CN115291678B - 一种电子设备、仰视观看电子设备的识别方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电子设备、仰视观看电子设备的识别方法及系统，该方法包括：基于电子设备屏幕的亮起信息，控制前置摄像头获取含有用户面部信息的人脸图像和姿态信息，同时通过陀螺仪获取电子设备的倾斜角度信息；基于用户的面部信息、电子设备的倾斜角度信息和姿态信息，通过预设的正确姿势模型，若用户未使用正确的观看姿势，获取用户未使用正确观看姿势的持续时间；判断所述用户未使用正确观看姿势的持续时间达到预设的持续时间阈值，则向用户发送提示消息。本发明向电子设备的用户提供实时姿势提醒服务，对用户姿势错误立即进行提示以及纠正措施，达到减少姿势长期不正确而产生颈椎类疾病的现象。

Description

一种电子设备、仰视观看电子设备的识别方法及系统

技术领域

本申请涉及图像识别的领域，尤其是涉及一种电子设备、仰视观看电子设备的识别方法及系统。

背景技术

目前，随着智能手机的日益普及，包括新闻信息、社交应用、游戏应用等各种应用程序不断推陈出新，人们对手机的依赖程度越来越高。特别是一些青少年和上班族，更出现了机不离手的情况。

许多人养成坐在椅子上弯腰驼背，头朝下看手机的习惯，长期以往对颈椎不好。相关技术中出现了各种各样的装置或设备用于更正学生的不良用眼习惯以预防近视，但是当使用电子设备时，还需要启动这类纠正装置来达到纠正用眼姿势的问题，不太方便。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：对用户使用电子设备的不良姿势的纠正还存在改进空间。

发明内容

为了便于对用户使用电子设备的不良姿势进行纠正，本申请提供一种电子设备、仰视观看电子设备的识别方法及系统。

第一方面，一种仰视观看电子设备的识别方法，采用如下技术方案：

一种仰视观看电子设备的识别方法，包括：

获取电子设备屏幕的亮起信息；

基于电子设备屏幕的亮起信息，控制前置摄像头启动，获取含有用户面部信息的人脸图像和姿态信息，同时通过陀螺仪获取电子设备的倾斜角度信息；

基于所述用户的面部信息、电子设备的倾斜角度信息和姿态信息，通过预设的正确姿势模型，判断用户是否使用正确的观看姿势；

若否，则获取用户未使用正确观看姿势的持续时间；

基于用户未使用正确观看姿势的持续时间，判断所述用户未使用正确观看姿势的持续时间是否达到预设的持续时间阈值；

若达到预设的持续时间阈值时，则向用户发送提示消息。

通过采用上述技术方案，电子设备的摄像头能够自行搜集用户的面部信息，同时也会搜集电子设备的倾斜角度信息和姿态信息并与用户录入的标准信息进行比对，若判断用户处于不正确观看姿势，则开始计时，待到达预设的持续时间便对用户进行提醒，向该电子设备的用户提供实时姿势提醒服务，通过角度、姿势和距离来判断用户是否使用正确姿势，若用户姿势错误立即进行提示以及纠正措施，达到减少因使用的观看姿势长期不正确而产生颈椎类疾病的效果。

可选的，所述提示消息包括提示用户观看角度不健康或提示用户观看姿势不正确或提示用户观看距离不正确。

通过采用上述技术方案，通过角度、姿势和距离三种方法结合判断用户观看电子设备时姿态是否正确，以更准确的方式来确定用户观看姿态是否不正确，有效地预防颈椎类疾病。

可选的，当所述提示消息为提示用户观看姿势不正确时，则根据电子设备中的陀螺仪的偏转角度来确定所述用户是否符合正确的观看角度，具体步骤包括：

根据前置摄像头拍摄的所述用户的面部信息，判断所述用户是否正在观看电子设备；

获取所述电子设备中陀螺仪的水平姿态数据；

若所述水平姿态数据处于预设区间范围内，判断用户是否符合正确的观看姿势；

否，则确定所述用户不符合正确的观看姿势。

通过采用上述技术方案，通过分析电子设备中陀螺仪的水平姿态数据，并与标准数据比对可以简单快捷地得到标准姿态的角度差，并且便捷获数据从而快速判断用户是否符合正确的观看姿势。

