CN103544930A - 一种能具备保护视力的手持嵌入式学习方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种能具备保护视力的手持嵌入式学习装置，包括用眼时间计时单元、斜眼观看计时单元、近距离观看计时单元、判断是否存在光线感应器的判断单元以及视力保护探测单元，用眼时间计时单元、斜眼观看计时单元、近距离观看计时单元、判断单元以及视力保护探测单元依次连接。本发明能具备保护视力的手持嵌入式学习方法及装置，通过后台线程（程序）定期检测屏幕环境亮度并自动调节屏幕亮度，进而能让屏幕以适当的亮度进行显示，减缓用眼疲劳和损伤。

Description

一种能具备保护视力的手持嵌入式学习方法及装置

技术领域

本发明涉及嵌入式手持电子学习设备领域，尤其涉及一种能具备保护视力的手持嵌入式学习方法及装置。

背景技术

虽然目前嵌入式手持电子学习设备的显示屏越来越多选择性，如电子墨水屏、IPS硬液晶等对眼睛的伤害越来越小，并且一些技术，如依据不同画面信号的明暗对背光进行动态自动调节调背光亮度(模拟自然光）,也能多少减缓用眼疲劳和损伤，但如果用户在不正确的距离、角度（斜视）或环境光线昏暗的条件下长时间观看，尤其是对视力尚处于发育阶段的青少（幼）年用户，过近的距离、不合适的斜视、环境光线太暗、长时间使用观看屏幕，还是容易造成视力损伤和下降，引发近视、斜视、散光等。

虽然有些装置有所谓的定时提醒用户避免长时间疲劳用眼，如使用一段时间，屏幕提示“注意双眼休息”等信息，提示用户注意防止用眼疲劳，但这种提示并不能强制用户自己休息使用，而且因为也只是定时间提示，使用中，并无法干涉用户观看屏幕的时候眼睛离屏幕距离，角度等损伤眼睛的使用情况。

一些手持嵌入式设别虽然有一些距离感应器（如红外线测距离传感器，或者其它距离感应器），但都只能探测物体离设备的距离，而不能精确值探测眼睛和屏幕的距离。所以使用这类探测器并不能用来监控眼睛与屏幕的距离。

而随着CMOS等感光技术的成熟，成熟成像质量好的内置摄像头越来越多的应用于各类嵌入式掌上型设备。本创作只利用嵌入式设备现成的内嵌摄像头，就可以完成监控用户使用过程中的用眼情况，一旦用户出现损伤用眼的情况（如斜视、近距离观看、长时间观看等），能及时进行提示并有强制措施让用户眼睛稍许休息后才能继续使用，进而达到保护用户的视力的目的。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种能具备保护视力的手持嵌入式学习方法及装置，通过后台线程（程序）定期检测屏幕环境亮度并自动调节屏幕亮度，进而能让屏幕以适当的亮度进行显示，减缓用眼疲劳和损伤。

本发明的技术解决方案是：一种能具备保护视力的手持嵌入式学习装置，其特征在于：包括用眼时间计时单元、斜眼观看计时单元、近距离观看计时单元、判断是否存在光线感应器的判断单元以及视力保护探测单元，所述用眼时间计时单元、斜眼观看计时单元、近距离观看计时单元、判断单元以及视力保护探测单元依次连接。

上述学习装置还包括光线传感单元，所述光线传感单元与判断单元连接。

上述光线传感单元是光感传感器或CMOS或CCD。

一种能具备保护视力的手持嵌入式学习方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1）开机启动视力保护探测线程；

