监测终端设备用户不良习惯的装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种监测终端设备用户不良习惯的装置及方法。该装置包括：人眼坐标识别模块，其配置为识别摄像头拍摄的图像中的人眼并确定该人眼在以所述摄像头为原点的坐标系中的第一人眼坐标；坐标转换模块，其配置为将所述第一人眼坐标转换成以所述终端设备屏幕上一预定点为原点的坐标系中的第二人眼坐标；姿态判定模块，其配置为根据所述第二人眼坐标，判定用户是否离终端设备屏幕过近或用户是否处于斜视状态；报警模块，其配置为如果所述姿态判定模块判定出用户离终端设备屏幕过近或者用户处于斜视状态，则向用户发出警报。本发明能够精确判断用户不良姿态以及精确判断用户使用终端设备的有效时间，防止用户近视或斜视。
【专利说明】监测终端设备用户不良习惯的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信息处理领域，具体涉及一种监测终端设备用户不良习惯的装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着电子技术的发展，计算机、智能手机、平板电脑等电子产品越来越普及，现代人几乎每天都在使用这些电子产品，并且使用时间也越来越长。对于青少年而言，长期以不良姿势使用计算机、智能手机、平板电脑会导致近视、斜视、驼背，成年人则容易引发各种身体疾病，比如颈椎病等等。因此，如何在使用这些电子产品时养成并保持良好的使用习惯逐渐成为一个值得关注的主题。
[0003]当前，已经有人提出了监测计算机用户的使用习惯的方案。例如，专利号201020246535.4提出了一种防近视电脑摄像头，其红外感应器检测用户与摄像头的距离，其缺点是结构复杂、功能单一，使用红外感应器设备使得增加了成本。此外，现有的一些方案是通过测量摄像头与用户的距离来判断用户是否离计算机屏幕过近，然而摄像头本身与计算机屏幕有可能不在一个平面上，因此，这种判断方式会导致误判断的可能性。再者，目前还没有能够防止用户斜视的成型方案。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明提供一种监测终端设备用户不良习惯的装置及方法，以提示用户距离终端设备屏幕过近或用户处于斜视屏幕的状态。
[0005]为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种监测终端设备用户不良习惯的装置，包括:
[0006]人眼坐标识别模块，其配置为识别摄像头拍摄的图像中的人眼并确定该人眼在以所述摄像头为原点的坐标系中的第一人眼坐标；
[0007]坐标转换模块，其配置为将所述第一人眼坐标转换成以所述终端设备屏幕上一预定点为原点的坐标系中的第二人眼坐标；
[0008]姿态判定模块，其配置为根据所述第二人眼坐标，判定用户是否离终端设备屏幕过近或用户是否处于斜视状态；
[0009]报警模块，其配置为如果所述姿态判定模块判定出用户离终端设备屏幕过近或者用户处于斜视状态，则向用户发出警报。
[0010]通过本发明提供的监测终端设备用户不良习惯的装置，能够更精确地检测到用户是否姿态不良，并且能够判断用户是否距离终端设备屏幕过近或用户处于斜视状态，从而有效避免用户使用终端设备时不良姿态造成的近视或斜视。
[0011]作为优选，该装置还包括:
[0012]人眼状态识别模块，其配置为识别所述图像中的人眼状态，所述人眼状态为睁眼状态、闭眼状态或眨眼状态；
[0013]记录模块，其配置为记录用户使用终端设备的累计有效时间，所述累计有效时间为排除眨眼状态后对睁眼状态进行累计得到的累计时间；
[0014]其中，所述报警模块还配置为如果用户使用终端设备的所述累计有效时间超过预定时间，则向用户发出警报。
[0015]通过优选实施例的方案，能够较精确地检测用户使用终端设备的累计有效时间，报警更准确。
[0016]作为优选，所述第一人眼坐标、所述第二人眼坐标分别为三维坐标(xl，yl，zl)和(x2，y2，ζ2) ο
[0017]作为优选，所述姿态判定模块包括:
[0018]距离判定单元，其配置为判断z2的绝对值是否小于第一阈值，如是，则判定用户离终端设备屏幕过近；
