CN112804796A - 基于视线追踪技术控制的智能床头灯及其调控方法 - Google Patents

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时粉周
李科华
唐瑛
刘秋红
戴圣龙
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Abstract

本发明公开了一种基于视线追踪技术控制的智能床头灯，包括底座和设置在底座上的灯体，所述底座上设置有眼睛图像采集装置以及灯控制器，所述眼睛图像采集装置包括采集摄像头、显示屏、红外光源、距离传感器、视线解算单元和信息储存单元，所述视线解算单元与所述灯控制器连接，当用户注视显示屏上某一有效区域时，所述采集摄像头将采集到的用户眼睛信息传送至视线解算单元处理，所述视线解算单元将处理后的信息结果传送至所述灯控制器，由所述灯控制器驱动所述灯体切换至对应的工作状态。本发明还公开了一种基于视线追踪技术控制的智能床头灯的调控方法。

Description

基于视线追踪技术控制的智能床头灯及其调控方法
技术领域
本发明涉及床头灯领域，特别涉及一种基于视线追踪技术控制的智能床头灯及其调控方法。
背景技术
随着照明科技的日新月异，照明灯光源经历了白织灯、荧光灯及led灯等发展过程。随着人们生活水平的不断提高，对照明功能和照明控制方式提出了更高的要求。照明灯功能除了具基本的照明功能，还具备渲染氛围、光影互动等功能；照明灯的控制方式从除了原来的手动控制方式外，还有声控方式、体动控制方式、无线控制方式等，这些新的控制方式一定的局限性，如声控方式、体动控制方式易受到环境因素的干扰，无线控制方式则需要格外的APP等智能终端进行间接控制，未实现完全的智能调控，且不适用于上部肢体残疾群体使用。
眼睛是人类非常重要的信息通道，研究表明80％以上的外界信息是通过眼睛获得的。视线追踪技术是通过研究人关注的兴趣区信息，而来间接反映人的认知特点。由于人的视线具有直接性、自然性和双向性等其它信息所无法具备的特点，视线追踪技术已被应用于比较广泛的领域，如医学、心理学、界面设计及评估、工效学、人机交互等方面。近年来，视线被做为一种输入信息的人机交互应用方式已被越来越多的领域所认可。
人们发现以视线为输入通道的人机交互方式，由于其具有人机交流的高效性和自然性，不但丰富了人机交互的技术手段，而且具有更广阔的应用领域。比如正常用户在对界面操作前，总是要先将视线转移到某个区域，再移动鼠标，通过鼠标做出相关操作。而有了视线通道的人机交互方式，在视线转移到某兴趣区域时能直接做出选择操作，大大提高了用户的交互的效率和交互手段。而对于丧失了肢体(特别是上肢)运动能力的残疾人来讲，视线交互是一种可行的人机交互手段。
本申请基于视线人机交互为技术手段，提出了一种基于视线追踪技术控制的智能床头灯及其调控方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的上述不足和缺陷，提供一种基于视线追踪技术控制的智能床头灯及其调控方法，以解决上述问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
基于视线追踪技术控制的智能床头灯，包括底座和设置在底座上的灯体，其特征在于，所述底座上设置有眼睛图像采集装置以及灯控制器，所述眼睛图像采集装置包括采集摄像头、显示屏、红外光源、距离传感器、视线解算单元和信息储存单元，所述视线解算单元与所述灯控制器连接，当用户注视显示屏上某一有效区域时，所述采集摄像头将采集到的用户眼睛信息传送至视线解算单元处理，所述视线解算单元将处理后的信息结果传送至所述灯控制器，由所述灯控制器驱动所述灯体切换至对应的工作状态。
在本发明的一个优选实施例中，所述灯控制器包括照明功能模块、促进睡眠模块、促进觉醒模块。
在本发明的一个优选实施例中，所述灯控制器设置有与外界APP软件连接的无线连接模块，利用APP软件设定不同的照明亮度、促眠持续时间及促觉醒启动时间。
