本實用新型涉及計算機技術、智能識別技術等領域，具體的說，是一種基于圖像識別的視力保護機器人。

背景技術：

圖像識別是以圖像的主要特征為基礎的。每個圖像都有它的特征,如字母A有個尖，P有個圈、而Y的中心有個銳角等。對圖像識別時眼動的研究表明，視線總是集中在圖像的主要特征上，也就是集中在圖像輪廓曲度最大或輪廓方向突然改變的地方，這些地方的信息量最大。而且眼睛的掃描路線也總是依次從一個特征轉到另一個特征上。由此可見，在圖像識別過程中，知覺機制必須排除輸入的多余信息,抽出關鍵的信息。同時,在大腦里必定有一個負責整合信息的機制，它能把分階段獲得的信息整理成一個完整的知覺映象。

在人類圖像識別系統(tǒng)中，對復雜圖像的識別往往要通過不同層次的信息加工才能實現(xiàn)。對于熟悉的圖形,由于掌握了它的主要特征，就會把它當作一個單元來識別，而不再注意它的細節(jié)了。這種由孤立的單元材料組成的整體單位叫做組塊，每一個組塊是同時被感知的。在文字材料的識別中，人們不僅可以把一個漢字的筆劃或偏旁等單元組成一個組塊，而且能把經(jīng)常在一起出現(xiàn)的字或詞組成組塊單位來加以識別。

在計算機視覺識別系統(tǒng)中，圖像內(nèi)容通常用圖像特征進行描述。事實上，基于計算機視覺的圖像檢索也可以分為類似文本搜索引擎的三個步驟:提取特征、建索引build以及查詢。

數(shù)字圖像處理和識別的研究開始于1965年。數(shù)字圖像與模擬圖像相比具有存儲傳輸方便可壓縮、傳輸過程中不易失真、處理方便等巨大優(yōu)勢，這些都為圖像識別技術的發(fā)展提供了強大的動力。物體的識別主要指的是對三維世界的客體及環(huán)境的感知和認識，屬于高級的計算機視覺范疇。它是以數(shù)字圖像處理與識別為基礎的結合人工智能、系統(tǒng)學等學科的研究方向，其研究成果被廣泛應用在各種工業(yè)及探測機器人上。現(xiàn)代圖像識別技術的一個不足就是自適應性能差，一旦目標圖像被較強的噪聲污染或是目標圖像有較大殘缺往往就得不出理想的結果。

圖像識別問題的數(shù)學本質屬于模式空間到類別空間的映射問題。目前，在圖像識別的發(fā)展中，主要有三種識別方法:統(tǒng)計模式識別、結構模式識別、模糊模式識別。圖像分割是圖像處理中的一項關鍵技術，自20世紀70年代，其研究已經(jīng)有幾十年的歷史，一直都受到人們的高度重視，至今借助于各種理論提出了數(shù)以千計的分割算法，而且這方面的研究仍然在積極地進行著。

現(xiàn)有的圖像分割的方法有許多種，有閾值分割方法，邊緣檢測方法，區(qū)域提取方法，結合特定理論工具的分割方法等。從圖像的類型來分有:灰度圖像分割、彩色圖像分割和紋理圖像分割等。早在1965年就有人提出了檢測邊緣算子，使得邊緣檢測產(chǎn)生了不少經(jīng)典算法。但在近二十年間，隨著基于直方圖和小波變換的圖像分割方法的研究計算技術、VLSI技術的迅速發(fā)展，有關圖像處理方面的研究取得了很大的進展。圖像分割方法結合了一些特定理論、 方法和工具，如基于數(shù)學形態(tài)學的圖像分割、基于小波變換的分割、基于遺傳算法的分割等。

據(jù)最新《國民視覺健康》研究顯示，2015年我國5歲以上總人口中，各類有視力缺陷的患病人數(shù)大約在5億左右，其中近視的總患病人數(shù)在4.5億左右。

中國專利申請?zhí)?201620040404.8 公開了一種視力保護裝置，包括機器人本體，以及設在機器人本體上的傳感模塊，采用紅外線檢測單元包括紅外線發(fā)射器和紅外線接收模組用來測量人體距離，通過預設的數(shù)據(jù)進行對比分析來判斷坐姿正確與否。以及通過光敏電阻和運放來感應光線強度變化和內(nèi)部時間單元來做時間判斷，達到測量環(huán)境燈光強度和時間提醒。該發(fā)明雖然能夠檢測距離和光線以及時間提醒的問題，但是因為使用場景復雜，坐姿多樣問題，簡單紅外的距離測量不足以準確提醒坐姿，而且紅外光線檢測容易受到干擾，導致判斷失靈。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于設計出一種基于圖像識別的視力保護機器人，針對使用者（特別是兒童）學習和看書的使用場景，通過人臉和坐姿識別，檢測環(huán)境光線舒適度，進行學習疲勞檢測、語音和圖像化表情提示功能，從而達到使用者視力保護的目的。

