專利名稱：一種實現視力保護的顯示器、裝置及方法
技術領域：
本發明涉及電子技術領域，尤其涉及一種實現視力保護的顯示器、裝置及 方法。
背景技術：
人們獲取信息的80。/。來自于眼睛，隨著電腦和電視的普及，越來越多的人 需要長時間觀看顯示器，如果距離顯示器太近，會造成對視力的損害，因此， 越來越多的人因為長時間近距離觀看顯示器而近視。
現有技術存在著一些保護視力的裝置，其中包括采用機械方式測量物體距 離和采用紅外線等傳感器來測量物體之間距離的方式。
采用機械方式測量物體距離的方式，需要人佩戴一些類似頭套的裝置，通 過拉桿距離來限定人距離書或者顯示器的距離，這些裝置會讓人有不舒適感， 會影響人學習工作時的情緒，具有侵犯性，而且，距離測定范圍有限。
采用傳感器測量物體之間距離的方式時， 一般采用發射裝置主動發射諸如 紅外線或超聲波等，并且采用接收裝置來接收物體反射回來的紅外線或超聲波 等，通過測定發射紅外線或超聲波和接收紅外線或超聲波的時間間隔或者相位 差的方式來測定物體之間的距離，但是，采用傳感器測量物體之間距離的方式， 會有很大的干擾，無論是人在傳感器前，或者是書、椅子、小動物等各種物體 在傳感器前，傳感器都會認為是人，并且測定距離，當距離小于允許值時發出 提醒，造成錯誤提示。

發明內容
本發明實施例提供了一種實現視力保護的顯示器、裝置及方法，用以增強 顯示器等裝置的視力保護功能。
本發明實施例提供的顯示器包括
顯示單元，用于顯示數據；
圖像采集單元，用于采集當前用戶的人臉圖像；
視力保護單元，用于根據采集到的人臉圖像，確定當所述用戶的眼睛與所 述顯示單元之間的距離小于預先設定的閾值時，向所述用戶發送告警信息；
其中，所述用戶的眼睛與所述圖像釆集單元之間的距離等于所述用戶的眼 睛與所述顯示單元之間的距離，所述圖像采集單元與所述顯示單元正對所述用 戶的眼睛。
本發明實施例提供的裝置包括觸發單元和告警單元； 所述觸發單元，用于根據用戶的人臉圖像，確定當所述用戶的眼睛與所述 顯示單元之間的距離小于預先設定的閾值時，觸發所述告警單元；
所述告警單元，用于接收到所述觸發單元的觸發時，向所述用戶發送告警
掉自
本發明實施例提供的方法包括 通過圖像采集設備采集當前用戶的人臉圖像；
根據采集到的人臉圖像，確定當所述用戶的跟睛與顯示器之間的距離小于 預先設定的閾值時，向所述用戶發送告警信息；
其中，所述用戶的眼睛與所述圖像采集設備之間的距離等于所述用戶的眼 睛與所述顯示器之間的距離，所述圖像采集設備與所述顯示器正對所述用戶的 眼睛。
本發明實施例，通過圖像采集設備采集當前用戶的人臉圖像；根據采集到 的人臉圖像，確定當所述用戶的眼睛與顯示器之間的距離小于預先設定的閾值 時，向所述用戶發送告警信息；其中，所述用戶的眼睛與所述圖像采集設備之 間的距離等于所述用戶的眼睛與所述顯示器之間的距離，所述圖像采集設備與 所述顯示器正對所述用戶的眼睛。通過該技術方案實現了當用戶觀看顯示器或
書本等對象時，提醒用戶與所觀看的對象保持一定距離，從而達到視力保護的 目的，并且采用該視力保護方案可以發出更加準確的提醒信息，更加符合用戶 需求。


圖1為現有技術凸透鏡成像原理示意圖2為本發明實施例提供的顯示器結構示意圖3為本發明實施例提供的視力保護裝置結構示意圖4為本發明實施例提供的方法流程示意圖。
具體實施例方式
本發明實施例提供了一種實現視力保護的顯示器、裝置及方法，以解決現 有技術中存在的顯示器等裝置的視力保護效果差，發出的提醒信息不準確的問 題。
參見圖1,以攝像頭成像為例，攝像頭正常使用時，物距大于二倍焦距2f 時，成倒立實像，根據凸透鏡成像原理，當物距處于2f之外時，分別用H表 示物的大小，h表示像的大小，A表示物距，a表示像距，則根據光線的幾何 關系有
<formula>formula see original document page 8</formula> 公式(1 )
