CN108010491A - 一种基于瞳孔半径检测的背景光调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于瞳孔半径检测的背景光调节方法，包括：使用背景光调节设备，设置在平板电脑的集成电路板上，用于调节平板电脑的显示屏的背景光亮度；使用数据采集设备，设置在平板电脑的前框架内，用于在用户的操作下，拍摄平板电脑前方图像，还用于在无用户的操作下，定时拍摄用户的面部图像；使用分辨率解析设备，与所述数据采集设备连接，用于接收面部图像，获取所述面部图像当前的分辨率以作为图像分辨率输出；使用模式控制设备，与所述分辨率解析设备连接，用于在所述图像分辨率小于等于预设分辨率阈值时，选择所述粗模式增强设备对所述面部图像进行相应的图像增强处理以获得目标增强图像。

Description

一种基于瞳孔半径检测的背景光调节方法
技术领域
本发明涉及背景光调节领域，尤其涉及一种基于瞳孔半径检测的背景光调节方法。
背景技术
平板电脑也叫便携式电脑(英文：Tablet Personal Computer，简称Tablet PC、Flat Pc、Tablet、Slates)，是一种小型、方便携带的个人电脑，以触摸屏作为基本的输入设备。他拥有的触摸屏(也称为数位板技术)允许用户通过触控笔或数字笔来进行作业而不是传统的键盘或鼠标。用户可以通过内建的手写识别、屏幕上的软键盘、语音识别或者一个真正的键盘(如果该机型配备的话)实现输入。
由于平板电脑内容丰富且屏幕较大等优点，用户使用频率较多，使用时间较长，但平板电脑的显示屏的背景光亮度固定，不以用户使用情况进行及时调整，不仅导致背景单独，而且固定亮度的背景光更容易伤害用户眼睛。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于瞳孔半径检测的背景光调节方法，能够基于用户实时瞳孔半径确定平板电脑的背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度。
更具体地，本发明至少具备以下几个重要的发明点：
(1)以图像分辨率为判断因子，选择与图像分辨率相适应的图像增强处理模式以保证各种分辨率的图像增强效果；
(2)在高分辨率的图像增强处理模式中，采用分块处理模式以提高增强运算速度；
(3)搭建了基于观众瞳孔半径测量结果的背景光调节机制，保证平板电脑的背景光达到适应观众瞳孔的需求。
根据本发明的一方面，提供了一种基于瞳孔半径检测的背景光调节方法，所述方法包括：
使用背景光调节设备，设置在平板电脑的集成电路板上，用于调节平板电脑的显示屏的背景光亮度；
使用数据采集设备，设置在平板电脑的前框架内，用于在用户的操作下，拍摄平板电脑前方图像，还用于在无用户的操作下，定时拍摄用户的面部图像；
使用分辨率解析设备，与所述数据采集设备连接，用于接收面部图像，获取所述面部图像当前的分辨率以作为图像分辨率输出；
使用模式控制设备，与所述分辨率解析设备连接，用于在所述图像分辨率小于等于预设分辨率阈值时，选择粗模式增强设备对所述面部图像进行相应的图像增强处理以获得目标增强图像，还用于在所述图像分辨率大于所述预设分辨率阈值时，选择细模式增强设备对所述面部图像进行相应的图像增强处理以获得目标增强图像；
使用细模式增强设备，分别与所述分辨率解析设备和所述模式控制设备连接，包括对比度增强子设备和边缘增强子设备，所述对比度增强子设备用于接收所述面部图像，基于所述图像分辨率距离所述预设分辨率阈值的远近将所述面部图像平均分割成相应块大小的各个分块，对每一个分块，基于该分块的像素值方差选择对应的不同强度的对比度增强处理以获得增强分块，将获得的各个增强分块拼接以获得拼接增强图像，所述边缘增强子设备与所述对比度增强子设备连接，用于接收所述拼接增强图像，基于所述拼接增强图像的分辨率距离所述预设分辨率阈值的远近将所述拼接增强图像平均分割成相应块大小的各个分块，对每一个分块，基于该分块的像素值方差选择对应的不同强度的边缘增强处理以获得增强分块，将获得的各个增强分块拼接以获得目标增强图像；
使用粗模式增强设备，分别与所述分辨率解析设备和所述模式控制设备连接，用于接收所述面部图像，并对所述面部图像整体执行对比度增强处理以获得目标增强图像；
