ES2724212B2 - Metodo implementado en ordenador y sistema para la prevencion del deterioro de la vision causado por el uso prolongado de pantallas electronicas en condiciones de baja iluminacion. - Google Patents

Metodo implementado en ordenador y sistema para la prevencion del deterioro de la vision causado por el uso prolongado de pantallas electronicas en condiciones de baja iluminacion. Download PDF

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Description

DESCRIPCIÓN
MÉTODO IMPLEMENTADO EN ORDENADOR Y SISTEMA PARA LA
PREVENCIÓN DEL DETERIORO DE LA VISIÓN CAUSADO POR EL USO
PROLONGADO DE PANTALLAS ELECTRÓNICAS EN CONDICIONES DE BAJA
ILUMINACIÓN
Campo de la invención
La presente invención se relaciona con los campos de la óptica visual, óptica fisiológica, electrónica y ordenadores. En particular, la invención se relaciona con los sistemas y métodos de prevención de problemas visuales, como miopía y fatiga ocular, que son causada por uso prolongado de pantallas electrónicas en condiciones de baja iluminación.
Antecedentes de la invención
La exposición prolongada a condiciones de baja iluminación es particularmente peligrosa cuando la persona se dedica a la visión de cerca (por ejemplo, lectura). Ambas situaciones son comunes en el mundo actual donde la gente pasa muchas horas en sitios cerrados, viendo sus pantallas electrónicas personales muy de cerca. El uso prolongado de pantallas electrónicas (tales como la pantalla de un smartphone, una tableta o un ordenador personal) en condiciones de baja iluminación, causa problemas visuales, como miopía y fatiga. Estos problemas de visión se desarrollan en niños y adultos jóvenes que, en comparación con las generaciones anteriores, pasan menos tiempo en ambientes con altos niveles de luz (realizando actividades al aire libre).
Junto con métodos terapéuticos para controlar la progresión de la miopía (fármacos que paralizan la acomodación, lentes de contacto multi-focales etc. [1]), se ha probado que pasar tiempo al aire libre reduce la tasa de progresión de la miopía [2], y se correlaciona con una menor prevalencia de miopía en niños [3], además se ha mostrado que altos niveles de luz previenen la miopía en ensayos con animales [4].
La presente invención representa una solución altamente práctica para la actual y futura sociedad, donde cada niño o adolescente posee un dispositivo electrónico, que le permita prevenir la progresión de la miopía y el deterioro de la visión causado por su uso en condiciones de baja iluminación.
Referencias bibliográficas
[1] Huang, J., Wen, D., Wang, Q., McAlinden, C., Flitcroft, I., Chen, H., ... & Hu, L. (2016). Efficacy comparison of 16 interventions for myopia control in children: a network metaanalysis. Ophthalmology, 123(4), 697-708.
[2] Gwiazda, J., Deng, L., Manny, R., & Norton, T. T. (2014). Seasonal variations in the progression of myopia in children enrolled in the correction of myopia evaluation trial. Investigative ophthalmology & visual science, 55(2), 752-758.
[3] Wu, L. J., You, Q. S., Duan, J. L., Luo, Y. X., Liu, L. J., Li, X., ... & Jonas, J. B. (2015). Prevalence and associated factors of myopia in high-school students in Beijing. PLoS One, 10(3), e0120764.
[4] Smith, E. L., Hung, L. F., & Huang, J. (2012). Protective effects of high ambient lighting on the development of form-deprivation myopia in rhesus monkeys. Investigative ophthalmology & visual science, 53(1), 421-428.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un sistema y un método para la prevención del deterioro de la visión causada por pasar largos periodos de tiempo viendo la pantalla de un dispositivo electrónico a corta distancia y bajo condiciones de baja iluminación. La solución propuesta hace uso de los siguientes componentes del propio dispositivo electrónico: una cámara frontal y un circuito de procesamiento para procesar la información. Un sensor de luz puede también ser incluido para realizar una calibración. Estos elementos de hardware están presentes en la mayoría de los actuales dispositivos electrónicos portátiles (smartphones y tabletas).
Un sistema puede incluir una pantalla electrónica controlada por un circuito de control y acoplada a un circuito de procesamiento. Si el circuito de procesamiento determina que la iluminación de la cara del usuario es menor que un valor umbral definido por ciertos criterios, puede enviar una señal al circuito de control para que alerte al usuario o almacene la señal en memoria para un posterior procesamiento por el usuario o una tercera persona (la invención proporciona un mecanismo a los individuos para controlar sus propios niveles de exposición a la luz o el de otra persona).
La invención para controlar la progresión de la miopía descrita monitoriza los niveles de luz a los que el usuario está expuesto mediante la medición de la luz reflejada en su cara mientras usa el dispositivo electrónico. En algunas realizaciones, el circuito de control del dispositivo puede notificar al usuario cuando el circuito de procesamiento determina que un cierto valor de iluminación acumulado en el tiempo está por debajo de un cierto criterio, por ejemplo, si un promedio temporal de la iluminación de la cara del usuario es menor que cierto valor umbral. Si se desea, el usuario puede ser notificado por el dispositivo para que aumente la iluminación de la habitación, se desplace a un área más iluminada, o tome un descanso. Si el procesado determina que dicha iluminación es mayor o igual que cierto valor, los circuitos de control pueden dejar de notificar o no iniciar la notificación.
En algunas realizaciones, el circuito de control incluido en el dispositivo pueden modificar el funcionamiento de la pantalla electrónica en base en una relación entre la iluminación medida y un valor predeterminado. Por ejemplo, si se está utilizando el dispositivo en condiciones de baja iluminación, y el circuito de procesamiento determina que la visión del usuario está en riesgo, los circuitos de control pueden notificar al usuario, por ejemplo, poniendo más borrosa, oscureciendo o cambiando de color la pantalla electrónica. Como otros ejemplos de notificación, el dispositivo podría notificar al usuario mediante una información en la pantalla, emitir un sonido a través del altavoz, vibrar, o una combinación de cualquiera de los anteriores. El dispositivo también podría almacenar la información en la memoria para su posterior procesamiento por el usuario o por una tercera persona.
