CN107369305A - 一种儿童视力保护系统及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种儿童视力保护系统，包括MCU控制器、摄像头、人脸存储器、人脸识别模块、红外测距模块、人眼视线方向确认模块、计时模块、报警模块和显示屏开关电源模块；摄像头、红外测距模块、人眼视线方向确认模块和计时模块分别与MCU控制器的输入端连接，人脸存储器和人脸识别模块分别与MCU控制器双向连接；报警模块和显示屏开关电源模块分别与MCU控制器的输出端连接。本发明通过人脸识别模块判断显示屏前的人是否为需保护视力的人，红外测距模块检测儿童的观看距离，并通过报警模块进行提醒，确保儿童保持合理的观看距离。角度确认模块判断儿童是否直视显示屏。计时模块记录观看时长，若时间太长，则MCU控制器切断显示屏电源，保护儿童的视力。

Description

一种儿童视力保护系统及其使用方法
技术领域
本发明属于儿童视力保护技术领域，具体涉及一种儿童视力保护系统及其使用方法。
背景技术
随着现代电子信息产业的发展，各种各样的电子产品层出不穷，已融进千家万户，而儿童与电子产品的接触也日益广泛。如儿童在很小的年龄阶段就开始沉迷于玩手机、电脑游戏及看电视等，这使得儿童的视力日渐受损，严重损害了儿童的视力健康，对他们以后的发展造成了很多困扰和不良影响。
在我国儿童眼睛近视的人数近年来一直呈上升趋势，且有一部分少年儿童尚未步入中学就已经近视。产生这种近视现象的原因除遗传之外，最大的因素就是由于学习强度太大导致的眼睛过度劳累以及平时长期直视显示屏幕等造成的视力伤害。
对于预防儿童近视，目前社会上有许多方法。比如，平时看书、写字要让孩子养成正确的姿势，作业与眼睛的距离应保持在适当的距离；调节好光线，光线太弱增加眼睛的调节负担，太强对眼睛刺激大；控制看书时间，看书时间过长易引起眼肌疲劳，孩子会感到眼睛发酸发胀，长期必然会影响视力；合理营养，加强锻炼，增强体质等。
我国目前市场上的一些预防儿童近视的仪器多数为一些眼部按摩仪，或在同一片眼镜上分装观看远近景的不同镜片来预防近视。考虑到现阶段儿童的习性，在不抵触儿童与显示屏幕接触的情况下，设计一个预防儿童近视的显示器控制系统是很有意义的。
发明内容
针对现有技术中描述的不足，本发明提供一种儿童视力保护系统及其使用方法，可对儿童观看显示屏的时长以及观看距离进行监控，达到预防儿童近视。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种儿童视力保护系统，包括MCU控制器、摄像头、人脸存储器、人脸识别模块、红外测距模块、人眼视线方向确认模块、计时模块、报警模块和显示屏开关电源模块；所述摄像头，安装在儿童观看的显示屏上端，用于采集显示屏前方的人脸图像并将采集的图像信息上传至MCU控制器内；所述人脸存储器，用于预先存储要保护儿童的脸部图像并与MCU控制器双向连接；所述人脸识别模块，用于判断采集的人脸图像是否与预存的图像相匹配，并将判断结果上传至MCU控制器内；所述红外测距模块，用于检测儿童距离显示屏的距离并将测量结果上传至MCU控制器内；所述人眼视线方向确认模块，用于判断儿童是否直视显示屏并将判断结果上传至MCU控制器内；所述计时模块，用于记录儿童观看显示屏的时长并将时长上传至MCU控制器内；所述报警模块，用于接收MCU控制器的控制命令发出警报声提醒儿童；所述显示屏开关电源模块，MCU控制器的输出端与显示屏开关电源模块的控制端相连，显示屏由开关电源进行供电。
所述人脸识别模块安装在显示屏上方，采用的是具有可见光及近红外像素的高清摄像头，可覆盖显示屏前方整个目标区域。
所述红外测距模块采用的是红外测距传感器，安装在显示屏左右两侧，可检测显示屏前方整个目标区域。
所述人眼视线方向确认模块采用的是具有可见光及近红外像素的高清摄像头，安装在显示屏上方；人眼视线方向确认模块先进行人脸图像提取，再人眼检测及虹膜轮廓提取并将信息传输至MCU控制器内，MCU控制器计算人眼视线方向。