使用瞳孔检测设备，分别与所述细模式增强设备和所述粗模式增强设备连接，用于接收所述目标增强图像，基于预设瞳孔上限灰度阈值和预设瞳孔下限灰度阈值从所述目标增强图像中分割出瞳孔子图像，并基于所述瞳孔子图像确定实时瞳孔半径；
使用DSP处理芯片，为平板电脑的核心处理器，还分别与所述瞳孔检测设备和所述背景光调节设备连接，用于接收所述实时瞳孔半径，并基于所述实时瞳孔半径确定所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度；
其中，所述DSP处理芯片基于所述实时瞳孔半径确定所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度包括：所述实时瞳孔半径越小，所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度越暗；
其中，所述DSP处理芯片选型为TI公司的TMS320C8X型号，并内置有存储器和定时器。
优选地，所述DSP处理芯片基于所述实时瞳孔半径确定所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度包括：所述实时瞳孔半径越大，所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度越亮。
优选地，在所述对比度增强子设备中，所述图像分辨率距离所述预设分辨率阈值越近，将所述面部图像平均分割成的相应块越大。
优选地，在所述对比度增强子设备中，对每一个分块，该分块的像素值方差越大，选择的边缘增强处理的强度越小。
优选地，在所述边缘增强子设备中，所述拼接增强图像的分辨率距离所述预设分辨率阈值越近，将所述拼接增强图像平均分割成的相应块越大。
优选地，在所述边缘增强子设备中，对每一个分块，该分块的像素值方差越大，选择的对比度增强处理的强度越小。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的基于瞳孔半径检测的背景光调节***的DSP处理芯片的接口示意图。
图2为根据本发明实施方案示出的基于瞳孔半径检测的背景光调节***的结构方框图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的基于瞳孔半径检测的背景光调节***及方法的实施方案进行详细说明。
现有技术中平板电脑显示屏的背景光亮度固定，无法自适应调整。为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于瞳孔半径检测的背景光调节***及方法，具体实施方案如下。
图1为根据本发明实施方案示出的基于瞳孔半径检测的背景光调节***的DSP处理芯片的接口示意图。如图1所示，DSP处理芯片位于MCU位置。
图2为根据本发明实施方案示出的基于瞳孔半径检测的背景光调节***的结构方框图，所述***包括：
背景光调节设备，设置在平板电脑的集成电路板上，用于调节平板电脑的显示屏的背景光亮度；
数据采集设备，设置在平板电脑的前框架内，用于在用户的操作下，拍摄平板电脑前方图像，还用于在无用户的操作下，定时拍摄用户的面部图像；
分辨率解析设备，与所述数据采集设备连接，用于接收面部图像，获取所述面部图像当前的分辨率以作为图像分辨率输出；
模式控制设备，与所述分辨率解析设备连接，用于在所述图像分辨率小于等于预设分辨率阈值时，选择粗模式增强设备对所述面部图像进行相应的图像增强处理以获得目标增强图像，还用于在所述图像分辨率大于所述预设分辨率阈值时，选择细模式增强设备对所述面部图像进行相应的图像增强处理以获得目标增强图像；
细模式增强设备，分别与所述分辨率解析设备和所述模式控制设备连接，包括对比度增强子设备和边缘增强子设备，所述对比度增强子设备用于接收所述面部图像，基于所述图像分辨率距离所述预设分辨率阈值的远近将所述面部图像平均分割成相应块大小的各个分块，对每一个分块，基于该分块的像素值方差选择对应的不同强度的对比度增强处理以获得增强分块，将获得的各个增强分块拼接以获得拼接增强图像，所述边缘增强子设备与所述对比度增强子设备连接，用于接收所述拼接增强图像，基于所述拼接增强图像的分辨率距离所述预设分辨率阈值的远近将所述拼接增强图像平均分割成相应块大小的各个分块，对每一个分块，基于该分块的像素值方差选择对应的不同强度的边缘增强处理以获得增强分块，将获得的各个增强分块拼接以获得目标增强图像；
