本實用新型涉及計算機(jī)技術(shù)、智能識別技術(shù)等領(lǐng)域，具體的說，是一種基于圖像識別的視力保護(hù)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

圖像識別是以圖像的主要特征為基礎(chǔ)的。每個圖像都有它的特征,如字母A有個尖，P有個圈、而Y的中心有個銳角等。對圖像識別時眼動的研究表明，視線總是集中在圖像的主要特征上，也就是集中在圖像輪廓曲度最大或輪廓方向突然改變的地方，這些地方的信息量最大。而且眼睛的掃描路線也總是依次從一個特征轉(zhuǎn)到另一個特征上。由此可見，在圖像識別過程中，知覺機(jī)制必須排除輸入的多余信息,抽出關(guān)鍵的信息。同時,在大腦里必定有一個負(fù)責(zé)整合信息的機(jī)制，它能把分階段獲得的信息整理成一個完整的知覺映象。

在人類圖像識別系統(tǒng)中，對復(fù)雜圖像的識別往往要通過不同層次的信息加工才能實現(xiàn)。對于熟悉的圖形,由于掌握了它的主要特征，就會把它當(dāng)作一個單元來識別，而不再注意它的細(xì)節(jié)了。這種由孤立的單元材料組成的整體單位叫做組塊，每一個組塊是同時被感知的。在文字材料的識別中，人們不僅可以把一個漢字的筆劃或偏旁等單元組成一個組塊，而且能把經(jīng)常在一起出現(xiàn)的字或詞組成組塊單位來加以識別。

在計算機(jī)視覺識別系統(tǒng)中，圖像內(nèi)容通常用圖像特征進(jìn)行描述。事實上，基于計算機(jī)視覺的圖像檢索也可以分為類似文本搜索引擎的三個步驟:提取特征、建索引build以及查詢。

數(shù)字圖像處理和識別的研究開始于1965年。數(shù)字圖像與模擬圖像相比具有存儲傳輸方便可壓縮、傳輸過程中不易失真、處理方便等巨大優(yōu)勢，這些都為圖像識別技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的動力。物體的識別主要指的是對三維世界的客體及環(huán)境的感知和認(rèn)識，屬于高級的計算機(jī)視覺范疇。它是以數(shù)字圖像處理與識別為基礎(chǔ)的結(jié)合人工智能、系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的研究方向，其研究成果被廣泛應(yīng)用在各種工業(yè)及探測機(jī)器人上?，F(xiàn)代圖像識別技術(shù)的一個不足就是自適應(yīng)性能差，一旦目標(biāo)圖像被較強(qiáng)的噪聲污染或是目標(biāo)圖像有較大殘缺往往就得不出理想的結(jié)果。

圖像識別問題的數(shù)學(xué)本質(zhì)屬于模式空間到類別空間的映射問題。目前，在圖像識別的發(fā)展中，主要有三種識別方法:統(tǒng)計模式識別、結(jié)構(gòu)模式識別、模糊模式識別。圖像分割是圖像處理中的一項關(guān)鍵技術(shù)，自20世紀(jì)70年代，其研究已經(jīng)有幾十年的歷史，一直都受到人們的高度重視，至今借助于各種理論提出了數(shù)以千計的分割算法，而且這方面的研究仍然在積極地進(jìn)行著。

現(xiàn)有的圖像分割的方法有許多種，有閾值分割方法，邊緣檢測方法，區(qū)域提取方法，結(jié)合特定理論工具的分割方法等。從圖像的類型來分有:灰度圖像分割、彩色圖像分割和紋理圖像分割等。早在1965年就有人提出了檢測邊緣算子，使得邊緣檢測產(chǎn)生了不少經(jīng)典算法。但在近二十年間，隨著基于直方圖和小波變換的圖像分割方法的研究計算技術(shù)、VLSI技術(shù)的迅速發(fā)展，有關(guān)圖像處理方面的研究取得了很大的進(jìn)展。圖像分割方法結(jié)合了一些特定理論、 方法和工具，如基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的圖像分割、基于小波變換的分割、基于遺傳算法的分割等。

據(jù)最新《國民視覺健康》研究顯示，2015年我國5歲以上總?cè)丝谥?，各類有視力缺陷的患病人?shù)大約在5億左右，其中近視的總患病人數(shù)在4.5億左右。

