CN1921607A - 一种对电视进行智能控制的方法及其智能控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对电视进行智能控制的方法及其智能控制装置，该智能控制装置包括用户输入单元、节目信号接收单元、节目信号输出单元、控制单元、图像采集和处理单元、脸部图像生成单元、信息存储单元和人脸识别单元。先将授权用户的脸部图像特征信息和观看权限信息一起保存在智能控制装置中；用户要通过电视观看节目时，先由智能控制装置将当前用户脸部图像的特征信息与保存的授权用户的脸部图像特征信息相对比，如果识别成功，则根据识别出的授权用户的观看权限信息判断其是否有权观看要播放的节目，如果有，播放该节目，否则，禁止节目的播放。本发明可以对电视的观看权限进行简便、安全和实时的智能管理。

Description

一种对电视进行智能控制的方法及其智能控制装置

技术领域

本发明主要涉及电视领域，尤其涉及一种对电视进行智能控制的装置及其方法。

背景技术

在观看电视时，有时需要针对不同的对象提供不同的节目源，如将电视的用户分级，对不同级别的用户提供不同的服务，或者家长需要对小孩能够收看的频道、观看的时间等进行限制等，要实现这些功能就需要对电视节目的观看权限进行控制。

美国专利US6020882公开了一种采用分级机制的电视节目访问控制系统，但该专利主要针对如何许可具有不同权限的用户来观看电视，其用户需要携带一定的密钥或者输入密码才能实现不同权限的观看电视，增加了用户观看电视的复杂性，而且密钥或者密码都容易被人盗取，安全系数不高，其需要对现有电视系统进行改进，改进方案复杂，成本也很高昂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对电视进行智能控制的方法，可以对电视的观看权限进行简便、安全和实时的智能管理。本发明还要提供一种可以实现该方法的装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种对电视进行智能控制的方法，应用于包含电视和智能控制装置的系统，包括以下步骤：

(a)采集、生成授权用户的脸部图像并计算出其脸部图像的特征信息，将授权用户的该特征信息和该用户的观看权限信息一起保存在所述智能控制装置中，并建立起关联关系；

(b)用户要通过电视观看节目时，首先由所述智能控制装置采集、生成当前用户的脸部图像并计算出其脸部图像的特征信息，如果该特征信息与保存的某授权用户的脸部图像特征信息相匹配，则将当前用户识别为该授权用户，执行步骤(c)，如果匹配不到，则禁止节目的播放，结束；

(c)所述智能控制装置找到所述授权用户的观看权限信息，判断其是否有权观看要播放的节目，如果有，播放该节目，否则，禁止节目的播放，结束。

进一步地，上述方法还可具以下特点：所述步骤(a)中采集、生成授权用户的脸部图像的操作是通过以下步骤完成的：

(h)采集包括用户人脸在内的视频图像，对图像数据进行格式转换，得到图像颜色数据；

(i)将接收图像中颜色数据位于设定的人脸皮肤颜色所属区域内的像素作为人脸的组成部分，得到包括人脸图像在内的最小的框；

(j)对定位后的人脸图像进行旋转缩放，生成包含在标准大小的框内的人脸图像，得到用于计算特征信息的标准化的人脸图像。

进一步地，上述方法还可具以下特点：所述步骤(a)和步骤(b)中，在根据生成的人脸图像计算其特征信息时，是根据该人脸图像的数据计算得到一个相应的特征向量矩阵；在所述步骤(b)中，判断当前用户脸部图像的特征信息是否匹配到授权用户脸部图像的特征信息时，是将计算出的当前用户脸部图像的特征向量矩阵与保存的授权用户脸部图像的特征向量矩阵相比较，如果两者的距离小于设定阈值，则认为存在相匹配的授权用户。

进一步地，上述方法还可具以下特点：所述授权用户至少分为两种类别，一种为超级用户，可以进行用户管理操作，添加、删除用户或者配置、修改所有用户的属性信息、观看权限信息和脸部图像特征信息，另一种为普通用户，只具有在允许权限内观看电视的权力。

进一步地，上述方法还可具以下特点：所述超级用户通过以下步骤完成其自身的信息配置：用户输入超级用户密码获得超级用户权限；所述智能控制装置采集、生成M幅该用户的脸部图像，计算出该用户脸部图像的特征信息并保存，M大于等于1；用户继续配置该超级用户的包括用户ID的属性信息和包含可观看节目和/或时段的观看权限信息，并将该用户的类别设为超级用户，完成配置。

