專利名稱：一種具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
隨著智能手機的日益普及，包括新聞信息、社交應(yīng)用、游戲應(yīng)用等各種應(yīng)用程序不斷推陳出新，手機那一方小小屏幕，緊緊黏住了無數(shù)人，全球不分地域不分年齡，普遍出現(xiàn)低頭族。在公交車上、地鐵上、各種大小客車上、電梯里，甚至大街小巷上，低著頭成了一種共同模式。但是，由于長時間盯著手機屏幕，造成眨眼次數(shù)降低，眼睛表面水分會迅速蒸發(fā)，久之會出現(xiàn)干眼癥和紅眼癥，視力會受到明顯損害。目前控制用戶與設(shè)備之間的距離的方法都是基于某些特殊的裝置來完成的，例如常見的紅外線感應(yīng)器、超聲波感應(yīng)器等，這些技 術(shù)都在一定程度上增加了硬件系統(tǒng)的復(fù)雜性，成本也會相應(yīng)的提高。隨著智能手機硬件方面的發(fā)展，目前主流智能手機配備了距離傳感器，但是僅僅依靠距離傳感器檢測用戶與電子設(shè)備顯示屏幕的距離，并不能準(zhǔn)確判斷當(dāng)時用戶是在處于目視顯示屏幕的過程中，因而可能會做出錯誤的提示，而無法有效實現(xiàn)對用戶視力的保護。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述所指的現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明提供一種具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法，以提高監(jiān)測精度，避免錯誤提示信息給用戶帶來的困擾，為用戶帶來更健康、更完善的使用體驗。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法，所述電子設(shè)備的前面板設(shè)前置攝像頭及距離傳感器，所述方法包括檢測顯示屏幕工作狀態(tài)，當(dāng)顯示屏幕激活，后臺啟動前置攝像頭，捕獲人臉圖像；利用人臉識別技術(shù)對人臉圖像進行識別，捕捉正面人臉；當(dāng)系統(tǒng)判斷捕獲圖像中存在正面人臉，后臺打開距離傳感器，測量用戶臉部與顯示屏幕的距離；比較測量距離與預(yù)設(shè)的參考距離，并據(jù)此判斷是否提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離。所述電子設(shè)備的后臺是指該電子設(shè)備的操作系統(tǒng)。所述利用人臉識別技術(shù)對人臉圖像進行識別，捕捉正面人臉包括對人臉圖像進行預(yù)處理；判斷人臉圖像的雙眼是否水平，若傾斜則通過旋轉(zhuǎn)校正該人臉圖像；取兩眼連線的中垂線為中心線，計算人臉兩側(cè)輪廓的膚色像素點差值并與差值參考值比較，以判斷人臉的左右旋轉(zhuǎn)姿態(tài)；計算人臉中鼻尖至雙眼中心距離與鼻尖至嘴巴中心距離的比值，將此比值與比值參考值進行比較，以判斷人臉的俯仰姿態(tài)。所述差值參考值及比值參考值通過預(yù)先采集用戶的正面人臉圖像并分析處理得到。所述對人臉圖像進行預(yù)處理進一步包括
對輸入的人臉圖像進行光照補償處理；
提取人臉膚色特征，建立高斯膚色模型；對高斯膚色模型進行膚色相似度分割及二值化處理，定位人臉區(qū)域；
對包括五官的人臉特征進行定位；
圖像規(guī)范化，輸出經(jīng)預(yù)處理的圖像。當(dāng)系統(tǒng)判斷捕獲圖像中不存在正面人臉，則前置攝像頭重新實施所述捕獲人臉圖像的動作。所述比較測量距離與預(yù)設(shè)的參考距離，并據(jù)此判斷是否提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離包括當(dāng)測量距離小于預(yù)設(shè)的參考距離，系統(tǒng)提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離；當(dāng)測量距離大于預(yù)設(shè)的參考距離，系統(tǒng)命令距離傳感器重新實施所述測量用戶眼睛與顯示屏幕的距離的動作。所述比較測量距離與預(yù)設(shè)的參考距離之前，還包括，設(shè)置參考距離，所述參考距離由用戶設(shè)定或者系統(tǒng)默認(rèn)，該參考距離以毫米或厘米為單位。