所以有 <formula>formula see original document page 8</formula>,即像的大小h和物距A成反比，則當焦距f不變，像距a 近似于f,物的大小H近似不變時，便可以通過像的大小來判斷物距大小，而 數碼相機，數碼攝像機等其他圖像采集設備的成像原理和攝像頭相似，也存在 相同的結論。
對于某個固定的圖像采集設備(包括攝像頭、數碼相機和攝像機等)，根 據成像原理，當其鏡頭和焦距固定時，所成圖像的大小就取決于物距和物體的
大小，而當感光器件面積固定時，圖像的大小就體現為該圖像所占的像素面積， 像上兩點的距離體現為該圖像上兩點之間的像素距離，也就是兩點之間的像素 數目。
圖像釆集設備所釆集到的圖像，是物像在像平面的投影。而現在的圖像采 集設備一般為數字化圖像采集設備，采集到的圖像用二維矩陣來表示離散化的
物像。對于一個分辨率為N^N的感光器件，相當于將物像離散化為M申N的矩 陣。在對感光器件獲得的模擬圖像進行數字化的過程中，假設感光器件的面積 為B*C，分辨率為W*D,則有B/W=C/D，單位尺寸上的像素數為B/W或C/D。 這樣，在感光器件面積固定的情況下，可以不采用物像的物理大小，而是采用 物像投影離散化后得到的圖像數據上的像素面積或者像素距離，來衡量物象大 小，從而測定物距。
本發明實施例所采用的是數字化圖像采集設備，用二維矩陣來表示一副圖 像。對于圖像上的每一個點，都有一個數字化的坐標(x,y)對應。例如，對于一 個640x480分辨率的圖像，某點的坐標位置滿足
{ (x， y) 1 x>=0&& x<640 , y >= 0 && y < 480 }
本發明實施例中所成數字圖像上兩點之間的像素距離為數字圖像上的兩 點坐標之間的距離。像素面積可以通過相應的像素距離計算得到。
模擬圖像對應的單位尺寸的數字圖像的像素個數為B/W或C/D,如果數字 圖像上兩點之間的像素距離為m,則所成的模擬圖像上兩點距離為
力二^響 公式(2) 可見模擬圖像(真實像)上的兩點間距離與所述兩點在數字圖像上的像素 距離成正比。根據公式(1)和公式(2),可得
—B 公式(3)
同理可得
<formula>formula see original document page 9</formula><formula>formula see original document page 10</formula> 公式(4)
當H不變，f固定(a固定)，B (或C)固定不變時，A與,(或^ )成 反比。
進一步，對于同一個圖像采集設備，可以通過軟件設置改變其輸出圖像的 分辨率，即M和N的大小會隨軟件設定發生變化。因此，本發明實施例定義 歸一化像素距離^'為像素距離m與M的比(或者m與N的比)。貝'J:
<formula>formula see original document page 10</formula> 公式(5)
同理可得<formula>formula see original document page 10</formula> 公式 (6)
因此，固定圖像采集設備焦距f不變，a就不變，物體為人臉，認為每個 人的臉部大小相近，從而物的大小H近似不變，人臉距離凸透鏡的物距A與辺' 成反比。即人臉距離攝像頭越近，則"'越大，并且存在線性反比例關系。 基于上述原理，下面介紹一下本發明實施例提供的顯示器是如何實現的。 參見圖2，本發明實施例提供的一種實現視力保護的顯示器21,包括 顯示單元211,用于顯示數據。 圖像采集單元212，用于采集當前用戶的人臉圖^(象。
視力保護單元213，用于根據采集到的人臉圖像，確定當所述用戶的眼睛 與所述顯示單元211之間的距離小于預先設定的閾值時，向所述用戶發送告警 信息。
