[发明专利]一种学生教室预防近视系统

说明书

本发明公开了一种学生教室预防近视系统，本发明所述学生教室预防近视系统使用人工智能的方法判断学生在上课时坐姿不正、头歪、低头等现象，并提供单独报警的方法，不影响教师上课和其他同学听讲。

技术领域

本发明涉及智能锁与身份认证领域，具体的为一种学生教室预防近视系统系统。

背景技术

随着当代通信科技的进步，手机、平板电脑等电子设备的功能越来越先进，使用者对手机、平板电脑等电子设备日益依赖，更加使使用者眼睛疲劳，尤其是中小学生的视力下降越来越成为一个不得不面对的问题，为了全面加强儿童青少年近视防控，教育部、国家卫生健康委员会共同起草《综合防控儿童青少年近视实施方案（征求意见稿）》，对2030年小学、中学毕业生的近视率提出了要求，各级教育部门也拿出了各种解决方案，如改善教室灯光、增加户外活动时间等，有些地方的学校甚至为课桌装上栏杆，用金属质地的栏杆阻止学生看书写字距离过近。如果不使用上述金属栏杆，没有一种简洁的方法能提醒学生坐姿，如果有学生写字、听讲的姿势不正确，由老师提醒，不但会占用老师的时间，还会打断其他同学的思路，也会打断老师的讲课思路，使老师上课、学生听讲效果打折扣，目前没有好的方法解决学生上课时头歪、低头等不良姿势这个问题。

发明内容

本发明所述一种学生教室预防近视系统。目的是解决中小学教室中课堂上学生坐姿头歪、低头等不合适姿势出现时的提醒、督促问题，在提醒坐姿不合适的学生时不能打扰老师上课和其他同学听讲，本发明所述一种学生教室预防近视系统包含识别部分和提醒部分，所述识别部分包含摄像模块、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，各部分的具体功能如下：

1、所述摄像模块，可以在所述控制模块的控制下调整焦距，并在所述控制模块的控制下拍摄图像，所述摄像模块在使用时设置在教室前端上部，所述摄像模块使用的摄像头使用广角效果会更好，广角摄像头在使用时可以安装位置尽量靠近教室的第一排桌椅，前提是第一排桌椅全部在摄像头的监控范围内，摄像头尽量靠近第一排桌椅的目的是摄像头位置到最后一排桌椅的连线与教室水平面的夹角尽量大，使从所述摄像模块的角度拍摄图片时，前排的学生不挡住后排的学生，方便所述控制模块识别有低头、歪头等不良姿势的学生。

2、所述控制模块，用于控制摄像模块和连接模块，并进行相关运算，具体功能如下：

1）在系统安装后，使用前校准焦距、距离的对应关系，并根据此关系建立对应表并存储，使用时直接用焦距作为输入查表，即可得到目前焦距对应的距离；

2）在系统使用前用低头、歪头的脸部照片训练支持向量机（SVM）或者Haar Adaboost等人工智能方法；

3）在系统安装后，使用前用焦距（即距离）、图像上的角度范围标定每一个座位；

4）识别距摄像头不同距离的物体，并在拍摄的图片上切割出相关的区域，步骤如下：

拍摄，由近到远按照设定的步长调节摄像模块调焦距用的超声波马达，按照由近及远从最近处开始，调节到设定的教室最远处，在每次调节时拍摄图像；

识别并分割区域并得到区域对应的距离，对每一张图片使用自动聚焦的算法计算相邻像素的差值，差值最大的图像区域即为当前焦距对应的物体的区域，焦距可以换算为距离，换算方式是在系统使用前根据校准焦距、距离的对应关系建立对应表；计算像素差值的方法是根据拍摄的多张照片，即调焦距步长相邻的三张照片，第n、n+1、n+2张照片，使用边缘检测或者边缘增强技术处理照片，处理完后的照片用边缘分隔成多个区域，计算第n、n+1、n+2张原照片每个区域内相邻像素的差值，如果某个区域n+1张原照片相邻像素的差值的绝对值的和大于第n、n+2张照片同一个区域内相邻像素的差值的绝对值的和，则认为这个区域内的物体是清楚的，也就是这个区域内的物体与摄像头的距离是当前超声波马达调整的焦距对应的距离；

5）用上述人工智能识别区域中的人脸，识别出的人脸即有低头、头歪现象的学生；