粗模式增强设备，分别与所述分辨率解析设备和所述模式控制设备连接，用于接收所述面部图像，并对所述面部图像整体执行对比度增强处理以获得目标增强图像；
瞳孔检测设备，分别与所述细模式增强设备和所述粗模式增强设备连接，用于接收所述目标增强图像，基于预设瞳孔上限灰度阈值和预设瞳孔下限灰度阈值从所述目标增强图像中分割出瞳孔子图像，并基于所述瞳孔子图像确定实时瞳孔半径；
DSP处理芯片，为平板电脑的核心处理器，还分别与所述瞳孔检测设备和所述背景光调节设备连接，用于接收所述实时瞳孔半径，并基于所述实时瞳孔半径确定所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度；
其中，所述DSP处理芯片基于所述实时瞳孔半径确定所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度包括：所述实时瞳孔半径越小，所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度越暗；
其中，所述DSP处理芯片选型为TI公司的TMS320C8X型号，并内置有存储器和定时器。
接着，继续对本发明的基于瞳孔半径检测的背景光调节***的具体结构进行进一步的说明。
所述基于瞳孔半径检测的背景光调节***中：
所述DSP处理芯片基于所述实时瞳孔半径确定所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度包括：所述实时瞳孔半径越大，所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度越亮。
所述基于瞳孔半径检测的背景光调节***中：
在所述对比度增强子设备中，所述图像分辨率距离所述预设分辨率阈值越近，将所述面部图像平均分割成的相应块越大。
所述基于瞳孔半径检测的背景光调节***中：
在所述对比度增强子设备中，对每一个分块，该分块的像素值方差越大，选择的边缘增强处理的强度越小。
所述基于瞳孔半径检测的背景光调节***中：
在所述边缘增强子设备中，所述拼接增强图像的分辨率距离所述预设分辨率阈值越近，将所述拼接增强图像平均分割成的相应块越大。
以及所述基于瞳孔半径检测的背景光调节***中：
在所述边缘增强子设备中，对每一个分块，该分块的像素值方差越大，选择的对比度增强处理的强度越小。
同时，以下为根据本发明实施方案的基于瞳孔半径检测的背景光调节方法，所述方法包括：
使用背景光调节设备，设置在平板电脑的集成电路板上，用于调节平板电脑的显示屏的背景光亮度；
使用数据采集设备，设置在平板电脑的前框架内，用于在用户的操作下，拍摄平板电脑前方图像，还用于在无用户的操作下，定时拍摄用户的面部图像；
使用分辨率解析设备，与所述数据采集设备连接，用于接收面部图像，获取所述面部图像当前的分辨率以作为图像分辨率输出；
使用模式控制设备，与所述分辨率解析设备连接，用于在所述图像分辨率小于等于预设分辨率阈值时，选择粗模式增强设备对所述面部图像进行相应的图像增强处理以获得目标增强图像，还用于在所述图像分辨率大于所述预设分辨率阈值时，选择细模式增强设备对所述面部图像进行相应的图像增强处理以获得目标增强图像；
使用细模式增强设备，分别与所述分辨率解析设备和所述模式控制设备连接，包括对比度增强子设备和边缘增强子设备，所述对比度增强子设备用于接收所述面部图像，基于所述图像分辨率距离所述预设分辨率阈值的远近将所述面部图像平均分割成相应块大小的各个分块，对每一个分块，基于该分块的像素值方差选择对应的不同强度的对比度增强处理以获得增强分块，将获得的各个增强分块拼接以获得拼接增强图像，所述边缘增强子设备与所述对比度增强子设备连接，用于接收所述拼接增强图像，基于所述拼接增强图像的分辨率距离所述预设分辨率阈值的远近将所述拼接增强图像平均分割成相应块大小的各个分块，对每一个分块，基于该分块的像素值方差选择对应的不同强度的边缘增强处理以获得增强分块，将获得的各个增强分块拼接以获得目标增强图像；
