本發(fā)明涉及視力保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種保護(hù)視力的智能裝置及其智能控制方法。

背景技術(shù)：

隨著社會的發(fā)展，智能設(shè)備越來越成為人們工作、生活中必不可少的物品。隨著長時間的使用智能設(shè)備，尤其是臺式電腦，會導(dǎo)致視覺疲勞和身體疲乏，現(xiàn)有的智能設(shè)備不能根據(jù)人的年齡，判斷使用距離，容易導(dǎo)致過度使用，造成視覺疲勞和身體疲乏。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種保護(hù)視力的智能裝置及其智能控制方法，用于解決過度使用智能設(shè)備，造成視覺疲勞和身體疲乏的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種保護(hù)視力的智能裝置，用于固定和安裝在智能終端設(shè)備上的獨立裝置，其特征是，包括基座和探測器；所述的基座用于支持智能終端顯示屏，探測器用于安裝在顯示屏的任意三個頂角上，探測器與基座通過無線連接；還包括設(shè)置在探測器內(nèi)與基座內(nèi)的主控裝置，主控裝置包括

用于識別面部特征點的面部識別系統(tǒng)；和，

用于識別聲音特征點的聲音識別系統(tǒng)；和，

用于識別身高的身高識別系統(tǒng)；和，

用于探測使用者與智能終端設(shè)備距離的距離探測系統(tǒng)；和，

存儲有各個年齡階段面部特征點、聲音特征點、身高數(shù)據(jù)、與年齡相對應(yīng)的使用距離的數(shù)據(jù)、與身高相對應(yīng)的使用高度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫；和，

用于處理采集的信息，并對保護(hù)視力的智能裝置進(jìn)行控制的信息處理系統(tǒng)了；和，

機(jī)械控制裝置。

進(jìn)一步地，所述的基座包括中空狀底座；在中空狀底座的頂部設(shè)置有制動裝置，用于控制智能終端與使用者的距離和智能終端顯示屏的高度，制動裝置與主控裝置相連；探測器卡扣在智能終端屏幕上；

所述的制動裝置包括折疊狀支架，折疊狀支架的一端與中空狀底座相固定，在支架折疊處設(shè)置有伸縮桿，用于控制智能終端顯示屏的高度；在折疊狀支架的另一端通過滑動組與智能終端顯示屏固定，滑動組用于控制智能終端顯示屏距離使用者的距離；

所述的機(jī)械控制裝置包括伺服電機(jī)，伺服電機(jī)控制伸縮桿的長度，在伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有角度傳感器，用于測量折疊狀支架的折疊角度。

進(jìn)一步地，所述的滑動組包括電缸、直線模組和滑塊；所述的滑塊安裝在直線模組上，電缸控制滑塊的直線運(yùn)動，滑塊與智能終端顯示屏通過螺栓固定。

進(jìn)一步地，所述的面部識別系統(tǒng)包括面部圖像拾取系統(tǒng)、眼部分割系統(tǒng)、嘴部分割系統(tǒng)、頸部分割系統(tǒng)、特征分析系統(tǒng)；

面部拾取系統(tǒng)用于獲得面部圖片，對面部圖片進(jìn)行預(yù)處理；眼部分割系統(tǒng)用于將面部拾取系統(tǒng)獲取的面部圖片進(jìn)行眼部分割，獲得眼部的特征點；嘴部分割系統(tǒng)用于將面部拾取系統(tǒng)獲取的面部圖片進(jìn)行嘴部分割，獲得嘴部特征點；頸部分割系統(tǒng)用于將面部拾取系統(tǒng)獲取的面部圖片進(jìn)行頸部分割，獲取頸部特征點；特征分析系統(tǒng)用于將各個部位的特征點進(jìn)行處理，與數(shù)據(jù)庫中的基準(zhǔn)特征點進(jìn)行對比，界定使用者的年齡范圍；

聲音識別系統(tǒng)包括聲音拾取系統(tǒng)、音色識別系統(tǒng)和聲音處理系統(tǒng)；

聲音拾取系統(tǒng)用于獲取聲音片段；音色識別系統(tǒng)用于對獲取的聲音片段進(jìn)行音色識別，聲音處理系統(tǒng)用于對音色進(jìn)行傅里葉變換處理。

