[发明专利]一种视线跟踪学生教室预防近视系统

权利要求书

1.本发明所述一种视线跟踪学生教室预防近视系统包含识别部分和提醒部分，所述识别部分包含光源、距离图像感知装备、控制模块、连接模块1，所述提醒部分包含连接模块2、报警装置，各部分的具体特征如下：

所述距离图像感知装备，用于实时拍摄教室内学生的坐姿状态、近红外光图像；

所述光源，用于发出近红外光；

所述控制模块，用于控制光源、连接模块1、距离图像感知装备，并进行相关运算，具体特征如下：

校准功能，用于校准焦距、距离的对应关系，并根据此关系建立对应表并存储；

标定功能，标定距离对应的多个座位；

识别脸部，识别眼睛；

计算出头部实时三维状态；

识别眼睛中瞳孔位置、普尔钦斑位置；

识别课桌，并得到课桌平面的参数；

计算视线方向；

计算瞳孔到出瞳孔延瞳孔方向与桌面平面的交点间的距离；

在人眼到桌面上人眼视线焦点的距离小于设定数值一段时间后，给特定的报警装置发送指令使报警装置报警；在人头部前倾、左右歪斜超出预设值的时间超出设定时间后报警；

所述连接模块1，用于通过有线、无线的方式连接所述连接模块2，使所述控制模块的报警指令下达给所述报警装置；

所述报警装置，包含连接模块2，用于给指定座位的人报警，报警方式可以是声音、震动或者方向性强的光；

所述连接模块2，用于通过有线、无线的方式连接所述连接模块1，使所述控制模块的报警指令下达给所述报警装置。

2.根据权利要求1的一种视线跟踪学生教室预防近视系统，其特征在于所述控制模块使用的检测器有人脸检测器、人眼检测器、瞳孔检测器、课桌检测器，检测器使用的人工智能方法可以是基于HAAR级联、LBP、HMM、CNN、RNN算法的人脸检测器。

3.根据权利要求1的一种视线跟踪学生教室预防近视系统，其特征在于在系统安装后，使用前用距离、图像上的角度范围标定每一个座位，并建立座位与报警装置的对应关系。

4.根据权利要求1的一种视线跟踪学生教室预防近视系统，其特征在于所述控制模块计算出头部实时三维状态时先载入预先建立的AAM（Active Appearance Model主动外观模型），再使用反向合成匹配算法进行匹配，随后对多个匹配的结果使用POSIT（Pose fromOrthography and Scaling with Iterations 比例正交投影迭代变换算法）算法进行三维姿态估计。

5.根据权利要求1的一种视线跟踪学生教室预防近视系统，其特征在于所述控制模块计算瞳孔到出瞳孔延瞳孔方向与桌面平面的交点间的距离时，根据普尔钦斑与瞳孔的相对位置计算出视线的方向。

6.根据权利要求1的一种视线跟踪学生教室预防近视系统，其特征在于所述控制模块识别瞳孔可以根据多个摄像头拍摄的瞳孔，识别出瞳孔后，再对瞳孔进行椭圆拟合，得到多个椭圆后选出最优椭圆，选择方式是计算瞳孔边缘点到达中心点的距离与平均距离的差的平方，数值最小的为最优。

7.根据权利要求1的一种视线跟踪学生教室预防近视系统，其特征在于所述控制模块识别普尔钦斑前对画面进行去噪，去噪算法使用中值滤波，再对图像使用Canny边缘检测，再对图像使用预先设置的阈值进行二值化，二值化后的图像使用霍夫变换检测出普尔钦斑。