本實用新型通過下述技術方案實現(xiàn)：一種基于圖像識別的視力保護機器人，包括機器人本體以及設置在機器人本體上的感應模塊，所述感應模塊包括表情互動單元、時間處理單元、中央控制單元、環(huán)境檢測單元、圖像識別單元、數(shù)據(jù)存儲單元及語音單元；在機器人本體上，所述表情互動單元和圖像識別單元設置在同一塊支撐體上，所述中央控制單元、時間處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元及語音單元設置在同一塊支撐體上，且環(huán)境檢測單元設置在兩塊支撐體的上方。

進一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，便于進行表情互動和坐姿識別，以便對使用者進行準確提醒，特別采用下述設置結構：所述表情互動單元和圖像識別單元設置在支撐體的同側，且表情互動單元設置在圖像識別單元的上方。

進一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，便于進行數(shù)據(jù)處理，方便各部件之間的電氣連接，同時能夠提高整個視力保護機器人的使用性能，特別采用下述設置結構：所述中央控制單元、時間處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元設置在支撐體的同側，語音單元設置在中央控制單元、時間處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元的相對側，且中央控制單元、時間處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元位于兩塊支撐板之間。

進一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，能夠使得中央控制單元與時間處理單元及數(shù)據(jù)存儲單元之間的數(shù)據(jù)處理性能更可靠，并且在保障數(shù)據(jù)處理性能的良好的情況下，有效的降低機器人的整體規(guī)模，特別采用下述設置結構：所述數(shù)據(jù)存儲單元設置在中央控制單元上，時間處理單元設置在中央控制單元的下方。

進一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，通過圖像識別使用者人臉的坐姿姿態(tài)，而后與預制信息對比辨別使用者是否為良好坐姿狀態(tài)，從而達到保護使用者視力的目的，特別采用下述設置結構：所述表情互動單元信號連接中央控制單元，所述中央控制單元信號連接時間處理單元，所述環(huán)境檢測單元信號連接中央控制單元，所述中央控制單元信號連接圖像識別單元，所述數(shù)據(jù)存儲單元及語音單元皆與中央控制單元信號連接。

進一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，特別采用下述設置結構：所述表情互動單元采用OLED點陣式顯示屏。

進一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，特別采用下述設置結構：所述圖像識別單元采用圖像傳感器。

進一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，特別采用下述設置結構：所述環(huán)境檢測單元采用光感度傳感器。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

（1）本實用新型針對使用者（特別是兒童）學習和看書的使用場景，通過人臉和坐姿識別，檢測環(huán)境光線舒適度，進行學習疲勞檢測、語音和圖像化表情提示功能，從而達到使用者視力保護的目的。

（2）本實用新型從根部原理上來說比傳統(tǒng)的簡單的距離測量處理方式有質的區(qū)別，且能夠有效提醒用戶坐姿，以達到保護視力的目的。

（3）本實用新型具有結構緊湊、提示效果好、使用性能優(yōu)良等特性。

附圖說明

圖1為本實用新型結構爆炸圖。

圖2為本實用新型電氣連接圖。

其中，1-表情互動單元，2-時間處理單元，3-中央控制單元，4-環(huán)境檢測單元，5-圖像識別單元，6-數(shù)據(jù)存儲單元，7-語音單元。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。

實施例1：

本實用新型提出了一種基于圖像識別的視力保護機器人，針對使用者（特別是兒童）學習和看書的使用場景，通過人臉和坐姿識別，檢測環(huán)境光線舒適度，進行學習疲勞檢測、語音和圖像化表情提示功能，從而達到使用者視力保護的目的，如圖1、圖2所示，特別采用下述設置結構：包括機器人本體以及設置在機器人本體上的感應模塊，所述感應模塊包括表情互動單元1、時間處理單元2、中央控制單元3、環(huán)境檢測單元4、圖像識別單元5、數(shù)據(jù)存儲單元6及語音單元7；在機器人本體上，所述表情互動單元1和圖像識別單元5設置在同一塊支撐體上，所述中央控制單元3、時間處理單元2、數(shù)據(jù)存儲單元6及語音單元7設置在同一塊支撐體上，且環(huán)境檢測單元4設置在兩塊支撐體的上方。