De acuerdo con uno de los aspectos de la invención presentada se propone un método para prevenir el deterioro de la visión causado por el uso prolongado de pantallas electrónicas en condiciones de baja iluminación. El método comprende la captura, mediante la cámara que incluye el dispositivo electrónico, de una imagen que contiene la cara de un usuario o al menos una parte de ella, detectando, en la imagen, un área que contiene al menos una parte de dicha cara; calculado la iluminancia en dicha área de la imagen; determinando si la iluminancia calculada cumple con al menos un criterio; y generando una señal de control basada en el cumplimiento de un criterio al menos.
El paso en el que se determinar si la iluminancia calculada cumple con al menos un criterio puede incluir el tener que encontrar una relación (por ejemplo, mediante una comparación) entre una iluminancia predefinida y la iluminancia calculada; de tal forma que la señal de control se realice en base a dicha relación.
El método puede además constar de un proceso previo de calibración para la determinación de un valor de proporcionalidad k utilizado en el cálculo de la iluminancia de la cara.
En una realización, el proceso de calibración consta de: la captura, utilizando la cámara en el dispositivo electrónico, de una imagen que contiene la cara de un usuario o al menos una parte de ella; la detección, en la imagen, de una zona que contiene al menos una parte de dicha cara; una media del nivel de gris de los píxeles dentro de dicha zona de la imagen; la medida de la iluminancia en la cara del usuario utilizando un sensor de luz incluido en el dispositivo electrónico; y la determinación del valor de proporcionalidad k usando la iluminancia medida y el valor medio del nivel gris de los pixeles.
Atendiendo a otra realización, el proceso de calibración incluye: la obtención de un tipo de piel de la cara del usuario; adquisición de un valor de reflectancia asociada al tipo del piel de una base de datos; obtención de una constante de calibración de la cámara; y cálculo del valor de proporcionalidad k usando el valor de reflectancia asociado a dicho tipo de piel y la constante de calibración de la cámara. La constante de calibración de la cámara puede ser obtenida de una base de datos de calibración o, alternativamente, puede determinarse a partir de parámetros de la cámara incluyendo ciertos parámetros como (pueden ser más parámetros): tiempo de exposición, sensibilidad ISO, diafragma de apertura, o el tamaño físico de la matriz de píxeles activos en el sensor de la imagen digital.
En una realización, la señal de control incluye notificar al usuario de una iluminación inadecuada. Por ejemplo, dicha notificación puede hacerse, entre otras, de las siguientes formas (o cualquier combinación de ellas):
- Desenfocando al menos una parte de la pantalla del dispositivo electrónico. - Cambiando el color de al menos una parte de la pantalla del dispositivo electrónico.
- Cambiando la saturación de al menos una parte de la pantalla del dispositivo electrónico.
- Cambiando el brillo de al menos una parte de la pantalla del dispositivo electrónico.
- Mostrando un mensaje en la pantalla del dispositivo electrónico.
- Generando un sonido en un altavoz del dispositivo electrónico.
-Generando una vibración en un componente de vibración del dispositivo electrónico.
La notificación de una iluminación inadecuada puede realizarse cuando la iluminancia calculada, como un valor discreto o como un valor promedio durante un tiempo, está fuera de un rango de iluminancias predefinido. La notificación de una iluminación inadecuada puede ser modulada mediante una relación entre la iluminancia calculada y la iluminancia predefinida.
En otra realización, la señal de control generada puede incluir el almacenamiento de los datos de iluminancia calculados en un dispositivo electrónico.
En otra realización, la iluminancia puede ser calculada varias veces durante un periodo de tiempo, t y la señal de control se genera utilizando una cálculo que combina los valores de iluminancia y el tiempo; por ejemplo, se puede generar la señal de control dependiendo del promedio temporal de la iluminancia y tras una comparación con una iluminancia predefinida.
Según otro aspecto de la invención se presenta un sistema para la prevención del deterioro de la vista causada por el uso prolongado de pantallas electrónicas en condiciones de baja iluminación. El sistema se compone de una cámara, un circuito de procesamiento y un circuito de control que, en combinación, llevan acabo el método definido previamente. En particular, se configura la cámara para capturar una imagen de la cara de un usuario o al menos de una parte de ella. El circuito de procesamiento está configurado para la detección de una zona que contiene al menos una parte de dicha cara en la imagen; determinar si la iluminancia calculada cumple al menos un criterio (por ejemplo, encontrar o determinar una relación o una comparación entre una iluminancia predefinida y la iluminancia computada); y generar una señal de control según al menos uno de los criterios definidos (por ejemplo, según la relación o comparación). El circuito de control está configurado para realizar una acción basada en dicha señal de control.
El sistema puede constar además de un sensor de luz para mejorar la exactitud de la medición de iluminancia de cara, y en donde el circuito de procesamiento esté además configurado para realizar el proceso de calibración previamente definido.
Según una realización, el circuito de control está configurado para notificar al usuario de una iluminación inadecuada. El circuito de control pueden configurarse para modular la notificación de una iluminación inadecuada basada en una relación entre la iluminancia calculada y la iluminancia predefinida.
El sistema también puede guardar los datos relativos a la iluminancia calculada; y un circuito de comunicación configurado para transmitir la información almacenada a una red u otro dispositivo electrónico (por ejemplo un ordenador).