一種保護(hù)視力的智能裝置的智能控制方法，利用一種保護(hù)視力的智能裝置，其特征是，具體包括：

1)、聲音識別系統(tǒng)識別聲音特征點，初步確定使用者的年齡范圍；

2)、身高識別系統(tǒng)識別使用者的身高，再次減小使用者的年齡范圍；

3)、面部識別系統(tǒng)識別使用者的面部特征點，確定使用者的年齡；

4)、距離探測系統(tǒng)實時探測使用者與智能終端設(shè)備實際距離；

5)、信息處理系統(tǒng)根據(jù)檢測到的年齡和身高，與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)相對比，判斷該年齡下需要的使用距離，該身高下顯示屏的使用高度；

6)、信息處理系統(tǒng)控制機(jī)械控制裝置，控制移動智能終端顯示屏的高度和使用者距離顯示屏的距離；

7)、角度傳感器檢測折疊狀支架的折疊角度，信息處理系統(tǒng)根據(jù)折疊角度計算智能終端顯示屏的高度；

8)、信息處理系統(tǒng)將采集到的實時高度與預(yù)設(shè)高度進(jìn)行對比，實時控制調(diào)整顯示屏的高度；信息處理系統(tǒng)將采集到的實時距離與預(yù)設(shè)距離進(jìn)行對比，實時控制調(diào)整使用者距離顯示屏的距離。

進(jìn)一步地，面部拾取系統(tǒng)對獲取到的面部圖片進(jìn)行預(yù)處理包括抑制圖片變形的幾何變換、提高圖片亮度的直方圖均衡化；

眼部分割系統(tǒng)將面部拾取系統(tǒng)獲取的面部圖片進(jìn)行眼部分割，獲取眼部特征點具體包括：

11)、通過遺傳算法對眼部的輪廓進(jìn)行分割，得到眼部輪廓二維模型；

12)、對眼部輪廓二維模型進(jìn)行三維重建，得到眼部輪廓三維模型；

13)、拾取眼部目標(biāo)三維坐標(biāo)，帶入眼部輪廓三維模型，得到眼部目標(biāo)特征；

嘴部分割系統(tǒng)將面部拾取系統(tǒng)獲取的面部圖片進(jìn)行嘴部分割，獲取嘴部特征點具體包括：

21)、通過遺傳算法對嘴部的輪廓進(jìn)行分割，得到嘴部輪廓二維模型；

22)、對嘴部輪廓二維模型進(jìn)行三維重建，得到嘴部輪廓三維模型；

23)、拾取嘴部目標(biāo)三維坐標(biāo)，帶入嘴部輪廓三維模型，得到嘴部目標(biāo)特征；

頸部分割系統(tǒng)將面部拾取系統(tǒng)獲取的面部圖片進(jìn)行頸部分割，獲取頸部特征點具體包括：

11)、通過遺傳算法對頸部的輪廓進(jìn)行分割，得到頸部輪廓二維模型；

12)、對頸部輪廓二維模型進(jìn)行三維重建，得到頸部輪廓三維模型；

13)、拾取頸部目標(biāo)三維坐標(biāo)，帶入頸部輪廓三維模型，得到頸部目標(biāo)特征。

進(jìn)一步地，所述的眼部目標(biāo)三維坐標(biāo)包括眼周三維坐標(biāo)；所述的嘴部目標(biāo)三維坐標(biāo)包括上嘴唇的三維坐標(biāo)和法令紋處的三維坐標(biāo)；所述的頸部目標(biāo)三維坐標(biāo)包括下頜底與鎖骨之間的三維坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，所述的聲音識別系統(tǒng)識別聲音的具體過程包括：

1)、聲音拾取系統(tǒng)獲取聲音片段；

2)、音色識別系統(tǒng)對獲取的聲音片段進(jìn)行音色識別；

3)、聲音處理系統(tǒng)通過傅立葉變換將音色轉(zhuǎn)化為波普圖，根據(jù)波普圖的振幅來判斷一個人的年齡。

進(jìn)一步地，所述的距離探測系統(tǒng)探測距離的方法包括坐標(biāo)法，或/和聲音法；

所述坐標(biāo)法探測距離具體包括：

11)、以屏幕為xy面，建立三維坐標(biāo)系，通過基座與智能設(shè)備接觸面中心點的三維坐標(biāo)(0,2b,0)、探測設(shè)備與智能設(shè)備接觸點(a,0,0)的三維坐標(biāo)計算，屏幕中心的三維坐標(biāo)(a,b,0)；

