屏幕前方的图像，通过实时图片分析得到人脸关键特征，并基于此确认人脸离屏幕的距离，并据此判断是否需要进行提醒。对比现有技术，本发明能在使用者距离屏幕过近时进行提醒，从而保护使用者的视力。而且使用者不用佩戴任何其他装置所以使用方便。而且使用的是摄像头图像处理技术而非借助于超声波传感器或者红外传感器。
附图说明
图1示出了本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的方法的第一实施例的流程图。
图2示出了本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的方法的第二实施例的流程图。
图3示出了本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的方法的第三实施例的流程图。
图4示出了本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的系统的第一实施例的原理图。
图5示出了本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的系统的第二实施例的原理图。
图6示出了本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的系统的第三实施例的原理图。
图7A示出了使用者离屏幕正常距离的示意图。
图7B示出了使用者离屏幕距离过近的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
监视人眼离屏幕距离防近视的方法的第一实施例
图1示出了本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的方法的第一实施例的实施流程。请参见图1，下面对本实施例的监视人眼离屏幕距离防近视的方法的各个实施步骤进行详细说明。
步骤S10：采集位于屏幕前方的影像。
例如，在电视屏幕上安装摄像头拍摄屏幕前方的图片，或者用IPad或者手机上自带的前置摄像头拍摄屏幕前方的图片。
步骤S11：对采集到的影像进行处理，识别人脸上的关键特征。
人脸上的关键特征例如是人的眼睛、嘴巴、鼻子等器官。可以利用现有的图像识别技术对采集到的图片进行处理，从而识别出人脸上的这些关键特征。
步骤S12：计算人脸上的关键特征的参数值。
人脸上的关键特征的参数值例如是双眼之间的距离、单只眼睛的大小、或者嘴巴的大小等。
步骤S13：将计算到的人脸上的关键特征的参数值和对应的关键特征的参数预设值的比较，确定人脸和屏幕之间的距离是否小于一预设距离。若小于预设距离则执行步骤S14，否则继续进行影像采集、识别、距离比较的过程。
人脸上的关键特征的预设值可以是系统预先设置的值，例如可以预先设置双眼之间的距离阈值、单眼大小阈值或者嘴巴大小阈值。预设值也可以是人脸在距离屏幕某自定义位置时记录下的测量值。例如，当使用者处于距离屏幕的合适位置(例如使用者处于图7A所示的正常距离)时打开系统设置界面进行预设值的设置，首先系统采集图片，进行关键特征识别，计算出此刻位置的关键特征参数的测量值，例如此时的双眼之间的距离、单眼的大小或者嘴巴的大小。可以针对不同的使用者预设不同的值。
当前实测距离和预设距离的比较依赖于下述的原则。
首先，优先考虑双眼之间的距离，其次是考虑单眼大小，再次是考虑嘴巴的大小，在眼睛和嘴巴都没有识别出来的时候依赖近期内运动轨迹做出判断。而判断人脸和屏幕的实测距离是否小于预设距离的原则是近大远小的透视原则。具体实现如下：
若基于采集到的当前图片能够识别出双眼，则基于双眼之间的距离的实时计算值和双眼之间的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
若基于采集到的当前图片不能识别出双眼但能够识别出单只眼睛，则基于单眼大小的实时计算值和单眼大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛但能够识别出嘴巴，则基于嘴巴大小的实时计算值和嘴巴大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛和嘴巴，则追溯最近若干次采集到的图片中的眼睛或嘴巴，判断出近期内人脸的运动轨迹和方向，并结合行为惯性确定人脸和屏幕之间的距离。比如，在失去信号之前，人脸一直在向屏幕靠近(即，之前的若干张图片中人脸和屏幕的距离越来越近)，就可以初步判断当前人脸距离屏幕更近了。