进一步地，上述方法还可具以下特点：所述用户管理操作是通过以下步骤实现的：用户启动用户管理功能，所述智能控制装置首先进行人脸识别，只有在识别出该用户为超级用户时，才允许用户继续选择操作类别；如果选择的是添加用户，则由所述装置采集、生成待添加用户的脸部图像，计算出该用户脸部图像的特征信息后保存，然后完成属性和观看权限信息的配置；如果是删除用户，则由所述装置删除保存的授权用户信息；如果是修改，则由用户对保存授权用户的脸部图像的特征信息进行更新，或/及对其它信息进行修改。

进一步地，上述方法还可具以下特点：在完成所述超级用户的设置后，所述智能控制装置中保留所述超级用户密码，用户也可以通过输入该密码来获得超级用户的权限。

进一步地，上述方法还可具以下特点：还包括步骤(d)：在播放过程中，所述智能控制装置每隔一段时间，计算当前观看电视的用户距离电视屏幕的距离，如果该距离小于设定的应保持距离，则提示用户保持观看距离。

进一步地，上述方法还可具以下特点：所述用户到电视屏幕的距离是通过以下步骤计算得到的：在所述智能控制装置中预设授权用户的人脸长度和对应的拍摄距离和摄像头焦距；播放时，所述智能装置每隔一段时间采集、生成授权用户的视频图像后，计算出该用户当前的人脸长度；根据保存的人脸长度、拍摄距离和摄像头焦距及该用户当前的人脸长度，计算出该用户距离电视的距离；或者，所述智能控制装置是利用红外装置测量出所述用户距电视屏幕的距离的。

进一步地，上述方法还可具以下特点：如果人脸识别失败或者用户不具有观看节目的权限时，系统将在电视屏幕上输出提示信息，及/或，在开始采集用户脸部图像之前，系统将输出关于用户最适宜位置及其它应注意问题的提示信息。

进一步地，上述方法还可具以下特点：当用户要切换观看的节目时，也要先进行人脸识别，如果识别成功且识别出的授权用户有权观看要切换到的节目，才进行切换，否则拒绝切换。

进一步地，上述方法还可具以下特点：所述步骤(b)如果识别出多个用户，则所述步骤(c)中，找到所有识别出的授权用户的观看权限信息，只要其中一个授权用户具有观看当前节目的权限，即播放该节目。

进一步地，上述方法还可具以下特点：如果计算出的当前用户的脸部图像特征向量矩阵与多个保存的授权用户的脸部图像特征向量矩阵的距离都小于阈值时，认为其中距离最小的授权用户为匹配到的授权用户。

本发明提供的可对电视进行智能控制的装置包括用户输入单元、节目信号接收单元、节目信号输出单元和控制单元，其特征在于，还包括图像采集和处理单元、脸部图像生成单元、特征信息计算单元和信息存储单元，其中：

所述图像采集和处理单元，用于采集包含用户人脸在内的视频图像，处理得到包含图像颜色信息的图像数据，传输到所述脸部图像生成单元；

所述脸部图像生成单元，用于根据所述图像数据定位人脸，生成用户的人脸图像，传输到所述人脸识别单元；

特征信息计算单元，用于根据生成的用户人脸图像的数据，计算得到该用户脸部图像的特征信息，然后传输到所述控制单元供人脸识别时使用，或者保存到所述信息存储单元作为授权用户脸部图像的特征信息；

所述信息存储单元，用于存储授权用户的属性信息、脸部图像特征信息及其观看权限的信息；

所述控制单元用于控制、协调各功能单元的动作，包括：观看权限控制子单元，用于查找识别出的授权用户的观看权限信息，控制所述节目信号输出单元只能输出该授权用户有权观看的节目或/及提示信息：以及人脸识别控制子单元，用于调用图像采集和处理单元、脸部图像生成单元和特征信息计算单元得到当前用户脸部图像的特征信息，如果该特征信息与保存的某授权用户的脸部图像特征信息相匹配，则将当前用户识别为该授权用户，否则识别失败。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述装置是机顶盒。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：还包括语音识别单元，用于识别用户输入的语音控制命令，并将识别后的控制命令发送给所述控制单元。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述控制单元还包括以下子单元中的任意一种或组合：