使用粗模式增强设备，分别与所述分辨率解析设备和所述模式控制设备连接，用于接收所述面部图像，并对所述面部图像整体执行对比度增强处理以获得目标增强图像；
使用瞳孔检测设备，分别与所述细模式增强设备和所述粗模式增强设备连接，用于接收所述目标增强图像，基于预设瞳孔上限灰度阈值和预设瞳孔下限灰度阈值从所述目标增强图像中分割出瞳孔子图像，并基于所述瞳孔子图像确定实时瞳孔半径；
使用DSP处理芯片，为平板电脑的核心处理器，还分别与所述瞳孔检测设备和所述背景光调节设备连接，用于接收所述实时瞳孔半径，并基于所述实时瞳孔半径确定所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度；
其中，所述DSP处理芯片基于所述实时瞳孔半径确定所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度包括：所述实时瞳孔半径越小，所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度越暗；
其中，所述DSP处理芯片选型为TI公司的TMS320C8X型号，并内置有存储器和定时器。
接着，继续对本发明的基于瞳孔半径检测的背景光调节方法的具体步骤进行进一步的说明。
所述基于瞳孔半径检测的背景光调节方法中：
所述DSP处理芯片基于所述实时瞳孔半径确定所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度包括：所述实时瞳孔半径越大，所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度越亮。
所述基于瞳孔半径检测的背景光调节方法中：
在所述对比度增强子设备中，所述图像分辨率距离所述预设分辨率阈值越近，将所述面部图像平均分割成的相应块越大。
所述基于瞳孔半径检测的背景光调节方法中：
在所述对比度增强子设备中，对每一个分块，该分块的像素值方差越大，选择的边缘增强处理的强度越小。
所述基于瞳孔半径检测的背景光调节方法中：
在所述边缘增强子设备中，所述拼接增强图像的分辨率距离所述预设分辨率阈值越近，将所述拼接增强图像平均分割成的相应块越大。
以及所述基于瞳孔半径检测的背景光调节方法中：
在所述边缘增强子设备中，对每一个分块，该分块的像素值方差越大，选择的对比度增强处理的强度越小。
另外，DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。
根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。(3)片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。(5)快速的中断处理和硬件I/O支持。(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。(7)可以并行执行多个操作。(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
根据DSP芯片工作的数据格式来分类的。数据以定点格式工作的DSP芯片称为定点DSP芯片，如TI公司的TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列，AD公司的ADSP21XX系列，AT&T公司的DSP16/16A，Motolora公司的MC56000等。以浮点格式工作的称为浮点DSP芯片，如TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X，AD公司的ADSP21XXX系列，AT&T公司的DSP32/32C，Motolora公司的MC96002等。
采用本发明的基于瞳孔半径检测的背景光调节***及方法，针对现有技术中平板电脑背景光无法灵活调整的技术问题，通过引入瞳孔检测设备，用于接收处理后的图像，基于预设瞳孔上限灰度阈值和预设瞳孔下限灰度阈值从所述处理后的图像中分割出瞳孔子图像，并基于所述瞳孔子图像确定实时瞳孔半径，还引入了DSP处理芯片，为平板电脑的核心处理器，用于接收所述实时瞳孔半径，并基于所述实时瞳孔半径确定所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种基于瞳孔半径检测的背景光调节方法，其特征在于，所述方法包括：
