本发明涉及一种基于立体视觉和行为分析的头戴式预防近视装置，属于计算机视觉技术领域。
背景技术：
青少年近视是目前我们面临的一个很大的社会问题，近视的产生常常是由于看书/电脑的姿势不对，眼睛距离目标过近，看书/电脑的时间过长以及照明光线昏暗等原因造成的。如何有效的监测上述情况的发生，从而有效的预防近视是一个亟待解决的问题。
目前有通过超声波或红外进行测距并进行提醒的预防近视装置，但是此类装置只能测量眼睛前方物体距离眼睛的距离，而无法判断眼前的物体是否是书/电脑，当用户眼前的物体不是书/电脑时，或者用户不是在进行阅读活动而只是眼前有书/电脑时，此类装置都会进行提醒，给用户的生活带来干扰和不便；同时用户在看书/看电脑/用手机等不同场景下，需要不同的阅读距离和阅读间隔，之前的装置无法自动判断是何种阅读场景，无法自动的进行设置，给用户的使用带来不便。
为了克服目前预防近视装置的以上问题，我们提出了一种基于立体视觉和行为分析的头戴式预防近视装置。通过该装置可以自动测量眼睛距离书/电脑/Pad/手机的距离以及判断用户的行为，如果用户是在读书/用电脑/用Pad/用手机，如果眼睛距离目标的距离过近，则可以提醒用户，纠正姿势；如果判断用户读书/用电脑/用Pad/用手机的时间过长，或者场景中的光线过暗，也可以提醒用户；同时该装置可自动判断当前是何种阅读活动，根据不同的阅读活动可自动的设置相应参数，可以有效的达到预防近视的目的。
技术实现要素：
本发明的目的是为了有效预防近视发生，提出了一种基于立体视觉和行为分析的头戴式预防近视装置。
一种基于立体视觉和行为分析的头戴式预防近视装置，简称本装置，主要由双目摄像头、无线模块、计算模块以及提醒模块组成。
其中，无线模块通过无线网络连接计算模块，将双目摄像头获取的图像传输给计算模块，同时将计算和分析的结果传送给提醒模块；
其中，无线网络是具有无线传输功能及相关协议的局域网、WiFi或城域网；
计算模块通过无线网络接收双目摄像头获取的图像，并进行立体恢复和行为分析，之后立体恢复和行为分析的结果通过无线模块传送给提醒模块；提醒模块根据立体恢复和行为分析的结果通过语音及震动为主的方式提醒用户保持距离、适度休息或增加照明以预防近视。
本装置在使用时戴在用户的头上，其中，双目摄像头的位置接近用户的眼睛位置。
基于本装置预防近视的具体操作步骤如下：
步骤一、本装置在使用前经过标定，确定双目摄像头的内外参数；
步骤二、双目摄像头获取两路场景图像，通过无线模块传送到计算模块；
步骤三、计算模块基于获取的两路图像恢复场景的三维信息并对用户行为进行分析，并根据分析结果进行相应操作；
其中，恢复场景的三维信息是指恢复图像上每一点所对应场景点的三维信息，对用户行为进行分析是指判断用户是否在进行阅读，阅读时间是否过长，眼睛与阅读相关物体距离是否过近以及场景照明是否合适，根据分析结果进行相应操作是指对用户进行提醒或返回步骤二重新获取两路场景图像；步骤三，具体为：
步骤3.1根据双目摄像头获取的两路场景图像，通过立体匹配得到两幅图像中的对应点，得出立体匹配结果；
步骤3.2根据步骤一得到的双目摄像头的内外参数，通过三角化的方法对步骤3.1输出的立体匹配结果进行处理，得到场景中点的三维信息；
步骤3.3对用户行为进行分析并针对行为分析结果进行相应操作，具体为：
通过物体检测方法在图像中检测书、电脑、Pad以及手机等阅读相关的物体，并当检测到此类物体后，判断此类物体距离用户的距离是否保持稳定，根据稳定与否的结果进行阅读时间测量及提醒或返回步骤二重新获取两路场景图像，具体为：
3.3A若书、电脑、Pad及手机等阅读相关的物体距离用户的距离比较稳定并持续一段时间，则可以认为用户在看书/用电脑/用Pad/用手机；此时，根据步骤3.2得到的场景中点的三维信息及书、电脑、Pad或手机的检测结果，测量用户与目标的距离，并根据测量得到的距离，决定是否通过提醒模块以声音或震动的方式提示用户；并进一步的根据阅读时间实现时间递减密集型提醒；
