CN104539992B - 电视机防沉迷观看设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电视机防沉迷观看设备，包括热感应红外线传感器、开关状态检测器、高清摄像头、眼睑识别器和数字信号处理器，热感应红外线传感器用于检测电视机观众的存在，开关状态检测器用于计算电视机的运行时间，高清摄像头用于采集电视机观众的观众图像，眼睑识别器与高清摄像头连接，用于识别观众图像中的眼睑闭合情况，数字信号处理器与热感应红外线传感器、开关状态检测器和眼睑识别器分别连接，在热感应红外线传感器确定存在电视机观众时，基于运行时间和眼睑闭合情况，确定是否发出防沉迷报警信息。通过本发明，能够结合电视机开机时间和观众眼睑状态自动进行防沉迷报警，提高电视机防沉迷观看设备的智能化水平。

Description

电视机防沉迷观看设备

技术领域

本发明涉及防沉迷监控领域，尤其涉及一种电视机防沉迷观看设备。

背景技术

电视机是人们最常使用的家用电器之一，是人们在家休闲娱乐的重要工具。但是在长期观看的情况下，电视机的屏幕会对人们的眼睛造成伤害，对人们的心理健康也具有一定的危害，同时，如果电视机的周围环境亮度过暗，也容易导致人们患上青光眼等眼科疾病，因此，为了电视观众的身心健康，需要围绕电视机建立防沉迷观看机制，以在观看时间过长时及时进行报警。

现有技术中，电视机的防沉迷观看机制都是通过观众自己定期确定自己的已观看时间，在确定时间过长时离开电视机，或观众自己感觉眼睛的疲劳程度，在确定过于疲劳时离开电视机，再或者在电视机内部集成一个仅仅基于电视机开机时间的防沉迷监控设备，在电视机开机时间达到预设时间阈值时，提醒观众离开电视机。

现有技术中的防沉迷观看机制都存在一定问题，观众自行监控的方式过于依赖观众自身的感觉，并过于信任观众的自觉性，效率不高且监控性能低下，而监控电视机开机时间的防沉迷监控设备所依赖的监控数据比较单一，忽视了观众的个体差异，因而，监控未考虑到个人的疲劳程度，监控的智能化程度较低。

因此，需要一种新的防沉迷观看设备，能够采用机器监控的方式替代人工检测的方式，采用电视机开机时间和观众个体疲劳程度的两种数据作为参考数据，为电视机观众提供合理的防沉迷报警信息。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种电视机防沉迷观看设备，通过监控电视机开关的状态确定电视机的已运行时间，通过有针对性的图像采集识别技术确定观众个人的疲劳程度，在这两个数据的基础上，依赖多次试验确定的合理权重，有效地确定防沉迷报警信息发出的时机，从而在保障观众正常观看电视的基础上，维护观众的身心健康。

根据本发明的一方面，提供了一种电视机防沉迷观看设备，所述防沉迷观看设备包括热感应红外线传感器、开关状态检测器、高清摄像头、眼睑识别器和数字信号处理器，所述热感应红外线传感器用于检测电视机观众的存在，所述开关状态检测器用于计算电视机的运行时间，所述高清摄像头用于采集电视机观众的观众图像，所述眼睑识别器与所述高清摄像头连接，用于识别所述观众图像中的眼睑闭合情况，所述数字信号处理器与所述热感应红外线传感器、所述开关状态检测器和所述眼睑识别器分别连接，在所述热感应红外线传感器确定存在电视机观众时，基于所述运行时间和所述眼睑闭合情况，确定是否发出防沉迷报警信息。