2）将用眼时间计时器初始化为0；

3）将斜眼观看计时器初始化为0；

4）近距离观看计时器初始化为0；

5）探测屏幕使用环境亮度；

6）判断是否有光线感应器，若有，则探测环境光线；若没有，则通过摄像头COMS或CCD测光；

7）确定屏幕亮度值；

8）判断屏幕是否点亮，若是则判断屏幕当前设置值是否等于测到的亮度设定值，若是则进行步骤9）；

9）进入视力保护探测线程。

上述步骤9）的具体步骤是：

9.1）判断程序是否是摄像头拍照或录制视屏模式，若是则返回步骤5）；若否，则进行步骤9.2）；

9.2）用眼时间计时器的时间片累加；

9.3）判断用眼时间计时器是否超过监控时间，若否，则进行步骤9.4）；

9.4）摄像头抓取脸部图像；

9.5）识别用户脸部的双眼位置；判断是否存在斜视，若是，斜视观看计时器时间片累加；

9.6）判断斜视观看计时器是否超过监控时间，若否，进行步骤9.7）；

9.7）判断用眼距离是否少于安全距离，若否，则将近距离观看计时器初始化为0，返回步骤5）。

上述步骤9.3）中若判断用眼时间计时器超过监控时间，则进行以下步骤：

9.3.1）屏幕相关的应用程序暂停；

9.3.2）提示用户注意用眼休息；

9.3.3）黑屏一段时间强制用眼休息；

9.3.4）用眼时间计时器初始化为0；

9.3.5）屏幕相关的用户程序继续。

上述9.3.3）中黑屏时间是10—30秒。

本发明通过后台线程（程序）定期检测屏幕环境亮度并自动调节屏幕亮度，进而能让屏幕以适当的亮度进行显示，减缓用眼疲劳和损伤；并能定期扫描用户脸部图像，定位双眼判断用户是否斜视观看品目，一旦出现斜视使用累加间超过监控时间，即提醒用户调整视觉角度，避免长时间斜视；并能定期扫描用户眼睛与屏幕（摄像头）距离，一旦出现近距离用眼使用累加报警时间，即提醒用户调整距离；并能不断监控用户观看屏幕时间，当连续观看超过监控时间，即提醒用户注意用眼休息，并强心黑屏一小会，让用户眼睛强行得打休息片刻，进而达到保护用户观看嵌入式学习机屏幕的同时能有效保护视力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的方法流程图；

具体实施方式

参见图1，一种能具备保护视力的手持嵌入式学习装置，其特征在于：包括用眼时间计时单元1、斜眼观看计时单元2、近距离观看计时单元3、判断是否存在光线感应器的判断单元4以及视力保护探测单元5，用眼时间计时单元1、斜眼观看计时单元2、近距离观看计时单元3、判断单元4以及视力保护探测单元5依次连接。光线传感单元6与判断单元4连接。光线传感单元6是光感传感器或CMOS或CCD。

参见图2，如流程图一所示

2.嵌入式学习设备开机后，启动一个视力保护的监控线程；

3.初始化“用眼时间定时器”为0（归零）；该定时器用于计量用户连续用眼时间，以方便定时提醒用户注意眼睛休息，并依据次定时器定期黑屏让用户眼睛强制休息；

4.初始化“斜眼时间定时器”为0（归零）；该定时器用于累加用户斜眼观看屏幕的时间；当探测到用户没有斜眼的时候，会自动归零重新统计；

5.初始化“近距离观看定时器”为0（归零）；该定时器用于累加用户近距离观看屏幕的时间；当探测到用户没有近距离用眼的时候，会自动归零重新统计；

6.探测屏幕使用环境亮度，以自动调节屏幕显示亮度；

环境光线亮，则屏幕亮度也自动增强；

环境光线暗，则屏幕亮度也响应减弱；

6.1.如果嵌入式设备有光线感应器Light-Sensor?若是，执行步骤6.3；

6.2.使用摄像头（CMOS或CCD）探测环境亮度；执行步骤6.4；

6.3.光线感应器Light-Sensor进行环境亮度检测；

6.4.确定屏幕亮度值；

7.嵌入式学习设备是否屏幕点亮？如是，执行步骤9；

8.点亮屏幕；

9.屏幕当前设置值是否等同于测得到的亮度设定值?如是，执行步骤11；

10.屏幕亮度调整；

11.嵌入式学习设备开是否关机或休眠；如是，执行步骤35(结束);

12."视力保护探测线程"Sleep小段时间(如50-100ms);

