CN213987860U - 学习机 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种学习机，所述学习机包括：壳体；图像采集模块，所述图像采集模块设于所述壳体；主板，所述主板设于所述壳体内，所述主板与所述图像采集模块电连接，所述主板设置为控制所述图像采集模块获取人脸图像，基于所述人脸图像识别用户的年龄特征，并基于所述年龄特征确定用户的使用权限；供电模块，所述供电模块设于所述壳体内，所述供电模块与所述主板电连接。本实用新型实施例提供的学习机，通过将主板设置为基于图像采集模块采集到的人脸图像识别用户的年龄特征，并基于年龄特征确定用户的使用权限，能够确保儿童始终只能使用学习机中与其年龄符合的学习模式，提高学习效果，且在家长模式和学习模式之间切换更加高效快捷。

Description

学习机

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种学习机。

背景技术

随着电子设备的发展，越来越多的人使用学习机进行课程学习，但是在使用学习机的过程中，孩子由于自制力不够，可能会沉迷于游戏或者有害的信息内容，需要对学习机的使用权限进行管理。

目前的学习机往往采用密码管理的方式，对学习机设置密码，在家长模式下开放学习机的所有使用权限，在学习模式下仅能够使用部分权限，家长可以通过输入密码来对学习模式下的使用权限进行设置，避免孩子随意下载应用或者使用不适合儿童使用的功能。

现有的学习机，需要家长提前对权限进行设置，需要家长在孩子使用学习机前提前切换到学习模式，当忘记切换时，无法有效对学习机的使用权限进行管理，不能提供稳定的学习模式，且当需要安装新应用时，需要家长进行输入密码操作来对新的应用进行权限设置，模式切换的操作复杂。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种学习机，用以解决现有技术中无法有效对学习机的使用权限进行管理，不能提供稳定的学习模式，且模式切换的操作复杂的缺陷，实现确保儿童始终只能使用学习机中与其年龄符合的学习模式，提高学习效果，且在家长模式和学习模式之间切换更加高效快捷。

本实用新型实施例提供一种学习机，所述学习机包括：壳体；图像采集模块，所述图像采集模块设于所述壳体；主板，所述主板设于所述壳体内，所述主板与所述图像采集模块电连接，所述主板设置为控制所述图像采集模块获取人脸图像，基于所述人脸图像识别用户的年龄特征，并基于所述年龄特征确定用户的使用权限；供电模块，所述供电模块设于所述壳体内，所述供电模块与所述主板电连接。

根据本实用新型一个实施例的学习机，所述图像采集模块包括：二维摄像头，所述二维摄像头用于拍摄人脸的彩色图像；三维摄像头，所述三维摄像头用于拍摄人脸的深度图像。

根据本实用新型一个实施例的学习机，所述二维摄像头的视场和所述三维摄像头的视场重叠。

根据本实用新型一个实施例的学习机，所述主板内部集成有ISP处理器，所述ISP处理器用于对所述二维摄像头拍摄到的彩色图像和所述三维摄像头拍摄到的深度图像进行处理，得到所述人脸图像。

根据本实用新型一个实施例的学习机，所述三维摄像头为TOF摄像头，所述二维摄像头为RGB摄像头。

根据本实用新型一个实施例的学习机，所述TOF摄像头包括：发射模块，所述发射模块用于发射出红外脉冲光线；接收模块，所述接收模块用于接收经过目标反射所述红外脉冲光线形成的红外反射光线。

根据本实用新型一个实施例的学习机，所述发射模块包括顺次连接的光线扩散器、基座和发射器；所述接收模块包括顺次连接的光学透镜、滤光片和成像传感器。

根据本实用新型一个实施例的学习机，所述主板内部集成有人脸识别模块，所述人脸识别模块用于对所述人脸图像进行识别，得到所述年龄特征。

根据本实用新型一个实施例的学习机，所述学习机还包括：通信模块，所述通信模块与所述主板电连接；显示屏，所述显示屏设于所述壳体，所述显示屏与所述主板电连接；加密模块，所述加密模块与所述主板电连接；存储模块，所述存储模块与所述主板电连接；传输接口，所述传输接口与所述主板电连接，所述传输接口用于供电和/或传输数据。

根据本实用新型一个实施例的学习机，所述通信模块包括WIFI模块、蓝牙模块、4G模块和5G模块中的至少一种；所述显示屏包括LCD屏幕、LED屏幕和OLED屏幕中的一种；加密模块包括指纹模块和密码模块中的至少一种；所述存储模块包括EMCP和TF-Card；所述供电模块包括电池和电池管理模块，所述电池和电池管理模块电连接。