节目录制控制子单元，用于录制用户选择的节目信号接收单元接收到的电视节目或网络流媒体；

现场录像控制子单元，用于根据用户输入的现场录像指令，通过图像采集和处理单元捕获现场的视频图像数据并存储；

观看距离控制子单元，用于每隔一段时间测量观看电视的用户到电视屏幕的距离，在观看距离小于设定的应保持距时提醒用户。

由上可知，本发明由于采用视频采集单元捕获用户的视频图像，并计算该视频图像中用户的脸部特征信息，将该特征信息同存储单元中存储的设置信息进行比较，从而获得用户观看电视的权限，实现对电视观看权限的智能化管理。因此，每个观看电视的用户都可以简便的通过这种智能化的方法，确定其观看权限，不用记忆各种密码以及携带其他任何形式的密钥，其使用简便，成本低廉，可以实时控制，且大大提高了现有权限管理的安全度且成本低廉。

进一步地，本发明还可以通过计算该用户视频图像的大小来获得该用户同电视机的距离，从而当用户观看距离小于设定距离时发出提示信息，防止用户过近观看电视。另外本发明还提供语音切换频道，电视录像，环境监控的功能，是一种多功能的智能装置。

附图说明

图1是本发明实施例系统的示意图。

图2是本发明实施例机顶盒装置的功能框图。

图3是本发明实施例机顶盒装置的硬件结构示意图。

图4是本发明实施例计算授权用户特征脸的方法的流程图。

图5是人的皮肤颜色集中区域的示意图。

图6是本发明实施例正规化后得到的人脸正面图像的示意图。

图7是本发明实施例人脸识别方法的流程图。

图8是本发明实施例方法超级用户设置的流程图。

图9是本发明实施例用户管理的流程图。

图10是本发明实施例开机过程中对节目观看实现权限控制的流程图。

图11是本发明实施例频道切换时实现权限控制的流程图。

图12是本发明实施例播放过程中防止用户过近观看的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了本发明实施例的系统，包括电视1、机顶盒2和遥控器3。本实施例中对电视进行智能控制的装置为机顶盒(STB：Set-Top-Box)2，机顶盒一般放置在电视的顶部，可以接收遥控器发出的信号，对电视节目的播放进行智能控制。

图2示出了机顶盒的功能框图，图中省略了控制单元与其它单元的一些连线，如图所示，该机顶盒包括以下单元：

图像采集和处理单元11，用于采集视频图像，对采集到的图像数据进行解压，得到用RGB表示的图像颜色数据，再对图像颜色数据进行格式转换，得到以YCrCb表示的数据，输出到脸部图像生成单元12。

脸部图像生成单元12，将接收图像中YCbCr数据位于设定的人脸颜色所属区域内的像素作为人脸的组成部分，得到包括人脸图像的最小方框，然后对该图像进行旋转缩放，生成标准化的人脸正面图像，该图像包含在标准大小的方框内。

特征信息计算单元13，用于根据用户的一幅或多幅标准化的人脸正面图像，计算得到该用户脸部图像的特征信息。在配置时，该信息被保存到信息存储单元作为相应授权用户脸部图像的特征数据，即生成授权用户的特征脸，在识别时，该信息被传输到控制单元供人脸识别时使用。具体的计算方法将在下文中介绍。不过，授权用户的特征脸数据也可以不经过采集而从其他移动存储装置中直接获得。

信息存储单元14，用于存储授权用户的信息，包括用户ID、用户类别等属性信息，用于人脸识别的特征脸，以及该用户所能观看的频道、时间等观看权限信息，同一用户的信息相互关联，这些数据存储在关系型数据库中便于查找。

节目信号接收单元16，用于接收电视信号、网络流媒体信号等节目信号，并发送给节目信号输出单元17。

节目信号输出单元17，用于在控制单元20的控制下，将满足观看权限要求的节目信号、相应的提示信息或两者的混合信号输出到电视。

用户输入单元18，用于接收用户的输入信息并将其发送给控制单元20或语音识别单元19，这些输入信息可以是开机、切换频道、配置用户信息等控制指令。

语音识别单元19，用于识别用户输入的语音控制命令，并将识别后的控制命令发送给控制单元20，该单元是可选的。

控制单元20，用于根据用户输入的指令，控制、协调各功能单元的动作。从功能上包括以下子单元：

观看权限控制子单元，用于根据人脸识别结果中的用户ID查看相应授权用户的观看权限，控制节目信号输出时只能输出满足用户观看权限的节目信号和提示信息；

人脸识别控制子单元，用于在需判断当前用户是否授权用户时，调用相关单元完成当前用户的图像采集和处理，脸部图像的生成和特征信息的计算，然后根据得到的特征信息到信息存储单元中查找是否有相匹配的授权用户的特征脸，如果有，将当前用户识别为匹配到的授权用户，识别结果可以以用户ID来表示，匹配不到则识别失败。具体方法将在下文中介绍。