步骤S14：进行提醒。
当判断出使用者处于图7B所示的过近距离时，中断当前屏幕中的内容(比如中断视频播放)并进行警告图示、或者播放声音警告、或者图示和声音同时发出警告，提示使用者距离屏幕太近了。
监视人眼离屏幕距离防近视的方法的第二实施例
图2示出了本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的方法的第二实施例的实施流程。请参见图2，下面对本实施例的监视人眼离屏幕距离防近视的方法的各个实施步骤进行详细说明。
步骤S20：采集位于屏幕前方的影像。
例如，在电视屏幕上安装摄像头拍摄屏幕前方的图片，或者用IPad或者手机上自带的前置摄像头拍摄屏幕前方的图片。
步骤S21：影像校正，以提高人脸上关键特征的识别率。
影像校正例如包括亮度校正和角度改变。在亮度校正过程中，先判断当前照片灰度，若光线太暗则在识别前调高亮度。
因为人脸会有仰头、低头、侧摆等问题，因此需要对拍摄到的影像相对X、Y或者Z空间坐标轴进行翻转。比如，如果当前照片中不能识别到人脸特征，就对照片顺时针旋转x度(例如15度，这个角度是可以自己设置的)，再进行识别。如果还是无法识别，可以再进行这样的旋转，直到达到最佳识别位置。
步骤S22：对经校正的影像进行处理，识别人脸上的关键特征。
人脸上的关键特征例如是人的眼睛、嘴巴、鼻子等器官。可以利用现有的图像识别技术对采集到的图片进行处理，从而识别出人脸上的这些关键特征。
步骤S23：计算人脸上的关键特征的参数值。
人脸上的关键特征的参数值例如是双眼之间的距离、单只眼睛的大小、或者嘴巴的大小等。
步骤S24：将计算到的人脸上的关键特征的参数值和对应的关键特征的参数预设值的比较，确定人脸和屏幕之间的距离是否小于一预设距离。若小于预设距离则执行步骤S25，否则继续进行影像采集、识别、距离比较的过程。
人脸上的关键特征的预设值可以是系统预先设置的值，例如可以预先设置双眼之间的距离阈值、单眼大小阈值或者嘴巴大小阈值。预设值也可以是人脸在距离屏幕自定义位置时记录下的测量值。例如，当使用者处于距离屏幕的合适位置(例如使用者处于图7A所示的正常距离)时，打开系统设置界面进行预设值的设置，首先系统采集图片，进行关键特征识别，计算出此刻位置的关键特征参数的测量值，例如此时的双眼之间的距离、单眼的大小或者嘴巴的大小。
当前实测距离和预设距离的比较依赖于下述的原则。
首先，优先考虑双眼之间的距离，其次是考虑单眼大小，再次是考虑嘴巴的大小，在眼睛和嘴巴都没有识别出来的时候依赖近期内运动轨迹做出判断。而判断人脸和屏幕的实测距离是否小于预设距离的原则是近大远小的透视原则。具体实现如下：
若基于采集到的当前图片能够识别出双眼，则基于双眼之间的距离的实时计算值和双眼之间的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
若基于采集到的当前图片不能识别出双眼但能够识别出单只眼睛，则基于单眼大小的实时计算值和单眼大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛但能够识别出嘴巴，则基于嘴巴大小的实时计算值和嘴巴大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛和嘴巴，则追溯最近若干次采集到的图片中的眼睛或嘴巴，判断出近期内人脸的运动轨迹和方向，并结合行为惯性确定人脸和屏幕之间的距离。比如，在失去信号之前，人脸一直在向屏幕靠近(即，之前的若干张图片中人脸和屏幕的距离越来越近)，就可以初步判断当前人脸距离屏幕更近了。
步骤S25：进行提醒。
当使用者处于图7B所示的过近距离时，中断当前屏幕中的内容(比如中断视频播放)并进行警告图示、或者播放声音警告、或者图示和声音同时发出警告，提示使用者距离屏幕太近了。
监视人眼离屏幕距离防近视的方法的第三实施例
图3示出了本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的方法的第三实施例的实施流程。请参见图3，下面对本实施例的监视人眼离屏幕距离防近视的方法的各个实施步骤进行详细说明。