其中，所述用戶的眼睛與所述圖像采集單元212之間的距離等于所述用戶 的眼睛與所述顯示單元211之間的距離，所述圖像采集單元212與所述顯示單 元211正對所述用戶的眼睛。
所述圖像采集單元212采集到圖像時，首先判定圖像中是否有人(包括人
臉)，如果沒有人，則認為此時沒有人使用顯示器21,視力保護單元213不需 要對用戶發出任何提醒；否則，視力保護單元213根據人臉圖像的確定此人此 時距離顯示器21是否小于規定范圍，如果是，則發出告警信息。
其中，視力保護單元213根據用戶的人臉圖像確定該用戶距離顯示器21 是否'J 、于規定范圍的方式可以有多種，可以采用人臉圖像上的特定點之間的像 素距離，或者采用人臉圖像上整個人臉區域面積或部分區域面積，來衡量人臉 圖像大小，并以此來判定用戶是否距離顯示器太近。例如
可以采用人臉檢測的方式檢測人臉圖像上人臉區域的寬度和高度，根據寬 度、高度或人臉區域像素面積的大小衡量人臉圖像大小。
可以采用眼睛定位算法中提到的雙眼區域檢測算法，僅檢測以左、右眼連 線中心為中心的具有固定大小范圍的雙眼區域的寬度、高度以及面積，采用雙 眼區域寬度、高度或像素面積來衡量人臉圖像大小。
可以通過人臉特征點定位技術，得到人臉圖像上的特定點，特征點可以為 左眼中心點、右眼中心點、左眼眼角點(左右共兩個)、右眼眼角點(左右共 兩個)、嘴巴中心點、嘴巴左右角點和臉頰邊緣點(包括人臉臉頰外側邊緣處 的各個點)。可以采用其中任意兩個點之間的像素距離或者兩個以上點的集合 中每兩點之間的像素距離的和來衡量人臉圖像大小。
較佳地，所述像素面積為根據所述圖像采集單元212的分辨率進行歸一化 后的像素面積；所述像素距離為根據所述圖像采集單元212的分辨率進行歸一 化后的像素距離。
所述視力保護單元213,當所述像素面積或者所述4象素距離大于或等于預 先設定的像素閾值時，確定所述用戶的眼睛與顯示單元211之間的距離小于預 先設定的閾值。
較佳地，所述視力保護單元213，進一步當所述像素面積或者所述像素距 離大于或等于所述像素閾值的持續時間大于或等于預先設定的時間門限值時， 向所述用戶發送告警信息。
設置上述^f象素閾值的方法可以有多種，例如
釆集一人在規定距離下的人臉圖像，測定對應"'的值，記錄此m'值作為
像素閾值4'(即"'規定范圍的最大值)。
另外一種更佳方式為在規定距離下，測定并統計各種類型人正面面對釆集
設備時^'的值；采用不同人對應的i的均值作為所規定像素閾值。
考慮到人與人之間的差異，尤其是男女之間的差異，成人和兒童之間的差 異，在設定像素閾值時，為每個類型人群設定一個像素閾值。可以為成人男、 成人女和孩子分別設定一個像素閾值，每個像素閾值的設定方式可以采用單人 ^'確定也可以采用多人^'的均值確定。
此外，還也可以針對每個用戶自身定制一個像素閾值。
因此，所述圖像采集單元212，釆集當若干用戶的雙眼與自身存在一定距 離時的人臉圖像；所述視力保護單元213,將所述若干人臉圖像對應的歸一化 像素面積或歸 一化像素距離的平均值作為像素閾值。或者，
所述圖像釆集單元212,采集當所述用戶的雙眼與自身存在一定距離時的 人臉圖像；所述4見力保護單元213,將該人臉圖像對應的歸一化像素面積或歸 一化像素距離作為像素閾值。或者，
所述圖像采集單元212,采集當各類人群中的一個人或者多個人的雙眼與 自身存在一定距離時的人臉圖像；所述視力保護單元213，將所述一個人或者 多個人的人臉圖像對應的歸 一化像素面積或歸 一化像素距離作為像素閾值。
本發明實施例考慮到人臉距離圖像采集設備(單元)的距離需要反映人臉 距離顯示器等觀看對象的距離，因而，在組合位置關系上，圖像采集設備應該 與顯示器等觀看對象平行放置，保證圖像采集設備的成像平面與顯示器等觀看 對象平行，從而能夠更準確地反映人臉距離顯示器等觀看對象的距離。例如， 圖像采集設備可以放置在顯示器外邊的上下左右任何一個方向上，既可以安裝 在顯示器外殼的里面，也可以安裝在顯示器外殼的外部。