13..程序是否是摄像头拍照或录制视频模式？如是，执行步骤6；

14."用眼时间定时器"时间片累加（如累加50-100ms)；

15."用眼时间定时器"是否超过监控时间(如15分钟)？若否，执行步骤21；

16.屏幕相关的用户程序暂停(Program Pause)

17.提示用户注意用眼休息

提示的对话框可以自动几秒以后消失；也可以让用户确认按钮后消失；

18.黑屏一小段时间(如10-30秒)强制让用户眼睛休息

虽然步骤17有提示用户注意用眼休息，但是并不能强制让用户眼睛休息，此处黑屏一小段时间，则起到强制让用户眼睛休息只目的。

19."用眼时间定时器"初始化为0;

20.屏幕相关的用户程序继续(Program Resume)

21.摄像头抓取用户脸部图像(类似于拍照相机抓取笑脸模式的人脸识别)

22.识别用户脸部的双眼位置;

23.是否用户在斜视？如否，执行步骤28;

24."斜视观看定时器"时间片累加(如50-100ms)

25."斜视观看定时器"是否超过监控时间(如3-5分钟)？如否执行步骤29;

26.提醒用户校正斜视(改变观看角度)

27.探测用户眼睛是否继续斜视？如是，执行步骤26；

28."斜视观看定时器"初始化为0(归零);

29.用眼距离是否少于安全距离(30-35厘米)？如否，执行步骤34；

30."近距离观看定时器"时间片累加(如50-100ms);

31."近距离观看定时器"是否超过监控时间(如1-3分钟)？如否，执行步骤6；

32.提醒用户保持安全距离观看屏幕(改变观看距离);

33.探测用户用眼距离是否少于安全距离(30-35cm)？如是(即少于安全距离)；执行步骤32;

34."近距离观看定时器"初始化为0(归零)；执行步骤6;

其中特别从“视力保护的监控线程”（后台程序）自动监控屏幕显示时候的环境光线亮度，并根据环境亮度自动调整亮度，让用户始终能以舒适的亮度观看屏幕；并能分别从用户使用时间【步骤15】、用户是否斜视【步骤23】、用户观看屏幕用眼距离【步骤29】三个方面定时监控。尤其是是针对长时间使用，每过一段时间（如15分钟）【步骤15】会提示用户用眼休息，并通过暂停用户程序，强行黑屏一段时间来强行达到环节用户疲劳用眼（让眼睛强心休息片刻）；并利用摄像头对人脸部进行识别，抓取和识别眼睛位置，根据图像对比识别技术判断是否用户有使用中斜视屏幕，一旦用户连续斜视屏幕较长时间【步骤28】，则如果用户不矫正眼睛观看屏幕的角度，则会一直持续提示用户注意调整眼睛观看屏幕的角度，直到用户查看屏幕不在是斜视的用眼才能继续运行用户程序，否者将一直提示用户不要斜眼观看。并且针对用户长时间用眼离屏幕太近的不良习惯也会做监控和纠正，一旦持续近距离看屏目太久【步骤31】，也会提示用户注意安全距离观看（屏幕），并持续提示，直到用户眼睛与屏幕保持安全距离后，才能继续用户程序的服务。进而在只利用屏幕同平面摄像头，就可以有效的监控用户用眼情况，在用户使用嵌入式学习机观看屏幕的同事，有效的保护视力。

本发明在嵌入式手持学习设备上，专门创建一个视力监控线程（后台程序），每隔一段时间（如50-100ms）利用光感传感器或CMOS(或CCD)感光，自动调节屏幕显示亮度，以适应环境亮度，让使用者能以合适的亮度观看屏幕。并监控用户用眼时间，只要不是摄像头拍照或录制视频模式，就每隔一段时间（如15分钟）提醒用户注意眼睛休息片刻，并暂停用户的程序，并屏幕关闭（黑屏）数秒以让用户眼睛强行休息；并利用内置摄像头（与显示屏幕在同一个平面）每隔一段时间拍照用户的脸部，并识别眼睛位置，利用拍摄的照片判断双眼的联机水平线是否与屏幕显示的水平方向平行，如果超过平行的容忍范围（如10度）就判断为斜视，进而提醒用户纠正斜视视角，并等待用户纠正了斜视视线后才继续运行用户的程序；利用内置摄像头每隔一段时间拍照用户脸部（利用图像识别技术，自动识别用户脸部）,利用距离和对焦过程之间的关系透过特殊的对焦函数判用户脸部与屏幕上方摄像头的距离(如类似与Android的APILevel9的getFocusDistances）,进而利用摄像头获取距离。

