[发明专利]自动识别读写场景中读物位置的智能装置及其应用

说明书

一种能在青少年读写场景中与青少年身体无任何接触的状态下，自动、准确判断青少年读写姿势正确与否的自动识别读写场景中读写元素位置的智能装置及其应用。其由至少一个二维或三维图像传感器、与该图像传感器连接的微处理器、报警模块和电源模块构成。其可有效获取青少年读书写字时的体态和姿势并对不正确的体态或姿势予以提示。其具如下优点：1)非接触式，无需穿戴在身上，无身体负担。2)能精确测量人眼到书本的距离。3)可安装在读写人前方1～3米范围，测量范围大，且无需校准。4)算法具有基于人脸三维坐标进行跟踪测量，读写中的头部和肩部无意的摇动，不会影响测量精度。

技术领域

本发明涉及一种对青少年读书写字时的姿势正确与否进行自动判断的提醒装置，特别涉及一种通过二维或三维图像传感器采集的图像信息对青少年读写姿势进行智能识别的预警装置。

背景技术

我国现有近视患者已超过3亿人，占世界近视人数的33％，远远高于世界平均值22％的比例。我国每年会出现低视力135万，即约每分钟就会出现三个低视力患者。如果不采取有力措施，到2020年我国视力残疾人数将为目前的4倍。全世界每年视力损害的花费已高达250亿美元。综上所述，视力损害已成为我国乃至全球的严重公共卫生问题。我国8～12岁的小学生近视发病率约为23％，中学生约为55％，大学生约为76％，全国近视眼约为3亿人，其中青少年约为2亿人。全国近视眼发病人数位居世界首位。

青少年近视眼的形成原因包括先天遗传和后天环境因素。前者占20％，后者占80％。青少年处于生长发育旺盛时期，眼的生理功能和组织结构有与其他时期不同的特点，易受环境不良影响而形成近视眼。不正确的看书、写作业姿势是造成青少年近视的重要原因。

现有技术中，人们想出多种方法，使青少年在看书或写字时，其眼睛距书本(又称读物)保持一定的距离，这些方法包括机械方法、电子方法等。

通常，机械方法是在人的头部或肩部，佩戴复杂的机械部件，其需与身体直接接触，增加佩戴者的体力负担，由此受到了限制(主要是佩戴者不喜欢使用)。

电子方法是以超声波或红外线做为测试媒介，将其对准人的头面部，或者将超声波或红外线测试装置佩戴在头部或耳部，并将测量传感器对准书本。这两种方法，传感器位置在安装时都需要事先校准，其只能测量传感器到头部(或传感器到书本)的单点距离，并进行几何推算，估算出头部到书本的距离。不能精确测量人眼到书本的距离。由于基于单点测量，所以，测量精度会随头部在读写过程中的摇动而降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能在青少年读写场景中与青少年身体无任何接触的状态下，自动、准确判断青少年读写姿势正确与否的自动识别读写场景中读物位置的智能装置及其应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明的自动识别读写场景中读物位置的智能装置，其特征在于：其由至少一个二维或三维图像传感器、与该图像传感器连接的微处理器、报警模块和电源模块构成，其中，

二维图像传感器，将以不同位置或视角获取至少二幅青少年读写场景中包括读写人貌姿和读写的读物和/或依托该读物的桌面为目标的二维原始图像传送给所述微处理器；或者由三维图像传感器获取所述目标的深度图像传送给所述微处理器；

微处理器，针对获取的二维原始图像，采用立体匹配方法获得与至少一幅原始图像对应的深度图像；存储所述图像传感器实时采集的图像信息；依据所述深度图像采用切片扫描方法获取所述读物的三维坐标：实时计算所述读物的三维坐标和具有关联性的二个目标之间的动态距离或动态时差并保存；

报警模块，当读写场景中的某个目标的三维坐标或所述的动态距离偏离设定的正常值时发出报警信号；

电源模块，为图像传感器、微处理器和报警模块提供工作电压。

所述的图像传感器为二个黑白或彩色图像传感器。