专利名称：一种数字电视接收机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及疲劳检测技术领域，具体涉及一种用于疲劳监测的数 字电视接收机。背景4支术随着人们的生活水平的提高，越来越多的家庭拥有电视，人们在长时间看电视时，都会引起眼睛疲劳、充血、黑眼圈等；长期过度用眼会导致 视力下降、视物模糊不清，引发眼睛近视。我国有近3亿人的眼睛患近视 或眼疲劳，其中主要是学生和大量用眼的人。据北京同仁医院对北京地区 小学和初中学生进行近视眼调查，北京地区小学生患近视眼的比例是 20.2%,而初中生是48.18%,由此可见，学生从小学到初中仅几年时间， 近视眼患者却翻了一倍，其递增速度相当之快。杭州西湖区红会医院对区 内5所小学的学生做了健康体检，结果发现，这5所小学的学生近视眼超 过50%，最小的才7岁，近视眼度数最高已有700度。这些数字表明，青 少年近视是摆在我们家长、社会、医务工作者面前一项艰巨任务。目前在 青少年近视的防治上， 一般采取做眼保健操，注意用眼卫生，减少用眼时 间等。因为青少年自理能力差，这些方法防治效果不明显。所以，目前非常需要一种具有眼疲劳检测功能的数字电视接收机，用 于避免电视节目观看用户因眼睛疲劳而引发眼睛近视。实用新型内容为了避免电视节目观看用户因眼睛疲劳而引发眼睛近视，本实用新型提供了 一种具有疲劳检测功能的数字电视接收机。本实用新型的数字电视接收机，包括主芯片、红外接收电路，所述主芯片接收来自所述红外接收电路的启动信号，该数字电视接收机还包括 人眼定位摄像头组件，用于捕捉用户的眼部图像；人脸定位摄像头组件， 用于获取用户脸部图像信息；疲劳检测模块，用于分析所捕捉的用户眼部 和脸部图像、控制所述人眼定位摄像头组件动作、判断用户的疲劳状态并 报警、向所述主芯片发出中断信息。其中，所述疲劳检测模块包括第一视频解码器，用于接收所述人眼 定位摄像头组件发送来的图像信息并进行处理；第二视频解码器，用于接 收所述人脸定位摄像头组件发送来的图像信息并进行处理；随机存储器， 用于暂时存储系统数据；DSP处理器，用于实时处理和分析来自所述第一 视频解码器和第二视频解码器的视频数据、并根据分析用户脸部图像所确 定的眼部位置控制所述人眼定位摄像头组件转向眼部所在的方位；FPGA处 理器，用于存储所述DSP处理器的初始化数据、向所述主芯片发送中断处 理信号；快闪存储器，用于存储系统引导程序。'其中，所述人眼定位摄像头组件包括第一红外光源，用于向图像釆 集模块提供光源；第一图像采集模块，用于获取用户眼部图像、并安装在 云台上；第一MCU控制器，用于接收来自所述DSP处理器的控制信号、 向云台发送的转动控制信号、及控制第一固像采集模块的图像采集和与所 述DSP处理器的图〗象^f言息交流；云台，用于^4居所述第一 MCU控制器的 控制信号将所述第 一 图像采集模块定位到用户的眼部方位上。其中，所述人脸定位摄像头组件包括第二红外光源，用于向第二图 像采集模块提供光源；第二图像采集模块，用于获取用户脸部图像；第二 MCU控制器，用于控制所述第二图像釆集模块采集用户眼部图像、并通过 第二视频解码器与所述DSP处理器进行图像信息交流。其中，所述第一图像采集模块中的图像传感元件采用电荷藕合器件图像传感器或互补性氧化金属半导体。所述第二图像采集模块中的图像传感 元件采用电荷藕合器件图像传感器或互补性氧化金属半导体。其中，所述DSP处理器与所述人眼定位摄像头组件的第一MCU控制 器通过RS485接口相连。其中，所述数字电视接收机还包括一报警模块，用于接收所述疲劳检 测模块的报警信号、并产生报警。其中，所述报警模块包括音频解码器和喇叭，所述音频解码器连接DSP 处理器，用于将DSP处理器输出的音频报警信号进行解码输出至喇叭。与现有技术相比较，本实用新型通过在常用的数字电视接收机中增加 一个疲劳检测系统，实现了对电视观看用户疲劳度的实时监测。本实用新 型的红外接收电路接收遥控器发出的红外控制信号用于启动本实用新型的 接收机系统，然后通过人眼定位摄像头组件实时获取用户眼部的图像信息 并进行比较判断，如果与正常状况下的眼部特征相比，属于疲劳状态的话， 疲劳检测模块就会启动报警。同样的，将本实用新型的数字电视接收机安 装在汽车驾驶舱内，也可以用于实时监测驾驶人员的眼部特征变化，如果出现疲劳现象，就发出报警声音，避免交通事故的发生。
