CN109602158A - 一种具有智能摄像矫姿功能学习桌 - Google Patents

Abstract

本发明属于学习用桌椅领域，尤其涉及一种具有智能摄像矫姿功能学习桌。包括学习桌桌架总成以及设置在学习桌桌架总成顶部的桌板，所述桌板的后端设置有书架，所述书架上设置有智能摄像矫姿装置，所述智能摄像矫姿装置包括装置底壳盒以及与装置底壳盒相配合的装置外壳，所述装置底壳盒内设置有智能摄像矫姿电路板、时间继电器以及红外传感器模块，所述装置外壳上设置有与智能摄像矫姿电路板电性连接的视频输入器、声音播放器、红外活体探头以及电源输入座，本发明提供的儿童学习桌上有助于提高孩子的学习效率和学习质量，有利于孩子养成健康的学习习惯。

Description

一种具有智能摄像矫姿功能学习桌

技术领域

本发明属于学习用桌椅领域，尤其涉及一种具有智能摄像矫姿功能学习桌。

背景技术

目前，大多数孩子的学习都要独立完成，父母无法做到时时刻刻陪着孩子完成作业以及其他学习任务，因而父母也就无法特别具体地了解孩子的学习情况，例如包括学习内容、学习时间长短、学习效率、学习专心程度等等。而且，父母也无法掌握孩子在学习期间的各种问题，例如是否存在不正确的学习姿势等，也无法有针对性地对孩子进行说教。

因而，需要一种这样的学习桌：该学习桌可以解决或至少减轻上述现有技术中所存在的部分或全部缺点。

发明内容

本发明针对上述的学生在利用学习桌进行学习时所存在的技术问题，提出一种设计合理、结构简单、成本低廉且能够实现智能矫正学习姿势的具有智能摄像矫姿功能学习桌。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种具有智能摄像矫姿功能学习桌，包括学习桌桌架总成以及设置在学习桌桌架总成顶部的桌板，所述桌板的后端设置有书架，所述书架上设置有智能摄像矫姿装置，所述智能摄像矫姿装置包括装置底壳盒以及与装置底壳盒相配合的装置外壳，所述装置底壳盒内设置有智能摄像矫姿电路板、时间继电器以及红外传感器模块，所述装置外壳上设置有与智能摄像矫姿电路板电性连接的视频输入器、声音播放器、红外活体探头以及电源输入座，所述智能摄像矫姿电路上板设计有图像识别芯片、语音芯片、音频输出端口、电源输入端口、视频输入端口、网络输入端口。

作为优选，所述学习桌桌架总成包括对称设置的桌脚以及设置在连接两个桌脚顶部前、后端的前梁和后梁。

作为优选，所述桌脚为工字脚、片状脚、柜体脚、手调升降脚或电动升降脚。

作为优选，所述桌板包括固定在学习桌桌架总成后端的固定板以及设置在学习桌桌架总成的活动板，所述学习桌桌架总成上设置有用于活动板调整倾斜角度的调斜机构。

作为优选，所述视频输入器为数字摄像头或模拟摄像头。

作为优选，所述装置外壳的前端呈斜面状设置，所述视频输入器以及红外活体探头设置在装置外壳的斜面上。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

本发明通过提供一种具有智能摄像矫姿功能学习桌，通过智能摄像矫姿装置实现对儿童座姿检测正常与否，检测并语音提醒矫正座姿，同时，父母可以远程监控的功能，并且人离不会产生误报警。本发明提供的儿童学习桌上有助于提高孩子的学习效率和学习质量，有利于孩子养成健康的学习习惯。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1提供的具有智能摄像矫姿功能学习桌的结构示意图；

图2为实施例1提供的学习桌桌架总成的结构示意图；

图3为实施例1提供的智能摄像矫姿装置的结构示意图；

图4为实施例1提供的智能摄像矫姿装置的爆炸图；

以上各图中，1、学习桌桌架总成；11、桌脚；12、前梁；13、后梁；14、调斜机构；2、桌板；21、固定板；22、活动板；3、书架；4、智能摄像矫姿装置；41、装置底壳盒；42、装置外壳；43、智能摄像矫姿电路板；431、网络输入端口；44、时间继电器、45、红外传感器模块；46、视频输入器；47、声音播放器；48、红外活体探头；49、电源输入座；