更具体地，在所述电视机防沉迷观看设备中，还包括：计时器，为所述防沉迷观看设备提供计时数据；用户输入机构，根据用户的操作，接收用户输入的时间权重值和疲劳权重值，还用于接收眼睑上限灰度阈值、眼睑下限灰度阈值、眼睑闭合度阈值、报警时间阈值和亮度阈值，所述眼睑上限灰度阈值和所述眼睑下限灰度阈值用于将图像中的眼睑和背景分离，所述眼睑闭合度阈值为一个百分比阈值；静态存储器，与所述用户输入机构连接，接收并存储所述时间权重值、所述疲劳权重值、所述眼睑上限灰度阈值、所述眼睑下限灰度阈值、所述眼睑闭合度阈值、所述报警时间阈值和所述亮度阈值；无线通信接口，与所述数字信号处理器连接，以将所述运行时间和所述闭合累计时间无线发送给电视机拥有者的移动终端，还将沉迷观看预警信号、沉迷观看报警信号或背景过暗报警信号无线发送给电视机拥有者的移动终端；显示驱动器，与所述数字信号处理器连接，用于将所述运行时间和所述闭合累计时间显示在电视机屏幕上，还将沉迷观看预警信号、沉迷观看报警信号或背景过暗报警信号显示在电视机屏幕上；亮度传感器，包括光敏电阻和低通滤波器，所述光敏电阻用于感应电视机所在环境的环境亮度，所述低通滤波器与所述光敏电阻连接，用于滤除所述环境亮度中的电视机亮度成分，以获得所述环境亮度中的背景亮度；2.0声道扬声器，由磁铁、框架、定心支片、音圈、振膜和环锥型纸盆组成，所述2.0声道扬声器与所述数字信号处理器连接，用于播放与沉迷观看预警信号、沉迷观看报警信号或背景过暗报警信号对应的语音提示文件；所述开关状态检测器与电视机开关和计时器分别连接，根据电视机开关状态和计时器的计时数值确定电视机当前的运行时间；所述热感应红外线传感器设置在所述电视机的对面墙壁上，用于检测电视机观众的存在；所述高清摄像头为CMOS摄像头，采集的观众图像的分辨率为1920×1080；所述眼睑识别器与所述高清摄像头和所述静态存储器分别连接，包括图像预处理单元、图像分割单元和眼睑闭合度确定单元，所述图像预处理单元与所述高清摄像头连接，对所述观众图像依次执行小波滤波、对比度增强和灰度化处理，以获得灰度化观众图像，所述图像分割单元与所述图像预处理单元和所述静态存储器分别连接，将所述灰度化观众图像中灰度值在所述眼睑上限灰度阈值和所述眼睑下限灰度阈值之间的像素识别并组成眼睑子图案，所述眼睑闭合度确定单元与所述静态存储器、所述图像分割单元和所述计时器分别连接，检测眼睑子图案中的眼睑闭合度，并累计眼睑闭合度大于等于眼睑闭合度阈值的时间以作为闭合累计时间输出；所述数字信号处理器与所述亮度传感器、所述热感应红外线传感器、所述眼睑闭合度确定单元和所述开关状态检测器分别连接，在所述背景亮度小于等于亮度阈值时，发出背景过暗报警信号，在所述热感应红外线传感器检测不存在电视机观众时，退出防沉迷观看模式，将所述眼睑闭合度确定单元和所述开关状态检测器的输出数据清零，在所述热感应红外线传感器检测存在电视机观众时，进入防沉迷观看模式；其中，所述数字信号处理器在所述防沉迷观看模式中，接收所述运行时间、所述闭合累计时间、所述时间权重值和所述疲劳权重值，将所述运行时间和所述时间权重值的乘积加上所述闭合累计时间与所述疲劳权重值的乘积以作为报警参考时间，当所述报警参考时间大于等于所述报警时间阈值时，发出沉迷观看预警信号，当所述报警参考时间超出所述报警时间阈值的50％时，发出沉迷观看报警信号。

更具体地，在所述电视机防沉迷观看设备中，还包括：电力供应设备，连接所述电视机的供电电源，用于为所述防沉迷观看设备的各个电子设备提供电力供应。

更具体地，在所述电视机防沉迷观看设备中，所述图像预处理单元、所述图像分割单元和所述眼睑闭合度确定单元分别采用不同的FPGA芯片实现。

更具体地，在所述电视机防沉迷观看设备中，所述用户输入机构为所述电视机的输入按键。

更具体地，在所述电视机防沉迷观看设备中，所述开关状态检测器与电视机开关集成在一块集成电路板上。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的电视机防沉迷观看设备的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的电视机防沉迷观看设备的2.0声道扬声器的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的电视机防沉迷观看设备的实施方案进行详细说明。

