专利名称：利用图像识别技术控制摇篮摇摆状态的摇篮装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种利用图像识别技术来控制摇篮摇摆状态的摇篮装置及其方法，特别涉及一种利用图像识别技术来判断婴儿是否进入睡眠状态以控制摇篮摇摆状态的摇篮装置及其方法。
背景技术：
一般来说，带过婴儿的人都有这样的经验，就是当婴儿要睡觉的时候会将婴儿放入摇篮内，而以手动的方式来摇摇篮，以让婴儿比较容易入睡，而且在摇摇篮的过程中，必须随时注意婴儿的入睡状况，例如当婴儿进入熟睡状态时，便可停止摇动摇篮，以避免婴儿在沉睡当中因为摇篮晃动而受到惊吓，或是婴儿会习惯于熟睡时还需要大人继续摇动摇篮，而造成大人们沉重的负担，尤其是在三更半夜时需亲自在摇篮旁摇动摇篮，更是相当地不便。
发明内容
本发明提供一种利用图像识别技术来判断婴儿是否进入睡眠状态以控制摇篮摇摆状态的摇篮装置及其方法，以解决上述的问题。
本发明揭露一种利用图像识别技术来控制摇篮摇摆状态的摇篮装置，其包含有一摇篮，一图像撷取模块，用来撷取一图像数据，一图像识别模块，用来识别该图像撷取模块所撷取的该图像数据，一摇篮驱动模块，用来驱动该摇篮的摇摆运动，以及一控制模块，耦合于该图像识别模块及该摇篮驱动模块，用来依据该图像识别模块识别该图像数据的结果控制该摇篮驱动模块。
本发明黑揭露一种利用图像识别技术控制一摇篮摇摆状态的方法，其包含下列步骤(a)撷取一图像数据；(b)识别在步骤(a)所撷取的该图像数据；以及(c)依据步骤(b)的识别结果控制该摇篮的摇摆状态。
图1为本发明摇篮装置的功能方块示意图。
图2为本发明摇篮装置的外观示意图。
图3为本发明利用图像识别技术控制摇篮的摇摆状态的流程图。
图4为步骤114所得出的眼睛图像轮廓的示意图。
附图符号说明10 摇篮装置 12 摇篮14 图像撷取模块 16 镜头18 图像传感器 20 图像识别模块22 摇篮驱动模块 24 马达26 马达控制单元 28 存储模块30 控制模块 32 支架34 杆件 36 固定杆38 脸部区域检测单元 40 眼睛区域检测单元具体实施方式
请参阅图1与图2，图1为本发明一种利用图像识别技术来控制摇篮摇摆状态的摇篮装置10的功能方块示意图，图2为本发明摇篮装置10的外观示意图。摇篮装置10包含一摇篮12，用来承载婴儿，一图像撷取模块14，用来撷取图像数据，其可为一摄像机或一照相机，图像撷取模块14包含一镜头16，用来接收欲撷取图像所发射或反射的光线，以及一图像传感器18，用来将镜头16所接收的光线转换成电气信号，图像传感器18可包含至少一感光耦合组件(charge coupled device，CCD)，或至少一互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)等。摇篮装置10另包含一图像识别模块20，用来识别图像撷取模块14所撷取的图像数据，其可以是一程序代码或逻辑电路等，以及一摇篮驱动模块22，用来驱动摇篮12的摇摆运动，摇篮驱动模块22是包含一马达24，其可以是一环状转圜的直流马达(DC motor)，藉以摇动摇篮12，以及一马达控制单元26，用来接收控制信号以控制马达24的动作。摇篮装置10另包含一存储模块28，用来储存图像撷取模块14所撷取的图像数据以及做为图像识别模块20处理数据时的数据暂存空间，以及一控制模块30，耦合于图像识别模块20及摇篮驱动模块22，用来依据图像识别模块20识别图像撷取模块14所撷取的图像数据的结果控制摇篮驱动模块22，藉以控制摇篮12的摆动。此外，摇篮装置10另包含一支架32，一杆件34，以可转动的方式连接于支架32，以及一固定杆36，连接于杆件34与摇篮12，用来承载摇篮12，其中图像撷取模块14是安装在杆件34上，且摇篮驱动模块22是连接于杆件34与固定杆36，而摇篮驱动模块22可以X轴作为旋转轴且如图2箭头方向所示进行转动(rolling)，藉以带动固定杆36进行来回摆动而摇摆摇篮12，且可带动杆件34进行转动，以使杆件34上的图像撷取模块14可一直同步对准摇篮12中的婴儿，而连续撷取婴儿的图像特征。此外，图像撷取模块14所撷取的图像数据可以是婴儿脸部的图像数据，而图像识别模块20另包含一脸部区域检测单元38，用来撷取脸部的图像特征信息，以及一眼睛区域检测单元40，用来由脸部区域检测单元38所撷取出的脸部的图像特征信息中撷取出眼睛的图像特征信息，其中控制模块30是用来依据该眼睛的图像特征信息控制摇篮驱动模块22。
