CN107943527A - 睡眠自动关闭电子设备的方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种睡眠自动关闭电子设备的方法及其系统，包括：采集眼部图像；根据所述眼部图像确定眼睛状态；根据所述眼睛状态的持续时间判断睡眠状态；根据所述睡眠状态的持续时间确定是否关闭电子设备。本发明提供的睡眠自动关闭电子设备的方法，通过判断用户眼睛状态确定用户睡眠状态，无需大量训练样本，算法简便，计算效率高，本发明避免了能源的浪费，节能减排，并且利于提高用户的睡眠质量。

Description

睡眠自动关闭电子设备的方法及其系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种睡眠自动关闭电子设备的方法及其系统。

背景技术

随着科学技术的日新月异的发展，电子技术也在不断的向前探索，以满足人们的生活需求。近年来，电子生产行业以突飞猛进的速度崛起，我国的电子产品的生产、销售都在逐年快速增加，电子产业已经成为我国国民经济的一大支柱产业，大量新技术、新工艺不断应用于生产实际，大量高、新、精产品层出不穷，电子行业的发展也带动着相关行业的快速发展，拉动了我国国民经济的迅猛增长。电子产品与人们的生活密切相关，电子产品不断地改善着人们的生活方式和生活质量，人们的日常生活越来越离不开电子技术，“电子产品无处不在，电子技术无所不用，我们生活在电子时代”。

电子技术的发展将朝着智能化，集成化的方向发展。电子技术的发展带动各个学科的交叉发展。我国信息产业结构不合理，能源消耗大，环境污染日益严重，资源数量与污染治理约束着电子产业的发展。因此严格要求电子行业的节能减排，对电子产业乃至其它产业的可持续发展具有重要意义。

电视、手机、平板电脑等是现代生活必备的电子设备。在中国，智能手机的普及率达到37％以上，很多人将睡前读书看报的阅读习惯迁移到了智能手机的电子媒体，在睡前人们听着音乐，看着手机很容易睡着；抑或人们在使用电视或者电脑的时候也会悄然入睡。长此以往，不但会造成能源浪费，不利于节能减排，对人睡眠质量也会造成影响，进而影响身体健康。

