生改变姿势或适度休息。报警时，会同时保存场景中的图像信息及报警情况。
[0033]在该预警装置中还包括WIFI通信连接模块，通过该模块可实时将青少年读书写字的读写姿势传到家长携带的智能移动终端中。
[0034]本发明的防近视智能预警装置识别学生读写姿势的方法，包括如下步骤:
[0035]I)通过图像传感器分别获取包括同一读写人姿态及其所处读写场景(该场景包括书桌桌面及放置在该桌面上的读物)的彩色图像和深度图像信息并将该信息存入计算机内的识别模块中。
[0036]2)将所述彩色图像中二维坐标像素与所述深度图像中同一坐标像素的深度坐标进行配对关联。
[0037]获取双模态图像，包括彩色全波段图像(或者红外)与深度图像，全波段成像能拍摄出场景中读写过程中头肩部的彩色RGB信息，深度成像能提供头肩部的深度坐标，通过彩色图像与深度图像配准，获得读写过程中人头肩部的彩色RGB信息及xyz坐标。
[0038](配准过程:将彩色图像和深度图像坐标，先都根据传感器的内部参数，转换到摄像头三维世界坐标空间，再在该空间内找出彩色图与深度图中各像素的对应关系。)
[0039]3)采用haar特征和adaboost分类器的模式识别方法在彩色图像上对读写人身姿实行跟踪定位。大部分现有算法对俯视角度下的人脸跟踪定位正确率有限，本发明通过改变俯视角度，光照亮度，头部姿态等参数，建立有针对性的训练数据集合，提高跟踪定位的可靠性。
[0040]4)针对彩色图像上的读写人影像，在其头部、面部和/或肩部设定若干个可构成表征该读写人头部、面部或肩部三维姿态网的特征识别点。本发明优选所述特征识别点为五个点，分别为两只眼睛、鼻尖和两个嘴角。本发明采用3D AAM(英文全称:ActiveAppearance Model)模型，同时利用读写人面部的RGB和深度信息，提高特征识别点定位的准确性。
[0041]5)在所述的特征识别点中选择至少二个识别点，并由该二个识别点起始直线延伸到放置在桌面上正确位置的读物(即书本)上任意点为止之间的连线长度以及该连线与所述读物夹角的水平分量和垂直分量作为测量数据存入所述识别模块中。
[0042]例如，利用彩色图像与深度图像的对应关系，求出双眼的三维坐标，并根据读写状态下人的用眼习惯，利用头部姿态求出两眼至书本的视线角度。
[0043]利用深度图像提供三维信息，检测桌面或书本平面，基于双眼坐标和视线角度，求出视线在桌子或书本平面的投影点的三维坐标，计算该点到双眼的距离。
[0044]该装置利用高性能GPU运算，基于上述方法，实时获取人眼到书本的距离，以及头肩部姿势(例如，当读写人以倾斜身体的姿势读书时，其肩部的特征识别点对应的测量数据就会发生相应的倾斜变化)。
[0045]6)将所述三维姿态网处于标准读写姿势时对应的所述测量数据设定为标准参数存入所述识别模块中。
[0046]7)将动态的读写人对应的所述测量数据与标准参数比对。
[0047]8)通过与所述计算机连接的预警装置将超出所述标准参数设定范围的所述测量数据对应的读写人实时姿势分析结果采用音频信号输出。
[0048]所述标准参数设定值如下:
[0049]由两只眼睛至所述书本四角的所述连线长度在30cm — 35cm ；
[0050]该连线与所述书本夹角的水平分量在80 — 100度；
[0051]该连线与所述书本夹角的垂直分量在80 — 100度。
[0052]将所述标准读写姿势对应的三维姿态网持续的时间与设置于计算机存储模块中的时间设定值进行比对，对三维姿态网持续时间超出时间设定值时，可通过所述防近视智能预警装置发出音频报警信号。
【主权项】
1.一种智能防近视台灯，包括光源、灯杆和灯座，其特征在于:在灯杆或灯座上安装有一个防近视智能预警装置，该智能预警装置包括可将读写人的实时读写姿势以彩色和深度双模图像信息方式导入设置于该装置计算机的识别模块中的输入装置、分别或集中保存读写人实时读写姿势对应的测量数据与标准读写姿势对应的标准参数的存储模块、将测量数据超出标准参数设定范围对应的读写人实时姿势分析结果用音频信号导出的报警模块和中央处理器，其中， 所述输入装置为红外扫描仪和深度传感器，或者为彩色传感器和深度传感器； 所述报警模块与语音播放器相连； 所述识别模块按以下方式运行: 1)将所述彩色图像中二维坐标像素与所述深度图像中同一坐标像素的深度坐标进行配对关联； 2)采用haar特征和adaboost分类器的模式识别方法在彩色图像上对读写人身姿实行跟踪定位； 3)针对彩色图像上的读写人影像，在其头部、面部和/或肩部设定若干个可构成表征该读写人头部、面部或肩部三维姿态网的特征识别点； 4)在所述的特征识别点中选择由至少二个识别点起至放置在桌面上正确位置的读物上任意点止之间的连线长度以及该连线与所述读物夹角的水平分量和垂直分量作为测量数据存入所述识别模块中； 5)将所述三维姿态网处于标准读写姿势时对应的所述测量数据设定为标准参数存入所述识别模块中； 6)将动态的读写人对应的所述测量数据与标准参数比对； 7)通过与所述报警模块将超出所述标准参数设定范围的所述测量数据对应的读写人实时姿势分析结果采用音频信号输出。2.根据权利要求1所述的智能防近视台灯，其特征在于:所述特征识别点为五个点，分别为两只眼睛、鼻尖和两个嘴角。3.根据权利要求2所述的智能防近视台灯，其特征在于:所述标准参数设定值如下: 由两只眼睛至所述读物的所述连线长度在30cm - 35cm ; 该连线与所述读物夹角的水平分量在80 — 100度； 该连线与所述读物夹角的垂直分量在80-100度。4.根据权利要求1所述的智能防近视台灯，其特征在于:所述报警模块还包括被测者读写时环境光线亮度报警和读写姿势持续时间报警模块。5.根据权利要求1所述的智能防近视台灯，其特征在于:在所述防近视智能预警装置中还包括WIFI通信连接模块。
【专利摘要】一种实时获取被测者读写姿势同时就该读写姿势进行准确分析并对异常状态发出报警的智能防近视台灯。包括光源、灯杆和灯座，在灯杆或灯座上安装有一个防近视智能预警装置，该智能预警装置包括可将读写人的实时读写姿势以彩色和深度双模图像信息方式导入设置于该装置计算机的识别模块中的输入装置、分别或集中保存读写人实时读写姿势对应的测量数据与标准读写姿势对应的标准参数的存储模块、将测量数据超出标准参数设定范围对应的读写人实时姿势分析结果用音频信号导出的报警模块和中央处理器。本发明的台灯可有效获取青少年读书写字时的体态和姿势并对不正确的体态或姿势予以提示。其能精确测量人眼到书本的距离，对近视的预防具有积极意义。
【IPC分类】G08B21/24, G06K9/62, F21V33/00, F21S6/00, F21V23/04
【公开号】CN104952221
【申请号】CN201510400119
【发明人】李乔亮
【申请人】李乔亮
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年7月9日