所述提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離的動作通過顯示屏幕彈出提示框的方式實現(xiàn)。所述提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離的動作通過揚聲器發(fā)出預(yù)設(shè)提示音的方式實現(xiàn)。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用前置攝像頭及距離傳感器此兩外設(shè)監(jiān)測用戶眼睛和手機屏幕的距離，由于增加了正面人臉的判斷步驟，提高了監(jiān)測的準(zhǔn)確度，避免錯誤提示信息給用戶帶來的困擾。當(dāng)判定用戶眼睛距離手機屏幕距離過近時，即發(fā)出提示信息，提示用戶調(diào)整自身眼睛和手機屏幕的距離，達(dá)到保護視力的功效。提供人性化的應(yīng)用功能，很大程度上達(dá)到保護用戶眼睛的目的，從而為用戶帶來更健康、更完善的使用體驗。


附圖I為本發(fā)明實施例的具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法的流程示意 附圖2為本發(fā)明實施例的步驟103對人臉圖像進行識別，捕捉正面人臉的實現(xiàn)流程示意圖。
具體實施例方式為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。本發(fā)明是建立在具有用于獲取圖像的前置攝像頭和用于檢測人機距離的前置距離傳感器此兩個外設(shè)的電子設(shè)備的前提之上的。所述距離傳感器是利用“飛行時間法”(flying time)的原理來實現(xiàn)測距離，以檢測物體的距離的一種傳感器。“飛行時間法”是通過發(fā)射特別短的光脈沖，并測量此光脈沖從發(fā)射到被物體反射回來的時間，通過測時間間隔來計算與物體之間的距離。前置攝像頭及距離傳感器兩種外設(shè)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于具有顯示屏幕的電子設(shè)備中，因而本發(fā)明的實施不應(yīng)受到硬件設(shè)備的限制，從而具有良好的應(yīng)用前景。所述電子設(shè)備包括手機、平板電腦、筆記本的等電子設(shè)備，在此所提及的實施例中，以智能手機為例展開敘述?，F(xiàn)結(jié)合附圖I所體現(xiàn)的實現(xiàn)流程示意圖，說明本發(fā)明的動作過程。一種具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法，所述電子設(shè)備的前面板，更佳的是，前面板的上部設(shè)前置攝像頭及距離傳感器，所述方法包括
步驟101為初始動作，檢測顯示屏幕工作狀態(tài)，當(dāng)顯示屏幕激活，實施步驟102，后臺啟動前置攝像頭，捕獲人臉圖像；
在步驟103中，利用人臉識別技術(shù)對 人臉圖像進行識別，捕捉正面人臉； 當(dāng)系統(tǒng)判斷捕獲圖像中存在正面人臉，進入步驟104，后臺打開距離傳感器，測量用戶臉部與顯示屏幕的距離，否則返回步驟101中，檢測顯示屏幕工作狀態(tài)后，前置攝像頭重新捕獲人臉圖像；
在步驟105中，比較測量距離與預(yù)設(shè)的參考距離，并據(jù)此判斷是否提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離；
當(dāng)測量距離小于預(yù)設(shè)的參考距離，進入步驟106，系統(tǒng)提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離，否則返回步驟104中，距離傳感器重新測量用戶臉部與顯示屏幕的距離。在本發(fā)明中，所述電子設(shè)備的后臺是指該電子設(shè)備的操作系統(tǒng)。在本實施例中，所述電子設(shè)備的后臺具體為智能手機的軟件后臺，具體包括iOS、Symbian、Android、WindowsPhone等常見操作系統(tǒng)。人臉識別技術(shù)包含人臉檢測、人臉跟蹤與人臉比對等課題。所述步驟102中，攝像頭捕獲人臉圖像應(yīng)用其中的人臉檢測技術(shù)。人臉檢測是指在動態(tài)的場景、一幀視頻流或一張靜態(tài)圖像中判斷是否存在人臉并將人臉從復(fù)雜背景中分離出來，并自動地將其保存。此人臉檢測技術(shù)已廣泛應(yīng)用于數(shù)碼攝像裝置等領(lǐng)域，為現(xiàn)有技術(shù)。