一種智能臺燈及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種臺燈。特別是涉及一種具有普通桌面照明、自動檢測用戶坐姿和聯網功能的智能臺燈及其控制方法。
【背景技術】
[0002]中國青少年的近視率常年居于世界前列，根據國家教育部、衛生部的調查表明:目前我國有4億多近視患者，其中青少年已成“重災區”:小學生中近視率在30%以上，中學生達70%，大學生達到90%。“寫字姿勢不正確，用眼時間長”是導致近視的重要原因。同時，寫字姿勢不正確，也會導致脊柱彎曲等問題。根據2012年發布的《北京市西城區、石景山區14所小學學生形體健康檢測分析報告》，在調查的近萬學生中，寫字姿勢問題人數比例達77.
[0003]臺燈是中國學生家庭必備的小電器，中國學生與國外學生的顯著不同是學習壓力大，學習時間長，“挑燈夜讀”對許多學子是家常便飯，選用不合適的臺燈或使用不當也成為導致近視的重要“罪魁”。多年以來，臺燈的功能仍然僅僅局限于照明，差異性主要體現在光源，如白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈和LED燈等。近年來市場上出現一種“智能防近視臺燈”，其基本原理是在桌子邊緣固定超聲波傳感器，探測頭部與傳感器的距離，如果太靠近，臺燈發出警告糾正坐姿。然而這種方案存在先天的缺點，例如:對人體有輻射，不能測量頭部偏離身體中軸線的角度，以及傳感器易被遮擋。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是，提供一種采用雙目立體匹配和人臉識別等技術，自動檢測用戶的坐姿，并對錯誤坐姿進行提示，從而保護用戶視力和骨骼健康的智能臺燈及其控制方法。
[0005]本發明所采用的技術方案是:一種智能臺燈，包括有底座，通過支架與所述底座相連的燈罩，所述的燈罩內安裝有用于照明的LED燈，所述LED燈通過貫穿支架內的導線連接設置在所述底座內的控制電路，所述的底座上分別設置有電源開關和亮度調節開關，所述的底座上還設置有分別與內部的控制電路相連的姿態檢測開關、圖像采集裝置和SET鍵。
[0006]所述的圖像采集裝置是兩個水平設置在所述的底座的前側或設置在所述支架與底座連接處上的結構相同的第一攝像頭和第二攝像頭構成。
[0007]所述的控制電路包括:CPU中央處理器，分別與所述的CPU中央處理器相連用于提供直流電源的DC - DC電源模塊、存儲器、LED驅動模塊、W1-Fi模塊和音頻編解碼模塊，其中，所述的DC - DC電源模塊和LED驅動模塊的電源輸入端分別連接AC — DC電源模塊的電源輸出端，所述的AC - DC電源模塊的電源輸入端通過設置在底座上的電源開關連接外部電源，所述的LED驅動模塊的輸出端連接設置在燈罩內的LED燈，所述W1-Fi模塊連接內置天線，所述的音頻編解碼模塊的音頻輸出端通過功率放大模塊連接揚聲器，所述構成圖像采集裝置的第一攝像頭和第二攝像頭分別連接所述的CPU中央處理器。
[0008]所述音頻編解碼模塊的外部音頻輸入端連接麥克風。
[0009]一種智能臺燈的控制方法，包括進行攝像頭內外參數標定和系統控制，其中:
[0010]所述的攝像頭標定，包括:
[0011 ] (I)在攝像頭前方0.5m?2m處設置棋盤格標定板；
[0012](2)利用雙目攝像頭同步拍攝若干組棋盤格標定板圖像，利用基于平面的雙目立體標定算法，標定出兩個攝像頭的內參數矩陣Kl和K2，及外參數即第二攝像頭相對第一攝像頭的平移Tl和旋轉變換R1，設定第一攝像頭的外參數是單位陣I和〔0，0，0〕τ,則第二攝像頭的外參數是Rl和Tl ；
[0013](3)利用第一攝像頭拍攝垂直擺放的棋盤格標定板，基于已標定內參數Kl和Κ2通過PnP算法，標定出攝像頭坐標系相對于垂直面的旋轉變換R2 ;
[0014](4)將標定參數保存到保存到存儲器；
[0015]所述的系統控制包括如下步驟:
[0016]I)系統上電后進行系統初始化，包括依次進行的:
[0017]初始化異常向量表和存儲系統；初始化堆棧；初始化設備和特殊端口及應用程序；設置處理器模式；調用應用程序；