本实用新型实施例提供的学习机，通过将主板设置为基于图像采集模块采集到的人脸图像识别用户的年龄特征，并基于年龄特征确定用户的使用权限，能够确保儿童始终只能使用学习机中与其年龄符合的学习模式，提高学习效果，且在家长模式和学习模式之间切换更加高效快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的一种学习机的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种学习机的电路原理图；

图3是本实用新型实施例提供的一种学习机的主板和图像采集模块的连接示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种学习机的模式切换示意图。

附图标记：

主板10，图像采集模块20，供电模块30，显示屏40，加密模块50，存储模块60，通信模块70，传输接口80。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1-图4描述本实用新型实施例的学习机。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种学习机，包括：壳体、图像采集模块20和主板10。

其中，图像采集模块20设于壳体，图像采集模块20用于采集人脸图像。

如图2所示，在一些实施例中，图像采集模块20包括：二维摄像头和三维摄像头，二维摄像头用于拍摄人脸的彩色图像；三维摄像头用于拍摄人脸的深度图像。

可以理解的是，二维摄像头能够接收物体对自然光的反射光线，因此能够采集到物体的颜色，能够拍摄到人脸的彩色图像，三维摄像头能够根据物体对三维摄像头发射出的不可见光的反射情况，来判断物体到三维摄像头的距离信息，能够拍摄到人脸的深度图像。

利用二维摄像头和三维摄像头的结合，能够确保人脸图像中既有色彩信息又有深度信息，从而全面的刻画出人脸的特征，比如将打印出来的照片对准图像采集模块20时，三维摄像头拍摄打印出来的照片所得到的深度图像中各个像素点的距离值呈线性规律，而三维摄像头拍摄真实人脸时所得到的深度图像中各个像素点的距离值并不呈现线性规律，这是因为人的五官是立体的，人脸不同部位与三维摄像头之间的距离存在差异，而照片是平面的，与三维摄像头之间的距离差异只和照片的角度有关，因此，能够很容易判断出这是照片而不是真实人脸，这样可以避免孩子用大人的照片来欺骗学习机。

根据人脸的彩色图像和深度图像，就能够绘制出人脸的深度点云数据，使得人脸图像具有更多的人脸信息，便于提升识别年龄特征时的准确性。

在一些实施例中，二维摄像头的视场和三维摄像头的视场重叠。

可以理解的是，将二维摄像头的视场和三维摄像头的视场重叠，能够便于将二维摄像头拍摄的色彩图像和三维摄像头拍摄的深度图像能够快速融合，且像素点能够精确匹配，避免遗漏人脸的某些特征，提升年龄特征的识别准确率。

主板10设于壳体内，主板10与图像采集模块20电连接，主板10设置为控制图像采集模块20获取人脸图像，基于人脸图像识别用户的年龄特征，并基于年龄特征确定用户的使用权限。

值得一提的是，图像采集模块20可以位于壳体的安装面，该安装面可以用于安装显示屏40或者键盘，那么用户在使用学习机时，图像采集模块20就能够直接拍摄到用户的人脸图像。

当然，图像采集模块20也可以位于壳体的其他表面，用户在使用学习机前先将脸部对准图像采集模块20，使得图像采集模块20先拍摄人脸图像，在验证用户的使用权限后，用户再调整学习机的位置进行正常使用。

主板10内部集成有人脸识别模块，人脸识别模块用于对人脸图像进行识别，得到年龄特征。

主板10设置为在用户使用学习机前，控制图像采集模块20进行拍摄，获取用户的人脸图像，并根据人脸图像来识别用户的年龄特征，比如根据人脸图像中的皮肤纹理特征、皮肤颜色特征、光亮层度特征和皱纹纹理特征等来对用户的年龄进行评估，进而得到用户的年龄特征。

如图2所示，在一些实施例中，主板10内部集成有ISP(Image Signal Processing，图像信号处理)处理器，ISP处理器用于对二维摄像头拍摄到的彩色图像和三维摄像头拍摄到的深度图像进行处理，得到人脸图像。

可以理解的是，ISP处理器主要用来对前端图像传感器输出信号进行处理，能够对二维摄像头拍的到的彩色图像和三维摄像头拍摄到的深度图像进行处理，先对彩色图像和深度图像进行融合，再进行自动人脸对焦和自动色调映射等操作，当然还可以具有其他功能，比如扣暗电流(去掉底电流噪声)、线性化(解决数据非线性问题)、shading(解决镜头带来的亮度衰减与颜色变化)、去坏点(去掉坏点数据)、去噪(去除噪声)、自动白平衡、自动对焦、自动曝光、旋转、锐化、缩放、色彩空间转换、颜色增强以及肤色增强等。