还可以进一步包括：

节目录制控制子单元，用于录制节目信号接收单元接收到的电视节目或网络流媒体，并将其存储到相应的存储单元。

现场录像控制子单元，用于根据用户输入的现场录像指令，通过图像采集和处理单元捕获现场的视频图像数据，并将其存储在相应的存储单元。

观看距离控制子单元，用于每隔一段时间测量观看电视的用户到电视屏幕的距离，在观看距离小于设定的应保持距时提醒用户。

应该注意的是，以上功能单元的划分方式并不是唯一，因此本发明并不局限于采用实施例中划分的功能单元结构。

图3示出了机顶盒2中相应的硬件结构，如图所示，包括通过线路相互连接的调谐器(Tuner)51、电视信号解码器(TV decoder)52、电视信号编码器(TV encoder)53、流媒体解码器54、RAM 55、ROM 56、网卡(NIC)57、控制器58、存储设备59及其接口60、红外探测器61、麦克62和摄像头63。其中：

Tuner用于电视信号接收时的调谐。TV decoder用于电视信号接收时的解码运算。TV encoder用于将电视信号输出到电视AV端口时的编码运算。网卡用于接收网络发送的数据包。流媒体解码器用于将接收的网络流媒体输出到电视AV端口时的解编运算。

遥控器和麦克用于用户输入指令，可以是语音指令。摄像头用于采集视频图像。ROM主要用来存放系统信息。RAM作为装置的内存。存储设备用于存储以关系型数据库存放的用户信息或者其它配置信息等。控制器用于进行逻辑运算，实现上述的各种控制功能。

可以看出，该装置实现了网络媒体和电视的结合，可以实现播放网络流媒体的功能。

普通的对人脸轮廓线进行识别的方法在人脸定位和识别方面都存在缺陷，为了提高人脸识别的准确性，本发明采用了针对脸部像素点进行特征计算并与保存的特征脸进行比较的方法，大大提高了识别的准确性。

下面先介绍本实施例计算授权用户特征脸的方法，如图4所示，包括以下步骤：

步骤110，采集包括授权用户人脸在内的视频图像，对图像数据进行解压和格式转换，得到YCrCb表示的数据，图片尺寸为320*240；

步骤120，对人脸进行定位，即将接收图像中YCbCr数据位于设定的人脸皮肤颜色所属区域内的像素作为人脸的组成部分，请参照图5，得到包括人脸图像在内的最小方框，其他区域可以用背景色(如，黑色)添充；

人脸定位可以采用以下文献中的方法：张洪明，赵德斌，高文.基于肤色模型、神经网络和人脸结构模型的平面旋转人脸检测.计算机学报，2002Vol.25 No.11，p 1250-1256。该方法中利用人脸各器官之间的几何关系、神经网络剔除误认为是人脸的区域来提高人脸定位的精度。但本发明并不局限于此种定位方法。

步骤130，对定位后的人脸图像进行旋转缩放，生成包括一个标准化的人脸正面图像，包含在一个大小为25*35的标准方框内，如图6所示；

步骤140，按照上述方法，得到一组M幅标准化的人脸图像，设人脸图像I(x，y)为二维N×N灰度图像，用N²维向量Г₁、Г₂......Г_M表示，然后计算平均值 $\mathrm{\Ψ}=\frac{1}{M}{\mathrm{\Σ}}_{n=1}^M{\mathrm{\Γ}}_n;$

步骤150，再计算每个脸的差别：Φ_i＝Г_i-Ψ(I＝1......M)，然后寻求正交向量μ_k(n＝1......M)