电视机，是“电视信号接收机”的通称，是接收电视广播的装置，由复杂的电子线路和喇叭、荧光屏等组成，已经普及应用于千家万户。

电视机的作用是通过天线接收电视台发射的全电视信号，再通过电子线路分离出视频信号和音频信号，分别通过荧光屏和喇叭还原为图像和声音。电视机有黑白电视机和彩色电视机两种，彩色电视机还有还原色彩的功能。同电影相似，电视利用人眼的视觉残留效应显现一帧帧渐变的静止图像，形成视觉上的活动图像。电视系统的发送端把景物的各个微细部分按亮度和色度转换为电信号后，顺序传送。在接收端按相应的几何位置显现各微细部分的亮度和色度来重现整幅原始图像。

电视机是人们使用最广泛用时最长的家电之一。但是观看电视需要注意以下几点：(1)观看时间不能过长，否则，电视机屏幕的辐射会对人们的皮肤、眼睛等部位造成伤害；(2)长期沉迷电视，对人们的心理健康也形成不利影响；(3)电视机开机时周围环境亮度如果过低，会导致观众患上青光眼等眼科疾病。目前，尚未有围绕电视机建立的监视系统，能够克服上述缺陷，保证人们的身心健康。

本发明搭建了一种电视机防沉迷观看设备，在红外线热感应技术、定位技术、图像检测技术的基础上，基于多次试验获得的电视机开机时间权重值和观众疲劳程度权重值，以电视机运行时间和观众眼睑闭合程度为参考数据，综合确定电视机防沉迷分阶段报警的各个时机，为观看电视过久的观众提供适宜的警示信息。

图1为根据本发明实施方案示出的电视机防沉迷观看设备的结构方框图，所述防沉迷观看设备包括：热感应红外线传感器1、开关状态检测器2、数字信号处理器3、高清摄像头4和眼睑识别器5，所述数字信号处理器3与所述热感应红外线传感器1、所述开关状态检测器2、所述高清摄像头4和所述眼睑识别器5分别连接。

其中，所述热感应红外线传感器1基于人体的热感应数据来检测电视机观众是否存在，所述开关状态检测器2用于计算电视机的运行时间，所述高清摄像头4用于采集电视机观众的观众图像，所述眼睑识别器5与所述高清摄像头4连接，用于识别所述观众图像中的眼睑闭合情况，所述数字信号处理器3用于在所述热感应红外线传感器1确定存在电视机观众时，基于所述运行时间和所述眼睑闭合情况，确定是否发出防沉迷报警信息。

接着，继续对本发明的电视机防沉迷观看设备的具体结构进行进一步的说明。

所述防沉迷观看设备还包括：计时器，为所述防沉迷观看设备提供计时数据。

所述防沉迷观看设备还包括：用户输入机构，根据用户的操作，接收用户输入的时间权重值和疲劳权重值，还用于接收眼睑上限灰度阈值、眼睑下限灰度阈值、眼睑闭合度阈值、报警时间阈值和亮度阈值，所述眼睑上限灰度阈值和所述眼睑下限灰度阈值用于将图像中的眼睑和背景分离，所述眼睑闭合度阈值为一个百分比阈值。

所述防沉迷观看设备还包括：静态存储器，与所述用户输入机构连接，接收并存储所述时间权重值、所述疲劳权重值、所述眼睑上限灰度阈值、所述眼睑下限灰度阈值、所述眼睑闭合度阈值、所述报警时间阈值和所述亮度阈值。

所述防沉迷观看设备还包括：无线通信接口，与所述数字信号处理器3连接，以将所述运行时间和所述闭合累计时间无线发送给电视机拥有者的移动终端，还将沉迷观看预警信号、沉迷观看报警信号或背景过暗报警信号无线发送给电视机拥有者的移动终端。