可选的，当所述提示消息为提示所述用户观看姿势不正确时，则根据所述环境光亮度判断所述用户是否符合正确的观看姿势，具体步骤包括：

获取所述人脸图像的灰度值；

根据所述人脸图像的灰度值来确定每一个像素点的亮度，并计算出全部像素点平均亮度，所述像素点平均亮度即环境光亮度；

当所述环境光亮度超出预设环境光亮度数值区间，则确定用户未使用正确的姿势。

通过采用上述技术方案，只需要通过读取电子设备存储的照片信息，进而对照片的像素点的灰度值进行计算，就能得到环境光亮度，能够简单快捷的判断用户观看姿势是否符合预设标准，提高了本方法的使用效率。

可选的，通过以下公式计算环境光亮度L：Gray=R×0.299+G×0.587+B×0.114，公式中的Gray是指灰度值，R是指红色的单通道图像像素的强度，G是指绿色的单通道图像像素的强度，B是指蓝色的单通道图像像素的强度。

可选的，当所述提示消息为提示所述用户观看姿势不正确时，则根据人与电子设备之间的距离确定所述用户是否符合正确的观看距离，具体步骤包括：

通过前置摄像头拍摄的人脸图像获取用户的眼距；

根据预设的正确姿势模型中获取用户的眼距来计算出人与电子设备之间的距离；

当所述人与电子设备之间的距离超出预设标准距离区间，则确定用户使用观看的距离不正确。

通过采用上述技术方案，使用摄像头观测和计算用户使用电子设备的距离，赋予电子设备姿势提醒的功能。采用了简单、易行、方便的测量校准方法，降低了用户的使用和进行姿势提醒的难度。

可选的，通过以下公式计算人与电子设备之间的距离dsf：dsf=(pref/psf)*dref，所述pref为标准姿势时用户的眼距，所述psf为照片中用户的眼距，所述dref为在标准姿势时用户与电子设备之间的距离。

可选的，所述提示消息包括：在电子设备屏幕上弹出提示框或使电子设备震动或使电子设备熄屏。

通过采用上述技术方案，可以通过这种提示方法快速提醒用户进行姿势的改正，循序渐进地改善用户使用的观看姿势。

第二方面，一种电子设备，采用如下技术方案：

一种电子设备，包括：存储器，用于存储预设的正确姿势模型和指令；其中，所述指令用于实现仰视观看电子设备的识别方法；处理器，用于执行所述存储器中的指令。

通过采用上述技术方案，可以快速读取姿势模型和指令，提高电子设备对姿势判断响应速度。

第三方面，一种仰视观看电子设备的识别系统，采用如下技术方案：

一种仰视观看电子设备的识别系统，包括：

屏幕判断模块，用于判断电子设备的屏幕是否处于亮屏状态；

姿势判断模块，用于判断用户是否使用正确的观看姿势，所述姿势判断模块包括信号接收单元、处理单元、输出单元，所述信号接收单元用于接收用户面部信息的人脸图像、姿态信息和电子设备的倾斜角度信息，所述处理单元用于对用户是否使用正确观看姿势进行判断，所述输出单元用于输出判断结果；

时间判断模块，用于判断所述用户未使用正确观看姿势的持续时间是否达到预设的持续时间阈值；

警示提醒模块，用于在电子设备的屏幕上弹出提示框或使电子设备震动或使电子设备熄屏。

通过采用上述技术方案，本发明只有在亮屏的情况下被唤醒才会开始监测，能够降低功耗、延长待机时间。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.向电子设备的用户提供实时姿势提醒服务，通过角度、姿势和距离来判断用户是否使用正确姿势，若用户姿势错误立即进行提示以及纠正措施，达到减少姿势长期不正确而产生颈椎类疾病的效果；