人臉檢測包括參考模板、人臉規(guī)則、樣本學(xué)習(xí)、膚色模型與特征子臉等方法。參考模板方法首先設(shè)計一個或數(shù)個標(biāo)準(zhǔn)人臉模板，然后計算測試樣本與標(biāo)準(zhǔn)模板之間的匹配程度，通過閥值來判斷是否存在人臉；人臉具有一定的結(jié)構(gòu)分布特征，人臉規(guī)則即提取這些特征生成相應(yīng)的規(guī)則以判斷測試樣本是否包含人臉；樣本學(xué)習(xí)則采用模式識別中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，通過對人臉樣本集和非人臉樣本集的學(xué)習(xí)產(chǎn)生分類器；膚色模型依據(jù)人臉膚色在色彩空間中分布相對集中的規(guī)律來進行檢測；特征子臉將所有人臉集合視為一個人臉子空間，基于檢測樣本與其在子空間的投影之間的距離判斷是否存在人臉。上述方法在實際系統(tǒng)中也可綜合采用。在本發(fā)明的較佳實施例中，所應(yīng)用的前置攝像頭通過軟件程序的控制而具備人臉檢測功能，使其攝取圖像前先實施對人臉的檢測，從而避免系統(tǒng)對無人臉圖像的無效分析動作。 在本發(fā)明中，通過前置攝像頭獲取人臉圖像之后，需將圖像輸入圖像處理器進行預(yù)處理，處理步驟包括
對輸入的人臉圖像進行光照補償處理；
選取YCbCr色彩空間提取膚色特征，建立高斯膚色模型；
對人臉區(qū)域進行定位，分離出人臉；
對包括眼鏡、嘴巴、鼻子等五官的人臉特征進行定位；
對圖像進行規(guī)范化，輸出經(jīng)預(yù)處理的圖像。如附圖2所示，所述步驟103中，利用人臉識別技術(shù)對人臉圖像進行識別，捕捉正面人臉還進一步包括
步驟301，輸入人臉圖像，對圖像進行光照補償處理；
步驟302，提取人臉膚色特征，建立高斯膚色模型；步驟303，對高斯膚色模型進行膚色相似度分割及二值化處理，定位人臉區(qū)域；
步驟304，對包括五官的人臉特征進行定位；
步驟305，圖像規(guī)范化，輸出經(jīng)預(yù)處理的圖像；
步驟306，判斷定位的雙眼是否水平，若傾斜則通過旋轉(zhuǎn)校正該人臉圖像；
步驟307，取兩眼連線的中垂線為中心線，計算人臉兩側(cè)輪廓的膚色像素點差值；
步驟308，將膚色像素點差值與差值參考值比較以判斷人臉的左右旋轉(zhuǎn)姿態(tài)；
步驟309，計算人臉中鼻尖至雙眼中心的距離與鼻尖至嘴巴中心的距離的比值；
步驟310，將上述比值與比值參考值進行比較，以判斷人臉的俯仰姿態(tài)。在本發(fā)明的較佳實施例中，所述對人臉圖像進行預(yù)處理，還包括對圖像進行灰度化處理及光照歸一化處理，以實現(xiàn)對人臉的五官特征進行精確定位。而關(guān)于人臉姿態(tài)的估計，因為單幅圖像包含的信息太少，可通過對多張預(yù)處理圖像進行分析。在對人臉圖像進行分析處理時，將人臉完全水平正面直視狀態(tài)取為標(biāo)準(zhǔn)方向，在X軸上，左側(cè)旋轉(zhuǎn)為正方向，右側(cè)旋轉(zhuǎn)為負(fù)方向；在Y軸方向上，頭仰起為正方向，頭俯下為負(fù)方向。人體皮膚區(qū)域的粗檢測方法是計算圖像像素與膚色模型的相似度，這個值描述了像素與膚色的相似程度。通過計算圖像中每個像素與膚色模型的相似度，生成一幅類膚色灰度圖像。在本發(fā)明中，所述步驟303中膚色相似度分割采用現(xiàn)有技術(shù)中的公式
P (Cr, Cb) =exp [-0. 5 (χ-Μ) 1CT1 (χ-Μ)],
其中X= [Cr, Cb]τ為像素點在YCbCr色彩空間中的向量，M=E (x)，C=E [ (χ-Μ) (χ-Μ)τ]，計算完畢后，對所求得的每個P(Cr，Cb)值進行歸一化處理，即將每個P (Cr，Cb)值除以該圖像中最大的P (Cr，Cb)，使得個像素的相似度的值在