所述防沉迷观看设备还包括：显示驱动器，与所述数字信号处理器3连接，用于将所述运行时间和所述闭合累计时间显示在电视机屏幕上，还将沉迷观看预警信号、沉迷观看报警信号或背景过暗报警信号显示在电视机屏幕上。

所述防沉迷观看设备还包括：亮度传感器，包括光敏电阻和低通滤波器，所述光敏电阻用于感应电视机所在环境的环境亮度，所述低通滤波器与所述光敏电阻连接，用于滤除所述环境亮度中的电视机亮度成分，以获得所述环境亮度中的背景亮度。

如图2所示，所述防沉迷观看设备还包括2.0声道扬声器，由磁铁、框架、定心支片、音圈、振膜和环锥型纸盆组成，所述2.0声道扬声器与所述数字信号处理器3连接，用于播放与沉迷观看预警信号、沉迷观看报警信号或背景过暗报警信号对应的语音提示文件。

所述开关状态检测器2与电视机开关和计时器分别连接，根据电视机开关状态和计时器的计时数值确定电视机当前的运行时间。

所述热感应红外线传感器1设置在所述电视机的对面墙壁上，用于检测电视机观众的存在。

所述高清摄像头4为CMOS摄像头，采集的观众图像的分辨率为1920×1080。

所述眼睑识别器5与所述高清摄像头4和所述静态存储器分别连接，包括图像预处理单元、图像分割单元和眼睑闭合度确定单元，所述图像预处理单元与所述高清摄像头4连接，对所述观众图像依次执行小波滤波、对比度增强和灰度化处理，以获得灰度化观众图像，所述图像分割单元与所述图像预处理单元和所述静态存储器分别连接，将所述灰度化观众图像中灰度值在所述眼睑上限灰度阈值和所述眼睑下限灰度阈值之间的像素识别并组成眼睑子图案，所述眼睑闭合度确定单元与所述静态存储器、所述图像分割单元和所述计时器分别连接，检测眼睑子图案中的眼睑闭合度，并累计眼睑闭合度大于等于眼睑闭合度阈值的时间以作为闭合累计时间输出。

所述数字信号处理器3与所述亮度传感器、所述热感应红外线传感器1、所述眼睑闭合度确定单元和所述开关状态检测器2分别连接，在所述背景亮度小于等于亮度阈值时，发出背景过暗报警信号，在所述热感应红外线传感器1检测不存在电视机观众时，退出防沉迷观看模式，将所述眼睑闭合度确定单元和所述开关状态检测器2的输出数据清零，在所述热感应红外线传感器1检测存在电视机观众时，进入防沉迷观看模式。

其中，所述数字信号处理器3在所述防沉迷观看模式中，接收所述运行时间、所述闭合累计时间、所述时间权重值和所述疲劳权重值，将所述运行时间和所述时间权重值的乘积加上所述闭合累计时间与所述疲劳权重值的乘积以作为报警参考时间，当所述报警参考时间大于等于所述报警时间阈值时，发出沉迷观看预警信号，当所述报警参考时间超出所述报警时间阈值的50％时，发出沉迷观看报警信号。

其中，所述电视机防沉迷观看设备还可以包括：电力供应设备，连接所述电视机的供电电源，用于为所述防沉迷观看设备的各个电子设备提供电力供应；可以所述图像预处理单元、所述图像分割单元和所述眼睑闭合度确定单元分别采用不同的FPGA芯片实现；所述用户输入机构可选为所述电视机的输入按键，所述开关状态检测器2可选择与电视机开关集成在一块集成电路板上。