本发明在并不增加额外探测距离的器件情况下，仅仅利用与屏幕旁边的摄像头，不仅能自动探测屏幕环境光线自动调节屏幕亮度，以使得使用者能以舒适的亮度观看屏幕，并能完成有效的监控用户观看屏幕的用眼监控，避免用户使用（观看屏幕）出现斜视、近距离的长期观看，因为一旦检测用户斜视或近距离观看，就会及时提醒用户改变斜视视角或改变观看距离，确保用户保持安全距离下观看屏幕。并后台累计统计用户本次开机观看屏幕的时间，定期（如15分钟）提醒用户注意保护视力，并强行暂停用户程序，屏幕黑屏以小段时间，以强行让用户双眼得到休息，避免长时间观看导致用眼疲劳，进而有效的避免长时间观看屏幕疲劳损伤，也能有效的避免斜视、近距离观看带来用眼损伤，有效的避免斜视、散光、近视的产生，达到保护视力的作用。

Claims (7)

1.一种能具备保护视力的手持嵌入式学习装置，其特征在于：包括用眼时间计时单元、斜眼观看计时单元、近距离观看计时单元、判断是否存在光线感应器的判断单元以及视力保护探测单元，所述用眼时间计时单元、斜眼观看计时单元、近距离观看计时单元、判断单元以及视力保护探测单元依次连接。

2.根据权利要求1所述的能具备保护视力的手持嵌入式学习装置，其特征在于：所述学习装置还包括光线传感单元，所述光线传感单元与判断单元连接。

3.根据权利要求2所述的能具备保护视力的手持嵌入式学习装置，其特征在于：所述光线传感单元是光感传感器或CMOS或CCD。

4.一种能具备保护视力的手持嵌入式学习方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1）开机启动视力保护探测线程；

2）将用眼时间计时器初始化为0；

3）将斜眼观看计时器初始化为0；

4）近距离观看计时器初始化为0；

5）探测屏幕使用环境亮度；

6）判断是否有光线感应器，若有，则探测环境光线；若没有，则通过摄像头COMS或CCD测光；

7）确定屏幕亮度值；

8）判断屏幕是否点亮，若是则判断屏幕当前设置值是否等于测到的亮度设定值，若是则进行步骤9）；

9）进入视力保护探测线程。

5.根据权利要求4所述的能具备保护视力的手持嵌入式学习方法，其特征在于：所述步骤9）的具体步骤是：

9.1）判断程序是否是摄像头拍照或录制视屏模式，若是则返回步骤5）；若否，则进行步骤9.2）；

9.2）用眼时间计时器的时间片累加；

9.3）判断用眼时间计时器是否超过监控时间，若否，则进行步骤9.4）；

9.4）摄像头抓取脸部图像；

9.5）识别用户脸部的双眼位置；判断是否存在斜视，若是，斜视观看计时器时间片累加；

9.6）判断斜视观看计时器是否超过监控时间，若否，进行步骤9.7）；

9.7）判断用眼距离是否少于安全距离，若否，则将近距离观看计时器初始化为0，返回步骤5）。

6.根据权利要求5所述的能具备保护视力的手持嵌入式学习方法，其特征在于：所述步骤9.3）中若判断用眼时间计时器超过监控时间，则进行以下步骤：

9.3.1）屏幕相关的应用程序暂停；

9.3.2）提示用户注意用眼休息；

9.3.3）黑屏一段时间强制用眼休息；

9.3.4）用眼时间计时器初始化为0；

9.3.5）屏幕相关的用户程序继续。

7.根据权利要求6所述的能具备保护视力的手持嵌入式学习方法，其特征在于：所述9.3.3）中黑屏时间是10—30秒。

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