2.提供了多种确定用户是否符合正确的观看姿势的方法，将多种方式结合来共同集成在电子设备中，以更准确的方式来确定用户观看姿态是否不正确，有效地预防颈椎类疾病；

3.通过使用摄像头和电子设备自带的功能，观测用户使用电子设备的距离和姿势，赋予电子设备姿势提醒的功能，降低了硬件成本。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种仰视观看电子设备的识别方法的流程图；

图2是本申请实施例提供的一种判断用户是否符合正确的观看姿势的流程图；

图3是本申请实施例提供的一种仰视观看电子设备的识别系统的方框图；

图4是图3中姿势判断模块的方框图。

附图标记说明：1、屏幕判断模块；2、姿势判断模块；21、信号接收单元；22、处理单元；23、输出单元；3、时间判断模块；4、警示提醒模块。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种仰视观看电子设备的识别方法。

图1为本发明提供的一种仰视观看电子设备的识别方法的流程图，具体包括以下步骤：

S101、电子设备屏幕亮起时，前置摄像头启动，获取用户面部信息、电子设备的倾斜角度信息和姿态信息。

通过前置摄像头拍照的方式录入用户当前的姿势并将当前用户在当前设备摄像头的像素坐标系中的位置信息、电子设备当前获取的倾斜角度信息和从所拍摄照片中计算出的环境光亮度数值储存至当前设备的存储器内。

本实施例中的像素坐标系的位置信息可以通过计算用户的眼距来获取，电子设备当前的倾斜角度信息通过电子设备中自带的陀螺仪来进行角度采集并记录，拍摄照片中的环境光亮度通过对RGB颜色分量的灰度值比例计算来获取其环境光亮度的数值。

S102、基于用户的面部信息、电子设备的倾斜角度信息和姿态信息，判断用户是否使用正确的观看姿势。

步骤S102包括通过以下几种方式共同确定用户是否符合正确的观看姿势的方式。

S1021、基于用户的面部信息，计算用户的眼距，判断用户是否使用正确的观看距离。

当电子设备亮屏时，启动前置摄像头对用户面部信息进行捕捉并拍照，记录当前时间。根据当前摄像头拍摄的用户人脸图像获取像素坐标系中的位置信息并计算出人脸图像中用户的眼距，并使电子设备读取自身的成像距离，再与用户自己录入标准姿势的人脸图像中计算出的标准姿势时用户的眼距通过公式“人与电子设备之间的距离=(标准姿势时用户的眼距÷人脸图像中用户的眼距)×标准姿势时用户与电子设备之间的距离”来计算人与电子设备之间的距离。本公式中的眼距指的是从人脸图像的像素坐标中获取的用户左眼和右眼的之间的距离，标准姿势时用户与电子设备之间的距离是通过用户处于标准姿态时，对人与电子设备之间的距离进行测量，例如，可以用软尺直接测量人脸到电子设备前置摄像头的物理距离。

当最后获得的人与电子设备之间的距离，若该距离小于特定阈值，例如25厘米，或者大于特定阈值，例如35厘米时，则判定该用户处于不正确的观看姿势。本步骤采用了简单、易行、方便的测量校准方法，提高了用户使用的便捷度。

S1022、基于用户电子设备的倾斜角度信息，判断用户是否使用正确的观看角度。

通过读取电子设备当前的倾斜角度来判断用户是否符合正确的观看角度。根据前置摄像头拍摄的用户的人脸图像，判断用户正是否正在观看电子设备；通过分析微机陀螺仪采集的角度信息，并获取电子设备微机陀螺仪的水平姿态数据；若水平姿态数据处于预设区间范围内，判断用户是否符合正确的观看姿势；若否，则确定用户不符合正确的观看姿势。本步骤能够简单快捷地得到当前用户姿势与标准姿态的角度差，并且便捷获取人脸空间姿态从而快速判断用户是否符合正确的观看姿势。本实施例中的微机陀螺仪为九轴陀螺仪，该陀螺仪能够测出3轴的加速度、3轴角速度和3轴磁场，根据这三个数据就能很轻松的计算出X Y Z三轴的角度。