之間。完成以上的膚色相似度分割后，進行二值化處理。本發(fā)明采用自適應(yīng)閥值法的二值化處理，首先選取閥值O. 5作為對圖像進行二值處理，計算人臉兩側(cè)區(qū)域包含膚色像素點的數(shù)目，然后以O(shè). 05作為步長，逐漸降低，直至達(dá)到O. 05為止。當(dāng)選取某個閥值，使兩側(cè)區(qū)域同樣膚色像素點的數(shù)目達(dá)到最大時，即認(rèn)為此值為最優(yōu)閥值。在本發(fā)明的較佳實施例中，所述膚色像素點的差值參考值及人臉中鼻尖至雙眼中心距離與鼻尖至嘴巴中心距離的比值參考值通過預(yù)先采集用戶的正面人臉圖像并分析處理得到。在該用戶首次啟動視力保護的應(yīng)用時，即提示該用戶正面水平直視屏幕，以采集標(biāo)準(zhǔn)方向時的各項參考值，這時將前置攝像頭獲取用戶的臉部數(shù)據(jù)并進行處理獲取兩側(cè)輪廓的膚色像素點差值并存儲作為差值參考值；同時獲取人臉中鼻尖至雙眼中心的距離與鼻尖至嘴巴中心的距離，計算兩者之間的比值作為比值參考值，此比值一般在O. 2-0. 6之間。當(dāng)人臉處于俯視姿態(tài)時，此比值應(yīng)當(dāng)大于比值參考值，而仰視狀態(tài)時，則小于比值參考值。前置攝像頭捕獲人臉圖像之后，當(dāng)系統(tǒng)對圖像中分離出的人臉進行一一識別，并判斷捕獲圖像中不存在正面人臉，則返回步驟101，需重新確認(rèn)顯示屏幕處于激活狀態(tài)后，前置攝像頭重新實施所述捕獲人臉圖像的動作。若此時顯示屏幕已處于休眠狀態(tài)，則后臺自動關(guān)閉前置攝像頭。所述步驟105中，比較測量距離與預(yù)設(shè)的參考距離，并據(jù)此判斷是否提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離包括當(dāng)測量距離小于預(yù)設(shè)的參考距離，系統(tǒng)提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離；當(dāng)測量距離大于預(yù)設(shè)的參考距離，系統(tǒng)命令距離傳感器重新實施所述測量用戶眼睛與顯示屏幕的距離的動作。所述比較測量距離與預(yù)設(shè)的參考距離之前，還包括，設(shè)置參考距離，所述參考距離由用戶設(shè)定或者系統(tǒng)默認(rèn)，該參考距離以毫米或厘米為單位。不同的電子設(shè)備和人眼距離均有一個參考距離，譬如電視機的參考距離一般為2500-3000mm。手機屏幕距離用戶眼睛的參考距離亦可通過實驗或者經(jīng)驗獲得，對于手機及平板電腦參考距離一般為250-350mm。當(dāng)距離傳感器檢測到用戶臉部與手機屏幕距離小于參考距離時，判斷用戶眼睛距離手機屏幕太近，即發(fā)送提示信息，提醒用戶調(diào)整距離手機屏幕的距離，達(dá)到保護視力的作用。所述提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離的動作通過顯示屏幕彈出提示框的方式實現(xiàn)，或者通過揚聲器發(fā)出預(yù)設(shè)提示音的方式實現(xiàn)。在本發(fā)明的其他實施例中，還可參照常見的手機電池剩余電量提示的方法，即時顯示測量到的用戶臉部與顯示屏幕之間的距離，當(dāng)此測量距離小于預(yù)設(shè)的參考距離時，通過改變圖標(biāo)顏色或者通過閃爍吸引用戶注 意力，達(dá)到提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕距離的效果。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選方式對本發(fā)明所作的進一步詳細(xì)說明，不應(yīng)認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于以上說明。對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以作出若干簡單推演或替換，均應(yīng)視為由本發(fā)明所提交的權(quán)利要求確定的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法，所述電子設(shè)備的前面板設(shè)前置攝像頭及距離傳感器，其特征在于，所述方法包括以下步驟 a、檢測顯示屏幕工作狀態(tài)，當(dāng)顯示屏幕激活，后臺啟動前置攝像頭，捕獲人臉圖像； b、利用人臉識別技術(shù)對人臉圖像進行識別，捕捉正面人臉； C、當(dāng)系統(tǒng)判斷捕獲圖像中存在正面人臉，后臺打開距離傳感器，測量用戶臉部與顯示屏幕的距離； d、比較測量距離與預(yù)設(shè)的參考距離，并據(jù)此判斷是否提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法，其特征在于所述電子設(shè)備的后臺是指該電子設(shè)備的操作系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法，其特征在于，所述利用人臉識別技術(shù)對人臉圖像進行識別，捕捉正面人臉包括 