步骤S30：采集位于屏幕前方的影像。
例如，在电视屏幕上安装摄像头拍摄屏幕前方的图片，或者用IPad或者手机上自带的前置摄像头拍摄屏幕前方的图片。
步骤S31：影像校正，以提高人脸上关键特征的识别率。
影像校正例如包括亮度校正和角度改变。在亮度校正过程中，先判断当前照片灰度，若光线太暗则在识别前调高亮度。
因为人脸会有仰头、低头、侧摆等问题，因此需要对拍摄到的影像相对X、Y或者Z空间坐标轴进行翻转。比如，如果当前照片中不能识别到人脸特征，就对照片顺时针旋转x度(例如15度，这个角度是可以自己设置的)，再进行识别。如果还是无法识别，可以再进行这样的旋转，直到达到最佳识别位置。
步骤S32：对经校正的影像进行处理，识别人脸上的关键特征。
人脸上的关键特征例如是人的眼睛、嘴巴、鼻子等器官。可以利用现有的图像识别技术对采集到的图片进行处理，从而识别出人脸上的这些关键特征。
步骤S33：计算人脸上的关键特征的参数值。
人脸上的关键特征的参数值例如是双眼之间的距离、单只眼睛的大小、或者嘴巴的大小等。
步骤S34：将计算到的人脸上的关键特征的参数值和对应的关键特征的参数预设值的比较，确定人脸和屏幕之间的距离是否小于一预设距离且满足敏感度要求。若小于预设距离且满足敏感度要求则执行步骤S35，否则继续进行影像采集、识别、距离比较的过程。
人脸上的关键特征的预设值可以是系统预先设置的值，例如可以预先设置双眼之间的距离阈值、单眼大小阈值或者嘴巴大小阈值。预设值也可以是人脸在距离屏幕自定义位置时记录下的测量值。例如，当使用者处于距离屏幕的合适位置(例如使用者处于图7A所示的正常距离)时，打开系统设置界面进行预设值的设置，首先系统采集图片，进行关键特征识别，计算出此刻位置的关键特征参数的测量值，例如此时的双眼之间的距离、单眼的大小或者嘴巴的大小。
当前实测距离和预设距离的比较依赖于下述的原则。
首先，优先考虑双眼之间的距离，其次是考虑单眼大小，再次是考虑嘴巴的大小，在眼睛和嘴巴都没有识别出来的时候依赖近期内运动轨迹做出判断。而判断人脸和屏幕的实测距离是否小于预设距离的原则是近大远小的透视原则。具体实现如下：
若基于采集到的当前图片能够识别出双眼，则基于双眼之间的距离的实时计算值和双眼之间的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
若基于采集到的当前图片不能识别出双眼但能够识别出单只眼睛，则基于单眼大小的实时计算值和单眼大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛但能够识别出嘴巴，则基于嘴巴大小的实时计算值和嘴巴大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛和嘴巴，则追溯最近若干次采集到的图片中的眼睛或嘴巴，判断出近期内人脸的运动轨迹和方向，并结合行为惯性确定人脸和屏幕之间的距离。比如，在失去信号之前，人脸一直在向屏幕靠近(即，之前的若干张图片中人脸和屏幕的距离越来越近)，就可以初步判断当前人脸距离屏幕更近了。
而这里的敏感度要求是为了防止判断过于敏感而设置的判断条件。例如，当使用者偶尔一次靠近屏幕时，可以不触发提醒条件，因为此时并不说明使用者会一直位于过于靠近屏幕的位置。
敏感度要求的设置可以有两种，第一种是设置缓冲距离，例如将双眼距离的预设值设置为A，拍摄到的双眼距离设置为B，此时设计一缓冲值C，当B＞(A+C)时发出警告，当B＜A时解除警告。
第二种是设置一个判断次数的条件，只有当距离小于预设值的判断次数满足一定的数量时才执行后续的提醒步骤。
步骤S35：进行提醒。
当判断出使用者处于如图7B所示的过近距离时，中断当前屏幕中的内容(比如中断视频播放)并进行警告图示、或者播放声音警告、或者图示和声音同时发出警告，提示使用者距离屏幕太近了。
监视人眼离屏幕距离防近视的系统的第一实施例