La presente invención también se refiere a un dispositivo electrónico compuesto por el sistema previamente definido. El dispositivo electrónico puede ser, sin limitarse exclusivamente a ello, uno de los siguientes: teléfono móvil, una tableta, una televisión inteligente, una agenda digital (PDA), un ordenador portátil, un ordenador de sobremesa, una cámara independiente, una videoconsola, un grabador de vídeo o un reloj inteligente.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se propone un programa de ordenador con instrucciones almacenadas y legibles que cuando sea ejecutado por un procesador de un dispositivo electrónico, haga que el procesador lleve a cabo el método previamente definido.
Breve descripción de las figuras
Las siguientes descripciones detalladas de las figuras sirven para ilustrar mejor la naturaleza de la invención presentada y sus ventajas:
FIG. 1 es un diagrama de bloques de un dispositivo electrónico ilustrativo para la prevención del deterioro de la vista causado por condiciones de baja iluminación, según una realización de la invención.
FIG. 2 es un esquema de un sistema para la prevención del deterioro de la vista según una realización de la invención, donde se utiliza una cámara para obtener una imagen de la cara del usuario.
FIG. 3 es un ejemplo de lo que muestra una pantalla durante el proceso de calibración de un dispositivo electrónico para evitar el deterioro de la vista según una realización de la invención.
FIG. 4 es un diagrama de flujo que ilustra el proceso de calibración de un dispositivo electrónico para evitar el deterioro de la vista según una realización de la invención.
FIG. 5 es un diagrama de flujo que ilustra el proceso para la prevención del deterioro de la vista según una realización de la invención.
FIG. 6 es un ejemplo de la aplicación de la invención.
FIG. 7 es un diagrama de flujo que ilustra el proceso de calibración según otra realización de la invención.
Descripción detallada de la invención
La presente invención presenta un sistema y un método para la prevención del deterioro de la vista causado por un período prolongado de tiempo mirando la pantalla de un dispositivo electrónico en condiciones de baja iluminación. El dispositivo electrónico puede determinar la iluminancia de la cara mediante una cámara dirigida al usuario (cámara frontal de un dispositivo electrónico). Si la iluminancia medida es inferior a cierto valor, lo que puede poner al usuario en riesgo de deterioro de la vista y la progresión de la miopía, el usuario puede ser notificado, o el valor de la iluminancia puede almacenarse en memoria para su posterior procesamiento por el usuario o por un tercero. Por ejemplo, un dispositivo electrónico puede incluir una cámara acoplada a un circuito de procesado para la detección pasiva de la cara del usuario. El circuito de procesado pueden analizar imágenes desde una cámara (p.e., imágenes solas o fotogramas de un vídeo) y determinar si contienen una imagen de la cara o del al menos una parte de la cara de un usuario (en adelante "cara del usuario"). A continuación, las imágenes que contienen un área de la cara de un usuario pueden ser analizadas para determinar un nivel de gris medio de los píxeles de la imagen de la cara del usuario. El nivel de gris medio de los píxeles en la zona muestreada se utiliza para determinar la iluminancia media de esa zona según una conocida relación que incluye el número F de la cámara, el tiempo de exposición y el valor de sensibilidad ISO del sensor de la cámara. Ecuaciones de tipo general como la mostrada en (1) pueden utilizarse para cuantificar esta relación.
Figure imgf000009_0001
donde E es la iluminancia media de la zona muestreada de la cara; Y es el nivel de gris medio de los píxeles de la zona muestreada de la imagen. N es el número F, t es el tiempo de exposición, S es la sensibilidad ISO, y k es un valor de proporcionalidad.
El valor de proporcionalidad k en la ecuación (1) depende de la reflectancia de la cara del usuario y la constante de calibración de la cámara (por ejemplo, un aumento aplicado por los circuitos de control del dispositivo electrónico) y queda determinada por una calibración inicial.
Si el circuito de procesamiento determina que la iluminancia (E) de la cara del usuario es menor que un valor umbral (E 0 ) definido por un cierto criterio, puede enviar una señal de control al circuito de control para que notifique al usuario o almacene la señal en la memoria para su posterior procesamiento por la parte de usuario o un tercero. Si el circuito de procesamiento determina que el valor de dicha iluminancia es igual o mayor que cierto valor, el circuito de control pueden dejar de notificar o no iniciarla.
En algunas realizaciones, el circuito de control del dispositivo puede notificar al usuario cuando el circuito de procesamiento decide que un determinado valor de exposición a la luz acumulado en el tiempo cumple con un cierto criterio, por ejemplo si el promedio de la iluminancia (E) calculado durante un cierto tiempo, t, excede un cierto valor umbral.
En algunas realizaciones la notificación puede ser modulada por el promedio temporal de la iluminancia (E), indicando que la iluminancia de la cara es demasiado baja o que tiene niveles perjudiciales para la salud ocular. Por ejemplo, la pantalla puede hacerse progresivamente más borrosa u oscura.
La FIG. 1 describe esquemáticamente un dispositivo electrónico para la prevención del deterioro de la vista causado por la estancia prolongada en condiciones de baja iluminación según una realización de la invención. El dispositivo electrónico 100 puede incluir un circuito de control 101, almacenamiento 102, un circuito de comunicaciones 103, un interfaz de entrada 104, un display electrónico o pantalla 105, un sensor de luz 106 , una cámara 107 y un circuito de procesamiento 108. En algunas realizaciones, uno o más de los componentes del dispositivo pueden estar combinados o ausentes. En algunas realizaciones, el dispositivo electrónico 100 puede incluir otros componentes que no se incluyen en la FIG. 1, como un módulo de vibración, un altavoz, un micrófono, un acelerómetro, un giróscopo, o una combinación de los mismos.
El dispositivo electrónico 100 puede incluir cualquier tipo de dispositivo con una pantalla electrónica y una cámara que permita determinar la iluminancia de la cara del usuario. En una realización, el dispositivo electrónico 100 también puede incluir un sensor de luz para ser usado en un proceso previo de calibración. Por ejemplo, el dispositivo electrónico 100 puede incluir cualquiera de los siguientes dispositivos equipados con una cámara y un sensor de luz: un teléfono móvil, una tableta, un televisor inteligente, una agenda digital (PDA), un ordenador portátil o de escritorio, una cámara, una grabadora de video o cualquier otro dispositivo adecuado.