12)、根據(jù)屏幕中心的三維坐標(biāo)(a,b,0)和面部識別系統(tǒng)測得的眼部的三維坐標(biāo)(a1,b1,c1)計算出屏幕到人體之間的距離l1；

所述聲音法探測距離具體包括：

21)、以屏幕為xy面，建立三維坐標(biāo)系，記錄面部識別系統(tǒng)測得嘴部三維坐標(biāo)突變的一刻為t1，記錄聲音識別系統(tǒng)拾取聲音的第一時刻為t2，計算所拾取聲音的傳播時間t＝t2-t1；

22)、根據(jù)聲音在空氣中的傳播速度，計算得到屏幕與人體之間的距離l2。

進(jìn)一步地，所述的身高識別系統(tǒng)識別身高具體包括：

31)、通過面部識別系統(tǒng)識別的面部特征，判斷使用者的性別和國籍；

32)、獲取頭部頂端的三維坐標(biāo)，獲取下巴底部的三維坐標(biāo)，計算頭部的高度；

33)、根據(jù)使用者的性別和國籍，選擇相適應(yīng)的的頭身比例，通過頭部的高度和頭身比例進(jìn)行計算使用者的身高；

34)、根據(jù)身高判斷使用者的年齡。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明可以根據(jù)探測器檢測試用者的聲音和身高，判斷使用者的年齡，通過機(jī)械控制裝置來控制使用者與智能設(shè)備顯示屏的距離和顯示屏的高度。

由于年齡的判斷容易出現(xiàn)誤差，因此，本發(fā)明設(shè)置多種檢測計算方式進(jìn)行進(jìn)一步地確定年齡。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1a部的局部放大圖；

圖3為滑動組的工作原理圖；

圖4為本發(fā)明的系統(tǒng)連接圖；

圖5為本發(fā)明的控制流程圖；

圖中：1、中空狀底座，2、探測器，21、識別口，3、折疊狀支架，31、轉(zhuǎn)軸，32、伸縮桿，4、滑動組，41、直線模組，42、電缸，43、滑塊。

具體實施方式

一種保護(hù)視力的智能裝置，用于固定和安裝在智能終端設(shè)備上、檢測使用者使用智能終端設(shè)備是否正確、控制智能終端設(shè)備的關(guān)閉和解鎖的獨立裝置，包括基座和探測器；基座用于支持智能終端顯示屏，探測器用于安裝在顯示屏的任意三個頂角上，探測器與基座通過無線連接；還包括設(shè)置在探測器內(nèi)與基座內(nèi)的主控裝置。

如圖1所示，基座包括中空狀底座1；在中空狀底座1的頂部設(shè)置有制動裝置，用于控制智能終端與使用者的距離，制動裝置與主控裝置相連；探測器2卡扣在智能終端屏幕上；

如圖2所示，制動裝置包括折疊狀支架3，折疊狀支架3的一端與中空狀底座1通過旋轉(zhuǎn)軸11固定，在支架折疊處的連接軸上設(shè)置有角度傳感器4，主控裝置通過角度傳感器檢測到的角度根據(jù)弦定理來計算智能終端顯示屏的高度，折疊狀支架3的另一端與智能終端屏幕固定。

滑動組4用于控制智能終端顯示屏距離使用者的距離。

如圖3所示，滑動組4與主控裝置相連，滑動組4包括電缸42、直線模組41和滑塊43；滑塊43安裝在直線模組41上，電缸42控制滑塊43的直線運(yùn)動，滑塊43與智能終端顯示屏通過螺栓固定?；瑝K沿著直線模組按照直線模組的方向進(jìn)行直線運(yùn)動，在安裝時，直線模組的方向應(yīng)與顯示屏所在面垂直。

如圖4所示，主控裝置包括

用于識別面部特征點的面部識別系統(tǒng)；和，

用于識別聲音特征點的聲音識別系統(tǒng)；和，

用于識別身高的身高識別系統(tǒng)；和，

用于探測使用者與智能終端設(shè)備距離的距離探測系統(tǒng)；和，

存儲有各個年齡階段面部特征點、聲音特征點、身高數(shù)據(jù)、與年齡相對應(yīng)的使用距離的數(shù)據(jù)、與身高相對應(yīng)的使用高度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫；和，