发明内容

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种睡眠自动关闭电子设备的方法及其系统。

具体地，本发明一个实施例提出的一种睡眠自动关闭电子设备的方法，包括：

采集眼部图像；

根据所述眼部图像确定眼睛状态；

根据所述眼睛状态的持续时间判断睡眠状态；

根据所述睡眠状态的持续时间确定是否关闭电子设备。

在本发明的一个实施例中，根据所述眼部图像确定眼睛状态，包括：

根据所述眼部图像中肤色区域、眼珠区域和眼白区域的对比，采用三色灰度分水岭算法，提取眼线轮廓，形成所述二值化眼部灰度图；

根据所述二值化眼部灰度图确定眼角点；

根据所述眼角点确定眼睛状态。

在本发明的一个实施例中，采用三色灰度分水岭算法，提取眼线轮廓，形成二值化眼部灰度图，包括：

提取所述眼部图像中所有像素的灰度值，形成灰度直方图；

根据肤色区域、眼珠区域和眼白区域的灰度值差异，将所述灰度直方图二值化，形成二值化灰度直方图；

根据所述二值化灰度直方图确定调节阈值；

根据所述二值化灰度直方图及调节阈值提取所述眼线轮廓，形成所述二值化眼部灰度图。

在本发明的一个实施例中，所述眼角点包括第一眼角点、第二眼角点、第三眼角点及第四眼角点。

在本发明的一个实施例中，根据所述眼角点确定眼睛状态，包括：

连接所述第一眼角点、所述第二眼角点、所述第三眼角点及所述第四眼角点形成第一眼角角度、第二眼角角度、第三眼角角度及第四眼角角度；

根据第一眼角角度、第二眼角角度、第三眼角角度及第四眼角角度，通过眼部状态公式求解眼部状态值；

根据眼部状态值的大小确定眼睛状态。

在本发明的一个实施例中，根据所述眼睛状态的持续时间判断睡眠状态，包括：

当眼睛状态为睁开，则当前处于清醒状态；

当眼睛状态为闭合且持续时间大于第一状态阈值时间时，则当前处于睡眠状态。

在本发明的一个实施例中，根据所述睡眠状态的持续时间确定是否关闭电子设备，包括：

当所述睡眠状态的持续时间大于第二状态阈值时间时，则关闭电子设备；

否则，保持电子设备初始状态不变。

在本发明另一个实施例提出的睡眠自动关闭电子设备的系统，包括：采集器、处理器、存储器、计时器、电子设备；其中，

所述采集器用于采集眼部图像；

所述存储器电连接所述采集器，用于存储所述眼部图像；

所述处理器电连接所述存储器，用于处理所述眼部图像确定眼睛状态并发出控制指令；

所述计时器电连接所述存储器，用于接收所述处理器发出的所述控制指令进行计时操作；

所述电子设备电连接所述存储器，用于接收所述处理器发出的所述控制指令执行相关操作。

在本发明的一个实施例中，所述处理器还用于读取所述计时器的第一计时时间和第二计时时间，根据所述第一计时时间和所述第二计时时间，通过眼睛状态判断是否关闭所述电子设备；其中，

当眼睛状态为闭合且第一计时时间大于第一状态阈值时间，确定当前处于睡眠状态；

当前状态处于所述睡眠状态且第二计时时间大于第二状态阈值时间，确定关闭所述电子设备。

在本发明的一个实施例中，所述控制指令包括第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令；其中，

所述第一控制指令为所述处理器确定所述眼睛状态为闭合时，所述处理器向所述计时器发出的计时指令；

所述第二控制指令为所述处理器确定当前状态为睡眠状态时，所述处理器向所述计时器发出的计时指令；

所述第三控制指令为所述处理器确定需要关闭所述电子设备时，所述处理器向所述电子设备发出的关闭指令。

基于此，本发明具备如下优点：

本发明提供的睡眠自动关闭电子设备的方法的优点有：

1)本发明通过判断用户眼睛状态确定用户睡眠状态，无需大量训练样本，算法简便，计算效率高；

2)本发明判断用户眼睛状态的方法不受眼部图片方向的限制，准确率较高；

3)本发明避免了能源的浪费，节能减排；

4)本发明有利于提高用户的睡眠质量。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为本发明实施例提供的一种睡眠自动关闭电子设备的方法示意图；

图2为本发明实施例提供的一种眼部图像示意图；

图3为本发明实施例提供的一种眼部图像灰度直方图；

图4为本发明实施例提供的一种眼部图像二值化灰度直方图；

图5为本发明实施例提供的一种二值化眼部灰度图示意图；

图6为本发明实施例提供的一种眼角点提取示意图；

图7为本发明实施例提供的一种眼角角度示意图；

图8为本发明实施例提供的一种睡眠自动关闭电子设备的系统示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例一

请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种睡眠自动关闭电子设备的方法示意图。该方法包括如下步骤：