[0018]2)同時進入主控制流程、初始參數設置流程和工作參數設置流程；
[0019]其中，所述的主控制流程包括圖像處理和臺燈狀態控制流程；所述的初始參數設置流程，是在主程序運行的同時系統隨時判斷是否有SET鍵觸動，當有SET鍵觸動時，對系統初始參數進行重新設置后，繼續循環進行判斷是否有SET鍵觸動，否則繼續循環進行判斷是否有SET鍵觸動。
[0020]所述的初始參數設置流程是在有SET鍵觸動時進行如下步驟:
[0021](I)攝像頭掃描手機所顯示的W1-Fi的SSID和密碼二維碼圖片；
[0022](2)解析并配置W1-Fi的SSID和密碼，實現臺燈與無線路由器以及手機的連接；
[0023](3)綁定用戶手機號碼；
[0024](4)設置臺燈名稱。
[0025]所述的工作參數設置流程包括:
[0026](I)臺燈與手機進行通信；
[0027](2)判斷是否有手機APP的設置參數信息，有進入下一步驟，否則返回上一步驟；
[0028](3)接收手機APP的設置參數信息，并將參數信息寫入flash ；
[0029](4)固件是否升級，是進入下一步驟，否則進入步驟⑴；
[0030](5)從遠程服務器下載最新固件，寫入flash ;
[0031](6)重新啟動系統，安裝下載的新固件后，返回步驟⑴。
[0032]所述的參數信息包括眼睛與桌面的允許垂直距離、頭部允許偏離垂直中線的角度、姿態檢測功能是否啟動。
[0033]所述的圖像處理和臺燈狀態控制流程，包括:
[0034](I)第一攝像頭和第二攝像頭采集圖像:
[0035](2)進行雙目立體匹配，根據第一攝像頭和第二攝像頭標定參數和設定參數再結合匹配結果重建現場空間點云；根據設定的臺燈與人之間的距離和設定的人體空間大小約束，分割出人體部位點云，判斷所采集的圖像是否在檢測范圍內，是進入步驟(3)，否則進入步驟⑶;
[0036](3)將無人計數器清零，然后判斷臺燈前原先是否處于有人的狀態，是進入步驟(5)，否則進入步驟(4);
[0037](4)增加臺燈的亮度，并將臺燈前設置為有人的狀態，啟動時長計時器后進入下一步驟；
[0038](5)判斷姿態檢測功能是否打開，是執行姿態檢測流程后再延時設定的時間后返回步驟(I)，否則延時設定的時間后返回步驟(I);
[0039](6)判斷臺燈前原先是否處于有人的狀態，是將無人計數器加1，進入步驟(7)，否則延時設定的時間后返回步驟(I);
[0040](7)判斷無人計數器的值是否大于設定值，是進入步驟(8)，否則延時設定的時間后返回步驟(I);
[0041](8)減小臺燈亮度，將臺燈前設置為無人的狀態，暫停時長計時器，延時設定的時間后返回步驟(I)。
[0042]步驟(5)所述的姿態檢測流程包括:
[0043](51)將分割出的人體部位點云投影到所采集的圖像中，確定出人在所述的圖像中的區域，并在所述的區域中進行人臉和眼睛的檢測，得出頭部偏離垂直中線的角度；
[0044](52)通過眼睛附近的點云，根據已標定攝像頭的外參數，計算出眼睛到攝像頭的垂直距離，加上系統設定的攝像頭到臺燈底面的距離，計算出眼睛到桌面的垂直距離；
[0045](53)判斷步驟(51)得到的角度是否在設定的范圍內，是則將角度錯誤計數器清零后進入步驟(55)，否則將角度錯誤計數器加I后進入步驟(54);
[0046](54)判斷角度錯誤計數器的計數是否大于設定值，是則通過語音報警角度錯誤后進入步驟(55)，否則直接進入步驟(55);
[0047](55)判斷步驟(52)得到的距離值是在設定的范圍內，是則將距離錯誤計數器清零后進入步驟(57)，否則將距離錯誤計數器加I后進入步驟(56);
[0048](56)判斷距離錯誤計數器的計數是否大于設定值，是由通過語音報警距離錯誤后進入步驟(57)，否則直接進入步驟(57);
[0049](57)判斷距離錯誤計數器和角度錯誤計數器的計數是否均為零，是則延長設定的時間后返回圖像處理和臺燈狀態控制流程繼續，否則，直接返回圖像處理和臺燈狀態控制流程繼續。
[0050]本發明的一種智能臺燈及其控制方法，圖像采集裝置可以采集臺燈用戶的上半身圖像，處理板對圖像進行計算得到用戶眼睛到桌面的