使 ${\mathrm{\λ}}_k=\frac{1}{M}\underset{n=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\left({\mathrm{\μ}}_k^T{\mathrm{\Φ}}_n\right)}^2$ 达到最大并满足 ${\mathrm{\μ}}_l^T{\mathrm{\μ}}_k={\mathrm{\δ}}_{\mathrm{lk}}=\left\{\begin{array}{cc}1& \mathrm{if}(l=k)\\ 0& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.$ μ_k和λ_k就是一对特征向量和特征值。

步骤160，计算协方差矩阵C

$C=\frac{1}{M}\underset{n=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Φ}}_n{\mathrm{\Φ}}_n^T={\mathrm{AA}}^T,$ 其中，A＝[Φ₁Φ₂......Φ_M]

步骤170，构造矩阵L＝A^TA，其中 $L_{\mathrm{mm}}={\mathrm{\Φ}}_m^T{\mathrm{\Φ}}_n,$ 然后按同样方法计算L的特征向量v_l，最后计算得到特征脸 ${\mathrm{\μ}}_l=\underset{k=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{v}_{\mathrm{lk}}{\mathrm{\Φ}}_k,l=1,......,M.$

以上从标准化的人脸图像中计算特征信息的步骤，即步骤140到170，可以进一步参考以下文献公开的内容：M.Turk and A.Pentland.(1991).″Facerecognition using eigenfaces″.Proc.IEEE Conference on Computer Vision andPattern Recognition，586-591。应当说明的是，本发明并不局限于以上公开的根据标准化后的人脸图像数据计算其特征信息的算法，而可以采用在该领域的各种有效算法。

本实施例在人脸识别时，是判断两个人脸图像的特征向量矩阵是否匹配，即把人脸图像投影到脸空间中，将人脸识别问题转化为分类问题。而本实施例采用最简单的规类方法，即计算最小距离的方法，来判断两个特征向量是否匹配。如图7所示，包括以下步骤：

步骤210，按上述计算授权用户特征脸时采用的同样方法得到要识别的当前用户的标准人脸正面图像，并进一步计算出该用户脸部图像的特征向量矩阵Ω；

步骤220，计算待识别用户脸部图像的特征向量矩阵Ω同保存的各个授权用户脸部图像特征向量Ω_k的距离 ${\mathrm{\ϵ}}_k^2={\left|\right|(\mathrm{\Ω}-{\mathrm{\Ω}}_k)\left|\right|}^2;$

步骤230，判断是否与某个授权用户的特征向量矩阵的距离小于设定阈值θ_ε，如果是，则找到匹配的授权用户，执行步骤240，否则，匹配不到授权用户，执行步骤250；

步骤240，将当前用户识别为该授权用户，识别成功，结束；

步骤250，识别失败，结束。

图像识别过程中的阈值是前期算法实现过程中，经过实验确定的，如果出现多个距离都小于阈值的情况，本实施例是从中选择距离最小的一个作为匹配到的授权用户，当然，也可以由用户从中选择一个，作为匹配到的授权用户。另外，因观看人数的不同，可能一次会识别出多个授权用户。

下面将介绍实际使用的几种情况中，本实施例对电视进行智能控制的方法的流程，这些流程中采用的特征脸生成和人脸识别方法已在上文中加以描述，这里不再重复。

首先，为了实现权限的分级控制，本发明设置了一个具有特殊权限的用户，以下称为超级用户，该用户具有管理所有用户的权限。机顶盒里设有一个原始的启用密码，超级用户需要利用该密码启动超级用户设置的流程，如图8所示，包括以下步骤：

步骤310，在初始状态下，用户输入密码获得超级用户权限；

步骤320，系统提示(由机顶盒通过电视屏幕实现)用户输入图像，用户确认后，机顶盒生成该超级用户的特征脸并保存，可以将在不同位置上采集的多幅人脸图像进行综合计算，以得到更为准确的特征脸；

步骤330，用户根据提示继续配置超级用户的属性和观看权限等信息，如配置用户ID、类别(如超级用户、普通用户等)，从可观看的电视节目或者其它内容中选择自己要观看的内容，设置观看的时段等，结束。

为了避免有时因系统识别错误造成无法观看电视的问题，本实施例在机顶盒中保留了超级用户的密码，通过再次输入该密码，可以重新进行用户特征脸的生成等配置操作。

超级用户进行用户管理，即添加、删除用户和配置其信息的流程如图9所示，包括以下步骤：

步骤410，超级用户通过遥控器启动用户管理功能；

步骤420，机顶盒首先对当前用户进行人脸识别，如果能识别出该用户为超级用户时，进行下一步，否则，拒绝执行，结束；

步骤430，系统提示用户选择操作类别，如果选择添加用户(待添加的用户需要先进入摄像区域内)，执行步骤440，如果选择配置用户信息，执行步骤460，如果选择删除用户，执行步骤480；

