CN106448086A - 基于tof深度相机检测阅读姿态的保护视力装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于TOF深度相机检测阅读姿态的保护视力装置，所述装置包括启动/停止模块，阅读姿态测量模块，环境光测量模块，中央处理模块以及语音提示模块，所述阅读姿态测量模块包括TOF深度相机和重力传感模块，所述启动/停止模块，阅读姿态测量模块，环境光测量模块和语音提示模块都与中央处理模块相连。本发明较为全面的考虑了保护视力的主观因素与环境因素，帮助用户养成良好用眼习惯，督促用户按时做眼保健操，同时它便于携带，无论是看书还是上网，无论是室内或室外，都可以方便携带并使用，为用户提供视力保护。

Description

基于TOF深度相机检测阅读姿态的保护视力装置及方法

技术领域

本发明涉及一种基于TOF深度相机检测阅读姿态的保护视力装置，属于保护视力的电子产品装置技术领域。

背景技术

据调查我国现有盲人500多万，低视力近千万人，尤其是在儿童及青少年当中，患病率极高。全国学生体质健康调研最新数据表明，我国小学生近视眼发病率为22.78%，中学生为55.22%，高中生为70.34%。因此近视的防治与视力保护越来越成为广受社会关注的问题。近视眼是人眼对当代环境的适应性改变，它的发生与发展与日益增加的近距离用眼活动的环境密切相关，而不正确用眼，如看书或上网时间过长，阅读坐姿不正确，斜视或卧视，不认真做眼保健操，以及在紫外线含量偏多，光强过弱或过强，光闪烁度偏低等不良灯光环境下用眼等是现代儿童近视大增的主因。目前市面上用于预防近视，保护视力的装置大多为矫正坐姿的课桌，这类装置存在适用场景单一，不便于携带，没有考虑用眼环境与用眼时间等因素对视力影响的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出基于TOF深度相机检测阅读姿态的保护视力装置及方法，旨在解决用户无论在室内室外，浏览书籍或者各种电子设备时，检测分析用眼环境下光的亮度，闪烁度和紫外线成分，并实时提醒用户保持正确坐姿，距离和视角，按时做眼保健操，避免用眼过度的问题，从而帮助用户养成良好用眼习惯，每时每刻保护用户视力。

为达此目的，本发明提供了一种基于TOF深度相机检测阅读姿态的保护视力装置及方法，其技术方案如下：

一种基于TOF深度相机检测阅读姿态的保护视力装置，所述装置包括启动/停止模块，阅读姿态测量模块，环境光测量模块，中央处理模块以及语音提示模块，所述启动/停止模块，阅读姿态测量模块，环境光测量模块和语音提示模块都与中央处理模块相连；

所述阅读姿态测量模块包括TOF深度相机和重力传感模块，所述TOF深度相机用于每隔一定时间拍摄一幅三维深度图像，通过深度信息提取处理获得包括用户在内的所拍摄到的目标物的距离，所得三维深度图像由中央处理模块获得后，经中央处理模块中的人脸识别程序处理从所拍图像中包括的所有目标物里锁定用户对象，单独获得用户与阅读对象的距离，视角信息；

所述重力传感模块用于测量阅读对象相对于水平面的倾角，然后结合用户距离阅读对象的距离，视角，计算判断用户此时的阅读坐姿，是否为侧视或卧视；

所述环境光测量模块用于测量当前光强、光闪烁度以及紫外线成分信息；

所述中央处理模块通过启动/停止模块启动装置，控制阅读姿态测量模块和环境光测量模块开始进行检测，所述阅读姿态测量模块和环境光测量模块将检测的数据传递给中央处理模块，供中央模块进行处理，并与中央处理模块中预先存储的规范数据进行比对，判断当前用户浏览状态是否规范，若不规范，则调用语音提示模块提醒用户，否则，继续执行检测，处理，判断的过程，直至装置停止运行。

上述TOF深度相机每隔15秒拍摄一幅三维深度图像，测得所拍对象的距离信息。

上述环境光测量模块包括光强传感器，紫外线强度传感器以及光闪烁度测量模块。

上述语音提示模块包括音量设置模块和语音播放模块，用于在经中央处理模块判断后，提醒用户正确用眼，并播放眼保健操音乐。

一种基于TOF深度相机检测阅读姿态的保护视力方法，利用上述的装置，其特征在于：所述步骤如下：

步骤一：将该装置固定于阅读对象上，用户通过启动/停止模块启动装置；

步骤二：阅读姿态测量模块与环境光测量模块开始进行测量；

阅读姿态测量模块首先由TOF深度相机每隔一定时间拍摄三维深度图像，测得图像中各个像素的深度信息；然后提取所得各个像素深度信息，所得三维深度图像经过中央处理模块的人脸识别程序处理，锁定识别出用户对象，进而得到深度图像中用户的深度信息，从而计算出用户相对于阅读对象的视角，距离数据；之后结合重力传感器测得的阅读对象相对于水平面的倾角，进一步计算出用户此时的坐姿倾斜程度，判断用户是否处于卧视或侧视状态；