本發明實施例提供的技術方案并不局限于應用在顯示器上，通過本發明實 施例提供的技術方案可以實現任一具有視力保護功能的裝置。參見圖3，本發
明實施例提供的一種視力保護裝置31，包括圖像采集單元311、觸發單元312 和告警單元313;
圖像采集單元311,用于采集用戶的人臉圖像。
所述觸發單元312，用于根據所述用戶的人臉圖像，確定當所述用戶的眼 睛與所述顯示單元之間的距離小于預先設定的閾值時，觸發所述告警單元313。
所述告警單元313,用于接收到所述觸發單元312的觸發時，向所述用戶 發送告警信息。
下面介紹一下本發明實施例提供的方法。
參見圖4，本發明實施例提供的一種實現視力保護的方法，包括
5401、 通過圖像釆集設備釆集當前用戶的人臉圖像。
5402、 根據采集到的人臉圖像，得到該人臉圖像中的整個人臉區域的歸一 化后的像素面積、部分人臉區域的歸一化后的像素面積或者人臉特征點之間的 歸一化后的像素距離。
5403、 當所述像素面積或者像素距離大于或等于預先設定的像素閾值，并 且，持續時間大于或等于預先設定的時間門限值時，向所述用戶發送告警信息。
其中，所述用戶的眼睛與所述圖像采集設備之間的距離等于所述用戶的眼 睛與所述顯示器之間的距離，所述圖像采集設備與所述顯示器正對所述用戶的 眼睛。
綜上所述，本發明實施例提供的技術方案通過人臉圖像來判定用戶是否距 離顯示器等觀看對象是否超過安全距離，如果是，則向用戶發出告警信息。因 此本發明可以實現更強的視力保護功能。
明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及 其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1、一種實現視力保護的顯示器，其特征在于，該顯示器包括顯示單元，用于顯示數據；圖像采集單元，用于采集當前用戶的人臉圖像；視力保護單元，用于根據采集到的人臉圖像，確定當所述用戶的眼睛與所述顯示單元之間的距離小于預先設定的閾值時，向所述用戶發送告警信息；其中，所述用戶的眼睛與所述圖像采集單元之間的距離等于所述用戶的眼睛與所述顯示單元之間的距離，所述圖像采集單元與所述顯示單元正對所述用戶的眼睛。
2、 根據權利要求1所述的顯示器，其特征在于，所述視力保護單元，根 據所述采集到的人臉圖像中的整個人臉區域像素面積、部分人臉區域像素面積 或者人臉特征點之間的像素距離，確定所述用戶的眼睛與顯示單元之間的距離 小于預先設定的閾值。
3、 根據權利要求2所述的顯示器，其特征在于，所述像素面積為根據所 述圖像采集設備的分辨率進行歸一化后的像素面積；或者，所述像素距離為根據所述圖像采集設備的分辨率進行歸一化后的像素距離。
4、 根據權利要求3所述的顯示器，其特征在于，所述視力保護單元，當 所述像素面積或者所述像素距離大于或等于預先設定的像素閾值時，確定所述 用戶的眼睛與顯示單元之間的距離小于預先設定的閾值。
5、 根據權利要求3所述的顯示器，其特征在于，所述視力保護單元，進 一步當所述像素面積或者所述像素距離大于或等于所述像素閾值的持續時間 大于或等于預先設定的時間門限值時，向所述用戶發送告警信息。
6、 根據權利要求4或5所述的顯示器，其特征在于，所述圖像采集單元， 采集當若干用戶的雙眼與自身存在一定距離時的人臉圖像；所述視力保護單元，將所述若干人臉圖像對應的歸一化像素面積或歸一化 像素距離的平均值作為像素閾值。
7、 根據權利要求4或5所述的顯示器，其特征在于，所述圖像采集單元， 采集當所述用戶的雙眼與自身存在一定距離時的人臉圖像；所述視力保護單元，將該人臉圖像對應的歸一化像素面積或歸 一化像素距 離作為像素閾值。