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1，如图1、图2所示，本实施例旨在提供一种能够帮助学生在学习时提供矫正提醒的具有智能摄像矫姿功能学习桌，为此，本实施提供的具有智能摄像矫姿功能学习桌，包括学习桌桌架总成1以及设置在学习桌桌架总成1顶部的桌板2，在本实施例中，学习桌桌架总成1包括对称设置的桌脚11以及设置在连接两个桌脚11顶部前、后端的前梁12和后梁13，这样，由桌脚11、前梁12和后梁13构成了整个学习桌的框架，桌脚11可以为工字脚、片状脚、柜体脚、手调升降脚或电动升降脚，在本实施例中，采用工字脚的结构。

桌板2和现有的学习桌一样，包括固定在学习桌桌架总成1后端的固定板21以及设置在学习桌桌架总成1的活动板22，在本实施例中，固定板21整体呈L型设置，除了设置在活动板22后方的一部外，在活动板22的一侧也设置了一部分固定板21，这样设置的目的，主要是方便学生放置一些正在使用中的学习工具，为了使活动板22可以调整倾斜角度，在本实施例中，学习桌桌架总成1上设置有用于活动板22调整倾斜角度的调斜机构14，调斜机构14采用现有学习桌常见的五金调斜机构14，在本实施例中，由于将调斜机构14一端固定在后梁13上，另一端固定在活动桌板2上，调斜机构14也可以采用本公司申请的一种儿童学习桌调斜装置{专利号：CN201820415419.7}或一种平台角度调节装置{专利号：CN201520288667.6}；为了实现两个桌脚11同时提升，还在手动或电动升降桌脚11，升降机构上应用了本公司申请的单输入双输出变速箱{专利号：CN201720054172.6}或一种双输入输岀式升降桌变速机构{专利号CN201621043111.1}进行同时升降。

为了方便学生放置一些书籍或其他学习工作，在桌板2的后端设置有书架3，在本实施例中，书架3为两层结构设计，且书架3上设置有一个竖直设置的隔板，隔板设置在固定板21的拐角处。

为了达到矫正学生学习姿势的目的，在本实施例中，书架3上设置有智能摄像矫姿装置4，具体的说，智能摄像矫姿装置4包括装置底壳盒41以及与装置底壳盒41相配合的装置外壳42，在装置底壳盒41内设置有智能摄像矫姿电路板43、时间继电器44以及红外传感器模块45，在装置外壳42上设置有与智能摄像矫姿电路板43电性连接的视频输入器46、声音播放器47、红外活体探头48以及电源输入座49，红外活体探头48主要用于检测人体，智能摄像矫姿电路板43主要用于实现学生坐姿算法的计算以及控制各部件进行工作，声音播放器47主要提供播放提醒语音；红外传感器模块45主要配合红外活体探头48工作，视频输入器46主要为智能摄像矫姿电路板43提供学生实时姿势的视频，视频输入器46就是摄像头；电源输入座49就是现有常见的USB结构，主要为整个设备提供电能，在装置底壳盒41还设置有电源，电源为锂电池，电源输入座49为电源提供电能。

当学生坐到学习桌前，红外活体探头48发射红外线到人体，测得学生入座。进而，输出电平信号触发时间继电器44，时间继电器44触发端与红外传感器模块45信号输出端电性连接，时间继电器44常开端与电源输入正极端连接，时间继电器44公共端与智能摄像矫姿电路板43的电源输入端口正极端电性连接；因此，当时间继电器44导通，安装在底壳盒的智能摄像矫姿电路板43，安装在外壳体声音播放器47、视频输入器46接通电源开始工作。

为了实现上述目的，智能摄像矫姿电路上板上设计有图像识别芯片、语音芯片、音频输出端口、电源输入端口、视频输入端口、网络输入端口431。

其中，图像识别芯片模块有若干个IO输出端，与语音芯片不同触发端电性连接；图像识别芯片模块IO输入端，包括数字信号输入端，或模拟信号转换成数字模式输入端，与视频输入设备电性连接；图像识别芯片模块工作方式可以为现有常见的图像识别的方式，也可以为本实施例提供的方式，本实施例提供以下几种运算方法。

图像识别芯片模块软件程序逻辑为：接通电源启，视频输入器46输入第一个像片或者输入第一段视频并存入图像识别芯片储存器，第二个像片外形或者第二段视频画面活体位置与第1像片外形或者视频画面活体位置对比，近似度在设定阀值范围内，芯片输出端没电平输出，语音芯片输出端没音频信号，声音播放器47不工作；当视频输入器46后一像片或者第二段视频画面存入储存器时，程序将与前一像片外形或者第一段视频画面活体位置对比，近似度超出阀值范围内，图像识别芯片输出高电平触发语音芯片输出端输出音频信号播放器工作，即播放存在语音芯片储存器中语音内容。

