[发明专利]一种基于智慧台灯的护脑增效视觉分析方法

说明书

本发明提供一种基于智慧台灯的护脑增效视觉分析方法，其包括如下三个步骤：(1)检测台灯使用者的眨眼和抬头低头频率，然后根据识别结果来分析台灯使用者的疲劳度；(2)分别提取台灯使用者的手部运动和头部左右摆动信息，并进行融合分析来量化台灯使用者的学习专注度；(3)综合台灯使用者的疲劳度和学习专注度，提供建议的学习时间段和时长，以达到护脑增效的功能。本发明提供的基于智慧台灯的护脑增效视觉分析方法通过对使用者的眼动情况、头部和肢体动作等进行实时检测与分析，评估使用者的疲劳度和专注度，从而推荐针对当前用户的个性化学习时间段和时间，以达到对使用者的护脑保护和提高学习效率的目的。

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，具体涉及一种基于智慧台灯的护脑增效视觉分析方法。

背景技术

由于当前中小学学生的学习任务普遍较真，经常需要在晚上花费较长时间完成家庭作业。此外，随着生活和工作节奏的提高，大部分家长没有时间或精力全程陪同孩子完成家庭作业。如何设计一款智慧台灯，能够在孩子独自完成家庭作业的过程中，确保健康用脑和提高学习效率，成为众多中小学生家长的迫切需求。然而，现有的智慧台灯主要关注保护视力和提供诸如自动阅卷之类的辅助功能，较少考虑提高学习效率和避免台灯使用者用脑过度的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明将人工智能技术融入到照明设备中，提出一种基于智慧台灯的护脑增效视觉分析方法，用以解决台灯使用者的健康用脑和提高学习效率的问题。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

一种基于智慧台灯的护脑增效视觉分析方法，所述的智慧台灯包括带有微云台的摄像机和WIFI模块，所述的智慧台灯与外部的云服务器通信，所述的摄像机在所述的云服务器的控制下采集需要的图像，并将采集的图像通过所述的WIFI模块发送给所述的云服务器进行处理；

所述的视觉分析方法包括台灯使用者的疲劳度分析、台灯使用者的学习专注度分析、信息融合与个性化推荐，具体步骤如下：

(1)通过摄像头采集使用者的图像序列，需要确保头部和手部位于每一幅图像内，且面部大部分可见；

(2)通过面部的五官比例确定眼睛位置,并根据眼睛所在的椭圆区域的面积变化情况，估算台灯使用者的眨眼频率；

建立头部区域的矩形包围盒，并根据矩形包围盒的高度变化情况，估算台灯使用者的抬头低头频率和左右摆头信息；

识别台灯使用者的手部动作变化情况，即，如果检测到握笔手型，则持续跟踪手部动作变化，并根据当前摄像头的帧率计算出手部移动频率；

(3)综合台灯使用者的眨眼频率和抬头低头频率，评估台灯使用者的疲劳度；

综合台灯使用者的手部运动和头部左右摆动信息，获得台灯使用者的学习专注度量化信息；

(4)根据台灯使用者学习过程中的疲劳度评估结果，推荐个性化的使用时长；根据台灯使用者学习过程中的专注度量化信息，推荐个性化的每日使用时间段。

进一步地，所述的步骤(2)中的估算台灯使用者的抬头低头频率和左右摆头信息时，建立头部区域的矩形包围盒，采用双向扫描对齐法，具体包括以下步骤：

(1)先检测并分割出头部区域，并进行二值化处理；

(2)使用水平扫描线对头部区域进行逐行扫描，记录两侧边界点位置，并计算每行的中心点位置；

(3)根据行中心点位置拟合出头部区域的竖直中心线，并进一步结合边界点位置信息，估算出竖直方向的两侧边缘线；

(4)同理，使用竖直扫描线对头部区域进行逐列扫描，并根据扫描结果来拟合头部区域的水平中心线和水平方向的两侧边缘线。

本发明的有益效果是：