El dispositivo electrónico 100 es la configuración preferentemente, pero no tiene porqué limitarse a un dispositivo portátil.
El circuito de control 101 puede incluir cualquier circuito y procesador diseñado para controlar las funciones, operaciones y funcionamiento de un dispositivo electrónico 100. El almacenamiento 102 puede incluir uno o más medios de almacenamiento, como la memoria interna o externa de cualquier tipo, tales como: HDD, SSD, memoria RAM, ROM, EPROM, EEPROM Flash, tarjeta de memoria flash como una tarjeta SD (p.e., Secure Digital), o CF (es decir, Compact Flash), o cualquier otro tipo de memoria adecuada para el dispositivo electrónico 100. El circuito de comunicación 103 puede incluir cualquier circuito que pueda conectar un dispositivo a una red de comunicaciones y transmitir comunicaciones utilizando cualquier protocolo adecuado como, por ejemplo, Wi-Fi (por ejemplo, usando el protocolo 802.11), Bluetooth®, los protocolos de móviles
1
(por ejemplo, GSM, GPRS, CDMA, EDGE, LTE), o cualquier otro protocolo de comunicaciones o cualquier combinación de éstos. El interfaz de entrada 104 puede incluir cualquier mecanismo que pueda recibir entradas del usuario, tales como una pantalla táctil o un teclado.
La pantalla 105 puede incluir alguno de los mecanismos para la visualización de información a un usuario. En algunas realizaciones, la pantalla 105 puede incluir un circuito de control de pantalla para el control del brillo. Además, la pantalla 105 se puede acoplar electrónicamente con el circuito de control 101 u otros componentes dentro de un dispositivo electrónico 100, o cualquier combinación de los mismos.
El sensor de luz 106 puede incluir uno o más sensores de luz. Por ejemplo, puede incluir dos sensores de luz - uno a cada lado el dispositivo. Como otro ejemplo, puede incluir un sensor de luz de campo amplio o gran angular. La cámara 107 puede configurarse para medir la luz en un estrecho ángulo subtendido por la cara del usuario.
El circuito de procesamiento 108 puede incluir cualquier tipo de procesamiento de datos, como un procesador o un micro-controlador. Como se ha descrito anteriormente, el circuito de procesamiento de 108 puede determinar que la iluminancia (E) de la cara sea menor que un umbral definido por un cierto criterio (E 0 ) y luego enviar una señal de control al circuito de control 101 para notificar al usuario o almacenar la señal en memoria 102 para su posterior procesamiento por el usuario o una tercera persona
FIG. 2 es una vista esquemática del sistema de 200 para la prevención del deterioro de la vista causado por condiciones de baja iluminación según una realización de la invención, donde un sensor de luz con un gran campo y una cámara se utilizan para medir la iluminancia de la cara del usuario en un proceso de calibración previamente realizado. El sistema 200 puede incluir un dispositivo electrónico 210, que puede incluir a su vez un sensor de luz 216, con un gran campo angular, una cámara 215, y circuito de procesamiento 214 para detectar cara 290 cuya luz ha sido reflejada difusamente 291 y que proviene de la luz ambiente 292. El dispositivo electrónico 210 puede ser muy similar al dispositivo electrónico 100 que se muestra en la FIG. 1 y compartir las descripciones de los componentes de este último. Por ejemplo, puede incluir un dispositivo electrónico 210, un circuito de control 211, un almacenamiento 212, una pantalla 213 y un circuito de procesamiento 214, que puede ser substancialmente similar a los respectivos componentes del dispositivo electrónico 100; circuito de control 101, almacenamiento 102, pantalla 105 y circuito de procesamiento 108. El dispositivo electrónico 210 también puede incluir otros componentes adecuados tales como un circuito de comunicación 103 y una interfaz de entrada 104 tal y como se muestra en la FIG. 1.
El circuito de procesamiento 214 puede utilizar cualquier técnica adecuada o la combinación de técnicas para el procesamiento de imágenes (p.e., solo imágenes o fotogramas de vídeo) de una cámara 215, detectar si éstas contienen una imagen de la cara de un usuario 290, y realizar el cálculo de la iluminancia de la cara del usuario utilizando una fórmula, por ejemplo, la Ec. 1. Además, el circuito de procesamiento de 214 puede determinar si dicha iluminancia de la cara es menor que un valor predefinido, poniendo la visión del usuario en riesgo de deterioro por las condiciones de baja iluminación y de progresión de la miopía; o si la iluminación de la cara durante un tiempo promedio cumple con un cierto criterio.
Por ejemplo, si la iluminancia de la cara del usuario 290, determinada por el circuito de procesamiento 214, no cumple un determinado criterio, este circuito puede enviar una señal al circuito de control 211. El circuito de control 211 puede realizar una acción de acuerdo con dicha señal. Por ejemplo, el circuito de control 211 puede indicar a la pantalla 213 que muestree una información al usuario o modificar su funcionamiento (es decir, emborronar, oscurecer o cambiar el color de la pantalla). Por otro lado, si la iluminancia de la cara 290, determinada por el circuito de procesamiento 214, no cumple dicho criterio, o si la imagen de la cara no es detectada por el circuito de procesamiento 214, una señal de control puede ser enviada al circuito de control 211, que a su vez puede indicar a la pantalla 213 una modificación de su funcionamiento. En algunas realizaciones, dicha operación de modificación de la pantalla 213 puede ser sustituida por una operación de modificación de otro componente del dispositivo 200, tales como: la fuerza de vibración de un componente; el volumen de sonido emitido por un altavoz; el almacenamiento local de la información relativa a la iluminancia calculada y almacenada 212 para un futuro procesamiento o transmisión de la información de forma inalámbrica o mediante un cable, usando el circuito de comunicación 103, o cualquier combinación de cualquiera de las mencionadas modificaciones.