[0019]斜视判定单元，其配置为判断x2的绝对值是否大于第二阈值，如是，则判定用户处于斜视状态；且/或配置为判断y2的绝对值是否大于第三阈值，如是，则判定用户处于斜视状态。
[0020]作为优选，该装置还可以包括:
[0021]校准预备模块，其配置为在终端设备屏幕上显示作为坐标系原点的所述预定点并提示用户正视该预定点的校准信息，并且接收用户关于已经完成校准预备的指令以触发校准操作模块；
[0022]所述校准操作模块，其配置为识别摄像头当前拍摄的图像中的人眼并确定该人眼的第三人眼坐标，以确定所述第一人眼坐标与所述第二人眼坐标之间的转换关系。
[0023]本发明另一方面还提供了一种监测终端设备用户不良习惯的方法，包括:
[0024]识别摄像头拍摄的图像中的人眼并确定该人眼在以所述摄像头为原点的坐标系中的第一人眼坐标；
[0025]将所述第一人眼坐标转换成以所述终端设备屏幕上一预定点为原点的坐标系中的第二人眼坐标；
[0026]根据所述第二人眼坐标，判定用户是否离终端设备屏幕过近或用户是否处于斜视状态；
[0027]如果判定出用户离终端设备屏幕过近或者用户处于斜视状态，则向用户发出警报。
[0028]作为优选，该方法还可以包括:
[0029]识别所述图像中的人眼状态，所述人眼状态为睁眼状态、闭眼状态或眨眼状态；
[0030]记录用户使用终端设备的累计有效时间，所述累计有效时间为排除眨眼状态后对睁眼状态进行累计得到的累计时间；
[0031]如果用户使用终端设备的所述累计有效时间超过预定时间，则向用户发出警报。
[0032]作为优选，所述第一人眼坐标、所述第二人眼坐标分别为三维坐标(xl，yl, zl)和(x2，y2，ζ2) ο
[0033]作为优选，判断第二人眼坐标(x2，y2，z2)中z2的绝对值是否小于第一阈值，如是，则判定用户离终端设备屏幕过近；
[0034]判断x2的绝对值是否大于第二阈值，如是，则判定用户处于斜视状态；且/或判断y2的绝对值是否大于第三阈值，如是，则判定用户处于斜视状态。
[0035]作为优选，该方法还可以包括:
[0036]在终端设备屏幕上显示作为坐标系原点的所述预定点并提示用户正视该预定点的校准信息，并且接收用户关于已经完成校准预备的指令；
[0037]在接收到所述指令时，识别摄像头当前拍摄的图像中的人眼并确定该人眼的第三人眼坐标，以确定所述第一人眼坐标与所述第二人眼坐标之间的转换关系。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1为本发明实施例的监测终端设备用户不良习惯的装置的结构示意图。
[0039]图2为本发明一优选实施例的监测终端设备用户不良习惯的方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0040]为使本领域技术人员更好地理解本发明，下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0041]图1是本发明实施例的一种监测终端设备用户不良习惯的装置的结构示意图，其中，终端设备可以包括计算机、平板电脑、智能手机等。在本实施例中，终端设备具体为计算机。本实施例的监测计算机用户不良习惯的装置包括:
[0042]人眼坐标识别模块，其配置为识别摄像头拍摄的图像中的人眼并确定该人眼在以所述摄像头为原点的坐标系中的第一人眼坐标；
[0043]坐标转换模块，其配置为将所述第一人眼坐标转换成以计算机屏幕上一预定点为原点的坐标系中的第二人眼坐标；
[0044]姿态判定模块，其配置为根据所述第二人眼坐标，判定用户是否离计算机屏幕过近或用户是否处于斜视状态；
[0045]报警模块，其配置为如果判定出用户离计算机屏幕过近或者用户处于斜视状态，则向用户发出警报。
[0046]根据本实施例，通过转换模块得到的转换后的人眼坐标，对用户姿势的判断会更加精确。
[0047]具体而言，可以利用现有的任一种人眼定位算法来识别人眼坐标，如专利号201410258718.0提供的一种人眼定位、人眼区域定位方法及装置，专利号201410231543.4提供的一种基于主动光的人眼定位的方法等，再如，专利号201310015921.0提供的一种眼睛定位方法及装置；此外，关于人眼定位算法，已有多篇论文对此进行了阐述，在此不再赘述。也就是说，本发明不限于使用何种人眼定位算法。