请参阅图3，图3为本发明利用图像识别技术控制摇篮12的摇摆状态的流程图，该方法包含下列步骤步骤100开始。
步骤102利用图像撷取模块14撷取摇篮12中婴儿的脸部图像数据。
步骤104图像识别模块20的脸部区域检测单元38依据肤色范围撷取出步骤102中图像撷取装置14所撷取的脸部图像数据的图像特征信息。
步骤106图像识别模块20的眼睛区域检测单元40依据脸部区域检测单元38所撷取出的脸部图像特征信息产生一眼睛区域图像。
步骤108利用Sobel边缘强化法(Sobel edge enhancement)处理步骤106所得出的该眼睛区域图像。
步骤110利用二值化处理法处理步骤108所产生的图像数据。
步骤112撷取步骤110所产生的图像数据的边缘特征点。
步骤114利用蛇模型(snake model)处理法处理步骤112所产生的图像数据以产生眼睛图像的轮廓。
步骤116判断步骤114中所得出的该眼睛图像的轮廓的宽度/长度比是否大于一预定值，若是执行步骤118；若不是则执行步骤120。
步骤118控制模块30控制摇篮驱动模块22，藉以驱动摇篮12进行摇摆动作。
步骤120控制模块30控制摇篮驱动模块22，藉以控制摇篮12停止摇摆动作。
步骤122结束。
在此对上述步骤做一详细的说明，首先图像撷取模块14可被架设在杆件34上如图2中所示对准摇篮12中婴儿脸部的位置，藉以撷取摇篮12中婴儿的脸部图像数据，而摇篮12在摇摆的过程中由于杆件34与固定杆36会被摇篮驱动模块22同步带动，故杆件34与摇篮12亦会同步摇摆而使得图像撷取模块14可一直对准摇篮12中婴儿脸部的位置，因此可设定每间隔一段时间便利用图像撷取模块14撷取摇篮12中婴儿的脸部图像数据。而图像撷取模块14所撷取的婴儿的脸部图像数据可储存在存储模块28，之后图像识别模块20的脸部区域检测单元38便可依据肤色范围撷取出步骤102中图像撷取装置14所撷取的脸部图像数据的图像特征信息，举例来说，利用现有的肤色理论，依据统计数据中肤色可能的范围，判断步骤102中图像撷取装置14所撷取的脸部图像数据中哪些像素的Cr与Cb值座落在肤色可能的Cr、Cb值范围内，而取得脸部图像数据的图像特征信息(脸部的大小范围)，其中，可设定该脸部图像数据的图像特征信息中脸部肤色部分为白色，其余部分为黑色等。接下来，图像识别模块20的眼睛区域检测单元40可依据脸部区域检测单元38所撷取出的脸部图像特征信息产生该眼睛区域图像，意即可在脸部肤色部分的白色区域中找到两个黑色区域的眼睛区域图像，之后再利用传统的一些图像处理方法对该眼睛区域图像进行图像处理，而得出眼睛图像的外部轮廓，例如在此实施例中可利用Sobel边缘强化法(Sobel edge enhancement)处理步骤106所得出的该眼睛区域图像，再利用二值化处理法处理步骤108所产生的图像数据，再撷取步骤110所产生的图像数据的边缘特征点，最后再利用蛇模型(snake model)处理法处理步骤112所产生的图像数据以产生眼睛图像的轮廓。而由该脸部图像数据产生出该眼睛区域图像，以及由该眼睛区域图像中撷取出眼睛图像的轮廓的图像处理方法，可不局限于上述的图像处理方法，在此不再详述。
