智能防近視臺燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可防止近視的臺燈，特別涉及一種通過預(yù)警裝置對學(xué)生讀書寫字時的姿勢正確與否給出提醒的智能防近視臺燈。
【背景技術(shù)】
[0002]我國現(xiàn)有近視患者已超過3億人，占世界近視人數(shù)的33%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界平均值22%的比例。我國每年會出現(xiàn)低視力135萬，即約每分鐘就會出現(xiàn)三個低視力患者。如果不采取有力措施，到2020年我國視力殘疾人數(shù)將為目前的4倍。全世界每年視力損害的花費已高達(dá)250億美元。綜上所述，視力損害已成為我國乃至全球的嚴(yán)重公共衛(wèi)生問題。我國8?12歲的小學(xué)生近視發(fā)病率約為23%，中學(xué)生約為55%，大學(xué)生約為76%，全國近視眼約為3億人，其中青少年約為2億人。全國近視眼發(fā)病人數(shù)位居世界首位。
[0003]青少年近視眼的形成原因包括先天遺傳和后天環(huán)境因素。前者占20%，后者占80%。青少年處于生長發(fā)育旺盛時期，眼的生理功能和組織結(jié)構(gòu)有與其他時期不同的特點，易受環(huán)境不良影響而形成近視眼。不正確的看書、寫作業(yè)姿勢是造成青少年近視的重要原因。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，人們想出多種方法，使青少年在看書或?qū)懽謺r，其眼睛距書本保持一定的距離，這些方法包括機械方法、電子方法等。
[0005]通常，機械方法是在人的頭部或肩部，佩戴復(fù)雜的機械部件，其需與身體直接接觸，增加佩戴者的體力負(fù)擔(dān)，由此受到了限制(主要是佩戴者不喜歡使用)。
[0006]電子方法是以超聲波或紅外線作為測試媒介，將其對準(zhǔn)人的頭面部，或者將超聲波或紅外線測試裝置佩戴在頭部或耳部，并將測量傳感器對準(zhǔn)書本。這兩種方法，傳感器位置在安裝時都需要事先校準(zhǔn)，其只能測量傳感器到頭部(或傳感器到書本)的單點距離，并進(jìn)行幾何推算，估算出頭部到書本的距離。不能精確測量人眼到書本的距離。由于基于單點測量，所以，測量精度會隨頭部在讀寫過程中的搖動而降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種實時獲取被測者讀寫姿勢同時就該讀寫姿勢進(jìn)行準(zhǔn)確分析并對異常狀態(tài)發(fā)出報警的智能防近視臺燈。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0009]本發(fā)明的智能防近視臺燈，包括光源、燈桿和燈座，在燈桿或燈座上安裝有一個防近視智能預(yù)警裝置，該智能預(yù)警裝置包括可將讀寫人的實時讀寫姿勢以彩色和深度雙模圖像信息方式導(dǎo)入設(shè)置于該裝置計算機的識別模塊中的輸入裝置、分別或集中保存讀寫人實時讀寫姿勢對應(yīng)的測量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)讀寫姿勢對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的存儲模塊、將測量數(shù)據(jù)超出標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)定范圍對應(yīng)的讀寫人實時姿勢分析結(jié)果用音頻信號導(dǎo)出的報警模塊和中央處理器，其中，
[0010]所述輸入裝置為紅外掃描儀和深度傳感器，或者為彩色傳感器和深度傳感器；
[0011]所述報警模塊與語音播放器相連；
[0012]所述識別模塊按以下方式運行:
[0013]I)將所述彩色圖像中二維坐標(biāo)像素與所述深度圖像中同一坐標(biāo)像素的深度坐標(biāo)進(jìn)tx配對關(guān)聯(lián)；
[0014]2)采用haar特征和adaboost分類器的模式識別方法在彩色圖像上對讀寫人身姿實行跟蹤定位；
[0015]3)針對彩色圖像上的讀寫人影像，在其頭部、面部和/或肩部設(shè)定若干個可構(gòu)成表征該讀寫人頭部、面部或肩部三維姿態(tài)網(wǎng)的特征識別點；
[0016]4)在所述的特征識別點中選擇由至少二個識別點起至放置在桌面上正確位置的讀物上任意點止之間的連線長度以及該連線與所述讀物夾角的水平分量和垂直分量作為測量數(shù)據(jù)存入所述識別模塊中；
[0017]5)將所述三維姿態(tài)網(wǎng)處于標(biāo)準(zhǔn)讀寫姿勢時對應(yīng)的所述測量數(shù)據(jù)設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)存入所述識別模塊中；
[0018]6)將動態(tài)的讀寫人對應(yīng)的所述測量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)比對；