图像识别芯片模块芯片对比图像识别的方法，包括下述方法：256色转灰度图法、Walsh变换法、二值化变换法、阈值变换法、傅立叶变换法、离散余弦变换法、高斯平滑法、图像平移法、图像缩放法、图像旋转法等，但不局限于上述方法。

图像识别芯片模块芯片对比图像识别的运算方法，还包括与另一个图片进行与非(NAND)运算，与另一个图片进行或非(NOR)运算，与另一个图片进行异或(XOR)运算，与另一个图片进行异或非(XNOR)运算；运算包括但不局限于：通过图像获取像素(x，y)方法来获取一个像素点的值：对于灰度图:返回(x，y)坐标的灰度值；对于彩色图:返回(x，y)坐标的(r，g，b)的元组；运算包括但不局限于：通过image.set_pixel(x，y，pixel)方法，来设置一个像素点的值：对于灰度图:设置(x，y)坐标的灰度值，对于彩色图:设置(x，y)坐标的(r，g，b)的值；运算包括但不局限于：返回图像的宽度(像素)，返回图像的高度(像素)；灰度图会返回，彩色图会返回，返回图像的大小。图像识别芯片对比图像的运算，还包括图像的统计信息对比方法：人脸区域中左上角的x坐标，人脸区域中左上角的y坐标，人脸区域的宽度，人脸区域的高度；图像识别芯片对比图像的运算，还包括NCC算法，归一化互相关匹配法，图像匹配的方法包括：基于灰度，基于特征，基于变换域。

语音芯片内设置有语音内容，语音内容包括文字合成、人声录播各种音频格式的内容如：小朋友，你座姿不对了，请坐好等。

音频输出端口主要用于与声音播放器47连通，控制声音播放器47进行相应的语音播放。

视频输入端口主要用于接收视频输入器46发来的视频信号。电源输入端口为了实现与电源的电性连接，网络输入端口431在智能摄像娇姿电路板上与图像识别芯片电性连，网络输入端口431可接入网线，通过视频输入器46的APP实现手机上远程监控儿童座姿；所述网线包含有线网线端口，无线网线传输模块端口。

视频输入器46可以为数字摄像头或模拟摄像头，当然，也可以为其他摄像头，其工作原理是:被摄人体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，经放电产生表示一幅画面的电信号，经过预中放电路放大、AGC自动增益控制，由于图像处理芯片处理的是数字信号，所以经模数转换到图像数字信号处理IC(DSP)。同步信号发生器主要产生同步时钟信号(由晶体振荡电路来完成)，即产生垂直和水平的扫描驱动信号，到图像处理IC。然后，经数模转换电路通过输出端子输出一个标准的复合视频信号。例如:当按一定的分辨率，以隔行扫描的方式采集图像上的点，当扫描到某点时，就通过图像传感芯片将该点处图像的灰度转换成与灰度一一对应的电压值，然后将此电压值通过视频信号端输出。当扫描完一行，视频信号端就输出一个低于最低视频信号电压的电平(如0.3V)，并保持一段时间。这样相当于，紧接着每行图像信号之后会有一个电压“凹槽”，即行同步脉冲，然后，跳过一行后，开始扫描新的一行，如此下去，直到扫描完该场的视频信号。

当视频输入器46为活体摄像头时，当启动模块工作，活体摄像头开始检测所在学习桌前是否有人脸，如果有则提取人脸时域、相关性、深度特征发送至图像识别芯片，通过程序统计对比存储前一个有人脸像片，判断概率阀值，如果阀值低，说明摄像对像不是人脸活体图像，识别芯片输出端低电平，语音芯片输出端没音频信号，声音播放器47不工作；如果阀值高，说明摄像对像是人脸活体，图像识别芯片输出端高电平，语音芯片输出端收到音频信号，声音播放器47工作，如播放“小朋友，按照正确座姿开始学习吧”语音。

如果阀值高，说明摄像对像是人脸活体，如果通过图像识别芯片存档人脸像片对比，发现不是原先存档人脸像片，则语音芯片另一输出端输出高电平触发语音芯片对应连接触发输入端，语音芯片输出预先存储的音频信号到播放器，播放事先存档的语音内容，如“小朋友，按照正确座姿我为你拍照备案”之类语音。