图l是本实用新型的数字电视接收机内部结构示意图；图2是本实用新型的人眼定位摄像头组件的内部结构示意图；图3是本实用新型的人脸定位摄像头组件的内部结构图。
具体实施方式
以下将详细描述本实用新型的各较佳实施例。路160接收来自遥控器170发出控制信号。本实用新型通过在传统的数字电3见接收才几的内部添加 一个疲劳检测 模块IIO、 一个人眼定位摄像头组件120、 一个人脸定位摄像头组件130和 一个报警模块140构建了一个具有疲劳检测功能的数字电视接收机100,其 可以用于实时监测用户人眼的疲劳状态；人眼定位摄像头组件120用于捕 捉用户的眼部图像；人脸定位摄像头组件130用于获取用户脸部图像信息； 疲劳检测模块110用于分析所捕捉的用户眼部和脸部图像、根据分析脸部 图像所确定的人眼位置控制所述人眼定位摄像头组件120拍摄用户眼部图 像、判断用户的疲劳状态并报警、向所述主芯片150发出中断信息；报警 模块140用于接收疲劳检测模块110的报警信号、并产生报警。该报警的 方式有很多种，可以采用在显示器上呈现报警信息的方式，也可以采用疲 劳检测模块110发出报警声音的方式，或者采用在显示器上呈现报警信息 同时发出报警声音的方式。如图l所示，所述疲劳检测模块110包括第一视频解码器114、第二 视频解码器115、随机存储器112、 DSP处理器118、 FPGA (Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)处理器116、 1/0 4妄口 117和 快闪存储器111;第一视频解码器114用于接收人眼定位摄像头组件120发 送来的图像信息并将其转化为数字信号，送入DSP处理器118;第二视频 解码器115用于接收人脸定位摄像头组件130发送来的图像信息并将其转 化为数字信号，送入DSP处理器118;随机存储器112用于暂时存储系统 数据；DSP处理器118用于实时处理和分析来自第一^L频解码器114和第 二视频解码器115的视频数据、并根据分析用户脸部图像所确定的眼部位 置控制人眼定位摄像头纽件120转向眼部所在的方位；FPGA处理器116用 于存储DSP处理器118的初始化数据、向所述主芯片150发送中断处理信 号；快闪存储器111用于存储系统引导程序。本实用新型采用FPGA为DSP 提供初始化程序，DSP作为主要的图像处理器，当然，采用一个微处理芯片同时实现上述FPGA和DSP功能也是可以的。所述数字电视接收机还包 括报警模块140，该报警模块140包括音频解码器141和喇叭142,音频解 码器141连接DSP处理器118，用于将DSP处理器118输出的音频报警信 号进行解码输出至喇叭142。如图2所示，所述人眼定位摄像头组件120包括第一红外光源121、 第一图像采集模块122、第一MCU控制器124和云台123，第一红外光源 121用于向图像采集模块提供光源；第一图像采集模块122用于获取用户眼 部图像、并安装在云台123上；第一MCU控制器124用于接收来自DSP 处理器118的控制信号、向云台123发送的转动控制信号、及控制第一图 像采集模块122的图像采集和与DSP处理器118的图像信息交流；云台123 用于根据第一MCU控制器124的控制信号将第一图像采集模块122定位到 用户的眼部方位上。