S1023、基于用户的姿态信息，计算照片的环境光亮度，判断用户是否使用正确的观看姿势。

通过对所拍摄的人脸图像的环境光亮度来判断用户是否符合正确的观看姿势。通过提取电子设备中存储的人脸图像并根据人脸图像的灰度值来确定像素点亮度，并且本实施例中通过公式Gray=R×0.299+G×0.587+B×0.114计算出像素点平均亮度（即环境光亮度）；

人的视觉系统具有颜色恒常性，能从变化的光照环境和成像条件下获取物体表面颜色的不变特性，但成像设备不具有这样的调节功能，不同的光照环境会导致采集的图像颜色与真实颜色存在一定程度的偏差，需要选择合适的颜色平衡（校正）算法，消除光照环境对颜色显现的影响，灰度世界算法是最常用平衡算法。灰度世界算法以灰度世界假设为基础，该假设认为：对于一幅有着大量色彩变化的图像，R、B、G，三个分量的平均值趋于同一灰度值Gray。本实施例采用加权的方法来计算灰度值。从物理意义上讲，灰色世界法假设自然界景物对于光线的平均反射的均值在总体上是个定值，这个定值近似地为“灰色”。颜色平衡算法将这一假设强制应用于待处理图像，可以从图像中消除环境光的影响，获得原始场景图像。

当环境光亮度大于或小于预设环境光亮度数值区间，则确定用户未使用正确的姿势。在本公式中RGB分别代表红色、绿色和蓝色的单通道图像像素的强度，通过将这些单通道图像像素的强度进行加权计算来获取像素点平均亮度。本步骤能够简单快捷的判断用户观看姿势是否符合预设标准，提高了本方法的使用效率。

S103、若否，则获取用户未使用正确观看姿势的持续时间。

当拍摄到用户的面部信息、姿态信息或电子设备的倾斜角度信息，任意一个环节出现判断用户使用的观看姿势不正确时，将这个时刻设定为初始状态并设置时间戳。

S104、基于用户未使用正确观看姿势的持续时间，判断用户未使用正确观看姿势的持续时间是否达到预设的持续时间。

预设的持续时间可以通过用户自行设定也可以沿用本方法推荐的预设时间。例如1-5分钟，在超过设定的不正确观看姿势持续时间，则立即向用户进行报警提示。

S105、若持续时间大于阈值时，向用户发送提示消息。

本发明还提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于存储预设的正确姿势模型和指令；其中，指令用于实现仰视观看电子设备的识别方法；

处理器，用于执行存储器中的指令。

本发明还提供了一种仰视观看电子设备的识别系统，包括：

屏幕判断模块1，用于判断电子设备的屏幕是否处于亮屏状态；

姿势判断模块2，用于判断用户是否使用正确的观看姿势，姿势判断模块2包括信号接收单元21、处理单元22、输出单元23。本实施方式中，姿势判断模块2通过调用电子设备自带的前置摄像头、微机陀螺仪和处理器判断用户是否处于正确观看姿势。

信号接收单元21用于接收用户面部信息的人脸图像、姿态信息和电子设备的倾斜角度信息，在本实施例中户面部信息的人脸图像和姿态信息通过电子设备的前置摄像头获得，电子设备的倾斜角度信息通过电子设备内置的九轴陀螺仪获得。