用于處理采集的信息，并對保護(hù)視力的智能裝置進(jìn)行控制的信息處理系統(tǒng)；和，

機(jī)械控制裝置。

機(jī)械控制裝置包括伺服電機(jī)，伺服電機(jī)控制伸縮桿的長度，在伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有角度傳感器，用于測量折疊狀支架的折疊角度。

面部識別系統(tǒng)包括面部圖像拾取系統(tǒng)、眼部分割系統(tǒng)、嘴部分割系統(tǒng)、頸部分割系統(tǒng)、特征分析系統(tǒng)；

面部拾取系統(tǒng)用于獲得面部圖片，對面部圖片進(jìn)行預(yù)處理；眼部分割系統(tǒng)用于將面部拾取系統(tǒng)獲取的面部圖片進(jìn)行眼部分割，獲得眼部的特征點；嘴部分割系統(tǒng)用于將面部拾取系統(tǒng)獲取的面部圖片進(jìn)行嘴部分割，獲得嘴部特征點；頸部分割系統(tǒng)用于將面部拾取系統(tǒng)獲取的面部圖片進(jìn)行頸部分割，獲取頸部特征點；特征分析系統(tǒng)用于將各個部位的特征點進(jìn)行處理，與數(shù)據(jù)庫中的基準(zhǔn)特征點進(jìn)行對比，界定使用者的年齡范圍；

聲音識別系統(tǒng)包括聲音拾取系統(tǒng)、音色識別系統(tǒng)和聲音處理系統(tǒng)；

聲音拾取系統(tǒng)用于獲取聲音片段；音色識別系統(tǒng)用于對獲取的聲音片段進(jìn)行音色識別，聲音處理系統(tǒng)用于對音色進(jìn)行傅里葉變換處理。

如圖5所示，一種保護(hù)視力的智能裝置的智能控制方法，利用一種保護(hù)視力的智能裝置，具體包括：

1)、聲音識別系統(tǒng)識別聲音特征點，初步確定使用者的年齡范圍；

2)、身高識別系統(tǒng)識別使用者的身高，再次減小使用者的年齡范圍；

3)、面部識別系統(tǒng)識別使用者的面部特征點，確定使用者的年齡；

4)、距離探測系統(tǒng)實時探測使用者與智能終端設(shè)備實際距離；

5)、信息處理系統(tǒng)根據(jù)檢測到的年齡和身高，與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)相對比，判斷該年齡下需要的使用距離，該身高下顯示屏的使用高度；

6)、信息處理系統(tǒng)控制制動裝置，控制移動智能終端顯示屏的高度和使用者距離顯示屏的距離；

7)、角度傳感器檢測折疊狀支架的折疊角度，信息處理系統(tǒng)根據(jù)折疊角度計算智能終端顯示屏的高度和使用者距離顯示屏的距離，反饋給信息處理系統(tǒng)；