[0048]在一个实施例中，将第一人眼坐标设为(xl，yl)，第二人眼坐标设为(x2，y2)。根据坐标转换公式x2 = xl+xO ；y2 = yl+yO ;其中x0、yO分别为利用人眼定位算法识别出的第一人眼坐标所处坐标系的坐标原点在以计算机屏幕上一预定点为原点的坐标系上的横坐标值和纵坐标值，可计算出转换后的第二人眼坐标(x2，y2)的值；
[0049]以上仅考虑了识别单个人眼坐标来做判断的情况。在较佳实施例中，识别双眼坐标以作更精确的判断，如，识别出的第一人眼坐标中，左眼坐标(Xl，yi)，右眼坐标(\，yr),先对左眼坐标、右眼坐标进行平均处理得到(xl，yl)，其中xl = (x1+xr)/2,yl = (yx+yr)/2,随后利用上述坐标转换公式对(xl，yl)进行坐标转换。
[0050]计算机屏幕上的预定点优选为计算机屏幕中心点。
[0051]x0，yO可通过以下任一种方式来确定:
[0052]1、由用户输入x0，yO的值；
[0053]2、预先存储对应关系表或数据库，该对应关系表或数据库中存储有计算机型号信息和与该计算机型号相应的内置摄像头在以计算机屏幕上一预定点处为坐标系原点的坐标系中的坐标值(xO，yO);在应用本发明时，通过自动识别计算机型号信息，并通过型号信息查找对应关系表或数据库，获取x0，yO的值。
[0054]在一优选实施例中，不利用上述方式，通过增加校准预备模块和校准操作模块，可以更便利地得到x0，yO的值。这将在后文进行描述。
[0055]在下面一个实施例中，利用现有人眼定位算法识别出人眼三维坐标，与仅对人眼二位坐标进行检测的方案相比较，利用转换后的人眼三维坐标，既可以防止用户斜视也能防止用户离屏幕过近。
[0056]第一人眼坐标和第二人眼坐标分别设定为三维坐标(xl，yl, zl)和(x2，y2，z2)。这里，与识别人眼二维坐标的情形类似，第一人眼坐标较佳地为将已经识别出的双眼坐标做平均处理后得到的坐标。
[0057]所述姿态判定模块具体包括:
[0058]距离判定单元，其配置为判断z2的绝对值是否小于第一阈值TH1，如是，则判定用户离终端设备屏幕过近；
[0059]斜视判定单元，其配置为:判断x2的绝对值是否大于第二阈值TH2，如是，则判定用户处于斜视状态；以及判断y2的绝对值是否大于第三阈值TH3，如是，则判定用户处于斜视状态。
[0060]第一阈值THl根据容易引发用户近视的用户与电脑屏幕之间的距离来设定；其优选设定为30cm。
[0061]在该优选实施例中，将屏幕中心点选为预定点，以便更方便地设定第二阈值TH2、第三阈值TH3的具体值。在屏幕中心点为预定点(坐标系原点)的情形下，第二阈值TH2、第三阈值TH3的优选值均为30cm。此外在一更优选的实施例中，还可以读取计算机屏幕尺寸参数，并根据计算机屏幕的尺寸，调整用于判定用户是否斜视的阈值。
[0062]在本实施例中，该装置还可以包括校准预备模块和校准操作模块。
[0063]校准预备模块可以配置为在屏幕上显示屏幕中心点和提示用户正视屏幕中心点的校准信息，用户根据校准说明提示完成校准预备后，点击完成校准，校准预备模块接收到用户指令后，触发校准操作模块；
[0064]校准操作模块可以配置为识别摄像头当前拍摄的图像中的人眼并确定该人眼的第三人眼坐标(x3，y3，z3)(优选为经平均处理后得到的坐标)，从而可以确定所述第一人眼坐标(xl，yl, zl)与所述第二人眼坐标(x2，y2，z2)之间的转换关系，即，得到坐标转换公式 x2 = xl~x3 ；y2 = yl-y3 ；z2 = zl_z3。
[0065]由于通常情况下摄像头与计算机屏幕在z方向上的距离相比于用户与计算机屏幕在z方向上的距离可以忽略，因此在上述坐标转换公式中z2 = zl-z3可以近似地简化为z2 = zlo由此，得到近似坐标转换公式:
[0066]χ2 = xl-x3 ；y2 = yl-y3 ；ζ2 = zl ο
[0067]可以使用该近似坐标转换公式进行坐标转换。