一种如上述任一技术方案所述的基于视线追踪技术控制的智能床头灯的调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)用户使用前，眼睛与显示屏水平距离50cm-100cm为有效工作距离；
2)距离传感器测量出有效工作距离范围后，用户注视显示屏显示区中心，***启动，自动进入标定程序；
3)显示屏上设置有若干个标定点，标定时，用户分别集中注意力注视对应位置的标定点，标定结束后，如果标定成功，***会发出标定成功的语音，如果标定不成功，***会提醒重新标定，直至成功，标定过程是为了让***建立每个用户的眼部特征信息与显示屏屏幕相关区域物理坐标之间的映射关系，从而为后续***判断用户的视线方向提供依据；
4)标定成功后，用户可以通过视线来控制灯的各种功能，显示屏上各种功能键物理位置均处在对应标定点的内部，用户可以通过注视功能键来控制床头灯的对应功能；
5)用户注视显示屏上对应有效区域时，采集摄像头将采集到的用户眼睛信息传送至视线解算单元处理，视线解算单元解算用户眼部特征向量；
6)视线解算单元根据映射关系确定视线注视的屏幕坐标并将信息传送至信息储存单元；
7)视线解算单元将处理后的信息结果传送至灯控制器，由灯控制器驱动灯体切换至对应的工作状态。
在本发明的一个优选实施例中，所述视线解算单元的视线解算方法采用瞳孔角膜跟踪法。
在本发明的一个优选实施例中，步骤3)中，显示屏上设置有五个标定点，五个标定点分别位于屏幕的四个角和中心，标定点为一红色圆点，按左上、右上、右下、左下和中心的顺序进行标定。
由于采用了如上的技术方案，本发明的智能床头灯利用眼睛即可达到控制目的，提高了人机交互的智能化程度，便于肢体手部残疾人群使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种实施例的结构示意图。
图2是本发明的原理框图。
图3是本发明的调控原理图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
参见图1至图2所示的一种基于视线追踪技术控制的智能床头灯，包括底座100和设置在底座100上的灯体200，底座100上设置有眼睛图像采集装置300以及灯控制器400。
眼睛图像采集装置300包括采集摄像头310、显示屏320、红外光源330、距离传感器340、视线解算单元350和信息储存单元360，视线解算单元350与灯控制器400连接。采集摄像头310用来采集用户的眼睛信息,红外光源330保证明暗条件下都能采集到用户眼睛信息。视线解算单元350和信息储存单元360为现有技术中的视线追踪技术常用硬件，属于现有技术。
灯控制器400包括照明功能模块410、促进睡眠模块420、促进觉醒模块430，照明功能模块410能够使得灯体开启或关闭，促进睡眠模块420包括第一促进睡眠模块和第二促进睡眠模块，第一促进睡眠模块的工作持续时间为40分钟，第二促进睡眠模块的工作持续时间为60min。当促进睡眠模块420打开时，灯体发出长波段暖色的红/橙色光,促进褪黑素的分泌,有利于入睡。促进觉醒模块430包括第一促进觉醒模块和第二促进觉醒模块，第一促进觉醒模块的工作持续时间为30分钟，第二促进觉醒模块的工作持续时间为60min。当促进觉醒模块430打开时，灯体可以发出蓝/绿色光,逐渐唤醒机体，使人体很快力充沛地更快地投入到工作和生活中。
为了方便设定，灯控制器400设置有与外界APP软件连接的无线连接模块，利用APP软件设定不同的照明亮度、促眠持续时间及促觉醒启动时间。
本发明工作时，当用户注视显示屏上某一有效区域时，采集摄像头310将采集到的用户眼睛信息传送至视线解算单元350处理，视线解算单元350将处理后的信息结果传送至灯控制器400，由灯控制器400驱动灯体200切换至对应的工作状态，例如灯体200切换至照明模式或促进睡眠模式或促进觉醒模式。
结合图1至图3所示，一种基于视线追踪技术控制的智能床头灯的调控方法，包括如下步骤：
1)用户使用前，眼睛与显示屏水平距离50cm-100cm为有效工作距离；
2)距离传感器测量出有效工作距离范围后，用户注视显示屏显示区中心，***启动，自动进入标定程序；