En algunas realizaciones, la intensidad de modificación de la pantalla 213 puede ser modulada mediante el circuito de control 211 en respuesta a una señal de control del circuito de procesamiento 214. Por ejemplo, una pantalla puede hacerse progresivamente más borrosa, más oscura o más brillante según que el cociente entre la iluminancia de la cara del usuario y un valor predefinido, se haga más pequeño.
En algunas realizaciones, el circuito de procesamiento 214 puede realizar procesamiento y análisis de fotogramas consecutivos (es decir, imágenes en un flujo de vídeo) para determinar iluminancia de la cara varias veces con el tiempo, a una velocidad determinada por la cámara 215. En algunas realizaciones, el circuito de control 211, puede modificar la velocidad de los fotogramas o la exposición para mejorar el rendimiento. Por ejemplo, la velocidad de procesado y análisis que realiza el circuito de procesamiento 214 puede ser modificado por el circuito de control 211 según lo que haya indicado el usuario y que haya sido previamente proporcionado mediante un Interfaz de entrada similar 104 en un dispositivo electrónico 210.
En algunas realizaciones, con el fin de aumentar la precisión de medida de la iluminancia de la cara 290, el circuito de procesamiento 214 puede tener en cuenta varios parámetros de la cámara 215 y del sensor de la imagen, tales como: la dimensión física del sensor; el tamaño de la imagen de cámara, la distancia focal del objetivo de la cámara; el número F, la sensibilidad (ISO), o cualquier combinación de las anteriores. Además, con la misma finalidad, el circuito de procesamiento 214 puede hacer uso de capacidades adicionales de la cámara 215, como el control de enfoque automático, el tiempo de exposición u otros, o cualquier combinación de las anteriores. Por ejemplo, el circuito de procesamiento 214 puede determinar una exposición insuficiente de una imagen de cara 290 y enviar una señal de control al circuito de control 211 para aumentar el tempo de exposición de la cámara 215.
En algunas realizaciones, un usuario puede calibrar el sistema 200 para prevenir el deterioro de la vista causado por condiciones de baja iluminación. Por ejemplo, el usuario puede ser capaz de encontrar el valor de proporcionalidad k en la fórmula de la ecuación 1, utilizando un sensor de luz 216.
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La FIG. 3 es un ejemplo ilustrativo de una pantalla usada en la calibración de un dispositivo electrónico que evitar el deterioro de la vista causado por condiciones de baja iluminación, según una realización de la invención.
El dispositivo 300 puede ser un dispositivo electrónico con una pantalla, un sensor de luz con un gran campo angular y una cámara. El dispositivo 300 puede ser similar al dispositivo 100 que muestra en la FIG. 1 y el dispositivo 210 mostrado en la FIG. 2, y compartir las descripciones de alguno o todos los componentes de este último. Por ejemplo, el dispositivo 300 puede incluir uno o más sensores de luz 301 y una o más cámaras 302 para la captura de imágenes de cara 290 (véase sensor de luz 106 en la FIG. 1, sensor de luz 216 en la FIG. 2, cámara 107 en FIG: 1 y cámara 215 en la FIG.
2). El dispositivo 300 puede incluir una pantalla 303 (véase la pantalla 105 en la FIG. 1 y la pantalla 213 en la FIG. 2), además de cualquier otro componente del dispositivo electrónico o cualquier combinación de los mismos.
El dispositivo electrónico 300 puede mostrar una calibración de la pantalla en la pantalla 303 como parte del proceso de calibración del dispositivo, que puede también incluir ayudas de calibración. En el ejemplo de realización que se muestra en la FIG. 3, la ayuda en la calibración puede incluir una vista previa en tiempo real de cara 305, un mensaje con instrucciones 306, una zona con un texto 304, o cualquier combinación de las ayudas para la calibración.
Como se describió anteriormente, el usuario puede calibrar el sistema para prevenir el deterioro de la vista causado por condiciones de baja iluminación. Por ejemplo, en algunas realizaciones el factor k de proporcionalidad (EC. 1), puede fijarse tras incluir un valor de iluminancia Ec 304. El usuario también puede calibrar el sistema tras encontrar una relación entre la iluminancia de referencia Ec , medida con un sensor de luz 301 situado cerca de la cara de usuario, es decir, con el sensor de luz 301 capturando la luz al llegar a la cara del usuario (p.e., la parte posterior del dispositivo electrónico 300 es mirando la cara del usuario), y el nivel de gris medio de los píxeles en una imagen de la cara capturada por la cámara 302 cuando la cámara se coloca a cierta distancia delante de la cara del usuario. El valor de proporcionalidad k (EC. 1) puede ser calculado por el circuito de procesamiento 108 mediante la siguiente ecuación:
k = Ec'tc's2c (EC. 2) Yc-Nc2 V '
donde Yc, Nc, tac , y Se son, respectivamente, la media del nivel de gris de los píxeles de la imagen de la cara, el número F, el tiempo de exposición y el valor ISO de sensibilidad, utilizados durante la calibración.
La FIG. 4 muestra el diagrama de flujo de un proceso 400 de calibración de un dispositivo electrónico para evitar el deterioro de la vista causada por condiciones de baja iluminación según la realización de la invención.
El proceso de calibración 400 puede ser realizado por un dispositivo electrónico (100; 210) con una pantalla (105; 213) y uno o más sensores de luz (106; 216; 301) y una o más cámaras (107; 215; 302).
El proceso de calibración 400 puede consistir en tres pasos. En el primer paso se usa la cámara para calcular iluminancia reflejada por la cara del usuario (mediante el análisis de los píxeles de una imagen captada por la cámara); en el segundo paso se emplea el sensor de luz para determinar la iluminancia en la cara del usuario. Puede cambiarse el orden en el que el primer y segundo paso son ejecutados (es decir, el segundo paso puede realizarse antes del primer paso). Por último, en el tercer paso, el valor de proporcionalidad k es calculado utilizando los datos capturados en los pasos primero y segundo.