步骤440，生成待添加用户的特征脸并保存，得到该用户脸部图像的特征信息；

步骤450，用户根据提示继续配置待添加用户的属性和观看权限等信息，完成后继续其它操作或结束；

步骤460，系统显示待修改用户的信息，供用户浏览并选择要修改的内容，例如，用户属性、观看内容和特征脸等；

步骤470，用户对内容进行修改，如果是要修改特征脸，则需要待修改的用户进入摄像区域，由机顶盒重新获取该用户的特征脸并更新保存的原特征脸，完成后继续其它操作或结束；

步骤480，机顶盒收到删除用户的指令后，将保存的该用户的相关信息予以删除，完成后继续其它操作或结束。

本发明对上述用户和系统间交互的方式不作限定，也可以是由用户主动输入指令而不是根据提示选择。另外，在另一实施例中，用户也可以利用超级用户的密码来启动上述用户管理的功能，以避免识别系统故障后无法观看电视的问题。

在完成用户信息的配置后，就可以针对不同用户对观看电视节目的权限进行智能控制了，下面以开机和切换频道两种情况进行说明。

开机过程中对电视节目观看实现权限控制的流程如图10所示，对网络流媒体播放的控制也是相同的，该流程包括以下步骤：

步骤510，系统上电并完成初始化后，用户输入开机指令，机顶盒具有语音识别能力并工作在语音输入模式时，用户可以通过语音输入指令；

步骤520，机顶盒接收到该指令后，采集当前摄像区域内用户的视频图像，进行人脸识别；

步骤530，机顶盒判断人脸识别是否成功，如果成功，执行步骤540，否则，执行步骤560；

步骤540，机顶盒根据识别出的授权用户的观看权限信息判断其是否具有观看当前电视节目的权限，如果是，执行步骤550，否则，执行步骤560；

在有多个用户观看电视时，如果同时识别出多个授权用户，只要其中一个具有观看当前节目的权限，即播放该节目。

步骤550，播放该电视节目，结束；

步骤560，禁止节目的播放，并输出提示信息到电视屏幕上，如“对不起，你不具有观看该节目的权限”，结束。

在另一实施例，电视在一开机后即可以自动播放相应的节目，不必等待用户输入开机指令，这时，在开机流程中，机顶盒可以不必等待用户输入指令，而直接进入人脸识别的相关操作。

在播放过程中，用户选择切换频道时，机顶盒完成相应控制的流程如图11所示，包括以下步骤：

步骤610，在播放过程中，用户输入切换频道指令；

步骤620，机顶盒接收到该指令后，采集当前摄像区域内用户的视频图像，进行人脸识别；

步骤630，机顶盒判断人脸识别是否成功，如果成功，执行步骤640，否则，执行步骤660；

步骤640，机顶盒根据识别出的授权用户的观看权限判断其是否有权观看要切换到的频道的节目，如果是，执行步骤650，否则，执行步骤660；

步骤650，跳转到要切换的频道，播放新的电视节目，结束；

步骤660，禁止频道切换，继续播放当前的电视节目，并在设定时间段内输出提示信息到电视屏幕上，结束。

上面切换也可以是电视节目与网络流媒体之间的切换，或者网络流媒体之间的切换。当然，在另一实施例中，在切换观看内容时不再发起人脸识别和权限控制的流程。

另外，在播放过程中，如果用户的观看权限信息中设置有观看时段，则机顶盒会检测当前节目的观看时段，如超过该时段时，提示用户，并可进一步关闭电视或切换到其它频道。

本发明还提供了一种在播放过程中防止用户过近观看的方法。图12示出了其流程，包括以下步骤：

步骤710，在播放过程中，机顶盒每隔一段时间(如10s)，采集、生成当前授权用户的脸部图像，得到该用户在当前脸部图像上的人脸长度；

步骤720，机顶盒根据当前用户图像的人脸长度，结合原来保存的人脸长度和对应的拍摄距离、摄像头焦距，计算出该用户距离电视的距离；

假设机顶盒和电视在同一位置，用单个摄像头利用人脸尺寸和摄像头焦距计算得出距离的具体方法如下：在先前对用户进行图像识别，如特征脸生成的过程中，记录图像上人脸的长度P1，并记录拍摄时用户距电视屏幕的距离U1。在播放时，假定获取的用户图像中人脸的长度为P2，再假设摄像头焦距为f，则用户当前与电视的距离U2可以根据以下公式计算：