[0068]根据该优选实施例，既可以防止用户斜视也能防止用户距离屏幕过近，并且经坐标转换后对用户具有不良姿势的判断会更精准。
[0069]在一更优选的实施例中，该装置还可以包括人眼状态识别模块和记录模块。
[0070]人眼状态识别模块可利用现有人眼状态识别方法，如专利号200710028387.1提出的一种人眼定位及人眼状态识别方法，专利号201310127089.3提出的一种基于图割模型的人眼状态识别方法，这些现有的人眼状态识别方法可以识别出人眼状态是睁眼状态还是闭眼状态。
[0071]特别地，本发明根据识别出的睁眼状态、闭眼状态进一步识别眨眼状态。
[0072]眨眼状态的识别通过以下方式进行:
[0073]当人眼处于闭眼状态的持续时间Tc与通常人眼在正常眨眼时所需的时间大致相称时，可认为人眼此时是眨眼状态。具体的判断方式为如果Tc〈TtO，认为人眼此时是眨眼状态，TtO优选为Is或2s。
[0074]记录模块在排除了眨眼状态后，如果人眼状态处于连续睁眼状态，则对处于连续睁眼状态的时间进行累计，累计出的时间作为用户使用终端设备的累计有效时间。
[0075]也就是，记录模块在用户闭眼休息时，不对该时间进行累计。
[0076]如果用户使用终端设备的所述累计有效时间超过预定时间，如，该预定时间通常可设定为30分钟?I小时之间，则报警模块将会向用户发出警报。
[0077]通过该实施例，由于记录的是用户使用终端设备的有效时间，因此，本实施例能够更精确地确定用户是否长时间连续使用终端设备，避免用眼疲劳。
[0078]本发明另一实施例还提供了一种监测终端设备用户不良习惯的方法，包括:
[0079]识别摄像头拍摄的图像中的人眼并确定该人眼在以所述摄像头为原点的坐标系中的第一人眼坐标；
[0080]将所述第一人眼坐标转换成以终端设备屏幕上一预定点为原点的坐标系中的第二人眼坐标；
[0081]根据所述第二人眼坐标，判定用户是否离终端设备屏幕过近或用户是否处于斜视状态；
[0082]如果判定出用户离终端设备屏幕过近或者用户处于斜视状态，则向用户发出警报。
[0083]下面，通过一优选实施例，详细描述本发明优选实施例的监测终端设备用户不良习惯的方法。如图2所示，该方法包括:
[0084]校准阶段:
[0085]步骤S101，在屏幕上显示作为坐标系原点的屏幕中心点，并提示用户调整姿态使得双眼正视该坐标系原点，等待用户调整完姿态后点击开始；
[0086]步骤S102，根据当前拍摄的图像，识别图像中的当前人眼坐标，对当前人眼坐标中的左眼坐标(χ3ρ γ3χ)和右眼坐标(x3r，y3r)做平均处理，得到(x3，y3)，其中x3 =(x31+x3r)/2, yl = (^+^^/20
[0087]应用阶段:
[0088]步骤S110，识别摄像头拍摄的图像中的人眼的三维人眼坐标，对其中的左眼坐标和右眼坐标作平均处理，得到(xl，yl，zl)；
[0089]步骤S111，利用坐标转换公式 x2 = xl-x3 ；y2 = yl-y3 ；z2 = zl，将(xl, yl, zl)转换为(x2，y2，z2)；
[0090]步骤S112，判断|z2|〈THl是否成立，如果成立则向用户发出警报；
[0091]步骤S113，判断1x2 I >TH2是否成立，如果成立，则向用户发出警报；判断| y2 | >TH3是否成立，如果成立，则向用户发出警报；
[0092]步骤S210，识别图像中的人眼状态为睁眼状态、闭眼状态或眨眼状态；
[0093]步骤S211，记录用户使用终端设备的累计有效时间；
[0094]步骤S212，如果累计有效时间超过预定时间，则向用户发出警报。
[0095]以上步骤中，SllO?S113与S210?S212可并行执行。在一些实施例中，只有在用户第一次使用本发明的装置时，才进行校准，并将获得的坐标转换关系或者坐标值(x3，y3)进行存储，以备之后多次使用。