其中，DSP处理器118与人眼定位摄像头组件120的 第一MCU控制器124器通过RS485接口 113相连，在实际#:作中，人眼 定位摄像头组件120与疲劳检测模块110都必须有RS485接口 ， RS485与 RS232相比抗干扰能力更强、传输距离更远，所以在此使用RS485接口。如闺3所示，人脸定位摄像头组件130包括第二红外光源131、第二 图像釆集模块132和第二MCU控制器133,第二红外光源131用于向第二 图像釆集模块132提供光源；第二图像采集模块132用于获取用户脸部图 像；第二MCU控制器133用于控制第二图像采集模块132采集用户眼部图 像、并通过第二^L频解码器115与DSP处理器118进行图像信息交流。人 脸定位摄像头组件130所获取的图像信息用于作为DSP处理器118控制人 眼定位搨j象头组件120动作的依据，DSP处理器118先对用户的脸部图像 进行图像处理后确定人眼的位置，然后再通过RS485接口 113向第一MCU 控制器124发出控制信号，由其控制云台123转动并将第一图像采集模块 122对准用户的眼部，用于获取用户的眼部图像。本实用新型釆用两个摄像 头组件的结构，增加了系统使用的灵活性。本实用新型的具体操作如下首先系统加电复位，FPGA处理器116对 DSP处理器118进行程序初始化，然后由DSP处理器118通过将快闪存储 器111中的引导程序装入随机存储器112，并完成I/0接口 117的初始化， 然后将快闪存储器111中的嵌入式搡作系统调入随机存储器，至此完成了 基本的引导过程。同时，该嵌入式操作系统还初始化其他的视频或音频解 码器。在基本的引导过程结束后，DSP处理器118根据人脸定位摄像头组件 130所捕捉到的用户脸部图像确定人眼的位置，DSP处理器118通过RS485 接口 113将人眼定位摄像头组件120转向用户眼睛位置，由人眼定位摄像 头组件120采集连续的眼睛图像信号，经过第一一见频解码器114变成数字 图像信号，然后再由DSP处理器118进行运算处理，将采集到的人眼图像 进行图像分割、将人眼的特征图像提取出来、根据疲劳检测算法(该疲劳 算法可以采用现有技术中已知的相关算法)，将提取出的人眼特征图像与正 常人眼特征图像进行比对，判断人眼是否疲劳。当检测到用户出现疲倦的 迹象的时候，DSP处理器118通过FPGA处理器116经过I/0接口 117将中 断信号发给主芯片150，主芯片150收到中断信号，数字电视接收机100将 在电视机屏幕上出现报警信息同时停止接收电视信号、同时直接通过音频 解码器141使喇叭142发出报警声音，从而迫使用户停止观看电视节目。 数字电视接收机的其它功能，用户可以根据需要通过遥控器进行操作，具 体操作属于现有技术，此处就不再赘述。如图3所示，在基本的引导过程结束后，人脸定位摄像头组件130中 的红外光源开始工作，发出中心波长850nm的红外光、第二图像采集模块 132开始捕捉用户的脸部图像，当第二图像采集模块132采集到用户的脸部 轮廓时，第二图像采集模块132以人脸位置为对焦点，进行对焦,从而得 到清晰的脸部图像，第二图像采集模块132捕捉到的脸部图像输出到第二 视频解码器115。在实施中，第二图像采集模块132可以采用电荷藕合器件图像传感器(CCD)或互补性氧化金属半导体(CMOS)。如图2所示，当DSP处理器118通过在用户脸部图像确定人眼位置后， 通过RS485接口 113向第一MCU控制器124发出控制信号，第一MCU控 制器124根据该控制信号转动云台，将云台转向用户眼睛位置，红外光源 开始工作，发出中心波长850nm的红外光，第一图像采集模块122捕捉用 户的眼睛图像，图像采集模块以人眼位置为对焦点，进行对焦，得到清晰 的人眼图像。图像采集模块捕捉到的人眼图像输出到第一视频解码器114。 在实施中，第一图像采集模块122也可以采用电荷藕合器件图像传感器 (CCD)或互补性氧化金属半导体(CMOS )。将本实用新型的装置连接电视机或安装在汽车驾驶舱内，就可以实现 对电视节目观看用户或驾驶员进行眼部疲劳程度的实时监测，避免了观看 电视时因眼部疲劳造成的近视、或因疲劳驾车而造成的交通事故的发生。综上所述，上述各具体的举例说明较为具体，并不能因此而认为是对 本实'用新型的专利保护范围的限制，本实用新型的专利保护范围应以所附 权利要求为准。