8、 根據權利要求4或5所述的顯示器，其特征在于，所述圖像采集單元， 采集當各類人群中的一個人或者多個人的雙眼與自身存在一定距離時的人臉圖像；所述^L力保護單元，將所述一個人或者多個人的人臉圖像對應的歸一化像 素面積或歸 一化像素距離作為像素閾值。
9、 一種實現視力保護的裝置，其特征在于，該裝置包括觸發單元和告 警單元；所述觸發單元，用于根據用戶的人臉圖像，確定當所述用戶的眼睛與所述 顯示單元之間的距離小于預先設定的閾值時，觸發所述告警單元；所述告警單元，用于接收到所述觸發單元的觸發時，向所述用戶發送告警化息。
10、 根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括 圖像采集單元，用于采集所述用戶的人臉圖像。
11、 一種實現視力保護的方法，其特征在于，該方法包括 通過圖像采集設備采集當前用戶的人臉圖像；根據采集到的人臉圖像，確定當所述用戶的眼睛與顯示器之間的距離小于 預先設定的閾值時，向所述用戶發送告警信息；其中，所述用戶的眼睛與所述圖像采集設備之間的距離等于所述用戶的眼 睛與所述顯示器之間的距離，所述圖像采集設備與所述顯示器正對所述用戶的 眼睛。
12、 根據權利要求11所述的方法，其特征在于，根據所述采集到的人臉圖像中的整個人臉區域像素面積、部分人臉區域像素面積或者人臉特征點之間 的像素距離，確定所述用戶的眼睛與顯示器之間的距離小于預先設定的閾值。
13、 根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述像素面積為根據所 述圖像釆集設備的分辨率進行歸 一化后的像素面積；或者，所述像素距離為根據所述圖像采集設備的分辨率進行歸一化后的像素距離。
14、 根據權利要求13所述的方法，其特征在于，當所述像素面積或者所 述像素距離大于或等于預先設定的像素閾值時，確定所述用戶的眼睛與顯示器 之間的距離小于預先設定的閾值。
15、 根據權利要求13所述的方法，其特征在于，進一步當所述像素面積 或者所述像素距離大于或等于所述像素閾值的持續時間大于或等于預先設定 的時間門限值時，向所述用戶發送告警信息。
16、 根據權利要求14或15所述的方法，其特征在于，預先設定所述像素 閾值的步驟包括通過所述圖像釆集設備采集當若干用戶的雙眼與所述圖像采集設備存在 一定距離時的人臉圖像，將所述若干人臉圖像對應的歸一化像素面積或歸一化 像素距離的平均值作為像素閾值。
17、 根據權利要求14或15所述的方法，其特征在于，預先設定所述像素 閾值的步驟包括通過所述圖像采集設備采集當所述用戶的雙眼與所述圖像采集設備存在 一定距離時的人臉圖像，將該人臉圖像對應的歸一化像素面積或歸一化像素距 離作為像素閾值。
18、 根據權利要求14或15所述的方法，其特征在于，為各類人群設置相 應的像素閾值；各像素閾值的設定方法包括通過所述圖像采集設備釆集當各類人群中的 一個人或者多個人的雙眼與 所述圖像采集設備存在一定距離時的人臉圖像，將所述一個人或者多個人的人臉圖像對應的歸 一化像素面積或歸 一化像素距離作為像素闊值。
全文摘要
本發明實施例提供了一種實現視力保護的顯示器、裝置及方法，用以增強顯示器等裝置的視力保護功能。本發明提供的顯示器包括顯示單元，用于顯示數據；圖像采集單元，用于采集當前用戶的人臉圖像；視力保護單元，用于根據采集到的人臉圖像，確定當所述用戶的眼睛與所述顯示單元之間的距離小于預先設定的閾值時，向所述用戶發送告警信息；其中，所述用戶的眼睛與所述圖像采集單元之間的距離等于所述用戶的眼睛與所述顯示單元之間的距離，所述圖像采集單元與所述顯示單元正對所述用戶的眼睛。
文檔編號G06K9/46GK101192270SQ200710177029
公開日2008年6月4日 申請日期2007年11月8日 優先權日2007年11月8日
發明者鄧亞峰 申請人:北京中星微電子有限公司