处理单元22用于对用户是否使用正确观看姿势进行判断，本实施例提供三种判断方式，分别为：判断用户是否处于正确观看姿势，通过灰度值来计算像素点平均亮度，本实施例中通过公式“Gray=R×0.299+G×0.587+B×0.114”计算出像素点平均亮度；判断用户是否处于正确观看角度，通过读取每间隔预定时间读取九轴陀螺仪的参数，并判断九轴陀螺仪水平姿态数据处于预设区间范围内来获取判断信息；判断用户是否处于正确观看距离，通过像素坐标计算出用户的眼距，并根据公式“与电子设备之间的距离=(标准姿势时用户的眼距÷人脸图像中用户的眼距)×标准姿势时用户与电子设备之间的距离”来计算出人与电子设备之间的距离。

时间判断模块3，用于判断用户未使用正确观看姿势的持续时间是否达到预设的持续时间阈值，在本实施例中电子设备会在用户使用不正确的观看姿势时开始计时，并通过预设的时间阈值来判断是否启动警示提醒模块4。

警示提醒模块4，用于在电子设备的屏幕上弹出提示框或使电子设备震动或使电子设备熄屏。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种仰视观看电子设备的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取电子设备屏幕的亮起信息；

基于电子设备屏幕的亮起信息，控制前置摄像头启动，获取含有用户面部信息的人脸图像和姿态信息，同时通过陀螺仪获取电子设备的倾斜角度信息；

基于所述用户的面部信息、电子设备的倾斜角度信息和姿态信息，通过预设的正确姿势模型，判断用户是否使用正确的观看姿势；

若否，则获取用户未使用正确观看姿势的持续时间；

基于用户未使用正确观看姿势的持续时间，判断所述用户未使用正确观看姿势的持续时间是否达到预设的持续时间阈值；

若达到预设的持续时间阈值时，则向用户发送提示消息；

当所述提示消息为提示所述用户观看姿势不正确时，则根据环境光亮度判断所述用户是否符合正确的观看姿势，具体步骤包括：

获取所述人脸图像的灰度值；

根据所述人脸图像的灰度值来确定每一个像素点的亮度，并计算出全部像素点平均亮度，所述像素点平均亮度即环境光亮度；

当所述环境光亮度超出预设环境光亮度数值区间，则确定用户未使用正确的姿态；

通过以下公式计算环境光亮度L：Gray=R×0.299+G×0.587+B×0.114，公式中的Gray是指灰度值，R是指红色的单通道图像像素的强度，G是指绿色的单通道图像像素的强度，B是指蓝色的单通道图像像素的强度；所述提示消息包括提示用户观看姿势不正确,其中还包括用户观看距离不正确，用户观看角度不健康；

当所述提示消息为提示用户观看姿势不正确时，则根据电子设备中的陀螺仪的偏转角度来确定所述用户是否符合正确的观看角度，具体步骤包括：

根据前置摄像头拍摄的所述用户的面部信息，判断所述用户是否正在观看电子设备；

获取所述电子设备中陀螺仪的水平姿态数据；

若所述水平姿态数据处于预设区间范围内，判断用户是否符合正确的观看姿势；

否，则确定所述用户不符合正确的观看姿势；

当所述提示消息为提示所述用户观看姿势不正确时，则根据人与电子设备之间的距离确定所述用户是否符合正确的观看距离，具体步骤包括：

通过前置摄像头拍摄的人脸图像获取用户的眼距；

根据预设的正确姿势模型中获取用户的眼距来计算出人与电子设备之间的距离；

当所述人与电子设备之间的距离超出预设标准距离区间，则确定用户使用观看的距离不正确；

通过以下公式计算人与电子设备之间的距离dsf：dsf=(pref÷psf)×dref，所述pref为标准姿势时用户的眼距，所述psf为照片中用户的眼距，所述dref为在标准姿势时用户与电子设备之间的距离。

2.根据权利要求1所述的一种仰视观看电子设备的识别方法，其特征在于，所述提示消息包括：在电子设备屏幕上弹出提示框或使电子设备震动或使电子设备熄屏。

3.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，用于存储预设的正确姿势模型和指令；其中，所述指令用于实现如权利要求1-2任意一项所述的仰视观看电子设备的识别方法；处理器，用于执行所述存储器中的指令。