环境光测量模块分别由光强传感器、紫外线强度传感器和光闪烁度测量模块分别测得当前光线强度、光源中紫外线成分的含量，以及光闪烁度数据；

步骤三：经初步测量与处理得到的用户视角，与阅读对象之间的距离，用户坐姿倾斜程度，当前光线强度、光源中紫外线成分的含量，以及光闪烁度数据由中央处理模块获得后，与预先存储在中央处理模块中的标准数据进行对比，判断测得数据是否在正确范围内；中央处理模块同时记录用户用眼时间，若所得数据在标准数据合理波动幅度内并且用眼时间合理，则返回步骤二，继续执行检测，处理，判断的过程；若测得数据超出标准数据的合理波动幅度或用眼时间过长，则通过语音提示模块提醒用户；

步骤四：语音提示完毕后，继续返回步骤二，重复执行步骤二至四，直至装置停止工作。

上述步骤三中的语音提醒按照如下设置：

当检测到用户与阅读对象之间的距离小于预先设定的标准浏览距离的0.8倍时，提示当前浏览距离过近，请适当增大与阅读对象的距离；

当检测到用户与阅读对象之间的距离大于预先设定的标准浏览距离的1.2倍时，提示当前浏览距离过远，请适当减小与阅读对象的距离；

当检测到用户浏览视角超出正常视角范围内时，提示用户当前浏览视角偏左/偏右，请适当调整视角

当检测到光源中光线强度高于预先设定的标准光线强度的1.2倍时，提示当前光线较强，请不要在此环境下继续浏览；当检测到光源中光线强度低于预先设定的标准光线强度的0.8倍时，提示当前光线较弱，请不要在此环境下继续阅读书籍；

当检测到光源中紫外线强度高于预先设定的最强紫外线强度时，提示当前光源中含有过强紫外线成分，可能会损害视力，请停止在此环境下继续浏览；

当检测到当前光闪烁度低于预先设定的最低光闪烁度时，提示当前光闪烁度过低，不宜在此环境下继续浏览；

当检测到用眼时间每达1小时时，提示用户注意用眼休息，比如眺望远处的绿色5分钟；

当检测到用眼时间达2小时时，提示用户做眼保健操，并播放眼保健操音乐。

本发明所达到的有益效果：

本发明通过TOF深度相机拍摄三维深度图像，并结合重力传感器与人脸识别技术，同时测得用户坐姿，距离，视角等多方面信息；通过光测量模块测得光强，光的闪烁度及成分等多方面信息；经中央处理模块处理，结合用眼时间信息通过语音提示模块及时提醒用户纠正不良用眼习惯，注意科学用眼。该发明较为全面的考虑了保护视力的主观因素与环境因素，帮助用户养成良好用眼习惯，督促用户按时做眼保健操，同时它便于携带，无论是看书还是上网，无论是室内或室外，都可以方便携带并使用，为用户提供视力保护。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明的方法流程图；

图3是阅读姿态测量模块的检测流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种基于TOF深度相机检测阅读姿态的保护视力装置，所述装置包括启动/停止模块，阅读姿态测量模块，环境光测量模块，中央处理模块以及语音提示模块，所述启动/停止模块，阅读姿态测量模块，环境光测量模块和语音提示模块都与中央处理模块相连；

所述阅读姿态测量模块包括TOF深度相机和重力传感模块，所述TOF深度相机用于每隔一定时间拍摄一幅三维深度图像，通过深度信息提取处理获得包括用户在内的所拍摄到的目标物的距离，所得三维深度图像由中央处理模块获得后，经中央处理模块中的人脸识别程序处理从所拍图像中包括的所有目标物里锁定用户对象，单独获得用户与阅读对象的距离，视角信息；

所述重力传感模块用于测量阅读对象相对于水平面的倾角，然后结合用户距离阅读对象的距离，视角，计算判断用户此时的阅读坐姿，是否为侧视或卧视；

所述环境光测量模块用于测量当前光强、光闪烁度以及紫外线成分信息；

所述中央处理模块通过启动/停止模块启动装置，控制阅读姿态测量模块和环境光测量模块开始进行检测，所述阅读姿态测量模块和环境光测量模块将检测的数据传递给中央处理模块，供中央模块进行处理，并与中央处理模块中预先存储的规范数据进行比对，判断当前用户浏览状态是否规范，若不规范，则调用语音提示模块提醒用户，否则，继续执行检测，处理，判断的过程，直至装置停止运行。