另外，电视机是由费罗·法恩斯沃斯、维拉蒂米尔·斯福罗金和贝尔德三人各自独立发明的，但是三人发明的电视是有区别的，贝尔德(他全名是约翰·洛吉·贝尔德)的电视是机械扫描电视，费罗·法恩斯沃斯和维拉蒂米尔·斯福罗金的电视是电子电视。人们通常把1925年10月2日苏格兰人约翰·洛吉·贝尔德(John Logie Baird)在伦敦的一次实验中“扫描”出木偶的图像看作是电视诞生的标志，他被称做“电视之父”。但是，这种看法是有争议的；因为，也是在那一年，俄罗斯人维拉蒂米尔·斯福罗金(Vladimir Zworykin)(他在西屋公司(Westinghouse)向他的老板展示了他的电视系统)和1927年费罗·法恩斯沃斯两人也分别发明了电视。尽管时间相同，但约翰·洛吉·贝尔德(John Logie Baird)与维拉蒂米尔·斯福罗金(Vladimir Zworykin)和费罗·法恩斯沃斯的电视系统是有很大差别的。史上将约翰·洛吉·贝尔德(John Logie Baird)的电视系统称做机械式电视，而维拉蒂米尔·斯福罗金和费罗·法恩斯沃斯的电视系统则被称为电子式电视。这种差别主要是因为传输和接收原理的不同。

到1928年，美国的RCA电视台率先播出第一套电视片《FelixTheCat》，从此，电视机开始改变了人类的生活、信息传播和思维方式。人类开始步入了电视时代。从黑白到彩色、从模拟到数字、从球面到平面。

电视信号系统包括公共信号通道、伴音通道和视放末级电路三个部分，他们的主要作用是对天线接收到的高频信号(包括图像信号和伴音信号)进行放大和处理，最终在荧光屏上重现出图像，并在扬声器中还原出伴音。卫星电视其作用是选择并放大由天线接收电视高额调谐器到的高频电视节目信号，经过混频处理得到38MHz的图像中额信号和31.5MHz的伴音中频(第一中频)信号声表面的作用是形成图像中放的幅频特性；其中，预中放的作用：放大信号(20dB放大量)，补偿声表面滤波器对信号的损耗；表面滤波器实现高额调谐器与图像中放之间的阻抗匹配。ACC(自动增益控制)电路的作用：通过控制中放和高放电路的增益，从而保持检波器输出AGC和ANC的视频信号电压幅度基本稳定；ANC(自动噪声抑制)电路的作用：减小电视外来噪渡信号对电视机的影响和干扰。

另外，热感应红外线传感器1只要人在预定距离内，就能检测到人体是否存在，是一种可探测静止人体的红外热释感应器。热感应红外线传感器1由透镜，感光元件，感光电路，机械部分和机械控制部分组成。通过机械控制部分和机械部分，带动红外感应部分做微小的左右或圆周运动，移动位置使感应器和人体之间能形成相对的移动，所以无论人体是移动还是静止，感光元件都可产生极化压差，感光电路发出有人的识别信号，达到探测静止人体的目的。此热感应红外线传感器1可应用于人体感应控制方面，并实现红外防盗和红外控制一体化，扩大了热感应红外线传感器1的应用范围。

采用本发明的电视机防沉迷观看设备，针对现有电视机防沉迷观看机制或偏于个人自觉监控或依赖简单的定时监控造成的监控效率低下的技术问题，在热感应红外线传感器检测到人体存在的基础上，对电视机开机时间和观众眼睑开合情况进行实时监控和数据统计，并引入权重计算模式，合理地计算出各种电视机防沉迷警报信息的启动时间，为观众保持良好的观看习惯提供重要的参考数据。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种电视机防沉迷观看设备，其特征在于，所述防沉迷观看设备包括热感应红外线传感器、开关状态检测器、高清摄像头、眼睑识别器和数字信号处理器，所述热感应红外线传感器用于检测电视机观众的存在，所述开关状态检测器用于计算电视机的运行时间，所述高清摄像头用于采集电视机观众的观众图像，所述眼睑识别器与所述高清摄像头连接，用于识别所述观众图像中的眼睑闭合情况，所述数字信号处理器与所述热感应红外线传感器、所述开关状态检测器和所述眼睑识别器分别连接，在所述热感应红外线传感器确定存在电视机观众时，基于所述运行时间和所述眼睑闭合情况，确定是否发出防沉迷报警信息；

所述防沉迷观看设备还包括：

计时器，为所述防沉迷观看设备提供计时数据；

用户输入机构，根据用户的操作，接收用户输入的时间权重值和疲劳权重值，还用于接收眼睑上限灰度阈值、眼睑下限灰度阈值、眼睑闭合度阈值、报警时间阈值和亮度阈值，所述眼睑上限灰度阈值和所述眼睑下限灰度阈值用于将图像中的眼睑和背景分离，所述眼睑闭合度阈值为一个百分比阈值；