图4示出了本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的系统的第一实施例的原理。请参见图4，本实施例的系统包括：影像采集装置10、关键特征识别装置11、关键特征参数值计算装置12、屏幕确认装置13和提醒装置14。其中影像采集装置10的输出端连接关键特征识别装置11，关键特征识别装置11的输出端连接关键特征参数值计算装置12，关键特征参数值计算装置12的输出端连接屏幕确认装置13，屏幕确认装置13的输出端连接提醒装置14。
影像采集装置10采集位于屏幕前方的影像。例如，在电视屏幕上安装摄像头拍摄屏幕前方的图片，或者用IPad或者手机上自带的前置摄像头拍摄屏幕前方的图片。
关键特征识别装置11对采集到的影像进行处理，识别人脸上的关键特征。人脸上的关键特征例如是人的眼睛、嘴巴、鼻子等器官。可以利用现有的图像识别技术对采集到的图片进行处理，从而识别出人脸上的这些关键特征。
关键特征参数值计算装置12计算人脸上的关键特征的参数值。人脸上的关键特征的参数值例如是双眼之间的距离、单只眼睛的大小、或者嘴巴的大小等。
屏幕距离确认装置13将计算到的人脸上的关键特征的参数值和对应的关键特征的参数预设值的比较，根据近大远小的透视原则，确定人脸和屏幕之间的实际距离是否小于预设距离。其中人脸上的关键特征的参数值和人脸离屏幕的距离有直接关联，通过比较人脸上的关键特征的参数值来得到人脸离屏幕距离的远近。
人脸上的关键特征的预设值可以是系统预先设置的值，例如可以预先设置双眼之间的距离阈值、单眼大小阈值或者嘴巴大小阈值。预设值也可以是人脸在距离屏幕自定义位置时记录下的测量值。例如，当使用者处于距离屏幕的合适位置时，打开系统设置界面进行预设值的设置，首先系统采集图片，进行关键特征识别，计算出此刻位置的关键特征参数的测量值，例如此时的双眼之间的距离、单眼的大小或者嘴巴的大小。
屏幕距离确认装置13包括双眼距离比较模块130、单眼大小比较模块131、嘴巴大小比较模块132以及运动轨迹判断模块133。
当前实测距离和预设距离的比较依赖于下述的原则。
首先，优先考虑双眼之间的距离，其次是考虑单眼大小，再次是考虑嘴巴的大小，在眼睛和嘴巴都没有识别出来的时候依赖近期内运动轨迹做出判断。而判断人脸和屏幕的实测距离是否小于预设距离的原则是近大远小的透视原则。具体实现如下：
双眼距离比较模块130中执行：若基于采集到的当前图片能够识别出双眼，则基于双眼之间的距离的实时计算值和双眼之间的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值小于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
单眼大小比较模块131中执行：若基于采集到的当前图片不能识别出双眼但能够识别出单只眼睛，则基于单眼大小的实时计算值和单眼大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
嘴巴大小比较模块132中执行：若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛但能够识别出嘴巴，则基于嘴巴大小的实时计算值和嘴巴大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
运动轨迹判断模块133中执行：若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛和嘴巴，则追溯最近若干次采集到的图片中的眼睛或嘴巴，判断出近期内人脸的运动轨迹和方向，并结合行为惯性确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离。
提醒装置14在实际距离小于预设距离的情况下进行提醒。中断当前屏幕中的内容(比如中断视频播放)并进行警告图示、或者播放声音警告、或者图示和声音同时发出警告，提示使用者距离屏幕太近了。
监视人眼离屏幕距离防近视的系统的第二实施例
图5示出了本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的系统的第二实施例的原理。请参见图5，本实施例的系统包括：影像采集装置20、影像校正装置21、关键特征识别装置22、关键特征参数值计算装置23、屏幕确认装置24和提醒装置25。其中影像采集装置20的输出端连接影像校正装置21，影像校正装置21的输出端连接关键特征识别装置22，关键特征识别装置22的输出端连接关键特征参数值计算装置23，关键特征参数值计算装置23的输出端连接屏幕确认装置24，屏幕确认装置24的输出端连接提醒装置25。