这样就能够使得得到的人脸图像去除了其他无关参数，保留了更多的人脸特征，能够提升年龄特征的识别准确率。

在得到用户的年龄特征后，根据预先设置的使用权限和年龄特征的对应关系，对用户分配使用权限。

如图4所示，比如，当对用户张三的人脸图像进行识别，根据人脸图像评估出张三的年龄为8岁，此时对张三分配的权限为仅能使用学习模式，在学习模式下，张三不能下载和使用游戏软件，也不能观赏与学习无关的电影、小说以及音乐等内容。

当对用户张大山的人脸图像进行识别，根据人脸图像评估出张大山的年龄为36岁，此时对张大山分配的权限为能使用家长模式，在家长模式下，张大山能够使用学习机的全部功能，且能够对学习模式下的具体使用权限进行设置。

值得一提的是，该学习机并不识别出特定的某个用户，并不需要预先存储用户的人脸，也就不需要提前进行存储特定的用户身份。

供电模块30，供电模块30设于壳体内，供电模块30与主板10电连接，供电模块30用于给主板10和图像采集模块20供电，供电模块30可以包括可拆卸式电池，在电量使用完毕时可以进行快捷更换，供电模块30还可包括外接电线，可以直接通过外接电源给学习机供电。

本实用新型实施例提供的学习机，通过将主板10设置为基于图像采集模块20采集到的人脸图像识别用户的年龄特征，并基于年龄特征确定用户的使用权限，能够确保儿童始终只能使用学习机中与其年龄符合的学习模式，提高学习效果，且在家长模式和学习模式之间切换更加高效快捷。

如图2所示，在一些实施例中，三维摄像头为TOF摄像头，二维摄像头为RGB摄像头，TOF摄像头和RGB摄像头可以均通过RFPC线缆引出MIPI信号线和主板10电连接。

可以理解的是，TOF(Time Of Flight，飞行时间)摄像头的成像原理为由一组人眼看不到的红外光(激光脉冲)向外发射，遇到物体后反射，反射到摄像头结束，计算从发射到反射回摄像头的时间差或相位差，并将数据收集起来，形成一组距离深度数据，从而得到一个立体的3D模型的成像技术。

RGB(RED Green Blue，红绿蓝)摄像头的成像原理为基于光的三原色红绿蓝的发光组合来形成各种颜色，从而根据物体反射的可见光来形成二维彩色图像。

如图2所示，在一些实施例中，TOF摄像头包括：发射模块和接收模块

发射模块用于发射出红外脉冲光线；接收模块用于接收经过目标反射红外脉冲光线形成的红外反射光线。

可以理解的是，还可以包括控制模块，发射模块可以内置于主板10中。

发射模块和接收模块均与控制模块电连接，控制模块用于控制发射模块发射光信号到人脸，以及用于控制接收模块接收人脸的反射光信号，控制模块还基于发射光信号和反射光信号进行计算处理，用于计算光信号在空间中的飞行时间。

比如，发射模块和接收模块之间的距离可以为几毫米左右，远小于人脸距离TOF摄像头的距离，因此，通过控制模块对发射光信号和反射光信号的时间差Δt进行计算，可以根据光传播速度不变的原理，由公式(c·Δt/2)就可以获取人脸到TOF摄像头的距离信息，其中，c表示光速。

在一些实施例中，发射模块包括顺次连接的光线扩散器、基座和发射器。

光线扩散器可以为Diffuser光线扩散器，基座可以为Housing基座，发射器可以为VCSEL发射器。

可以理解的是，发射器为近红外波段，由于在太阳光谱中，近红外波段的比例相较于可见光要低得多，发射器选择的波长可以为850nm或者940nm。

光线扩散器可以包括漫射器，漫射器用于对发射器发射出的光束进行整形以形成泛光照明，以在空间中形成较佳的面照明。

光线扩散器可以包括衍射器，衍射器用于对发射器发射出的光速进行衍射以形成斑点光束，比如规则排列的斑点光束，与泛光照明相比，斑点光速所计算出的飞行时间信噪比更高。

基座用于连接光线扩散器和发射器，能够起到挡光作用，能够最大程度降低太阳光的干扰。

接收模块包括顺次连接的光学透镜、滤光片和成像传感器。

成像传感器是一种专门用于光飞行时间测量的图像传感器，比如可以为CMOS(互补金属氧化物半导体)、APD(雪崩光电二极管)和SPAD(单光子雪崩光电二极管)等图像传感器，成像传感器的像素可以是单点、线阵或者面阵等形式。成像传感器内部包含采集窗口，反射光通过光学透镜和滤光片后成像到成像传感器，在通过采集窗口对反射光进行采集和解调得到时间差，进而得到人脸的距离值。