步骤1、采集眼部图像；

步骤2、根据所述眼部图像确定眼睛状态；

步骤3、根据所述眼睛状态的持续时间判断睡眠状态；

步骤4、根据所述睡眠状态的持续时间确定是否关闭电子设备。

其中，对于步骤2，可以包括：

步骤21)、根据所述眼部图像中肤色区域、眼珠区域和眼白区域的对比，采用三色灰度分水岭算法，提取眼线轮廓，形成所述二值化眼部灰度图；

步骤22)、根据所述二值化眼部灰度图确定眼角点；

步骤23)、根据所述眼角点确定眼睛状态。

其中，对于步骤21，可以包括：

步骤211)、提取所述眼部图像中所有像素的灰度值，形成灰度直方图；

步骤212)、根据肤色区域、眼珠区域和眼白区域的灰度值差异，将所述灰度直方图二值化，形成二值化灰度直方图；

步骤213)、根据所述二值化灰度直方图确定调节阈值；

步骤214)、根据所述二值化灰度直方图及调节阈值提取所述眼线轮廓，形成所述二值化眼部灰度图。

其中，对于步骤22中的所述眼角点可以包括第一眼角点、第二眼角点、第三眼角点及第四眼角点。

其中，对于步骤23中根据所述眼角点确定眼睛状态，可以包括：

步骤231)、连接所述第一眼角点、所述第二眼角点、所述第三眼角点及所述第四眼角点形成第一眼角角度、第二眼角角度、第三眼角角度及第四眼角角度；

步骤232)、根据第一眼角角度、第二眼角角度、第三眼角角度及第四眼角角度，通过眼部状态公式求解眼部状态值；

步骤233)、根据眼部状态值的大小确定眼睛状态。

其中，对于步骤3，可以包括：

当眼睛状态为睁开，则当前处于清醒状态；

当眼睛状态为闭合且持续时间大于第一状态阈值时间时，则当前处于睡眠状态。

其中，对于步骤4，可以包括：

当所述睡眠状态的持续时间大于第二状态阈值时间时，关闭电子设备；

否则，保持电子设备初始状态不变。

实施例二

在上述实施例一的基础上，实施例二对睡眠自动关闭电子设备的方法进一步说明。

该方法包括如下步骤：

步骤1、采集眼部图像

通过拍照等手段，获取单纯眼部的图像，如图2所示，图2为本发明实施例提供的一种眼部图像示意图。

步骤2、确定眼睛状态

对采集到的眼部图像进行分析处理，判断眼睛处于睁开或者闭合的状态。具体方法如下所示：

步骤21)、提取眼线轮廓

根据眼部图像中肤色区域、眼珠区域和眼白区域的对比，采用三色灰度分水岭算法，提取眼线轮廓。

步骤a)、提取像素的灰度值

由于肤色区域，眼珠区域和眼白区域这3个区域的灰度值有明显差异，并且3个区域中的任意1个区域中，均含有较多数量像素，这些像素的灰度值几乎处于同一范围。因此扫描所有像素，得到每个像素点的灰度值。

步骤b)、设置调节阈值

由于照片准确度原因，设置补偿；根据不同肤色，设置肤色区域；肤色区域、眼珠区域和眼白区域这三种区域对应的调节阈值分别为第一调节阈值、第二调节阈值及第三调节阈值。调节方式可以为手动或自动，自动调节方式如下所述：

步骤b11)、根据所有像素点的灰度值，绘制直方图曲线，如图3所示，图3为本发明实施例提供的一种眼部图像灰度直方图。由于眼白区域灰度值最大，所以其灰度值区域在200左右；眼珠区域灰度值最小，所以其灰度值区域在25左右；皮肤区域的灰度值居中，所以其灰度值区域在75左右。假设其它灰度值区域像素数基本为0。为了自动区分三种区域，取图3中所有像素数量为0的点，如下公式所示：

其中i为横坐标，D为横坐标距离，H为纵坐标值。即以i为起点，以i+D为终点的所有纵坐标之和的均值，小于补偿值k，那么这D个点，为0；否则为1。

步骤b12)、将图3进行步骤b1中的公式变换后形成的结果如图4所示，图4为本发明实施例提供的一种眼部图像二值化灰度直方图。图4包括第一灰度值区间11、第二灰度值区间12及第三灰度值区间13。最终获得第一调节阈值、第二调节阈值及第三调节阈值，如下述公式所示：

THR1＝(POS1+POS2)/2

THR2＝(POS3+POS4)/2

THR3＝POS5

其中，THR1为第一调节阈值，THR2为第二调节阈值，THR3为第三调节阈值；POS1为第一灰度值区间11的终点，即第一灰度值区间的最大值；POS2为第二灰度值区间12的起点，即第二灰度值区间的最小值；POS3为第二灰度值区间12的终点，即第二灰度值区间的最大值；POS4为第三灰度值区间13的起点，即第三灰度值区间的最小值；POS5为第三灰度值区间13的终点，即第三灰度值区间的最大值。

步骤c)、对于二值化灰度直方图，提取0～THR1的所有像素作为第一像素区域，记为PIX1；提取THR1～THR2的所有像素作为第二像素区域，记为PIX2，提取THR2～THR3的所有像素作为第三像素区域，记为PIX3。其中这3个区域的灰度值大小排序为PIX1<PIX2<PIX3。为了简化提取眼线轮廓的操作，假设PIX1＝PIX2。最终形成的二值化眼部灰度图如图5所示，图5为本发明实施例提供的一种二值化眼部灰度图示意图。

步骤22)、确定眼角点

在图5得到的二值化眼部灰度图中，以眼珠中心为圆心，采用一条直线以角度a进行旋转，直到360度旋转完毕。最终直线上白色像素点，即第三像素区域的像素点最多时，该直线与黑白，即第二像素区域及第三像素区域交界的点为第一眼角点及第二眼角点，记为T1和T2；同理，白色像素点最少时，该直线与黑白交界的点为第三眼角点及第四眼角点，记为T3和T4；如图6所示，图6为本发明实施例提供的一种眼角点提取示意图。

步骤23)、判断眼睛状态

如图7所示，图7为本发明实施例提供的一种眼角角度示意图。连接TI、T3、T2、T4，得到第一眼角角度、第二眼角角度、第三眼角角度及第四眼角角度，记作b1、b2、b3、b4。根据眼部状态公式判断眼睛状态。眼部状态公式如下所示：