影像采集装置20采集位于屏幕前方的影像。例如，在电视屏幕上安装摄像头拍摄屏幕前方的图片，或者用IPad或者手机上自带的前置摄像头拍摄屏幕前方的图片。
影像校正装置21对影像进行校正以提高对人脸上的关键特征的识别率。影像校正装置21包括亮度校正模块210和角度改变模块211。
在亮度校正模块210中，先判断当前照片灰度，若光线太暗则在识别前调高亮度。
因为人脸会有仰头、低头、侧摆等问题，因此需要通过角度改变模块211对拍摄到的影像相对X、Y或者Z空间坐标轴进行翻转。比如，如果当前照片中不能识别到人脸特征，就对照片顺时针旋转x度(例如15度，这个角度是可以自己设置的)，再进行识别。如果还是无法识别，可以再进行这样的旋转，直到达到最佳识别位置。
关键特征识别装置22对校正之后的影像进行处理，识别人脸上的关键特征。人脸上的关键特征例如是人的眼睛、嘴巴、鼻子等器官。可以利用现有的图像识别技术对采集到的图片进行处理，从而识别出人脸上的这些关键特征。
关键特征参数值计算装置23计算人脸上的关键特征的参数值。人脸上的关键特征的参数值例如是双眼之间的距离、单只眼睛的大小、或者嘴巴的大小等。
屏幕距离确认装置24将计算到的人脸上的关键特征的参数值和对应的关键特征的参数预设值的比较，根据近大远小的透视原则，确定人脸和屏幕之间的实际距离是否小于预设距离。其中人脸上的关键特征的参数值和人脸离屏幕的距离有直接关联，通过比较人脸上的关键特征的参数值来得到人脸离屏幕距离的远近。
人脸上的关键特征的预设值可以是系统预先设置的值，例如可以预先设置双眼之间的距离阈值、单眼大小阈值或者嘴巴大小阈值。预设值也可以是人脸在距离屏幕自定义位置时记录下的测量值。例如，当使用者处于距离屏幕的合适位置时，打开系统设置界面进行预设值的设置，首先系统采集图片，进行关键特征识别，计算出此刻位置的关键特征参数的测量值，例如此时的双眼之间的距离、单眼的大小或者嘴巴的大小。
屏幕距离确认装置24包括双眼距离比较模块240、单眼大小比较模块241、嘴巴大小比较模块242以及运动轨迹判断模块243。
当前实测距离和预设距离的比较依赖于下述的原则。
首先，优先考虑双眼之间的距离，其次是考虑单眼大小，再次是考虑嘴巴的大小，在眼睛和嘴巴都没有识别出来的时候依赖近期内运动轨迹做出判断。而判断人脸和屏幕的实测距离是否小于预设距离的原则是近大远小的透视原则。具体实现如下：
双眼距离比较模块240中执行：若基于采集到的当前图片能够识别出双眼，则基于双眼之间的距离的实时计算值和双眼之间的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值小于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
单眼大小比较模块241中执行：若基于采集到的当前图片不能识别出双眼但能够识别出单只眼睛，则基于单眼大小的实时计算值和单眼大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
嘴巴大小比较模块242中执行：若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛但能够识别出嘴巴，则基于嘴巴大小的实时计算值和嘴巴大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
运动轨迹判断模块243中执行：若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛和嘴巴，则追溯最近若干次采集到的图片中的眼睛或嘴巴，判断出近期内人脸的运动轨迹和方向，并结合行为惯性确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离。
提醒装置25在实际距离小于预设距离的情况下进行提醒。中断当前屏幕中的内容(比如中断视频播放)并进行警告图示、或者播放声音警告、或者图示和声音同时发出警告，提示使用者距离屏幕太近了。
监视人眼离屏幕距离防近视的系统的第三实施例