所述環(huán)境檢測單元4采用環(huán)境光線檢測以及從圖像識別單元獲取的用戶信息來實現(xiàn)環(huán)境檢測。

所述圖像識別單元5基于現(xiàn)有技術（優(yōu)選采用深度學習技術和Haar特征）識別人臉，通過初始狀態(tài)提醒用戶坐正，然后通過特征識別來鎖定用戶狀態(tài)，一旦用戶發(fā)生姿勢變化和機器人內(nèi)部預置的數(shù)據(jù)比對后不一致后，由語音單元和表情互動單元進行反饋提示。

所述表情互動單元，由內(nèi)部多套情感動畫數(shù)據(jù)，結合機器人的狀態(tài)，通過OLED顯示屏播放出來。

使用時，在接通電源的條件下，按動視力保護機器人右手按鈕，機器人會自動喚醒，通過測量環(huán)境光線和圖像傳感器（圖像識別單元）對使用者的人臉和姿態(tài)識別，將識別數(shù)據(jù)和預置于機器人的數(shù)據(jù)存儲單元的數(shù)據(jù)進行比對，然后把結果通過語音或/和表情反饋給使用者。

實施例2：

本實施例是在上述實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，便于進行表情互動和坐姿識別，以便對使用者進行準確提醒，如圖1、圖2所示，特別采用下述設置結構：所述表情互動單元1和圖像識別單元5設置在支撐體的同側，且表情互動單元1設置在圖像識別單元5的上方。

實施例3：

本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，便于進行數(shù)據(jù)處理，方便各部件之間的電氣連接，同時能夠提高整個視力保護機器人的使用性能，如圖1、圖2所示，特別采用下述設置結構：所述中央控制單元3、時間處理單元2、數(shù)據(jù)存儲單元6設置在支撐體的同側，語音單元7設置在中央控制單元3、時間處理單元2、數(shù)據(jù)存儲單元6的相對側，且中央控制單元3、時間處理單元2、數(shù)據(jù)存儲單元6位于兩塊支撐板之間。

實施例4：

本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，能夠使得中央控制單元與時間處理單元及數(shù)據(jù)存儲單元之間的數(shù)據(jù)處理性能更可靠，并且在保障數(shù)據(jù)處理性能的良好的情況下，有效的降低機器人的整體規(guī)模，如圖1、圖2所示，特別采用下述設置結構：所述數(shù)據(jù)存儲單元6設置在中央控制單元3上，時間處理單元2設置在中央控制單元3的下方。

實施例5：

本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，通過圖像識別使用者人臉的坐姿姿態(tài)，而后與預制信息對比辨別使用者是否為良好坐姿狀態(tài)，從而達到保護使用者視力的目的，如圖1、圖2所示，特別采用下述設置結構：所述表情互動單元1信號連接中央控制單元3，所述中央控制單元3信號連接時間處理單元2，所述環(huán)境檢測單元4信號連接中央控制單元3，所述中央控制單元3信號連接圖像識別單元5，所述數(shù)據(jù)存儲單元6及語音單元7皆與中央控制單元3信號連接。

實施例6：

本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，如圖1、圖2所示，特別采用下述設置結構：所述表情互動單元1采用OLED點陣式顯示屏。所述表情互動單元1采用OLED點陣式顯示屏進行搭建，實現(xiàn)和用戶互動。有機發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diode, UIV OLED）又稱為有機電激光顯示、有機發(fā)光半導體（Organic Electroluminesence Display, UIV OLED）。與液晶顯示（Liquid Crystal Display, LCD）是不同類型的發(fā)光原理。OLED顯示技術具有自發(fā)光、廣視角、幾乎無窮高的對比度、較低耗電、極高反應速度等優(yōu)點。有機發(fā)光二極管依色彩可分為單色、多彩及全彩等種類；依驅動方式可分為被動式（Passive Matrix, PMOLED）與主動式（Active Matrix, AMOLED）。

實施例7：

本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，如圖1、圖2所示，特別采用下述設置結構：所述圖像識別單元5采用圖像傳感器；所述圖像識別單元5采用圖像傳感器用于進行人臉和坐姿識別。

實施例8：

本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優(yōu)化，進一步的為更好地實現(xiàn)本實用新型，如圖1、圖2所示，特別采用下述設置結構：所述環(huán)境檢測單元4采用光感度傳感器。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實用新型的保護范圍之內(nèi)。