其中，offset0和offset1为误差补偿，根据拍照设备的不同误差补偿不同。当θ越小，说明眼睛越接近闭合，反之θ越大，说明眼睛睁开的幅度越大。当θ＝0时，眼睛完全闭合，由于个体差异，眼睛睁开状态可以定义阈值判断。

步骤3、判断睡眠状态

当眼睛状态为睁开，当前处于清醒状态；

当眼睛状态为闭合时，此时需要判断闭合持续时间。若闭合时间超过第一状态阈值时间时，当前处于睡眠状态；否则，闭合时间小于第一状态阈值，当前处于清醒状态。通过判断眼睛闭合是否持续一段时间以上，可以排除正常眨眼或者用户无意识的将眼睛闭合一段时间带来的误差。

步骤4、确定是否关闭电子设备

当判断出用户处于睡眠状态后，此时需要判断睡眠持续时间。当睡眠时间超过第二状态阈值时间时，可确定用户处于完全睡眠状态，电子设备的运行会带来能源的浪费，电子设备发出的声音以及辐射信号等也会对睡眠质量产生影响，因此，需要将电子设备关闭。

本发明提出的睡眠自动关闭电子设备的方法，通过眼角点来判断眼睛的状态，无需大量的高清图像学习模板，能够较好的降低运算复杂度，提高实时性，可靠性高，具有广泛的应用前景，此外本发明无需昂贵复杂的设备，成本低廉。

实施例三

请参见图8，图8为本发明实施例提供的一种睡眠自动关闭电子设备的系统示意图。该系统包括：

采集器、处理器、存储器、计时器、电子设备；其中，

所述采集器用于采集眼部图像；

所述存储器电连接所述采集器，用于存储所述眼部图像；

所述处理器电连接所述存储器，用于处理所述眼部图像确定眼睛状态并发出控制指令；

所述计时器电连接所述存储器，用于接收所述处理器发出的所述控制指令进行计时操作；

所述电子设备电连接所述存储器，用于接收所述处理器发出的所述控制指令执行相关操作。

进一步地，所述处理器还用于读取所述计时器的第一计时时间和第二计时时间，根据所述第一计时时间和所述第二计时时间，通过眼睛状态判断是否关闭所述电子设备；其中，

当眼睛状态为闭合且第一计时时间大于第一状态阈值时间，确定当前处于睡眠状态；

当前状态处于所述睡眠状态且第二计时时间大于第二状态阈值时间，确定出需要关闭所述电子设备。

进一步地，所述控制指令包括第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令；其中，

所述第一控制指令为所述处理器确定出所述眼睛状态为闭合后，所述处理器向所述计时器发出的计时指令；

所述第二控制指令为所述处理器确定出当前状态为睡眠状态后，所述处理器向所述计时器发出的计时指令；

所述第三控制指令为所述处理器确定出需要关闭所述电子设备后，所述处理器向所述电子设备发出的关闭指令。

实施例四

在上述实施例三的基础上，实施例四对睡眠自动关闭电子设备的系统进一步说明。

该系统包括：采集器41、存储器42、处理器43、计时器44、电子设备45。

采集器41用来采集眼部图像。采集器41可以是内置到电子设备45的摄像头，也可是在电子设备45外单独配备的摄像头、相机等具有拍照功能的设备。

优选地，采集器41可以为多个摄像头，分别设置在电子设备45的上下方或者左右侧，避免人眼落入采集器41的盲区导致误差产生。

优选地，采集器41还可以增加一个红外传感器，红外传感器检测出人脸的大概方位后，调整摄像头的位置，进行眼部图像的采集，提高采集的精确性。

存储器42电连接采集器41，用来存储采集器41采集的眼部图像。

处理器43依次电连接存储器42、计时器44、电子设备45。处理器43用来读取存储器中的眼部图像，并判断出眼睛状态是睁开还是闭合。判断方法可以采用实施例一和实施例二中所描述的方法。当眼睛状态为闭合时，处理器43向计时器44发送计时启动指令，即第一控制指令，此时，计时器44开始第一次计时，将第一次计时的持续时间记为第一计时时间。当第一计时时间大于第一状态阈值时间，确定当前处于睡眠状态。当判断出用户处于睡眠状态后，处理器43向计时器44发送计时启动指令，即第二控制指令，此时，计时器44开始第二次计时，将第二次计时的持续时间记为第二计时时间。当第二计时时间大于第二状态阈值时间，处理器43向电子设备45发出的关闭指令，即第三控制指令。