静态存储器，与所述用户输入机构连接，接收并存储所述时间权重值、所述疲劳权重值、所述眼睑上限灰度阈值、所述眼睑下限灰度阈值、所述眼睑闭合度阈值、所述报警时间阈值和所述亮度阈值；

无线通信接口，与所述数字信号处理器连接，以将所述运行时间和所述闭合累计时间无线发送给电视机拥有者的移动终端，还将沉迷观看预警信号、沉迷观看报警信号或背景过暗报警信号无线发送给电视机拥有者的移动终端；

显示驱动器，与所述数字信号处理器连接，用于将所述运行时间和所述闭合累计时间显示在电视机屏幕上，还将沉迷观看预警信号、沉迷观看报警信号或背景过暗报警信号显示在电视机屏幕上；

亮度传感器，包括光敏电阻和低通滤波器，所述光敏电阻用于感应电视机所在环境的环境亮度，所述低通滤波器与所述光敏电阻连接，用于滤除所述环境亮度中的电视机亮度成分，以获得所述环境亮度中的背景亮度；

2.0声道扬声器，由磁铁、框架、定心支片、音圈、振膜和环锥型纸盆组成，所述2.0声道扬声器与所述数字信号处理器连接，用于播放与沉迷观看预警信号、沉迷观看报警信号或背景过暗报警信号对应的语音提示文件；

所述开关状态检测器与电视机开关和计时器分别连接，根据电视机开关状态和计时器的计时数值确定电视机当前的运行时间；

所述热感应红外线传感器设置在所述电视机的对面墙壁上，用于检测电视机观众的存在；

所述高清摄像头为CMOS摄像头，采集的观众图像的分辨率为1920×1080；

所述眼睑识别器与所述高清摄像头和所述静态存储器分别连接，包括图像预处理单元、图像分割单元和眼睑闭合度确定单元，所述图像预处理单元与所述高清摄像头连接，对所述观众图像依次执行小波滤波、对比度增强和灰度化处理，以获得灰度化观众图像，所述图像分割单元与所述图像预处理单元和所述静态存储器分别连接，将所述灰度化观众图像中灰度值在所述眼睑上限灰度阈值和所述眼睑下限灰度阈值之间的像素识别并组成眼睑子图案，所述眼睑闭合度确定单元与所述静态存储器、所述图像分割单元和所述计时器分别连接，检测眼睑子图案中的眼睑闭合度，并累计眼睑闭合度大于等于眼睑闭合度阈值的时间以作为闭合累计时间输出；

所述数字信号处理器与所述亮度传感器、所述热感应红外线传感器、所述眼睑闭合度确定单元和所述开关状态检测器分别连接，在所述背景亮度小于等于亮度阈值时，发出背景过暗报警信号，在所述热感应红外线传感器检测不存在电视机观众时，退出防沉迷观看模式，将所述眼睑闭合度确定单元和所述开关状态检测器的输出数据清零，在所述热感应红外线传感器检测存在电视机观众时，进入防沉迷观看模式；

其中，所述数字信号处理器在所述防沉迷观看模式中，接收所述运行时间、所述闭合累计时间、所述时间权重值和所述疲劳权重值，将所述运行时间和所述时间权重值的乘积加上所述闭合累计时间与所述疲劳权重值的乘积以作为报警参考时间，当所述报警参考时间大于等于所述报警时间阈值时，发出沉迷观看预警信号，当所述报警参考时间超出所述报警时间阈值的50％时，发出沉迷观看报警信号；

电力供应设备，连接所述电视机的供电电源，用于为所述防沉迷观看设备的各个电子设备提供电力供应；

所述图像预处理单元、所述图像分割单元和所述眼睑闭合度确定单元分别采用不同的FPGA芯片实现；

所述用户输入机构为所述电视机的输入按键；

所述开关状态检测器与电视机开关集成在一块集成电路板上。