Este primer paso puede comenzar con la instrucción 410, donde una cámara del dispositivo electrónico puede utilizarse para capturar imágenes de la cara del usuario. Cualquier cámara apropiada puede utilizarse para capturar imágenes 410 utilizando la luz reflejada de la cara del usuario (véase 291 en FIG. 2). En la instrucción 420, un usuario puede ser instruido para mantener un dispositivo electrónico a cierta distancia y mantener una imagen de su cabeza alineada (p.e. ver ayuda de calibración 304 en la FIG. 3). Por ejemplo, un usuario puede ser advertido en la instrucción 420 mediante un mensaje de instrucción (p.e., ver mensaje de instrucción 306 en la FIG. 3) para que mantenga el dispositivo electrónico dirigido hacia sí mismo y a una distancia de calibración de, por ejemplo, 40 cm.
1
En la instrucción 430, la cara del usuario o una parte de ella se puede detectar en una imagen capturada por la cámara. Como se describió anteriormente, cualquier técnica adecuada o la combinación de técnicas para el procesamiento de imágenes (es decir, solo imágenes o fotogramas de vídeo) de una o más cámaras, puede ser utilizada por el circuito de procesamiento (108; 214) para detectar al menos una imagen de la cara del usuario. La instrucción 440 puede servir como un nodo de decisión en el proceso 400. Por ejemplo, si la cara del usuario es detectada en la instrucción 430, el proceso 400 puede continuar con la instrucción 440. En la instrucción 450 el promedio del nivel de gris de los píxeles Y en la imagen de la cara del usuario es determinada por el circuito de procesamiento y almacenada en memoria (véase, por ejemplo, almacenamiento de información 102 en FIG. 1 y almacenamiento 212 en la FIG. 2).
En la instrucción 460, que marca el inicio de la segunda etapa del proceso de calibración 400, se instruye al usuario para situar el sensor de luz (106; 216) del dispositivo electrónico a nivel de la cara, en las proximidades de la misma. Por ejemplo, dentro de una realización de la invención, el usuario puede indicar en la instrucción 460, mediante un mensaje de instrucción (véase, por ejemplo, mensaje de uso 306 en FIG. 3) para que gire el dispositivo electrónico que se encuentra a nivel de la cara y cerca de ella, y lo dirigida hacia fuera, hacia donde le llega la luz mientras permanece en la misma posición y con la misma iluminancia. En la instrucción 470 el sensor de luz se utiliza para medir la iluminancia Ec que llega a la cara del usuario.
En la instrucción 480 del tercer paso, el circuito de procesamiento calcula el valor de proporcionalidad k de la ecuación 2 a partir de la iluminancia Ec, medida en el segundo paso con el sensor de luz 216 y la iluminancia calculada en el primer paso y es almacenada en la memoria del dispositivo electrónico.
Como se describió anteriormente, un sistema electrónico para la prevención del deterioro de la vista causado por períodos prolongados de tiempo en condiciones de baja iluminación pueden notificar al usuario cuando el circuito de procesamiento determina que la iluminancia de la cara del usuario es menor que un umbral definido por un cierto criterio.
La FIG. 5 muestra un diagrama de flujo del proceso 500 para la prevención del deterioro de la vista causado por grandes cantidades de tiempo en condiciones de baja
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iluminación según una realización de la invención. El proceso 500 puede ser realizado por un dispositivo electrónico (correspondiente al dispositivo 100 en la FIG. 1 o el dispositivo 210 en la FIG. 2) con una pantalla (ver, por ejemplo, pantalla electrónica 105 en la FIG. 1 y la pantalla de 213 en la FIG. 2) y una cámara (véase por ejemplo 107 en la FIG. 1 y 215 en la FIG. 2) y pueden incluir un sensor gran angular de luz (véase, por ejemplo, un sensor de luz 106 en la FIG. 1 y sensor de luz 216 en la FIG. 2). En algunas realizaciones, el proceso 500 puede realizarse en segundo plano del dispositivo electrónico corriendo en lazo continuo.
El proceso 500 puede comenzar con la instrucción 510. En ella, una cámara (ver 215 FIG. 2) puede utilizarse para capturar las imágenes de la cara del usuario. Cualquier cámara adecuada puede utilizarse para capturar imágenes en la instrucción 510, utilizando luz reflejada de la cara del usuario (véase 291 en la FIG. 2). En la instrucción 520, la cara del usuario o una parte de ella puede se detectada en una imagen de la cámara por el circuito de procesamiento (ver circuito de procesamiento 107 en la FIG. 1 y 214 en la FIG. 2). La instrucción 530 puede servir como un primer nodo de decisión en el proceso 500. Por ejemplo, si la cara del usuario o parte de ella se detecta en la instrucción 520, el proceso 500 puede continuar con la instrucción 540. Por otro lado, si la cara del usuario o parte de la misma no es detectada, el proceso 500 puede volver a la instrucción 510.
En la instrucción 540 la iluminancia de la cara del usuario puede ser calculada por el circuito de procesamiento a partir de una imagen captada por la cámara. Como se describió anteriormente, cualquier técnica apropiada o la combinación de técnicas para el procesamiento de imágenes (es decir, solo imágenes o fotogramas de vídeo) puede ser usada por el circuito de procesamiento para detectar si contienen una imagen de la cara del usuario y para calcular la iluminancia de la cara del usuario con la EC. 1.