對人臉圖像進行預(yù)處理； 判斷人臉圖像的雙眼是否水平，若傾斜則通過旋轉(zhuǎn)校正該人臉圖像； 取兩眼連線的中垂線為中心線，計算人臉兩側(cè)輪廓的膚色像素點差值并與差值參考值比較，以判斷人臉的左右旋轉(zhuǎn)姿態(tài)； 計算人臉中鼻尖至雙眼中心距離與鼻尖至嘴巴中心距離的比值，將此比值與比值參考值進行比較，以判斷人臉的俯仰姿態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法，其特征在于，所述對人臉圖像進行預(yù)處理進一步包括 對輸入的人臉圖像進行光照補償處理； 提取人臉膚色特征，建立高斯膚色模型； 對高斯膚色模型進行膚色相似度分割及二值化處理，定位人臉區(qū)域； 對包括五官的人臉特征進行定位； 圖像規(guī)范化，輸出經(jīng)預(yù)處理的圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法，其特征在于所述差值參考值及比值參考值通過預(yù)先采集用戶的正面人臉圖像并分析處理得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法，其特征在于當(dāng)系統(tǒng)判斷捕獲圖像中不存在正面人臉，則前置攝像頭重新實施捕獲人臉圖像的動作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法，其特征在于，所述比較測量距離與預(yù)設(shè)的參考距離，并據(jù)此判斷是否提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離包括 當(dāng)測量距離小于預(yù)設(shè)的參考距離，系統(tǒng)提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離； 當(dāng)測量距離大于預(yù)設(shè)的參考距離，系統(tǒng)命令距離傳感器重新實施所述測量用戶眼睛與顯示屏幕的距離的動作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法，其特征在于所述比較測量距離與預(yù)設(shè)的參考距離之前，還包括， 設(shè)置參考距離，所述參考距離由用戶設(shè)定或者系統(tǒng)默認(rèn)，該參考距離以毫米或厘米為單位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法，其特征在于所述提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離的動作通過顯示屏幕彈出提示框的方式實現(xiàn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法，其特征在于所述提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離的動作通過揚聲器發(fā)出預(yù)設(shè)提示音的方式實現(xiàn)。
全文摘要
一種具有顯示屏幕的電子設(shè)備的保護視力實現(xiàn)方法，所述電子設(shè)備的前面板設(shè)前置攝像頭及距離傳感器，所述方法包括檢測顯示屏幕工作狀態(tài)，當(dāng)顯示屏幕激活，后臺啟動前置攝像頭，捕獲人臉圖像；利用人臉識別技術(shù)對人臉圖像進行識別，捕捉正面人臉；當(dāng)系統(tǒng)判斷捕獲圖像中存在正面人臉，后臺打開距離傳感器，測量用戶眼睛與顯示屏幕的距離；比較測量距離與預(yù)設(shè)的參考距離，并據(jù)此判斷是否提示用戶調(diào)整眼睛與顯示屏幕之間的距離。本發(fā)明利用前置攝像頭及距離傳感器此兩外設(shè)監(jiān)測用戶眼睛和手機屏幕的距離達(dá)到保護用戶眼睛的目的，由于增加了正面人臉的判斷步驟，提高了監(jiān)測的準(zhǔn)確度，避免錯誤提示信息給用戶帶來的困擾。
文檔編號G06K9/00GK102841354SQ20121028204
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月9日
發(fā)明者曾元清, 羅龍 申請人:廣東歐珀移動通信有限公司