[0096]本发明不局限于上述特定实施例，在不背离本发明精神及其实质情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应改变和变形，但这些相应改变和变形都应属于本发明所附权利要求的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种监测终端设备用户不良习惯的装置，包括: 人眼坐标识别模块，其配置为识别摄像头拍摄的图像中的人眼并确定该人眼在以所述摄像头为原点的坐标系中的第一人眼坐标； 坐标转换模块，其配置为将所述第一人眼坐标转换成以所述终端设备屏幕上一预定点为原点的坐标系中的第二人眼坐标； 姿态判定模块，其配置为根据所述第二人眼坐标，判定用户是否离终端设备屏幕过近或用户是否处于斜视状态； 报警模块，其配置为如果所述姿态判定模块判定出用户离终端设备屏幕过近或者用户处于斜视状态，则向用户发出警报。
2.如权利要求1所述的装置，还包括: 人眼状态识别模块，其配置为识别所述图像中的人眼状态，所述人眼状态为睁眼状态、闭眼状态或眨眼状态； 记录模块，其配置为记录用户使用终端设备的累计有效时间，所述累计有效时间为排除眨眼状态后对睁眼状态进行累计得到的累计时间； 其中，所述报警模块还配置为如果用户使用终端设备的所述累计有效时间超过预定时间，则向用户发出警报。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一人眼坐标、所述第二人眼坐标分别为三维坐标(xl，yl，zl)和(x2，y2, z2)。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述姿态判定模块包括: 距离判定单元，其配置为判断z2的绝对值是否小于第一阈值，如是，则判定用户离终端设备屏幕过近； 斜视判定单元，其配置为判断x2的绝对值是否大于第二阈值，如是，则判定用户处于斜视状态；且/或配置为判断y2的绝对值是否大于第三阈值，如是，则判定用户处于斜视状--τ ο
5.如权利要求1?4中任一项所述的装置，还包括: 校准预备模块，其配置为在终端设备屏幕上显示作为坐标系原点的所述预定点并提示用户正视该预定点的校准信息，并且接收用户关于已经完成校准预备的指令以触发校准操作模块； 所述校准操作模块，其配置为识别摄像头当前拍摄的图像中的人眼并确定该人眼的第三人眼坐标，以确定所述第一人眼坐标与所述第二人眼坐标之间的转换关系。
6.一种监测终端设备用户不良习惯的方法，包括: 识别摄像头拍摄的图像中的人眼并确定该人眼在以所述摄像头为原点的坐标系中的第一人眼坐标； 将所述第一人眼坐标转换成以所述终端设备屏幕上一预定点为原点的坐标系中的第二人眼坐标； 根据所述第二人眼坐标，判定用户是否离终端设备屏幕过近或用户是否处于斜视状态； 如果判定出用户离终端设备屏幕过近或者用户处于斜视状态，则向用户发出警报。
7.如权利要求6所述的方法，还包括: 识别所述图像中的人眼状态，所述人眼状态为睁眼状态、闭眼状态或眨眼状态； 记录用户使用终端设备的累计有效时间，所述累计有效时间为排除眨眼状态后对睁眼状态进行累计得到的累计时间； 如果用户使用终端设备的所述累计有效时间超过预定时间，则向用户发出警报。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述第一人眼坐标、所述第二人眼坐标分别为三维坐标(xl，yl，zl)和(x2，y2, z2)。
9.如权利要求8所述的方法，其中， 判断第二人眼坐标(x2，y2，z2)中z2的绝对值是否小于第一阈值，如是，则判定用户离终端设备屏幕过近； 判断x2的绝对值是否大于第二阈值，如是，则判定用户处于斜视状态；且/或判断y2的绝对值是否大于第三阈值，如是，则判定用户处于斜视状态。
10.如权利要求6?9中任一项所述的方法，还包括: 在终端设备屏幕上显示作为坐标系原点的所述预定点并提示用户正视该预定点的校准信息，并且接收用户关于已经完成校准预备的指令； 在接收到所述指令时，识别摄像头当前拍摄的图像中的人眼并确定该人眼的第三人眼坐标，以确定所述第一人眼坐标与所述第二人眼坐标之间的转换关系。
【文档编号】G06K9/00GK104504868SQ201510001491
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月4日 优先权日:2015年1月4日
【发明者】丁燕 申请人:合肥联宝信息技术有限公司