光学透镜用于收集来自人脸反射的反射光信号，滤光片可以选择与发射器发射的波长相匹配的窄带滤光片，用于抑制其余波段的背景光噪声。

如图1所示，在一些实施例中，学习机还包括：通信模块70、显示屏40、加密模块50、存储模块60和传输接口80。

显示屏40设于安装面，显示屏40与主板10电连接，用于将和用户进行交互，显示屏40包括LCD屏幕、LED屏幕和OLED屏幕中的一种。

通信模块70与主板10电连接，用于连接互联网或者与其他终端设备进行通信，通信模块70可以包括WIFI模块、蓝牙模块、4G模块和5G模块中的至少一种。

加密模块50与主板10电连接，用于对学习机进行加密和解密，加密模块50包括指纹模块和密码模块中的至少一种。

存储模块60与主板10电连接，用于存储数据，存储模块60可以包括EMCP和TF-Card，EMCP是结合EMMC和MCP封装而成的智慧型手机记忆体标准，与传统的MCP相较之下，EMCP因为有内建的NAND Flash控制晶片，可以减少主晶片运算的负担，并且管理更大容量的快闪记忆体；TF-Card又称microSD，是一种极细小的快闪存储器卡。

传输接口80与主板10电连接，传输接口80用于供电和/或传输数据，传输接口80可以为Type-C接口、USB接口、micro USB接口或者Lighting接口中的任意一种。

如图2所示，在一些实施例中，供电模块30包括电池和电池管理模块，电池和电池管理模块电连接，电池管理模块可以包括充电管理模块，电池可以通过充电管理模块和传输接口80连接，传输接口80可以外接电源，用于给电池充电。

如图2所示，在一些实施例中，学习机还可以包括：扬声器和后置摄像头，扬声器用于播放音频内容，后置摄像头用于拍摄视频或者照片。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种学习机，其特征在于，包括：

壳体；

图像采集模块，所述图像采集模块设于所述壳体；

主板，所述主板设于所述壳体内，所述主板与所述图像采集模块电连接，所述主板设置为控制所述图像采集模块获取人脸图像，基于所述人脸图像识别用户的年龄特征，并基于所述年龄特征确定用户的使用权限；

供电模块，所述供电模块设于所述壳体内，所述供电模块与所述主板电连接。

2.根据权利要求1所述的学习机，其特征在于，所述图像采集模块包括：

二维摄像头，所述二维摄像头用于拍摄人脸的彩色图像；

三维摄像头，所述三维摄像头用于拍摄人脸的深度图像。

3.根据权利要求2所述的学习机，其特征在于，所述二维摄像头的视场和所述三维摄像头的视场重叠。

4.根据权利要求2所述的学习机，其特征在于，所述主板内部集成有ISP处理器，所述ISP处理器用于对所述二维摄像头拍摄到的彩色图像和所述三维摄像头拍摄到的深度图像进行处理，得到所述人脸图像。

5.根据权利要求2所述的学习机，其特征在于，所述三维摄像头为TOF摄像头，所述二维摄像头为RGB摄像头。

6.根据权利要求5所述的学习机，其特征在于，所述TOF摄像头包括：

发射模块，所述发射模块用于发射出红外脉冲光线；

接收模块，所述接收模块用于接收经过目标反射所述红外脉冲光线形成的红外反射光线。

7.根据权利要求6所述的学习机，其特征在于，所述发射模块包括顺次连接的光线扩散器、基座和发射器；所述接收模块包括顺次连接的光学透镜、滤光片和成像传感器。

8.根据权利要求1-7任一项所述的学习机，其特征在于，所述主板内部集成有人脸识别模块，所述人脸识别模块用于对所述人脸图像进行识别，得到所述年龄特征。

9.根据权利要求1-7任一项所述的学习机，其特征在于，还包括：

通信模块，所述通信模块与所述主板电连接；

显示屏，所述显示屏设于所述壳体，所述显示屏与所述主板电连接；

加密模块，所述加密模块与所述主板电连接；

存储模块，所述存储模块与所述主板电连接；

传输接口，所述传输接口与所述主板电连接，所述传输接口用于供电和/或传输数据。

10.根据权利要求9所述的学习机，其特征在于，

所述通信模块包括WIFI模块、蓝牙模块、4G模块和5G模块中的至少一种；

所述显示屏包括LCD屏幕、LED屏幕和OLED屏幕中的一种；

加密模块包括指纹模块和密码模块中的至少一种；

所述存储模块包括EMCP和TF-Card；

所述供电模块包括电池和电池管理模块，所述电池和电池管理模块电连接。

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