上述TOF深度相机每隔15秒拍摄一幅三维深度图像，测得所拍对象的距离信息。

上述环境光测量模块包括光强传感器，紫外线强度传感器以及光闪烁度测量模块。

上述语音提示模块包括音量设置模块和语音播放模块，用于在经中央处理模块判断后，提醒用户正确用眼，并播放眼保健操音乐。

如图2、图3所示，一种基于TOF深度相机检测阅读姿态的保护视力方法，利用上述的装置，其特征在于：所述步骤如下：

步骤一：将该装置固定于阅读对象上，用户通过启动/停止模块启动装置；

步骤二：阅读姿态测量模块与环境光测量模块开始进行测量；

阅读姿态测量模块首先由TOF深度相机每隔一定时间拍摄三维深度图像，测得图像中各个像素的深度信息；然后提取所得各个像素深度信息，所得三维深度图像经过中央处理模块的人脸识别程序处理，锁定识别出用户对象，进而得到深度图像中用户的深度信息，从而计算出用户相对于阅读对象的视角，距离数据；之后结合重力传感器测得的阅读对象相对于水平面的倾角，进一步计算出用户此时的坐姿倾斜程度，判断用户是否处于卧视或侧视状态；

环境光测量模块分别由光强传感器、紫外线强度传感器和光闪烁度测量模块分别测得当前光线强度、光源中紫外线成分的含量，以及光闪烁度数据；

步骤三：经初步测量与处理得到的用户视角，与阅读对象之间的距离，用户坐姿倾斜程度，当前光线强度、光源中紫外线成分的含量，以及光闪烁度数据由中央处理模块获得后，与预先存储在中央处理模块中的标准数据进行对比，判断测得数据是否在正确范围内；中央处理模块同时记录用户用眼时间，若所得数据在标准数据合理波动幅度内并且用眼时间合理，则返回步骤二，继续执行检测，处理，判断的过程；若测得数据超出标准数据的合理波动幅度或用眼时间过长，则通过语音提示模块提醒用户；

步骤四：语音提示完毕后，继续返回步骤二，重复执行步骤二至四，直至装置停止工作。

上述步骤三中的语音提醒按照如下设置：

当检测到用户与阅读对象之间的距离小于预先设定的标准浏览距离的0.8倍时，提示当前浏览距离过近，请适当增大与阅读对象的距离；

当检测到用户与阅读对象之间的距离大于预先设定的标准浏览距离的1.2倍时，提示当前浏览距离过远，请适当减小与阅读对象的距离；

当检测到用户浏览视角超出正常视角范围内时，提示用户当前浏览视角偏左/偏右，请适当调整视角

当检测到光源中光线强度高于预先设定的标准光线强度的1.2倍时，提示当前光线较强，请不要在此环境下继续浏览；当检测到光源中光线强度低于预先设定的标准光线强度的0.8倍时，提示当前光线较弱，请不要在此环境下继续阅读书籍；

当检测到光源中紫外线强度高于预先设定的最强紫外线强度时，提示当前光源中含有过强紫外线成分，可能会损害视力，请停止在此环境下继续浏览；

当检测到当前光闪烁度低于预先设定的最低光闪烁度时，提示当前光闪烁度过低，不宜在此环境下继续浏览；

当检测到用眼时间每达1小时时，提示用户注意用眼休息，比如眺望远处的绿色5分钟；

当检测到用眼时间达2小时时，提示用户做眼保健操，并播放眼保健操音乐。

本发明通过TOF深度相机拍摄三维深度图像，经深度信息提取处理，并结合重力传感器与人脸识别技术，可以方便的同时获取用户坐姿，距离，视角等多方面信息；通过光测量模块测得光强，光的闪烁度及成分等多方面信息，经中央处理模块处理，结合用眼时间信息通过语音提示模块及时提醒用户纠正不良用眼习惯，注意科学用眼。该发明较为全面的考虑了保护视力的主观因素与环境因素，帮助用户养成良好用眼习惯，督促用户按时做眼保健操，同时它适用于多种场景，无论是看书还是上网，无论是室内或室外，都可以方便携带并使用，为用户提供视力保护。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于TOF深度相机检测阅读姿态的保护视力装置，其特征在于：所述装置包括启动/停止模块，阅读姿态测量模块，环境光测量模块，中央处理模块以及语音提示模块，所述启动/停止模块，阅读姿态测量模块，环境光测量模块和语音提示模块都与中央处理模块相连；

所述阅读姿态测量模块包括TOF深度相机和重力传感模块，所述TOF深度相机用于每隔一定时间拍摄一幅三维深度图像，通过深度信息提取处理获得包括用户在内的所拍摄到的目标物的距离，所得三维深度图像由中央处理模块获得后，经中央处理模块中的人脸识别程序处理从所拍图像中包括的所有目标物里锁定用户对象，单独获得用户与阅读对象的距离，视角信息；