图6示出了本发明的监视人眼离屏幕距离防近视的系统的第三实施例的原理。请参见图6，本实施例的系统包括：影像采集装置30、影像校正装置31、关键特征识别装置32、关键特征参数值计算装置33、屏幕确认装置34和提醒装置35。其中影像采集装置30的输出端连接影像校正装置31，影像校正装置31的输出端连接关键特征识别装置32，关键特征识别装置32的输出端连接关键特征参数值计算装置33，关键特征参数值计算装置33的输出端连接屏幕确认装置34，屏幕确认装置34的输出端连接提醒装置35。
影像采集装置30采集位于屏幕前方的影像。例如，在电视屏幕上安装摄像头拍摄屏幕前方的图片，或者用IPad或者手机上自带的前置摄像头拍摄屏幕前方的图片。
影像校正装置31对影像进行校正以提高对人脸上的关键特征的识别率。影像校正装置31包括亮度校正模块310和角度改变模块311。
在亮度校正模块310中，先判断当前照片灰度，若光线太暗则在识别前调高亮度。
因为人脸会有仰头、低头、侧摆等问题，因此需要通过角度改变模块311对拍摄到的影像相对X、Y或者Z空间坐标轴进行翻转。比如，如果当前照片中不能识别到人脸特征，就对照片顺时针旋转x度(例如15度，这个角度是可以自己设置的)，再进行识别。如果还是无法识别，可以再进行这样的旋转，直到达到最佳识别位置。
关键特征识别装置32对校正之后的影像进行处理，识别人脸上的关键特征。人脸上的关键特征例如是人的眼睛、嘴巴、鼻子等器官。可以利用现有的图像识别技术对采集到的图片进行处理，从而识别出人脸上的这些关键特征。
关键特征参数值计算装置33计算人脸上的关键特征的参数值。人脸上的关键特征的参数值例如是双眼之间的距离、单只眼睛的大小、或者嘴巴的大小等。
屏幕距离确认装置34将计算到的人脸上的关键特征的参数值和对应的关键特征的参数预设值的比较，根据近大远小的透视原则，确定人脸和屏幕之间的实际距离是否小于预设距离。其中人脸上的关键特征的参数值和人脸离屏幕的距离有直接关联，通过比较人脸上的关键特征的参数值来得到人脸离屏幕距离的远近。
人脸上的关键特征的预设值可以是系统预先设置的值，例如可以预先设置双眼之间的距离阈值、单眼大小阈值或者嘴巴大小阈值。预设值也可以是人脸在距离屏幕自定义位置时记录下的测量值。例如，当使用者处于距离屏幕的合适位置时，打开系统设置界面进行预设值的设置，首先系统采集图片，进行关键特征识别，计算出此刻位置的关键特征参数的测量值，例如此时的双眼之间的距离、单眼的大小或者嘴巴的大小。
屏幕距离确认装置34包括双眼距离比较模块340、单眼大小比较模块341、嘴巴大小比较模块342、运动轨迹判断模块343以及敏感度判断模块344。
当前实测距离和预设距离的比较依赖于下述的原则。
首先，优先考虑双眼之间的距离，其次是考虑单眼大小，再次是考虑嘴巴的大小，在眼睛和嘴巴都没有识别出来的时候依赖运动轨迹做出判断。而判断人脸和屏幕的实测距离是否小于预设距离的原则是近大远小的透视原则。具体实现如下：
双眼距离比较模块340中执行：若基于采集到的当前图片能够识别出双眼，则基于双眼之间的距离的实时计算值和双眼之间的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值小于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
单眼大小比较模块341中执行：若基于采集到的当前图片不能识别出双眼但能够识别出单只眼睛，则基于单眼大小的实时计算值和单眼大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
嘴巴大小比较模块342中执行：若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛但能够识别出嘴巴，则基于嘴巴大小的实时计算值和嘴巴大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离；
运动轨迹判断模块343中执行：若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛和嘴巴，则追溯最近若干次采集到的图片中的眼睛或嘴巴，判断出近期内人脸的运动轨迹和方向，并结合行为惯性确定人脸和屏幕之间的距离，若实时计算值大于预设值则说明人脸和屏幕的实际距离小于预设距离。