[0019]7)通過與所述報警模塊將超出所述標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)定范圍的所述測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的讀寫人實時姿勢分析結(jié)果采用音頻信號輸出。
[0020]所述特征識別點為五個點，分別為兩只眼睛、鼻尖和兩個嘴角。
[0021]所述標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)定值如下:
[0022]由兩只眼睛至所述讀物的所述連線長度在30cm — 35cm ；
[0023]該連線與所述讀物夾角的水平分量在80 — 100度；
[0024]該連線與所述讀物夾角的垂直分量在80-100度。
[0025]所述報警模塊還包括被測者讀寫時環(huán)境光線亮度報警和讀寫姿勢持續(xù)時間報警豐旲塊。
[0026]在所述防近視智能預(yù)警裝置中還包括WIFI通信連接模塊。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在通用臺燈上安裝防近視智能預(yù)警裝置，該裝置采用圖像傳感器分別獲取包括同一讀寫人姿態(tài)及其所處讀寫場景的彩色和深度雙模圖像信息，并將該信息存入設(shè)置于計算機內(nèi)的識別模塊中，之后，對該雙模圖像進(jìn)行配對關(guān)聯(lián)并設(shè)定能構(gòu)成表征讀寫人身體某部分的三維姿態(tài)網(wǎng)的特征識別點，再將該特征識別點至放置在桌面正確位置的書本上落點之間連線和角度設(shè)定為測量數(shù)據(jù)，再在若干測量數(shù)據(jù)中選擇讀寫人處于標(biāo)準(zhǔn)讀寫姿勢(可參見國家衛(wèi)生部門出臺的青少年正確讀寫姿勢的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn))時對應(yīng)的測量數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)存入識別模塊中。當(dāng)動態(tài)測量數(shù)據(jù)超過標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)定的范圍時，該模塊通過中央控制器、預(yù)警裝置發(fā)出報警信號。
[0028]本發(fā)明的臺燈可有效獲取青少年讀書寫字時的體態(tài)和姿勢并對不正確的體態(tài)或姿勢予以提示。該臺燈還具有如下優(yōu)點:1)非接觸式，無需穿戴在身上，無身體負(fù)擔(dān)。2)能精確測量人眼到書本的距離，測量誤差〈lcm。3)測量裝置可安裝在讀寫人前方I?3米范圍，測量范圍大，且無需校準(zhǔn)。4)算法具有基于人臉三維坐標(biāo)進(jìn)行跟蹤測量，讀寫中的頭部和肩部無意的搖動，不會影響測量精度。5)能以影像的方式保存圖像與對應(yīng)的測量結(jié)果，對近視的預(yù)防具有積極意義。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明防近視智能預(yù)警裝置的方框示意圖。
【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明的智能防近視臺燈上安裝的防近視智能預(yù)警裝置通過彩色圖像(由紅外掃描儀或彩色傳感器獲取的圖像)與深度圖像的結(jié)合，利用人臉識別與智能圖像分析技術(shù)，實時識別青少年(以下簡稱讀寫人)在讀書寫字時的讀寫姿勢，并對不正確的讀寫姿勢通過本發(fā)明的防近視智能預(yù)警裝置予以提醒。
[0031]該預(yù)警裝置包括可將讀寫人的實時讀寫姿勢以彩色和深度雙模圖像信息方式導(dǎo)入設(shè)置于中央控制器內(nèi)的識別模塊中的輸入裝置(可為紅外掃描儀和深度傳感器，或者為彩色傳感器和深度傳感器)、分別或集中保存讀寫人實時讀寫姿勢對應(yīng)的測量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)讀寫姿勢對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的存儲模塊、將測量數(shù)據(jù)超出標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)定范圍對應(yīng)的讀寫人實時姿勢分析結(jié)果用音頻信號導(dǎo)出的報警模塊和中央處理器。
[0032]在該預(yù)警裝置中還含有燈光感應(yīng)與定時裝置，當(dāng)該臺燈的燈光光線過強或過弱時，發(fā)出燈光報警，繼而通過該預(yù)警裝置中的CPU和調(diào)光元件(現(xiàn)有技術(shù)中已有的常用器件)相應(yīng)的調(diào)節(jié)該臺燈的光源光照強度(同樣，也可根據(jù)環(huán)境光的強弱相應(yīng)的調(diào)節(jié)該臺燈的光源光照強度以達(dá)到適合讀書的光照度)。當(dāng)讀寫人的某一讀書姿勢持續(xù)時間超過時間設(shè)定值時，則發(fā)出時間報警以提醒學(xué)