其中，持续一段时间定义为大于等于30秒；
其中，时间递减密集型提醒是指随着看书/用电脑/用Pad/用手机行为时间的持续，设置指数增加的提醒频率；同时随着阅读行为的持续及场景图像的实时分析结果，对用户照明进行相应提醒；
3.3B若书、电脑、Pad及手机等阅读相关的物体距离用户的距离不稳定且也未持续一段时间，则可以认为用户没有在看书/用电脑/用Pad/用手机，跳转到步骤二；
至此，从步骤一到步骤三，完成了基于本装置预防近视的具体操作。
有益效果
一种基于立体视觉和行为分析的头戴式预防近视装置，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明是一种头戴式装置，可以随时随地的检测用户的看书/用电脑/用Pad/用手机行为；根据不同的行为自动的设置相应的参数，更好的预防近视的发生，同时不会对非阅读行为进行误判和干扰，方便用户的使用。
本装置可随时随地的提醒用户保持良好的阅读距离和适度的阅读时间；
本装置还可以提醒用户保持良好的阅读照明，有效的预防近视的发生。
附图说明
图1为本发明一种基于立体视觉和行为分析的头戴式预防近视装置的组成示意图；
其中，左图为预防近视头箍，右图为预防近视眼镜，101是双目摄像头，102是提醒模块，103是无线模块，104是计算模块，计算模块可放置在任何可以无线网络相连的地点。
具体实施方式
头戴式预防近视装置可以做成预防近视头箍，或者预防近视眼镜的形式，如图1所示，其中101是双目摄像头，102是提醒模块，103是无线模块，104是计算模块，计算模块可放置在任何可以无线网络相连的地点。
(1)双目摄像头
双目摄像头用于获取场景的两路图像，获取的图像用来恢复场景的三维信息，以及对用户的行为进行分析。
恢复场景的三维信息通过立体视觉的方式进行，装置在使用前经过标定，确定双目摄像头的内外参数，使用时根据拍摄到的两路图像，通过立体匹配得到两幅图像中的对应点，然后通过三角化的方法得到场景中点的三维信息。
行为分析首先检测书/电脑/Pad/手机等物体，当检测到此类物体后，判断此类物体距离用户的距离是否保持稳定，如果此类物体距离用户的距离比较稳定并持续一段时间，则可以认为用户是在进行看书/用电脑/用Pad/用手机的行为。此时如果眼睛距离目标过近，则提示用户；如果用户看书/用电脑/用Pad/用手机的行为持续时间过长，也提示用户；同时通过图像来分析场景的照明情况，如果光线较暗，也提示用户。
(2)无线模块
无线模块通过无线网络连接计算模块，将摄像头获取的图像传输给计算模块，同时将计算和分析的结果传送给提醒模块。
(3)计算模块
计算模块通过无线网络接收双目摄像头获取的图像，并进行立体恢复和行为分析，恢复和分析的结果通过无线模块传送给提醒模块。
(4)提醒模块
根据分析的结果，提醒模块将通过语音，震动等方式提醒用户保持距离，适度休息或增加照明，以预防近视。
实施例
本发明可以用于读书/用电脑/用Pad/用手机等多种学习和生活场景，下面以三个典型的应用场景为例进行叙述。
(1)看书场景
当用户看书时，可佩戴预防近视头箍或预防近视眼镜，通过双目摄像头获取图像并进行分析，如果用户看书时间过长(超过45分钟)，或者眼睛距离书本过近(距离小于35厘米)，或者场景中光线较暗，则通过提醒模块以语音或震动的方式提醒用户。
(2)用电脑场景
当用户使用电脑时，可佩戴预防近视头箍或预防近视眼镜，通过双目摄像头获取图像并进行分析，如果用户使用电脑时间过长(超过30分钟)，或者眼睛距离电脑屏幕过近(距离小于60厘米)，则通过提醒模块以语音或震动的方式提醒用户。
(3)用手机场景
当用户使用手机时，可佩戴预防近视头箍或预防近视眼镜，通过双目摄像头获取图像并进行分析，如果用户使用手机时间过长(超过20分钟)，或者眼睛距离电脑屏幕过近(距离小于30厘米)，则通过提醒模块以语音或震动的方式提醒用户。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。