U2＝P1/P2*(U1-f)

其中，f可以在由用户事先输入，也可通过不同图像的人脸长度和用户距电视距离计算得出。

也可以利用多个摄像头从不同角度进行拍摄，可获得用户所处环境更全面的资料，对其进行综合计算可得出用户距屏幕的距离。

步骤730，机顶盒判断当前用户到电视的距离是否小于设定的应保持距离，如果是，执行步骤740，否则，返回步骤710；

步骤740，机顶盒通过电视屏幕显示提示信息，如“您观看时离电视太近了”，然后返回步骤710。

上述流程中，如果多次检测距离均太近，也可以设置为自动关闭电视。

本发明在上述实施例的基础上，还可以有各种变换，例如：本发明并不局限于用机顶盒来实现对电视的智能控制，也可以采用其它具有上述功能的智能控制装置。又如：

在另一实施例中，智能控制装置是利用红外装置测量接收红外信号的时间差计算得出用户距屏幕距离，并进而对过近观看做出提醒的。

在另一实施例中，在进行人脸识别或者特征脸生成时，在正式采集用户脸部图像之前，系统可以输出关于用户最适宜位置及其它与采集相关的提示信息，如应正视装置、避免转动和俯仰等提示语；或者，也可以由红外等装置感测人的距离和角度，在用户当前位置不合适时发出提示信息，用户可以根据提示纠正后，再启动采集过程。

Claims (17)

1、一种对电视进行智能控制的方法，应用于包含电视和智能控制装置的系统，包括以下步骤：

(a)采集、生成授权用户的脸部图像并计算出其脸部图像的特征信息，将授权用户的该特征信息和该用户的观看权限信息一起保存在所述智能控制装置中，并建立起关联关系；

(b)用户要通过电视观看节目时，首先由所述智能控制装置采集、生成当前用户的脸部图像并计算出其脸部图像的特征信息，如果该特征信息与保存的某授权用户的脸部图像特征信息相匹配，则将当前用户识别为该授权用户，执行步骤(c)，如果匹配不到，则禁止节目的播放，结束；

(c)所述智能控制装置找到所述授权用户的观看权限信息，判断其是否有权观看要播放的节目，如果有，播放该节目，否则，禁止节目的播放，结束。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)中采集、生成授权用户的脸部图像的操作是通过以下步骤完成的：

(h)采集包括用户人脸在内的视频图像，对图像数据进行格式转换，得到图像颜色数据；

(i)将接收图像中颜色数据位于设定的人脸皮肤颜色所属区域内的像素作为人脸的组成部分，得到包括人脸图像在内的最小的框；

(j)对定位后的人脸图像进行旋转缩放，生成包含在标准大小的框内的人脸图像，得到用于计算特征信息的标准化的人脸图像。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)和步骤(b)中，在根据生成的人脸图像计算其特征信息时，是根据该人脸图像的数据计算得到一个相应的特征向量矩阵；在所述步骤(b)中，判断当前用户脸部图像的特征信息是否匹配到授权用户脸部图像的特征信息时，是将计算出的当前用户脸部图像的特征向量矩阵与保存的授权用户脸部图像的特征向量矩阵相比较，如果两者的距离小于一个设定的阈值，则认为存在相匹配的授权用户。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述授权用户至少分为两种类别，一种为超级用户，可以进行用户管理操作，添加、删除用户或者配置、修改所有用户的属性信息、观看权限信息和脸部图像特征信息，另一种为普通用户，只具有在允许权限内观看电视的权力。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述超级用户通过以下步骤完成其自身的信息配置：用户输入超级用户密码获得超级用户权限；所述智能控制装置采集、生成M幅该用户的脸部图像，计算出该用户脸部图像的特征信息并保存，M大于等于1；用户继续配置该超级用户的包括用户ID的属性信息和包含可观看节目和/或时段的观看权限信息，并将该用户的类别设为超级用户，完成配置。