3)显示屏上设置有若干个标定点，标定时，用户分别集中注意力注视对应位置的标定点，标定结束后，如果标定成功，***会发出标定成功的语音，如果标定不成功，***会提醒重新标定，直至成功，标定过程是为了让***建立每个用户的眼部特征信息与显示屏屏幕相关区域物理坐标之间的映射关系，从而为后续***判断用户的视线方向提供依据，本实施例中的显示屏上设置有五个标定点A、B、C、D、E，五个标定点A、B、C、D、E分别位于屏幕的四个角和中心，标定点为一红色圆点，按左上、右上、右下、左下和中心的顺序进行标定；
4)标定成功后，用户可以通过视线来控制灯的各种功能，显示屏上各种功能键物理位置均处在对应标定点的内部，用户可以通过注视功能键来控制床头灯的对应功能；
5)用户注视显示屏上对应有效区域时，采集摄像头将采集到的用户眼睛信息传送至视线解算单元处理，视线解算单元解算用户眼部特征向量，本实施例中的视线解算单元的视线解算方法采用瞳孔角膜跟踪法；
6)视线解算单元根据映射关系确定视线注视的屏幕坐标并将信息传送至信息储存单元；
7)视线解算单元将处理后的信息结果传送至灯控制器，由灯控制器驱动灯体切换至对应的工作状态。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.基于视线追踪技术控制的智能床头灯，包括底座和设置在底座上的灯体，其特征在于，所述底座上设置有眼睛图像采集装置以及灯控制器，所述眼睛图像采集装置包括采集摄像头、显示屏、红外光源、距离传感器、视线解算单元和信息储存单元，所述视线解算单元与所述灯控制器连接，当用户注视显示屏上某一有效区域时，所述采集摄像头将采集到的用户眼睛信息传送至视线解算单元处理，所述视线解算单元将处理后的信息结果传送至所述灯控制器，由所述灯控制器驱动所述灯体切换至对应的工作状态。
2.如权利要求1所述的基于视线追踪技术控制的智能床头灯，其特征在于，所述灯控制器包括照明功能模块、促进睡眠模块、促进觉醒模块。
3.如权利要求2所述的基于视线追踪技术控制的智能床头灯，其特征在于，所述灯控制器设置有与外界APP软件连接的无线连接模块，利用APP软件设定不同的照明亮度、促眠持续时间及促觉醒启动时间。
4.一种如权利要求1至3任一权利要求所述的基于视线追踪技术控制的智能床头灯的调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)用户使用前，眼睛与显示屏水平距离50cm-100cm为有效工作距离；
2)距离传感器测量出有效工作距离范围后，用户注视显示屏显示区中心，***启动，自动进入标定程序；
3)显示屏上设置有若干个标定点，标定时，用户分别集中注意力注视对应位置的标定点，标定结束后，如果标定成功，***会发出标定成功的语音，如果标定不成功，***会提醒重新标定，直至成功，标定过程是为了让***建立每个用户的眼部特征信息与显示屏屏幕相关区域物理坐标之间的映射关系，从而为后续***判断用户的视线方向提供依据；
4)标定成功后，用户可以通过视线来控制灯的各种功能，显示屏上各种功能键物理位置均处在对应标定点的内部，用户可以通过注视功能键来控制床头灯的对应功能；
5)用户注视显示屏上对应有效区域时，采集摄像头将采集到的用户眼睛信息传送至视线解算单元处理，视线解算单元解算用户眼部特征向量；
6)视线解算单元根据映射关系确定视线注视的屏幕坐标并将信息传送至信息储存单元；
7)视线解算单元将处理后的信息结果传送至灯控制器，由灯控制器驱动灯体切换至对应的工作状态。
5.如权利要求4所述的一种基于视线追踪技术控制的智能床头灯的调控方法，其特征在于，所述视线解算单元的视线解算方法采用瞳孔角膜跟踪法。
6.如权利要求4所述的一种基于视线追踪技术控制的智能床头灯的调控方法，其特征在于，步骤3)中，显示屏上设置有五个标定点，五个标定点分别位于屏幕的四个角和中心，标定点为一红色圆点，按左上、右上、右下、左下和中心的顺序进行标定。
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