保护儿童视力的显示屏监控报警系统及方法
【专利摘要】本发明是一种保护儿童视力的显示屏监控报警系统，包括控制器以及与控制器连接的摄像头、人脸识别单元、特征参数计算单元、年龄确认单元、视觉角度确认单元、计时装置和报警模块。本发明的方法主要是通过判断年龄、视觉角度和时间三个条件进行监控，当三个条件满足时，系统将发出报警。本发明的有益效果是：能够对观看显示屏的儿童进行年龄判别，针对性强，不影响成年人的正常生活；由于实现了实时监控，该系统能够有效防范和消除了因不良观看习惯对儿童视力造成的影响。
【专利说明】保护儿童视力的显示屏监控报警系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种保护儿童视力的显示屏监控报警系统及方法。
【背景技术】
[0002]我国是世界上近视发病率最高的国家之一，近视眼人数世界第一。中国学生的视力状况低下，令人十分担忧。由于坐姿不正和长时间用眼过度是导致近视眼的主要原因。所以设计一套保护视力的工具或者系统是刻不容缓的。
[0003]现在国内外已经有很多种视力保护器。在国内，比较常用的一种是安装在儿童的课桌上可以自由伸缩的视力保护仪器，通过调整仪器的高度来矫正儿童的坐姿和读写距离。还有一些是胸挂式视力保护仪，当儿童的坐姿或者读写距离不正确时会以振动报警方式提醒儿童纠正坐姿。
[0004]国外也致力于研究近视，相对来说他们更侧重于近视的原因。美国的一位专家表示，新鲜的蔬菜和鱼能够保护视力，降低近视的发病率。通过合理的饮食和营养搭配，对视力的保护和预防也能起到事半功倍的效果。
[0005]调研发现，现在市场上大多数防范视力下降的仪器设备都是针对学生在看书学习时研发的一些防护视力下降的仪器，然而随着电子产品的越来越普遍，现在的孩子对电子产品也相当的感兴趣。长时间的观看电子产品严重威胁到孩子的视力，因此针对显示屏的电子产品设计一套保护孩子视力的系统是刻不容缓的。
【发明内容】
[0006]为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种保护儿童视力的显示屏监控报警系统及方法，它能够对观看显示屏的儿童进行识别并进行有效监控。
[0007]本发明是通过以下措施实现的:
本发明的一种保护儿童视力的显示屏监控报警系统，包括控制器以及与控制器连接的摄像头、人脸识别单元、特征参数计算单元、年龄确认单元、视觉角度确认单元、计时装置和报警模块，所述摄像头固定在显示屏顶端。
[0008]上述控制器连接有显示屏控制开关。
[0009]本发明保护儿童视力的显示屏监控报警装置的监控方法，包括以下步骤:
步骤1，通过摄像机采集位于显示屏前方的影像。
[0010]步骤2，对影像进行处理，判断是否有人脸，若没有人脸，则记录显示屏打开时间h，并判断是否超过设定值Ttl，若超过Ttl，则自动关闭显示屏；若否则返回步骤I ;若有人脸则进行步骤3。
[0011]步骤3，提取出人脸特征参数，并通过分析处理估算出该人脸的生理年龄n，判断该年龄是否低于预设年龄值N，如果是，则进行步骤4，如果否，则进行步骤I ;
步骤4，测量该人脸的双眼与显示屏的视觉角度α，判断该角度α是否大于预设角度β，如果是，则进行步骤5 ;如果否，则记录观看时间h并判断该时间是否超过设定值T1，若是，则给出噪声提示，若否则进行步骤I。
[0012]步骤5，进行计时，若计时时间t2超过预设时间T2，发出报警信息或关闭显示屏；若否则返回步骤I。
[0013]在步骤3中，对提取出的人脸特征参数进行小波变换并提取幅值域图谱；应用局部二值模式LBP对幅值域图谱编码，并划分成不重叠且具有相同大小的矩形块，计算各子块的直方图，将一幅人脸图像所有子块的直方图形成的序列串接起来，作为人脸图像的纹理特征向量；然后通过主成分分析(即PCA)对纹理特征向量进行降维，并通过支持向量机SVM进行年龄估算。
[0014]在步骤2中，Ttl取15分钟；在步骤3中，N取14岁；在步骤4中，β取45° ;在步骤4中，T1取5分钟；在步骤5中，T2取I小时。
[0015]本发明的有益效果是:能够对观看显示屏的儿童进行年龄判别，针对性强，不影响成年人的正常生活，实现了实时的监控，有效防范和解除了因不良观看习惯对儿童视力造成的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的工作流程框图。
【具体实施方式】
[0017]本发明的一种保护儿童视力的显示屏监控报警系统，与之前的那些保护儿童视力的保护仪相比，本发明中采用人工智能处理的方式实现实时监护系统。主要针对带有显示屏的电子产品，例如在电视机、笔记本电脑、平板电脑以及智能手机等上安装本系统，对于观看这些显示屏的儿童可以起到一定的保护视力作用。