6、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述用户管理操作是通过以下步骤实现的：用户启动用户管理功能，所述智能控制装置首先进行人脸识别，只有在识别出该用户为超级用户时，才允许用户继续选择操作类别；如果选择的是添加用户，则由所述装置采集、生成待添加用户的脸部图像，计算出该用户脸部图像的特征信息后保存，然后完成属性和观看权限信息的配置；如果是删除用户，则由所述装置删除保存的授权用户信息；如果是修改，则由用户对保存授权用户的脸部图像的特征信息进行更新，或/及对其它信息进行修改。

7、如权利要求5所述的方法，其特征在于，在完成所述超级用户的设置后，所述智能控制装置中保留所述超级用户密码，用户也可以通过输入该密码来获得超级用户的权限。

8、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括步骤(d)：在播放过程中，所述智能控制装置每隔一段时间，计算当前观看电视的用户距离电视屏幕的距离，如果该距离小于设定的应保持距离，则提示用户保持观看距离。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述用户到电视屏幕的距离是通过以下步骤计算得到的：在所述智能控制装置中预设授权用户的人脸长度和对应的拍摄距离和摄像头焦距；播放时，所述智能装置每隔一段时间采集、生成授权用户的视频图像后，计算出该用户当前的人脸长度；根据保存的人脸长度、拍摄距离和摄像头焦距及该用户当前的人脸长度，计算出该用户距离电视的距离；或者，所述智能控制装置是利用红外装置测量出所述用户距电视屏幕的距离的。

10、如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果人脸识别失败或者用户不具有观看节目的权限时，系统将在电视屏幕上输出提示信息，及/或，在开始采集用户脸部图像之前，系统将输出关于用户最适宜位置及其它应注意问题的提示信息。

11、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当用户要切换观看的节目时，也要先进行人脸识别，如果识别成功且识别出的授权用户有权观看要切换到的节目，才进行切换，否则拒绝切换。

12、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)如果识别出多个用户，则所述步骤(c)中，找到所有识别出的授权用户的观看权限信息，只要其中一个授权用户具有观看当前节目的权限，即播放该节目。

13、如权利要求3所述的方法，其特征在于，如果计算出的当前用户的脸部图像特征向量矩阵与多个保存的授权用户的脸部图像特征向量矩阵的距离都小于阈值时，认为其中距离最小的授权用户为匹配到的授权用户。

14、一种可对电视进行智能控制的装置，包括用户输入单元、节目信号接收单元、节目信号输出单元和控制单元，其特征在于，还包括图像采集和处理单元、脸部图像生成单元、特征信息计算单元和信息存储单元，其中：

所述图像采集和处理单元，用于采集包含用户人脸在内的视频图像，处理得到包含图像颜色信息的图像数据，传输到所述脸部图像生成单元；

所述脸部图像生成单元，用于根据所述图像数据定位人脸，生成用户的人脸图像，传输到所述人脸识别单元；

特征信息计算单元，用于根据生成的用户人脸图像的数据，计算得到该用户脸部图像的特征信息，然后传输到所述控制单元供人脸识别时使用，或者保存到所述信息存储单元作为授权用户脸部图像的特征信息；

所述信息存储单元，用于存储授权用户的属性信息、脸部图像特征信息及其观看权限的信息；

所述控制单元用于控制、协调各功能单元的动作，包括：观看权限控制子单元，用于查找识别出的授权用户的观看权限信息，控制所述节目信号输出单元只能输出该授权用户有权观看的节目或/及提示信息：以及人脸识别控制子单元，用于调用图像采集和处理单元、脸部图像生成单元和特征信息计算单元得到当前用户脸部图像的特征信息，如果该特征信息与保存的某授权用户的脸部图像特征信息相匹配，则将当前用户识别为该授权用户，否则识别失败。

15、如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置是机顶盒。

16、如权利要求14所述的装置，其特征在于，还包括语音识别单元，用于识别用户输入的语音控制命令，并将识别后的控制命令发送给所述控制单元。

17、如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述控制单元还包括以下子单元中的任意一种或组合：

节目录制控制子单元，用于录制用户选择的节目信号接收单元接收到的电视节目或网络流媒体；

现场录像控制子单元，用于根据用户输入的现场录像指令，通过图像采集和处理单元捕获现场的视频图像数据并存储；

观看距离控制子单元，用于每隔一段时间测量观看电视的用户到电视屏幕的距离，在观看距离小于设定的应保持距时提醒用户。

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