权利要求1、一种数字电视接收机，包括主芯片、红外接收电路，所述主芯片接收来自所述红外接收电路的启动信号，其特征在于，所述数字电视接收机还包括人眼定位摄像头组件，用于捕捉用户的眼部图像；人脸定位摄像头组件，用于获取用户脸部图像信息；疲劳检测模块，用于分析所捕捉的用户眼部和脸部图像、控制所述人眼定位摄像头组件动作、判断用户的疲劳状态并报警、向所述主芯片发出中断信息。
2、 根据权利要求1所述的数字电视接收机，其特征在于，所述疲劳检 测模块包括第一视频解码器，用于接收所述人眼定位摄像头组件发送来的图像信 息并进4于处理；第二视频解码器，用于接收所述人脸定位摄像头组件发送来的图像信 息并进行处理；随机存储器，用于暂时存储系统数据；DSP处理器，用于实时处理和分析来自所述第一视频解码器和第二视 频解码器的视频数据、并根据分析用户脸部图像所确定的眼部位置控制所 述人眼定位摄像头组件转向眼部所在的方位；FPGA处理器，用于存储所述DSP处理器的初始化凝:据、向所述主芯 片发送中断处理信号；快闪存储器，用于存储系统引导程序。
3、 根据权利要求2所述的数字电视接收机，其特征在于，所述人眼定 位摄^像头组件包括第一红外光源，用于向图像采集模块提供光源； 第一图像采集模块，用于获取用户眼部图像、并安装在云台上； 第一MCU控制器，用于接收来自所述DSP处理器的控制信号、向云台发送的转动控制信号、及控制第一图像采集模块的图像采集和与所述DSP处理器的图像信息交流；云台，用于根据所述第一 MCU控制器的控制信号将所述第一图像采集模块定位到用户的眼部方位上。
4、 根据权利要求2所述的数字电视接收机，其特征在于，所述人脸定 位摄像头组件包括第二红外光源，用于向第二图像采集模块提供光源； 第二图像釆集模块，用于获取用户脸部图像；第二 MCU控制器，用于控制所述第二图像采集模块采集用户眼部图 像、并通过第二视频解码器与所述DSP处理器进行图像信息交流。
5、 根据权利要求3或4所述的数字电视接收机，其特征在于，所述第一图像采集模块和第二图像采集模块中的图像传感元件可采用电荷藕合器 件图像传感器或互补性氧化金属半导体。
6、 根据权利要求3所述的数字电视接收机，其特征在于，所述DSP 处理器与所述人眼定位摄像头组件的第一 MCU控制器通过RS485接口相 连。
7、 根据权利要求2所述的数字电视接收机，其特征在于，所述数字电 视接收机还包括一报警模块，用于接收所述疲劳检测模块的报警信号、并 产生报警。
8、 根据权利要求7所述的数字电视接收机，其特征在于，所述报警模 块包括音频解码器和喇叭，所述音频解码器连接DSP处理器，用于将DSP 处理器输出的音频报警信号进行解码输出至喇叭。
专利摘要本实用新型公开了一种数字电视接收机，其包括人眼定位摄像头组件，用于捕捉用户的眼部图像；人脸定位摄像头组件，用于获取用户脸部图像信息；疲劳检测模块，用于分析所捕捉的用户眼部和脸部图像、控制所述人眼定位摄像头组件动作、判断用户的疲劳状态并报警、向所述主芯片发出中断信息；报警模块，用于接收所述疲劳检测模块的报警信号、并产生报警。本实用新型通过在常用的数字电视接收机中增加一个疲劳检测系统，实现了对电视观看用户疲劳度的实时监测。将本实用新型的接收机安装在汽车驾驶舱内，也可以用于实时监测驾驶人员的眼部特征变化，如果出现疲劳现象，就发出报警声音，避免交通事故的发生。
文档编号H04N5/44GK201114421SQ200720122008
公开日2008年9月10日 申请日期2007年7月27日 优先权日2007年7月27日
发明者卞恩平, 伟 陈 申请人:深圳市同洲电子股份有限公司