而这里的敏感度判断模块344的设计是为了防止判断过于敏感而设置的判断条件。例如，当使用者偶尔一次靠近屏幕时，可以不触发提醒条件，因为此时并不说明使用者会一直位于过于靠近屏幕的位置。
敏感度要求的设置可以有两种，第一种是设置缓冲距离，例如将双眼距离的预设值设置为A，拍摄到的双眼距离设置为B，此时设计一缓冲值C，当B＞(A+C)时发出警告，当B＜A时解除警告。
第二种是设置一个判断次数的条件，只有当距离小于预设值的判断次数满足一定的数量时才执行后续的提醒步骤。
只有经过敏感度判断模块344判断出符合条件的情况下才会触发提醒装置35的执行。
提醒装置35在实际距离小于预设距离且满足敏感度要求的情况下进行提醒。中断当前屏幕中的内容(比如中断视频播放)并进行警告图示、或者播放声音警告、或者图示和声音同时发出警告，提示使用者距离屏幕太近了。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现和使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书所提到的创新性特征的最大范围。
Claims (14)
1.一种监视人眼离屏幕距离防近视的方法，包括：
步骤1：采集位于屏幕前方的影像；
步骤2：对采集到的影像进行处理，识别人脸上的关键特征并计算人脸上的关键特征的参数值；
步骤3：将计算到的人脸上的关键特征的参数值和对应的关键特征的参数预设值的比较，根据近大远小的透视规律，若关键特征的参数值大于预设值，则确定人脸和屏幕之间的距离小于一预设距离，并进行提醒。
2.根据权利要求1所述的监视人眼离屏幕距离防近视的方法，其特征在于，人脸上的关键特征的参数值包括双眼之间的距离、单只眼睛的大小、或者嘴巴的大小。
3.根据权利要求1所述的监视人眼离屏幕距离防近视的方法，其特征在于，在对采集到的影像进行处理之前还包括对影像的校正，包括对影像的亮度进行校正以及通过对拍摄到的影像相对空间坐标轴的翻转进行影像角度的改变，以提高对人脸上的关键特征的识别率。
4.根据权利要求2所述的监视人眼离屏幕距离防近视的方法，其特征在于，人脸的关键特征的参数预设值是系统预先设置的值或者是人脸在距离屏幕某自定义位置时，让系统记录下的人脸的关键特征的测量值，从而实现人脸特征尺寸和人脸离屏幕距离的关联。
5.根据权利要求2所述的监视人眼离屏幕距离防近视的方法，其特征在于，人脸和屏幕之间的距离的确定步骤进一步包括：
若基于采集到的当前图片能够识别出双眼，则基于双眼之间的距离的实时计算值和双眼之间的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离；
若基于采集到的当前图片不能识别出双眼但能够识别出单只眼睛，则基于单眼大小的实时计算值和单眼大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离；
若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛但能够识别出嘴巴，则基于嘴巴大小的实时计算值和嘴巴大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离；
若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛和嘴巴，则追溯最近若干次采集到的图片中的眼睛或嘴巴，判断出近期内人脸的运动轨迹和方向，并结合行为惯性确定人脸和屏幕之间的距离。
6.根据权利要求1所述的监视人眼离屏幕距离防近视的方法，其特征在于，提醒方式包括：中断当前屏幕中的内容并进行警告图示、或者进行声音警告。
7.根据权利要求1所述的监视人眼离屏幕距离防近视的方法，其特征在于，在判断人脸和屏幕之间的实际距离是否小于预设距离的过程中，通过设置缓冲距离或者判断次数避免检测过于敏感。
8.一种监视人眼离屏幕距离防近视的系统，包括：
影像采集装置，采集位于屏幕前方的影像；
关键特征识别装置，连接影像采集装置，对采集到的影像进行处理，识别人脸上的关键特征；
关键特征参数值计算装置，连接关键特征识别装置，计算人脸上的关键特征的参数值；