La instrucción 550 puede servir como un segundo nodo de decisión en el proceso 500. Por ejemplo, si la iluminancia E de la cara de un usuario es menor que un valor predefinido Eo, (E < Eo), en la instrucción 560 el circuito de procesamiento puede enviar una señal de control para que el circuito de control (ver, por ejemplo, circuito de control 101 en la FIG. 1 y 211 en la FIG. 2) notifique al usuario o almacene en memoria los datos relacionados con la iluminancia medida en la cara del usuario. Por otro lado, si la iluminancia de la cara del usuario es mayor o igual a dicho valor predefinido (E > Eo), el circuito de procesamiento puede enviar una señal de control al circuito de control para que deje de notificar al usuario en la instrucción 570.
El proceso anteriormente descrito, 500 puede realizarse como un proceso en segundo plano de un dispositivo en un lazo continuo. En tal caso, tras terminar con la instrucción 560 o la 570, el proceso 500 puede volver a la instrucción 510.
Como se describió anteriormente, el circuito de procesamiento (ver circuito 107 en la FIG. 1 y el cicuito de precesamiento 214 en la FIG. 2) del dispositivo electrónico puede hacer uso de capacidades adicionales de una cámara, como el control de enfoque automático, la exposición u otros, o cualquier combinación de cualquiera de los anteriores con el fin de mejorar el rendimiento de la detección de la cara del usuario en una imagen de una cámara en la instrucción 520 del proceso de 500. Por ejemplo, cualquier circuito de procesamiento adecuado puede determinar una exposición insuficiente de una imagen de la cara del usuario y enviar una señal de control al control de circuitos (ver control de circuitos 101 en la FIG. 1 y 211 en la FIG. 2) para que aumente el tiempo de exposición de la cámara (ver cámara 215 en la FIG. 2).
La FIG. 6 muestra un ejemplo de la aplicación de la invención en la medición de la iluminancia de las caras de tres usuarios. En particular, la FIG. 6. describe un ejemplo de mediciones de iluminancia obtenidos en proceso 500 en un grupo de tres sujetos de tres etnias diferentes: caucásicos (sólido), asiáticos (punteado) y africano (discontinua), caracterizado por valores diferentes de reflectancia de su piel.
En las mismas condiciones de iluminación, la media del nivel de gris de los píxeles Y obtenidos en el usuario caucásico fue 1,15 veces mayor que el asiático y 2,8 veces mayor que el sujeto africano, debido a las diferencias en la reflectancia de sus pieles. El valor de proporcionalidad, k en la EC. 2, corrige el valor de la iluminancia para dicha diferencia de piel, lo que permite una medición más precisa de la iluminancia de la cara del usuario independientemente del valor de la reflectancia de la piel.
Como se ha descrito anteriormente el valor de proporcionalidad k depende de la reflectancia de la cara del usuario y de una constante de calibración de la cámara, que a su vez depende de la ganancia aplicada por el circuito de control del dispositivo electrónico. Teniendo en cuenta que las diferencias entre reflectancia de los diferentes
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tipos de piel puede estimarse de forma aproximada (caucásicos, asiáticos, africanos), como se muestra en la FIG. 6, el proceso de calibración 400 que determina el valor de proporcionalidad k puede realizarse de manera simplificada (sin el uso de un sensor de luz), mediante la introducción manual en la pantalla de calibración, por parte del usuario, de su tipo de piel. Dado que la constante de calibración de la cámara puede ser calculada a partir de parámetros de cámara conocidos y de la ganancia aplicada por el circuito de control del dispositivo electrónico, el valor de proporcionalidad k puede calcularse a partir del tipo de piel.
La FIG. 7 muestra un diagrama de flujo simplificado del proceso de calibración 700 de un dispositivo electrónico para evitar el deterioro de la vista causada por condiciones de baja iluminación de acuerdo con una realización de la invención.
El proceso de calibración 700 , puede ser realizado con un dispositivo electrónico (100; 210), con una pantalla (105; 213) y con una o más cámaras (107; 215; 302).
El proceso 700 puede iniciarse con la instrucción 702, donde se pedirá el usuario que incluya manualmente el tipo de piel que tiene. Por ejemplo, el usuario puede seleccionar el tipo de piel de una lista de opciones, incluyendo, pero no limitado a ello, el tipo de piel asociado con una raza (caucásica, asiática, africana, etc.), o el tono de piel (negro oscuro, negro suave, blanco, etc.). El proceso puede entonces acceder a una base de datos de reflectancia de pieles 722 en la instrucción 706 y recuperar un valor de la reflectancia asociado al tipo de piel elegido 704. Posteriormente, en la instrucción 708, se obtiene la constante de calibración de la cámara de una base de datos de calibración 724. La base de datos puede incluirse en la memoria de almacenamiento del dispositivo electrónico 102, 212, 720 o, alternativamente, puede ubicarse en un servidor de control remoto al que se accede de forma inalámbrica o por un cable mediante el dispositivo electrónico. Por último, con la instrucción 710 puede estimarse el valor de proporcionalidad k. Aunque más impreciso, este proceso de calibración evita la necesidad de un sensor de luz y simplifica el proceso de calibración mostrado en la FIG.
4.
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Claims (20)

REIVINDICACIONES
1. Un método para prevenir el deterioro de la vista causado por el uso prolongado de pantallas electrónicas en condiciones de baja iluminación, el método comprendiendo:
la captura (510), usando una cámara (215) incluida en un dispositivo electrónico (210), de una imagen que contiene la cara (290) de un usuario o al menos una parte de ella;
la detección (520), en la imagen, de una zona que contiene al menos una parte de dicha cara (290);
el cálculo de la iluminancia (540) en dicha zona de la imagen;
la determinación (550) de si la iluminancia calculada (540) cumple con al menos un criterio; y
la generación de una señal de control (560, 570) según el cumplimiento del al menos un criterio.
2. El método de la reivindicación 1, en donde el paso de determinar (550), si la iluminancia calculada (540) cumple con al menos un criterio que consiste en encontrar una relación entre una iluminancia predefinida y la iluminancia calculada; y en la que la señal de control generada (560, 570) se realiza según dicha relación.