优选地，第一状态阈值时间为判断用户是否处于睡眠状态的参数，用户可以自行定义，或者根据经验值预先设置初始值，可以设置为10-20分钟。第二状态阈值时间为判断电子设备45是否需要关闭的参数，同理，用户可以自行定义，或者根据经验值预先设置初始值，可以设置为5-10分钟。

优选地，计时器44可以选择具有多次计时功能的计时器。本系统需要计时两次，第一次计时为眼睛闭合时间，判断睡眠状态；第二次计时以判断出睡眠状态开始，记录睡眠的持续时间。当处理器43检测到眼睛状态为睁开后，向计时器44发出计时终止指令，此时计时器44停止两次计时，并全部清零。

本系统中的处理器43可以选择ARM芯片、DSP处理器等。

本系统中的电子设备45可以是手机、平板等移动终端设备，还可以是电视、显示屏等终端设备。

综上所述，本文中应用了具体个例对本发明一种睡眠自动关闭电子设备的方法及其系统进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (10)

1.一种睡眠自动关闭电子设备的方法，其特征在于，包括：

采集眼部图像；

根据所述眼部图像确定眼睛状态；

根据所述眼睛状态的持续时间判断睡眠状态；

根据所述睡眠状态的持续时间确定是否关闭电子设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述眼部图像确定眼睛状态，包括：

根据所述眼部图像中肤色区域、眼珠区域和眼白区域的对比，采用三色灰度分水岭算法，提取眼线轮廓，形成所述二值化眼部灰度图；

根据所述二值化眼部灰度图确定眼角点；

根据所述眼角点确定眼睛状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用三色灰度分水岭算法，提取眼线轮廓，形成二值化眼部灰度图，包括：

提取所述眼部图像中所有像素的灰度值，形成灰度直方图；

根据肤色区域、眼珠区域和眼白区域的灰度值差异，将所述灰度直方图二值化，形成二值化灰度直方图；

根据所述二值化灰度直方图确定调节阈值；

根据所述二值化灰度直方图及调节阈值提取所述眼线轮廓，形成所述二值化眼部灰度图。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述眼角点包括第一眼角点、第二眼角点、第三眼角点及第四眼角点。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述眼角点确定眼睛状态，包括：

连接所述第一眼角点、所述第二眼角点、所述第三眼角点及所述第四眼角点形成第一眼角角度、第二眼角角度、第三眼角角度及第四眼角角度；

根据第一眼角角度、第二眼角角度、第三眼角角度及第四眼角角度，通过眼部状态公式求解眼部状态值；

根据眼部状态值的大小确定眼睛状态。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述眼睛状态的持续时间判断睡眠状态，包括：

当眼睛状态为睁开，则当前处于清醒状态；

当眼睛状态为闭合且持续时间大于第一状态阈值时间时，则当前处于睡眠状态。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述睡眠状态的持续时间确定是否关闭电子设备，包括：

当所述睡眠状态的持续时间大于第二状态阈值时间时，则关闭电子设备；

否则，保持电子设备初始状态不变。

8.一种睡眠自动关闭电子设备的系统，其特征在于，包括：采集器、处理器、存储器、计时器、电子设备；其中，

所述采集器用于采集眼部图像；

所述存储器电连接所述采集器，用于存储所述眼部图像；

所述处理器电连接所述存储器，用于处理所述眼部图像确定眼睛状态并发出控制指令；

所述计时器电连接所述存储器，用于接收所述处理器发出的所述控制指令进行计时操作；

所述电子设备电连接所述存储器，用于接收所述处理器发出的所述控制指令执行相关操作。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述处理器还用于读取所述计时器的第一计时时间和第二计时时间，根据所述第一计时时间和所述第二计时时间，通过眼睛状态判断是否关闭所述电子设备；其中，

当眼睛状态为闭合且第一计时时间大于第一状态阈值时间，确定当前处于睡眠状态；

当前状态处于所述睡眠状态且第二计时时间大于第二状态阈值时间，确定关闭所述电子设备。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制指令包括第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令；其中，

所述第一控制指令为所述处理器确定所述眼睛状态为闭合时，所述处理器向所述计时器发出的计时指令；

所述第二控制指令为所述处理器确定当前状态为睡眠状态时，所述处理器向所述计时器发出的计时指令；

所述第三控制指令为所述处理器确定需要关闭所述电子设备时，所述处理器向所述电子设备发出的关闭指令。