使用背景光调节设备，设置在平板电脑的集成电路板上，用于调节平板电脑的显示屏的背景光亮度；
使用数据采集设备，设置在平板电脑的前框架内，用于在用户的操作下，拍摄平板电脑前方图像，还用于在无用户的操作下，定时拍摄用户的面部图像；
使用分辨率解析设备，与所述数据采集设备连接，用于接收面部图像，获取所述面部图像当前的分辨率以作为图像分辨率输出；
使用模式控制设备，与所述分辨率解析设备连接，用于在所述图像分辨率小于等于预设分辨率阈值时，选择粗模式增强设备对所述面部图像进行相应的图像增强处理以获得目标增强图像，还用于在所述图像分辨率大于所述预设分辨率阈值时，选择细模式增强设备对所述面部图像进行相应的图像增强处理以获得目标增强图像；
使用细模式增强设备，分别与所述分辨率解析设备和所述模式控制设备连接，包括对比度增强子设备和边缘增强子设备，所述对比度增强子设备用于接收所述面部图像，基于所述图像分辨率距离所述预设分辨率阈值的远近将所述面部图像平均分割成相应块大小的各个分块，对每一个分块，基于该分块的像素值方差选择对应的不同强度的对比度增强处理以获得增强分块，将获得的各个增强分块拼接以获得拼接增强图像，所述边缘增强子设备与所述对比度增强子设备连接，用于接收所述拼接增强图像，基于所述拼接增强图像的分辨率距离所述预设分辨率阈值的远近将所述拼接增强图像平均分割成相应块大小的各个分块，对每一个分块，基于该分块的像素值方差选择对应的不同强度的边缘增强处理以获得增强分块，将获得的各个增强分块拼接以获得目标增强图像；
使用粗模式增强设备，分别与所述分辨率解析设备和所述模式控制设备连接，用于接收所述面部图像，并对所述面部图像整体执行对比度增强处理以获得目标增强图像；
使用瞳孔检测设备，分别与所述细模式增强设备和所述粗模式增强设备连接，用于接收所述目标增强图像，基于预设瞳孔上限灰度阈值和预设瞳孔下限灰度阈值从所述目标增强图像中分割出瞳孔子图像，并基于所述瞳孔子图像确定实时瞳孔半径；
使用DSP处理芯片，为平板电脑的核心处理器，还分别与所述瞳孔检测设备和所述背景光调节设备连接，用于接收所述实时瞳孔半径，并基于所述实时瞳孔半径确定所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度；
其中，所述DSP处理芯片基于所述实时瞳孔半径确定所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度包括：所述实时瞳孔半径越小，所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度越暗；
其中，所述DSP处理芯片选型为TI公司的TMS320C8X型号，并内置有存储器和定时器。
2.如权利要求1所述的基于瞳孔半径检测的背景光调节方法，其特征在于：
所述DSP处理芯片基于所述实时瞳孔半径确定所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度包括：所述实时瞳孔半径越大，所述背景光调节设备所调节的显示屏的背景光亮度越亮。
3.如权利要求2所述的基于瞳孔半径检测的背景光调节方法，其特征在于：
在所述对比度增强子设备中，所述图像分辨率距离所述预设分辨率阈值越近，将所述面部图像平均分割成的相应块越大。
4.如权利要求3所述的基于瞳孔半径检测的背景光调节方法，其特征在于：
在所述对比度增强子设备中，对每一个分块，该分块的像素值方差越大，选择的边缘增强处理的强度越小。
5.如权利要求4所述的基于瞳孔半径检测的背景光调节方法，其特征在于：
在所述边缘增强子设备中，所述拼接增强图像的分辨率距离所述预设分辨率阈值越近，将所述拼接增强图像平均分割成的相应块越大。
6.如权利要求5所述的基于瞳孔半径检测的背景光调节方法，其特征在于：
在所述边缘增强子设备中，对每一个分块，该分块的像素值方差越大，选择的对比度增强处理的强度越小。
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