所述重力传感模块用于测量阅读对象相对于水平面的倾角，然后结合用户距离阅读对象的距离，视角，计算判断用户此时的阅读坐姿，是否为侧视或卧视；

所述环境光测量模块用于测量当前光强、光闪烁度以及紫外线成分信息；

所述中央处理模块通过启动/停止模块启动装置，控制阅读姿态测量模块和环境光测量模块开始进行检测，所述阅读姿态测量模块和环境光测量模块将检测的数据传递给中央处理模块，供中央模块进行处理，并与中央处理模块中预先存储的规范数据进行比对，判断当前用户浏览状态是否规范，若不规范，则调用语音提示模块提醒用户，否则，继续执行检测，处理，判断的过程，直至装置停止运行。

2.根据权利要求1所述的基于TOF深度相机检测阅读姿态的保护视力装置，其特征在于：所述TOF深度相机每隔15秒拍摄一幅三维深度图像，测得所拍对象的距离信息。

3.根据权利要求1所述的基于TOF深度相机检测阅读姿态的保护视力装置，其特征在于：所述环境光测量模块包括光强传感器，紫外线强度传感器以及光闪烁度测量模块。

4.根据权利要求1所述的基于TOF深度相机检测阅读姿态的保护视力装置，其特征在于：所述语音提示模块包括音量设置模块和语音播放模块，用于在经中央处理模块判断后，提醒用户正确用眼，并播放眼保健操音乐。

5.一种基于TOF深度相机检测阅读姿态的保护视力方法，其特征在于利用权利要求1所述的装置，其特征在于：所述步骤如下：

步骤一：将该装置固定于阅读对象上，用户通过启动/停止模块启动装置；

步骤二：阅读姿态测量模块与环境光测量模块开始进行测量；

阅读姿态测量模块首先由TOF深度相机每隔一定时间拍摄三维深度图像，测得图像中各个像素的深度信息；然后提取所得各个像素深度信息，所得三维深度图像经过中央处理模块的人脸识别程序处理，锁定识别出用户对象，进而得到深度图像中用户的深度信息，从而计算出用户相对于阅读对象的视角，距离数据；之后结合重力传感器测得的阅读对象相对于水平面的倾角，进一步计算出用户此时的坐姿倾斜程度，判断用户是否处于卧视或侧视状态；

环境光测量模块分别由光强传感器、紫外线强度传感器和光闪烁度测量模块分别测得当前光线强度、光源中紫外线成分的含量，以及光闪烁度数据；

步骤三：经初步测量与处理得到的用户视角，与阅读对象之间的距离，用户坐姿倾斜程度，当前光线强度、光源中紫外线成分的含量，以及光闪烁度数据由中央处理模块获得后，与预先存储在中央处理模块中的标准数据进行对比，判断测得数据是否在正确范围内；中央处理模块同时记录用户用眼时间，若所得数据在标准数据合理波动幅度内并且用眼时间合理，则返回步骤二，继续执行检测，处理，判断的过程；若测得数据超出标准数据的合理波动幅度或用眼时间过长，则通过语音提示模块提醒用户；

步骤四：语音提示完毕后，继续返回步骤二，重复执行步骤二至四，直至装置停止工作。

6.根据权利要求5所述的基于TOF深度相机检测阅读姿态的保护视力方法，其特征在于：所述步骤三中的语音提醒按照如下设置：

当检测到用户与阅读对象之间的距离小于预先设定的标准浏览距离的0.8倍时，提示当前浏览距离过近，请适当增大与阅读对象的距离；

当检测到用户与阅读对象之间的距离大于预先设定的标准浏览距离的1.2倍时，提示当前浏览距离过远，请适当减小与阅读对象的距离；

当检测到用户浏览视角超出正常视角范围内时，提示用户当前浏览视角偏左/偏右，请适当调整视角

当检测到光源中光线强度高于预先设定的标准光线强度的1.2倍时，提示当前光线较强，请不要在此环境下继续浏览；当检测到光源中光线强度低于预先设定的标准光线强度的0.8倍时，提示当前光线较弱，请不要在此环境下继续阅读书籍；

当检测到光源中紫外线强度高于预先设定的最强紫外线强度时，提示当前光源中含有过强紫外线成分，可能会损害视力，请停止在此环境下继续浏览；

当检测到当前光闪烁度低于预先设定的最低光闪烁度时，提示当前光闪烁度过低，不宜在此环境下继续浏览；

当检测到用眼时间每达1小时时，提示用户注意用眼休息，比如眺望远处的绿色5分钟；

当检测到用眼时间达2小时时，提示用户做眼保健操，并播放眼保健操音乐。