3. El método de la reivindicación 1, que además comprende un proceso de calibración (400, 700) para determinar un valor de proporcionalidad k utilizado en el cálculo de iluminancia de la cara (540).
4. El método de la reivindicación 3, en donde el proceso de calibración (400) comprende:
la captura (410), utilizando la cámara (215) incluida en el dispositivo electrónico (210), de una imagen que contiene la cara (290) de un usuario o al menos una parte de ella;
la detección (430) en la imagen de un zona que contiene al menos una parte de dicha cara (290);
el cálculo (450) del nivel de gris medio de los píxeles (Yc) dentro de dicha zona de la imagen;
la medida (470) de la iluminancia (Ec) de la cara del usuario (290) utilizando un sensor de luz (216) incluido en el dispositivo electrónico (210); y
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la determinación (480) del valor de proporcionalidad k usando la iluminancia medida (Ec) y el valor medio calculado del nivel de gris de los pixeles (Yc).
5. El método de la reivindicación 3, en donde el proceso de calibración (700) comprende:
la obtención (704) del tipo de piel de la cara (290) del usuario;
la obtención (706) del valor de reflectancia asociado a dicho tipo de piel a partir del acceso a una base de datos de reflectancia de la piel (722),
la obtención de una constante de calibración de la cámara (215); y
la determinación (710) del valor de proporcionalidad k a partir de la reflectancia asociada a dicho tipo de piel y la constante de calibración de la cámara (215).
6. El método de la reivindicación 5, en donde la constante de calibración de la cámara (215) es obtenido (708) de una base de datos de constante de calibración (724).
7. El método de la reivindicación 5, en donde la constante de calibración de la cámara (215) se determina a partir de parámetros de la cámara, incluyendo pero no limitada a: el tiempo de exposición, el valor ISO de sensibilidad, el tamaño del diafragma del objetivo, el tamaño físico de la matriz de píxeles activos en el sensor de imagen digital.
8. El método de cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 7, en donde la generación de la señal de control incluye la notificación a los usuarios (560) de una iluminación inadecuada.
9. El método de la reivindicación 8, en donde la notificación al usuario de una iluminación inadecuada incluye cualquiera de las siguientes posibilidades:
el desenfoque al menos una parte de una pantalla (213) del dispositivo electrónico (210);
el cambio de color de al menos una parte de la pantalla (213) del dispositivo electrónico (210);
el cambio de saturación de al menos una parte de la pantalla (213) del dispositivo electrónico (210);
el cambio de brillo de al menos una parte de la pantalla (213) del dispositivo electrónico (210);
la presentación de un mensaje en la pantalla (213) del dispositivo electrónico la generación de un sonido en un altavoz del dispositivo electrónico (210);
la generación de una vibración en un componente del dispositivo electrónico (210); o
cualquier combinación de éstos.
10. El método de cualquiera de las reivindicaciones de 8 a 9, en donde la notificación al usuario (560) de una iluminación inadecuada se realice cuando la iluminancia, calcule como un valor discreto o como un promedio temporal, esté fuera de un rango predefinido de iluminancias.
11. El método de la reivindicaciones de 8 a 9, en donde la notificación al usuario de una iluminación insuficiente es modulada en base a la relación entre la iluminancia calculada y la iluminancia predefinida.
12. El método de cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 11, en donde la generación de la señal de control incluye el almacenamiento de los datos de iluminancia calculados en la memoria (212) del dispositivo electrónico (210).
13. El método de cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 12, en donde la iluminancia se calcula continuamente durante un cierto tiempo, t, y la señal de control se genera (560, 570) en base a una fórmula que tiene en cuenta los datos de iluminancia recogido en el tiempo.
14. Un sistema para la prevención del deterioro de la vista causados por el uso prolongado de pantallas electrónicas en condiciones de baja iluminación, el sistema comprendiendo:
- una cámara (215) configurada para capturar una imagen que contiene la cara (290) de un usuario o al menos una parte de ella;
- un circuito de procesamiento (214) configurado para:
detectar en la imagen una zona que contiene al menos una parte de dicha cara (290);
calcular una iluminancia en esa zona;
determinar si la iluminancia calculada (540) cumple con al menos un criterio;
generar una señal de control si al menos se cumple uno de los criterios establecidos; y
- un circuito de control (211) configurado para realizar una acción basada en dicha señal.
15. Un sistema según la reivindicación 14, que además contiene un sensor de luz (216) y en donde el circuito de procesamiento (214) está configurado para llevar a cabo un proceso de calibración (400) según la reivindicación 4.
16. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones de 14 a 15, en donde el circuito de control (211) está configurado para notificar al usuario (560) de una iluminación inadecuada.
17. El sistema según la reivindicación 16, en donde el circuito de control (211) está configurado para modular la notificación de una iluminación inadecuada basada en una relación entre la iluminancia calculada y la iluminancia predefinida.
18. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 14 a 17, que además incluye:
-un almacenamiento (102) configurado para almacenar datos relativos a la iluminancia calculada; y
-un circuito de comunicación (103) configurado para transmitir en una red la información almacenada.
19. Un dispositivo electrónico (100, 210, 300) que comprende un sistema según cualquiera de las reivindicaciones de 14 a 18, en la que el dispositivo electrónico es uno de los siguientes:
- un teléfono móvil;
- una tableta;
- un televisor inteligente;
- una agenda digital (PDA);
- un ordenador portátil;
- un ordenador de sobremesa;
- una cámara independiente;
- una consola de videojuegos;
2
- una grabadora de video; o
- un reloj inteligente.
20. Un programa de ordenador que incluye instrucciones para el ordenador almacenadas en memoria y que cuando es ejecutado por un procesador de un dispositivo electrónico (100,200,300), origina que el procesador lleve a cabo el método de las reivindicaciones de 1 a 13.
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