屏幕距离确认装置，连接关键特征参数值计算装置，将计算到的人脸上的关键特征的参数值和对应的关键特征的参数预设值的比较，根据近大远小的透视规律，若关键特征的参数值大于预设值，则确定人脸和屏幕之间的实际距离小于预设距离，其中人脸上的关键特征的参数值和人脸离屏幕的距离有直接关联，通过比较人脸上的关键特征的参数值来得到人脸离屏幕距离的远近；
提醒装置，连接屏幕距离确认装置，在实际距离小于预设距离的情况下进行提醒。
9.根据权利要求8所述的监视人眼离屏幕距离防近视的系统，其特征在于，人脸上的关键特征的参数包括双眼之间的距离、单只眼睛的大小、或者嘴巴的大小。
10.根据权利要求8所述的监视人眼离屏幕距离防近视的系统，其特征在于，该系统还包括：
影像校正装置，连接影像采集装置和影像采集装置，对影像进行校正以提高对人脸上的关键特征的识别率，包括：
亮度校正模块，对影像的亮度进行校正；
角度改变模块，通过对拍摄到的影像相对空间坐标轴的翻转进行影像角度的改变。
11.根据权利要求8所述的监视人眼离屏幕距离防近视的系统，其特征在于，人脸的关键特征的参数预设值是系统预先设置的值或者是人脸在距离屏幕某自定义位置时，让系统记录下的人脸的关键特征的测量值，从而实现人脸特征尺寸和人脸离屏幕距离的关联。
12.根据权利要求9所述的监视人眼离屏幕距离防近视的系统，其特征在于，屏幕距离确认装置进一步包括：
双眼距离比较模块，若基于采集到的当前图片能够识别出双眼，则基于双眼之间的距离的实时计算值和双眼之间的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离；
单眼大小比较模块，若基于采集到的当前图片不能识别出双眼但能够识别出单只眼睛，则基于单眼大小的实时计算值和单眼大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离；
嘴巴大小比较模块，若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛但能够识别出嘴巴，则基于嘴巴大小的实时计算值和嘴巴大小的预设值的比较确定人脸和屏幕之间的距离；
运动轨迹判断模块，若基于采集到的当前图片不能识别出眼睛和嘴巴，则追溯最近若干次采集到的图片中的眼睛或嘴巴，判断出近期内人脸的运动轨迹和方向，并结合行为惯性确定人脸和屏幕之间的距离。
13.根据权利要求8所述的监视人眼离屏幕距离防近视的系统，其特征在于，提醒装置采用的提醒方式包括：中断当前屏幕中的内容并进行警告图示、或者进行声音警告。
14.根据权利要求8所述的监视人眼离屏幕距离防近视的系统，其特征在于，屏幕距离确认装置还包括：
敏感度判断模块，通过设置缓冲距离或者判断次数避免检测过于敏感。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 200051 Shanghai city Zhongshan Road No. 999 room 1115-1117 Huawen International Building Applicant after: SHANGHAI KAIRONG INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 200051 Shanghai City, Xuhui District Zhongshan Road No. 999 room 1115-1117 Huawen International Building Applicant before: SHANGHAI GONGRONG TRADE Co.,Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: SHANGHAI GONGRONG TRADE CO., LTD. TO: SHANGHAI KAIRONG INFORMATION TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 200051 XUHUI, SHANGHAI TO: 200051 CHANGNING, SHANGHAI |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150722 |