一种儿童视力保护系统的使用方法，步骤如下，S1，先在人脸存储器输入若干需要进行视力保护的儿童脸部图像；S2，摄像头采集显示屏前方的人脸图像，并将采集的图像传输至MCU控制器内；S3，MCU控制器从人脸存储器调取预存的图像，并将预存图像和采集图像传输至人脸识别模块内，人脸识别模块进行判断是否是需要进行视力保护的儿童，若是，则进行下一步，否则，返回步骤S2；S4，人眼视线方向确认模块先进行人脸图像提取，再人眼检测及虹膜轮廓提取并将信息传输至MCU控制器内， MCU控制器采用深度学习法计算人眼视线方向，来判断儿童是否直视显示屏；若是，则判定为儿童在看电视，启动计时模块并进行下一步，否则，返回步骤S2；S5，红外测距传感器检测儿童距离显示屏的距离，并将检测距离传输至MCU控制器内，MCU控制器比较检测距离与设定距离并调取计时模块的信息，若检测距离小于设定距离，MCU控制器控制报警模块发出语音提醒儿童加大观看距离；若在设定时间内检测距离仍未加大，则MCU控制器对显示屏开关电源模块的控制端发出控制信号，开关电源断电；若检测距离大于设定距离，则进行下一步；S6，计时模块记录儿童观看电视的时长并将时长传至MCU控制器内，MCU控制器比较观看时长与设定时长，若观看时长大于设定时长，则MCU控制器对显示屏开关电源模块的控制端发出控制信号，开关电源断电；否则，返回步骤S5。
本发明通过人脸存储器预存需要保护视力的儿童脸部图像，并通过人脸识别模块判断显示屏前的人是否为需要保护视力的人，提高本发明的针对性。红外测距模块检测待保护儿童的观看距离，并通过报警模块进行提醒，确保儿童保持合理的观看距离，防止近视。人眼视线方向确认模块判断儿童是否直视显示屏，进而判断儿童是否观看电视，提高本发明的检测精度。计时模块记录观看时长，防止儿童观看时间超长，若时间太长，则MCU控制器控制显示屏电源开关切断显示屏电源，保护儿童的视力，防止近视。本发明针对性强，检测准确，能有效预防儿童在不同场合及不同程度下的视力下降问题。本发明的保护过程是实时进行的，整个控制系统实时在线检测，实时控制，有效避免了人为的主动参与，在节省人力的同时，能够更为精确地实施保护控制。此外，本发明更易于克服造成儿童视力损伤的一些主要问题，比如儿童长时间观看显示屏幕、儿童近距离观看显示屏幕及儿童习惯性双眼直视显示屏幕。本发明针对这些问题均有合理的控制及实施方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种儿童视力保护系统，包括MCU控制器、摄像头、人脸存储器、人脸识别模块、红外测距模块、人眼视线方向确认模块、计时模块、报警模块和显示屏开关电源模块；所述摄像头，安装在儿童观看的显示屏上端，用于采集显示屏前方的人脸图像并将采集的图像信息上传至MCU控制器内；所述人脸存储器，用于预先存储要保护儿童的脸部图像并与MCU控制器双向连接；所述人脸识别模块，用于判断采集的人脸图像是否与预存的图像相匹配，并将判断结果上传至MCU控制器内；所述红外测距模块，用于检测儿童距离显示屏的距离并将测量结果上传至MCU控制器内；所述人眼视线方向确认模块，用于判断儿童是否直视显示屏并将判断结果上传至MCU控制器内；所述计时模块，用于记录儿童观看显示屏的时长并将时长上传至MCU控制器内；所述报警模块，用于接收MCU控制器的控制命令发出警报声提醒儿童；所述显示屏开关电源模块，MCU控制器的输出端与显示屏开关电源模块的控制端相连，显示屏由开关电源进行供电。
所述人脸识别模块安装在显示屏上方，采用的是具有可见光及近红外像素的高清摄像头，可覆盖显示屏前方整个目标区域。
所述红外测距模块采用的是红外测距传感器，安装在显示屏左右两侧，可检测显示屏前方整个目标区域。
所述人眼视线方向确认模块采用的是具有可见光及近红外像素的高清摄像头，安装在显示屏上方；人眼视线方向确认模块先进行人脸图像提取，再人眼检测及虹膜轮廓提取并将信息传输至MCU控制器内，MCU控制器计算人眼视线方向。
在上述设备的基础上，提供一种儿童视力保护系统的使用方法，如图1所示，步骤如下：
S1，先在人脸存储器输入若干需要进行视力保护的儿童脸部图像。
S2，摄像头采集显示屏前方的人脸图像，并将采集的图像传输至MCU控制器内。
S3，MCU控制器从人脸存储器调取预存的图像，并将预存图像和采集图像传输至人脸识别模块内，人脸识别模块进行判断是否是需要进行视力保护的儿童，若是，则进行下一步，否则，返回步骤S2。