中國專利申請?zhí)?201620040404.8 公開了一種視力保護(hù)裝置，包括機(jī)器人本體，以及設(shè)在機(jī)器人本體上的傳感模塊，采用紅外線檢測單元包括紅外線發(fā)射器和紅外線接收模組用來測量人體距離，通過預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析來判斷坐姿正確與否。以及通過光敏電阻和運放來感應(yīng)光線強(qiáng)度變化和內(nèi)部時間單元來做時間判斷，達(dá)到測量環(huán)境燈光強(qiáng)度和時間提醒。該發(fā)明雖然能夠檢測距離和光線以及時間提醒的問題，但是因為使用場景復(fù)雜，坐姿多樣問題，簡單紅外的距離測量不足以準(zhǔn)確提醒坐姿，而且紅外光線檢測容易受到干擾，導(dǎo)致判斷失靈。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于設(shè)計出一種基于圖像識別的視力保護(hù)機(jī)器人，針對使用者（特別是兒童）學(xué)習(xí)和看書的使用場景，通過人臉和坐姿識別，檢測環(huán)境光線舒適度，進(jìn)行學(xué)習(xí)疲勞檢測、語音和圖像化表情提示功能，從而達(dá)到使用者視力保護(hù)的目的。

本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種基于圖像識別的視力保護(hù)機(jī)器人，包括機(jī)器人本體以及設(shè)置在機(jī)器人本體上的感應(yīng)模塊，所述感應(yīng)模塊包括表情互動單元、時間處理單元、中央控制單元、環(huán)境檢測單元、圖像識別單元、數(shù)據(jù)存儲單元及語音單元；在機(jī)器人本體上，所述表情互動單元和圖像識別單元設(shè)置在同一塊支撐體上，所述中央控制單元、時間處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元及語音單元設(shè)置在同一塊支撐體上，且環(huán)境檢測單元設(shè)置在兩塊支撐體的上方。

進(jìn)一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，便于進(jìn)行表情互動和坐姿識別，以便對使用者進(jìn)行準(zhǔn)確提醒，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述表情互動單元和圖像識別單元設(shè)置在支撐體的同側(cè)，且表情互動單元設(shè)置在圖像識別單元的上方。

進(jìn)一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，方便各部件之間的電氣連接，同時能夠提高整個視力保護(hù)機(jī)器人的使用性能，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述中央控制單元、時間處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元設(shè)置在支撐體的同側(cè)，語音單元設(shè)置在中央控制單元、時間處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元的相對側(cè)，且中央控制單元、時間處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元位于兩塊支撐板之間。

進(jìn)一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，能夠使得中央控制單元與時間處理單元及數(shù)據(jù)存儲單元之間的數(shù)據(jù)處理性能更可靠，并且在保障數(shù)據(jù)處理性能的良好的情況下，有效的降低機(jī)器人的整體規(guī)模，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述數(shù)據(jù)存儲單元設(shè)置在中央控制單元上，時間處理單元設(shè)置在中央控制單元的下方。

進(jìn)一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，通過圖像識別使用者人臉的坐姿姿態(tài)，而后與預(yù)制信息對比辨別使用者是否為良好坐姿狀態(tài)，從而達(dá)到保護(hù)使用者視力的目的，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述表情互動單元信號連接中央控制單元，所述中央控制單元信號連接時間處理單元，所述環(huán)境檢測單元信號連接中央控制單元，所述中央控制單元信號連接圖像識別單元，所述數(shù)據(jù)存儲單元及語音單元皆與中央控制單元信號連接。

進(jìn)一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述表情互動單元采用OLED點陣式顯示屏。

進(jìn)一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述圖像識別單元采用圖像傳感器。

進(jìn)一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述環(huán)境檢測單元采用光感度傳感器。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

（1）本實用新型針對使用者（特別是兒童）學(xué)習(xí)和看書的使用場景，通過人臉和坐姿識別，檢測環(huán)境光線舒適度，進(jìn)行學(xué)習(xí)疲勞檢測、語音和圖像化表情提示功能，從而達(dá)到使用者視力保護(hù)的目的。

（2）本實用新型從根部原理上來說比傳統(tǒng)的簡單的距離測量處理方式有質(zhì)的區(qū)別，且能夠有效提醒用戶坐姿，以達(dá)到保護(hù)視力的目的。

（3）本實用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、提示效果好、使用性能優(yōu)良等特性。

附圖說明

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)爆炸圖。

圖2為本實用新型電氣連接圖。

其中，1-表情互動單元，2-時間處理單元，3-中央控制單元，4-環(huán)境檢測單元，5-圖像識別單元，6-數(shù)據(jù)存儲單元，7-語音單元。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本實用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實用新型的實施方式不限于此。

實施例1：

本實用新型提出了一種基于圖像識別的視力保護(hù)機(jī)器人，針對使用者（特別是兒童）學(xué)習(xí)和看書的使用場景，通過人臉和坐姿識別，檢測環(huán)境光線舒適度，進(jìn)行學(xué)習(xí)疲勞檢測、語音和圖像化表情提示功能，從而達(dá)到使用者視力保護(hù)的目的，如圖1、圖2所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：包括機(jī)器人本體以及設(shè)置在機(jī)器人本體上的感應(yīng)模塊，所述感應(yīng)模塊包括表情互動單元1、時間處理單元2、中央控制單元3、環(huán)境檢測單元4、圖像識別單元5、數(shù)據(jù)存儲單元6及語音單元7；在機(jī)器人本體上，所述表情互動單元1和圖像識別單元5設(shè)置在同一塊支撐體上，所述中央控制單元3、時間處理單元2、數(shù)據(jù)存儲單元6及語音單元7設(shè)置在同一塊支撐體上，且環(huán)境檢測單元4設(shè)置在兩塊支撐體的上方。