而所得到的眼睛图像轮廓便为判断婴儿是否进入睡眠状态的主要依据，请参阅图4，图4为步骤114所得出的眼睛图像轮廓的示意图，由该眼睛图像轮廓最外围的边缘特征点可得出一长度L以及一宽度W，当该眼睛图像轮廓的宽度/长度比(W/L)大于该预定值时，则代表婴儿的眼睛尚未阖上，故婴儿此时并未进入睡眠状态；反之，当该眼睛图像轮廓的宽度/长度比(W/L)小于该预定值时，则代表婴儿的眼睛已经阖上，故婴儿此时已进入睡眠状态。之后，控制模块30便可依据该眼睛图像轮廓的宽度/长度比(W/L)与该预定值的比较结果，来控制摇篮驱动模块22的动作，当该眼睛图像轮廓的宽度/长度比(W/L)大于该预定值时，由于此时判定婴儿并未进入睡眠状态，故控制模块30可输出一控制信号至摇篮驱动模块22的马达控制单元26，藉以控制马达24继续转动而驱动摇篮12以进行摇摆动作；而当眼睛图像轮廓的宽度/长度比(W/L)小于该预定值时，由于此时判定婴儿已进入睡眠状态，故控制模块30可输出一控制信号至摇篮驱动模块22的马达控制单元26，藉以控制马达24停止转动而停止驱动摇篮12的摇摆。除此之外，亦可设计为控制模块30可依据眼睛图像轮廓的宽度/长度比(W/L)来控制摇篮驱动模块22的马达24的运转速度，例如当眼睛图像轮廓的宽度/长度比(W/L)越大时，则代表婴儿现正处于清醒的状态，故可控制摇篮驱动模块22的马达24的运转速度较快，而使摇篮12的摆动幅度或摆动频率较大，以帮助婴儿入睡；若当眼睛图像轮廓的宽度/长度比(W/L)越小时，则代表婴儿现正处于慢慢入睡的状态，故可控制摇篮驱动模块22的马达24的运转速度较慢，而使摇篮12的摆动幅度或摆动频率较小，以避免婴儿在沉睡当中因为摇篮12晃动而受到惊吓，或是婴儿会养成熟睡时还需要摇篮12继续摇动的习惯。
相较于现有的摇篮装置，本发明的利用图像识别技术来控制摇篮摇摆状态的摇篮装置，可自动判断婴儿是否进入睡眠状态而实时地控制摇篮摇摆状态，故大人们不必亲自在摇篮旁摇动摇篮，而达到人性化控制摇篮摆动的机制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种利用图像识别技术来控制摇篮摇摆状态的摇篮装置，其包含有一摇篮；一图像撷取模块，用来撷取一图像数据；一图像识别模块，用来识别该图像撷取模块所撷取的该图像数据；一摇篮驱动模块，用来驱动该摇篮的摇摆运动；以及一控制模块，耦合于该图像识别模块及该摇篮驱动模块，用来依据该图像识别模块识别该图像数据的结果控制该摇篮驱动模块。
2.如权利要求1所述的摇篮装置，其中，该图像撷取模块包含一镜头，用来接收欲撷取的该图像数据所发射或反射的一光线，以及一图像传感器，用来将该镜头所接收的该光线转换成一电气信号。
3.如权利要求2所述的摇篮装置，其中，该图像传感器包含一感光耦合组件。
4.如权利要求2所述的摇篮装置，其中，该图像传感器包含一互补金属氧化物半导体。
5.如权利要求1所述的摇篮装置，其中，该摇篮驱动模块包含一马达，以及一马达控制单元，耦合于该控制模块，用来依据该控制模块传来的一控制信号控制该马达的动作。
6.如权利要求1所述的摇篮装置，其另包含一支架；一杆件，以可转动的方式连接于该支架；以及一固定杆，连接于该杆件与该摇篮，用来承载该摇篮；其中，该图像撷取模块是安装在该杆件上，且该摇篮驱动模块是连接于该杆件与该固定杆。
7.一种利用图像识别技术控制一摇篮摇摆状态的方法，其包含下列步骤(a)撷取一图像数据；(b)识别在步骤(a)所撷取的该图像数据；以及(c)依据步骤(b)的识别结果控制该摇篮的摇摆状态。
8.如权利要求7所述的方法，其中，步骤(b)包含下列步骤(b1)寻找步骤(a)所撷取的该图像数据中介于符合一预定规则的图像数据；(b2)依据步骤(b1)所寻找到的图像数据产生一长宽比；其中，步骤(c)是依据步骤(b2)产生的长宽比控制该摇篮的摇摆状态。
9.如权利要求8所述的方法，其中，步骤(c)包含当步骤(b2)产生的长宽比小于一预定值时，控制该摇篮进行摇摆动作。
10.如权利要求8所述的方法，其中，步骤(c)包含当步骤(b2)产生的长宽比大于一预定值时，控制该摇篮停止摇摆动作。
全文摘要
一种摇篮装置，其包含有一摇篮，一图像撷取模块，用来撷取一图像数据，一图像识别模块，用来识别该图像撷取模块所撷取的该图像数据，一摇篮驱动模块，用来驱动该摇篮的摇摆运动，以及一控制模块，耦合于该图像识别模块及该摇篮驱动模块，用来依据该图像识别模块识别该图像数据的结果控制该摇篮驱动模块。
文档编号G05B19/02GK101057736SQ20061007528
公开日2007年10月24日 申请日期2006年4月18日 优先权日2006年4月18日
发明者林敬顺 申请人:明基电通股份有限公司