S4，人眼视线方向确认模块先进行人脸图像提取，再人眼检测及虹膜轮廓提取并将信息传输至MCU控制器内， MCU控制器采用深度学习法计算人眼视线方向，来判断儿童是否直视显示屏；若是，则判定为儿童在看电视，启动计时模块并进行下一步，否则，返回步骤S2。
S5，红外测距传感器检测儿童距离显示屏的距离，并将检测距离传输至MCU控制器内，MCU控制器比较检测距离与设定距离并调取计时模块的信息，若检测距离小于设定距离，MCU控制器控制报警模块发出语音提醒儿童加大观看距离；若在设定时间内检测距离仍未加大，则MCU控制器对显示屏开关电源模块的控制端发出控制信号，开关电源断电；若检测距离大于设定距离，则进行下一步。
S6，计时模块记录儿童观看电视的时长并将时长传至MCU控制器内，MCU控制器比较观看时长与设定时长，若观看时长大于设定时长，则MCU控制器对显示屏开关电源模块的控制端发出控制信号，开关电源断电；否则，返回步骤S5。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种儿童视力保护系统，其特征在于：包括MCU控制器、摄像头、人脸存储器、人脸识别模块、红外测距模块、人眼视线方向确认模块、计时模块、报警模块和显示屏开关电源模块；所述摄像头，安装在儿童观看的显示屏上端，用于采集显示屏前方的人脸图像并将采集的图像信息上传至MCU控制器内；所述人脸存储器，用于预先存储要保护儿童的脸部图像并与MCU控制器双向连接；所述人脸识别模块，用于判断采集的人脸图像是否与预存的图像相匹配，并将判断结果上传至MCU控制器内；所述红外测距模块，用于检测儿童距离显示屏的距离并将测量结果上传至MCU控制器内；所述人眼视线方向确认模块，用于判断儿童是否直视显示屏并将判断结果上传至MCU控制器内；所述计时模块，用于记录儿童观看显示屏的时长并将时长上传至MCU控制器内；所述报警模块，用于接收MCU控制器的控制命令发出警报声提醒儿童；所述显示屏开关电源模块，MCU控制器的输出端与显示屏开关电源模块的控制端相连，显示屏由开关电源进行供电。
2.根据权利要求1所述的儿童视力保护系统，其特征在于：所述人脸识别模块安装在显示屏上方，采用的是具有可见光及近红外像素的高清摄像头，可覆盖显示屏前方整个目标区域。
3.根据权利要求1所述的儿童视力保护系统，其特征在于：所述红外测距模块采用的是红外测距传感器，安装在显示屏左右两侧，可检测显示屏前方整个目标区域。
4.根据权利要求1所述的儿童视力保护系统，其特征在于：所述人眼视线方向确认模块采用的是具有可见光及近红外像素的高清摄像头，安装在显示屏上方；人眼视线方向确认模块先进行人脸图像提取，再人眼检测及虹膜轮廓提取并将信息传输至MCU控制器内，MCU控制器计算人眼视线方向。
5.根据权利要求1-4中任一所述的儿童视力保护系统的使用方法，其特征在于：步骤如下，S1，先在人脸存储器输入若干需要进行视力保护的儿童脸部图像；S2，摄像头采集显示屏前方的人脸图像，并将采集的图像传输至MCU控制器内；S3，MCU控制器从人脸存储器调取预存的图像，并将预存图像和采集图像传输至人脸识别模块内，人脸识别模块进行判断是否是需要进行视力保护的儿童，若是，则进行下一步，否则，返回步骤S2；S4，人眼视线方向确认模块先进行人脸图像提取，再人眼检测及虹膜轮廓提取并将信息传输至MCU控制器内，MCU控制器采用深度学习法计算人眼视线方向，来判断儿童是否直视显示屏；若是，则判定为儿童在看电视，启动计时模块并进行下一步，否则，返回步骤S2；S5，红外测距传感器检测儿童距离显示屏的距离，并将检测距离传输至MCU控制器内，MCU控制器比较检测距离与设定距离并调取计时模块的信息，若检测距离小于设定距离，MCU控制器控制报警模块发出语音提醒儿童加大观看距离；若在设定时间内检测距离仍未加大，则MCU控制器对显示屏开关电源模块的控制端发出控制信号，开关电源断电；若检测距离大于设定距离，则进行下一步；S6，计时模块记录儿童观看电视的时长并将时长传至MCU控制器内，MCU控制器比较观看时长与设定时长，若观看时长大于设定时长，则MCU控制器对显示屏开关电源模块的控制端发出控制信号，开关电源断电；否则，返回步骤S5。
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