所述環(huán)境檢測單元4采用環(huán)境光線檢測以及從圖像識別單元獲取的用戶信息來實現(xiàn)環(huán)境檢測。

所述圖像識別單元5基于現(xiàn)有技術(shù)（優(yōu)選采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)和Haar特征）識別人臉，通過初始狀態(tài)提醒用戶坐正，然后通過特征識別來鎖定用戶狀態(tài)，一旦用戶發(fā)生姿勢變化和機(jī)器人內(nèi)部預(yù)置的數(shù)據(jù)比對后不一致后，由語音單元和表情互動單元進(jìn)行反饋提示。

所述表情互動單元，由內(nèi)部多套情感動畫數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)器人的狀態(tài)，通過OLED顯示屏播放出來。

使用時，在接通電源的條件下，按動視力保護(hù)機(jī)器人右手按鈕，機(jī)器人會自動喚醒，通過測量環(huán)境光線和圖像傳感器（圖像識別單元）對使用者的人臉和姿態(tài)識別，將識別數(shù)據(jù)和預(yù)置于機(jī)器人的數(shù)據(jù)存儲單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，然后把結(jié)果通過語音或/和表情反饋給使用者。

實施例2：

本實施例是在上述實施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，便于進(jìn)行表情互動和坐姿識別，以便對使用者進(jìn)行準(zhǔn)確提醒，如圖1、圖2所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述表情互動單元1和圖像識別單元5設(shè)置在支撐體的同側(cè)，且表情互動單元1設(shè)置在圖像識別單元5的上方。

實施例3：

本實施例是在上述任一實施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，方便各部件之間的電氣連接，同時能夠提高整個視力保護(hù)機(jī)器人的使用性能，如圖1、圖2所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述中央控制單元3、時間處理單元2、數(shù)據(jù)存儲單元6設(shè)置在支撐體的同側(cè)，語音單元7設(shè)置在中央控制單元3、時間處理單元2、數(shù)據(jù)存儲單元6的相對側(cè)，且中央控制單元3、時間處理單元2、數(shù)據(jù)存儲單元6位于兩塊支撐板之間。

實施例4：

本實施例是在上述任一實施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，能夠使得中央控制單元與時間處理單元及數(shù)據(jù)存儲單元之間的數(shù)據(jù)處理性能更可靠，并且在保障數(shù)據(jù)處理性能的良好的情況下，有效的降低機(jī)器人的整體規(guī)模，如圖1、圖2所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述數(shù)據(jù)存儲單元6設(shè)置在中央控制單元3上，時間處理單元2設(shè)置在中央控制單元3的下方。

實施例5：

本實施例是在上述任一實施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，通過圖像識別使用者人臉的坐姿姿態(tài)，而后與預(yù)制信息對比辨別使用者是否為良好坐姿狀態(tài)，從而達(dá)到保護(hù)使用者視力的目的，如圖1、圖2所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述表情互動單元1信號連接中央控制單元3，所述中央控制單元3信號連接時間處理單元2，所述環(huán)境檢測單元4信號連接中央控制單元3，所述中央控制單元3信號連接圖像識別單元5，所述數(shù)據(jù)存儲單元6及語音單元7皆與中央控制單元3信號連接。

實施例6：

本實施例是在上述任一實施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，如圖1、圖2所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述表情互動單元1采用OLED點陣式顯示屏。所述表情互動單元1采用OLED點陣式顯示屏進(jìn)行搭建，實現(xiàn)和用戶互動。有機(jī)發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diode, UIV OLED）又稱為有機(jī)電激光顯示、有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體（Organic Electroluminesence Display, UIV OLED）。與液晶顯示（Liquid Crystal Display, LCD）是不同類型的發(fā)光原理。OLED顯示技術(shù)具有自發(fā)光、廣視角、幾乎無窮高的對比度、較低耗電、極高反應(yīng)速度等優(yōu)點。有機(jī)發(fā)光二極管依色彩可分為單色、多彩及全彩等種類；依驅(qū)動方式可分為被動式（Passive Matrix, PMOLED）與主動式（Active Matrix, AMOLED）。

實施例7：

本實施例是在上述任一實施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，如圖1、圖2所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述圖像識別單元5采用圖像傳感器；所述圖像識別單元5采用圖像傳感器用于進(jìn)行人臉和坐姿識別。

實施例8：

本實施例是在上述任一實施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，如圖1、圖2所示，特別采用下述設(shè)置結(jié)構(gòu)：所述環(huán)境檢測單元4采用光感度傳感器。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。