8)、信息處理系統(tǒng)將采集到的實時距離與預(yù)設(shè)距離進(jìn)行對比，實時控制調(diào)整使用者距離顯示屏的距離。

面部拾取系統(tǒng)對獲取到的面部圖片進(jìn)行預(yù)處理包括抑制圖片變形的幾何變換、提高圖片亮度的直方圖均衡化。

眼部分割系統(tǒng)將面部拾取系統(tǒng)獲取的面部圖片進(jìn)行眼部分割，獲取眼部特征點具體包括：

11)、通過遺傳算法對眼部的輪廓進(jìn)行分割，得到眼部輪廓二維模型；

12)、對眼部輪廓二維模型進(jìn)行三維重建，得到眼部輪廓三維模型；

13)、拾取眼部目標(biāo)三維坐標(biāo)，帶入眼部輪廓三維模型，得到眼部目標(biāo)特征；

嘴部分割系統(tǒng)將面部拾取系統(tǒng)獲取的面部圖片進(jìn)行嘴部分割，獲取嘴部特征點具體包括：

21)、通過遺傳算法對嘴部的輪廓進(jìn)行分割，得到嘴部輪廓二維模型；

22)、對嘴部輪廓二維模型進(jìn)行三維重建，得到嘴部輪廓三維模型；

23)、拾取嘴部目標(biāo)三維坐標(biāo)，帶入嘴部輪廓三維模型，得到嘴部目標(biāo)特征；

頸部分割系統(tǒng)將面部拾取系統(tǒng)獲取的面部圖片進(jìn)行頸部分割，獲取頸部特征點具體包括：

11)、通過遺傳算法對頸部的輪廓進(jìn)行分割，得到頸部輪廓二維模型；

12)、對頸部輪廓二維模型進(jìn)行三維重建，得到頸部輪廓三維模型；

13)、拾取頸部目標(biāo)三維坐標(biāo)，帶入頸部輪廓三維模型，得到頸部目標(biāo)特征。

由于判斷年齡的大小通過面部的主要幾個特征點來進(jìn)行判斷，本發(fā)明選取了識別眼周，嘴部、法令紋處和頸部處進(jìn)行處理。年齡越大，眼尾會下垂，眼袋部分也會有明顯變化，上嘴唇會下垂，法令紋增深，頸部皺紋變多，因此，其所對應(yīng)的三維坐標(biāo)也會出現(xiàn)明顯變化，本發(fā)明通過三維坐標(biāo)來判斷年齡的大小。

眼部目標(biāo)三維坐標(biāo)包括眼周三維坐標(biāo)；嘴部目標(biāo)三維坐標(biāo)包括上嘴唇的三維坐標(biāo)和法令紋處的三維坐標(biāo)；頸部目標(biāo)三維坐標(biāo)包括下頜底與鎖骨之間的三維坐標(biāo)。

一般單一性因素可能會導(dǎo)致年齡誤差，因此本發(fā)明采取多種因素，進(jìn)一步縮小年齡范圍，得到年齡的準(zhǔn)確值，本發(fā)明除了檢測面部特征點外，還檢測聲音的變化，聲音的變化主要是通過音色來進(jìn)行檢測年齡的大小。

聲音識別系統(tǒng)識別聲音的具體過程包括：

1)、聲音拾取系統(tǒng)獲取聲音片段；

2)、音色識別系統(tǒng)對獲取的聲音片段進(jìn)行音色識別；

3)、聲音處理系統(tǒng)通過傅立葉變換將音色轉(zhuǎn)化為波普圖，根據(jù)波普圖的振幅來判斷一個人的年齡。

一般情況下，隨著人的年齡的增大，音色會逐漸趨于粗礦，振幅越大，表明一個人的年齡越小；反之，年齡越大。

距離探測系統(tǒng)探測距離的方法包括坐標(biāo)法，或/和聲音法；

坐標(biāo)法探測距離具體包括：

11)、以屏幕為xy面，建立三維坐標(biāo)系，通過基座與智能設(shè)備接觸面中心點的三維坐標(biāo)(0,2b,0)、探測設(shè)備與智能設(shè)備接觸點(a,0,0)的三維坐標(biāo)計算，屏幕中心的三維坐標(biāo)(a,b,0)；

12)、根據(jù)屏幕中心的三維坐標(biāo)(a,b,0)和面部識別系統(tǒng)測得的眼部的三維坐標(biāo)(a1,b1,c1)計算出屏幕到人體之間的距離l1。

聲音法探測距離具體包括：

21)、以屏幕為xy面，建立三維坐標(biāo)系，記錄面部識別系統(tǒng)測得嘴部三維坐標(biāo)突變的一刻為t1，記錄聲音識別系統(tǒng)拾取聲音的第一時刻為t2，計算所拾取聲音的傳播時間t＝t2-t1；

22)、根據(jù)聲音在空氣中的傳播速度，計算得到屏幕與人體之間的距離l2。

身高識別系統(tǒng)識別身高具體包括：

31)、通過面部識別系統(tǒng)識別的面部特征，判斷使用者的性別和國籍；

32)、獲取頭部頂端的三維坐標(biāo)，獲取下巴底部的三維坐標(biāo)，計算頭部的高度；

33)、根據(jù)使用者的性別和國籍，選擇相適應(yīng)的的頭身比例，通過頭部的高度和頭身比例進(jìn)行計算使用者的身高；

34)、根據(jù)身高判斷使用者的年齡。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。