当视频输入器46为数字摄像头时，通电工作时，语音芯片输出端收到音频信号，声音播放器47工作，如播放“小朋友，按照正确座姿坐好”语音，摄像头输入第一个像片或者输入第一段视频并存入图像识别芯片储存器；当完成后，声音播放器47又播放如“小朋友，开始学习吧”；每隔一段时间，摄像头会继续拍像，当第二个像片外形或者第二段视频画面活体位置与第1像片外形或者视频画面活体位置对比，近似度在设定阀值范围内，芯片输出端没电平输出，语音芯片输出端没音频信号，声音播放器47不工作；当摄像头后一像片或者第二段视频画面存入储存器时，程序将与前一像片外形或者第一段视频画面活体位置对比，近似度超出阀值范围内，图像识别芯片输出高电平触发语音芯片输出端输出音频信号播放器工作，即播放存在语音芯片储存器中语音内容；所述语音内容包括文字合成、人声录播各种音频格式的内容如：“小朋友，你座姿不对了，请坐好等”。

当视频输入器46为模拟摄像头时，拍像图信息通过模拟信号转换为数字信号部件，转为数字信号输入图像识别芯片，例如：当儿童座到学习桌前，模拟摄像头通过模拟信号转换为数字信号部件，转为数字信号输入图像识别芯片，图像识别芯片输出端输出高电平，触发语音芯片输出音频信号到播放器，播放“小朋友，按照正确座姿座好”语音之类，随后模拟摄像头拍摄第一个像片或者输入第一段视频，图信息通过模拟信号转换为数字信号部件转为数字信号输入到图像识别芯片，并存入图像识别芯片储存器；隔一段时间后，摄像头会继续拍像，当第二个像片外形或者第二段视频画面活体位置与第1像片外形或者视频画面活体位置对比，近似度在设定阀值范围内，芯片输出端没电平输出，语音芯片输出端没音频信号，声音播放器47不工作；当摄像头后一像片或者第二段视频画面存入储存器时，程序将与前一像片外形或者第一段视频画面活体位置对比，近似度超出阀值范围内，图像识别芯片输出高电平触发语音芯片输出端输出音频信号播放器工作，即播放存在语音芯片储存器中语音内容；所述语音内容包括文字合成、人声录播各种音频格式的内容如：“小朋友，你座姿不对了，请坐好等”等。

考虑到有的学生在学习的过程中，习惯将书立起来进行学习，为了避免将智能摄像矫姿装置4放置在中部导致不方便放置书籍的问题，在本实施中，将智能摄像矫姿装置4靠近书架3的隔板设置，且装置外壳42的前端呈斜面状设置，视频输入器46以及红外活体探头48设置在装置外壳42的斜面上，这样，使视频输入器46和红外活体探头48斜对着学生坐的位置，即不影响智能摄像矫姿装置4工作，也不影响放书。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有智能摄像矫姿功能学习桌，包括学习桌桌架总成以及设置在学习桌桌架总成顶部的桌板，所述桌板的后端设置有书架，其特征在于，所述书架上设置有智能摄像矫姿装置，所述智能摄像矫姿装置包括装置底壳盒以及与装置底壳盒相配合的装置外壳，所述装置底壳盒内设置有智能摄像矫姿电路板、时间继电器以及红外传感器模块，所述装置外壳上设置有与智能摄像矫姿电路板电性连接的视频输入器、声音播放器、红外活体探头以及电源输入座，所述智能摄像矫姿电路板上设计有图像识别芯片、语音芯片、音频输出端口、电源输入端口、视频输入端口、网络输入端口。

2.根据权利要求1所述的一种具有智能摄像矫姿功能学习桌，其特征在于，所述学习桌桌架总成包括对称设置的桌脚以及设置在连接两个桌脚顶部前、后端的前梁和后梁。

3.根据权利要求2所述的一种具有智能摄像矫姿功能学习桌，其特征在于，所述桌脚为工字脚、片状脚、柜体脚、手调升降脚或电动升降脚。

4.根据权利要求3所述的一种具有智能摄像矫姿功能学习桌，其特征在于，所述桌板包括固定在学习桌桌架总成后端的固定板以及设置在学习桌桌架总成的活动板，所述学习桌桌架总成上设置有用于活动板调整倾斜角度的调斜机构。

5.根据权利要求4所述的一种具有智能摄像矫姿功能学习桌，其特征在于，所述视频输入器为数字摄像头或模拟摄像头。

6.根据权利要求5所述的一种具有智能摄像矫姿功能学习桌，其特征在于，所述装置外壳的前端呈斜面状设置，所述视频输入器以及红外活体探头设置在装置外壳的斜面上。