[0018]本系统包括控制器以及与控制器连接的摄像头、人脸识别单元、特征参数计算单元、年龄确认单元、视觉角度确认单元、计时装置和报警模块，摄像头固定在显示屏顶段。控制器连接有显示屏控制开关。
[0019]本发明保护儿童视力的显示屏监控报警装置的监控方法，包括以下步骤:
步骤1，通过摄像头采集位于显示屏前方的影像；
步骤2，对影像进行处理，判断是否有人脸，若没有人脸，意味着人不在显示屏前，则记录显示屏打开时间h，并判断是否超过设定值Ttl，若超过Ttl，则自动关闭显示屏；若否则返回步骤I ;若有人脸则进行步骤3。
[0020]步骤3，提取出人脸特征参数，特征参数计算模块和年龄确认模块通过分析处理估算出该人脸的生理年龄n，判断该年龄是否低于预设年龄值N，如果是，则说明观看者是儿童，则进行步骤4 ;如果否，则说明观看者是成年人，返回步骤I继续采集影像。
[0021]步骤4，测量该人脸的双眼与显示屏的视觉角度α，判断该角度α是否大于预设角度β，如果是，说明此时儿童正在正视显示屏，则进行步骤5 ;如果否，则说明此时儿童正在倾斜观看显示屏，则记录倾斜观看显示屏的时间h并判断该时间是否超过设定值T1，若是，则给出噪声提示，目的是让儿童返回正视观看显示屏的状态，若否则进行步骤1，继续记录时间h。
[0022]则说明此时儿童正在倾斜观看显示屏，进行步骤4，如果否，则说明儿童并没有观看显示屏，返回步骤I继续采集影像；
步骤5，进行观看计时，若计时时间t2超过预设时间T2，说明儿童观看时间过长，则发出报警信息或关闭显示屏；若否则返回步骤I继续采集影像并记录观看时间t2。
[0023]在步骤3中，主要进行的过程为，对提取出人脸特征参数进行小波变换并提取幅值域图谱；应用局部二值模式LBP对幅值域图谱编码，并划分成不重叠且具有相同大小的矩形块，计算各子块的直方图，将一幅人脸图像所有子块的直方图形成的序列串接起来，作为人脸图像的纹理特征向量；然后通过主成分分析PCA对纹理特征向量进行将维，并通过支持向量机SVM进行年龄估算。
[0024]一般来说N取14岁；在步骤2中，Ttl取15分钟；在步骤3中；在步骤4中，β取45° ;在步骤4中，T1取5分钟；在步骤5中，T2取I小时。
[0025]以上所述仅是本专利的优选实施方式。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。
【权利要求】
1.一种保护儿童视力的显示屏监控报警系统，其特征在于:包括控制器以及与控制器连接的摄像头、人脸识别单元、特征参数计算单元、年龄确认单元、视觉角度确认单元、计时装置和报警模块，所述摄像头固定在显示屏顶端。
2.根据权利要求1所述保护儿童视力的显示屏监控报警系统，其特征在于:所述控制器连接有显示屏控制开关。
3.一种利用权利要求1所述保护儿童视力的显示屏监控报警装置的监控方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，通过摄像机采集位于显示屏前方的影像； 步骤2，对影像进行处理，判断是否有人脸，若没有人脸，则记录显示屏打开时间h，并判断是否超过设定值Ttl，若超过Ttl，则自动关闭显示屏；否则返回步骤I ;若有人脸则进行步骤3 ; 步骤3，提取出人脸特征参数，并通过分析处理估算出该人脸的生理年龄n，判断该年龄是否低于预设年龄值N，如果是，则进行步骤4，如果否，则进行步骤I ; 步骤4，测量该人脸的双眼与显示屏的视觉角度α，判断该角度α是否大于预设角度β，如果是，则进行步骤5 ;如果否，则记录观看时间h并判断该时间是否超过设定值T1，若是，则给出噪声提示，否则进行步骤I ; 步骤5，进行计时，若计时时间t2超过预设时间T2，发出报警信息或关闭显示屏；若否则返回步骤I。
4.根据权利要求3所述保护儿童视力的显示屏监控报警装置的监控方法，其特征在于:在步骤2中，对提取出人脸特征参数进行小波变换并提取幅值域图谱；应用局部二值模式LBP对幅值域图谱编码，并划分成不重叠且具有相同大小的矩形块，计算各子块的直方图，将一幅人脸图像所有子块的直方图形成的序列串接起来，作为人脸图像的纹理特征向量；然后通过主成分分析PCA对纹理特征向量进行降维，并通过支持向量机SVM进行年龄估算。
5.根据权利要求3所述保护儿童视力的显示屏监控报警装置的监控方法，其特征在于:在步骤2中，Ttl取15分钟；在步骤3中，N取14岁；在步骤4中，β取45° ;在步骤4中，T1取5分钟；在步骤5中，T2取I小时。
【文档编号】G08B21/24GK103745576SQ201410013844
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】李金屏, 李志明, 韩延彬, 夏英杰, 王宁 申请人:济南大学