照明装置 |
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| 申请号 | CN201680003245.7 | 申请日 | 2016-03-10 | 公开(公告)号 | CN107409245A | 公开(公告)日 | 2017-11-28 |
| 申请人 | 博姆达株式会社; | 发明人 | 寺尾玄; 佐藤智纪; 鹤直树; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种能够远程且容易地确认使用者的作业状况的照明装置。本发明涉及的照明装置(10)包括： 光源 (62)；用于识别使用者的身体的一部分的摄像机(63、64)；基于摄像机(63、64)的识别结果，生成与使用者的作业相关的数据的控制部(110)、运算部(120)及 图像处理 部(130)；以及将与使用者的作业相关的数据发送至网络(N)的通信处理部(150)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种照明装置，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 照明装置技术领域[0001] 本发明涉及一种能够远程确认使用者的作业状况的照明装置。 背景技术[0002] 例如孩子在家里学习时，很多家庭无法做到一整天由父母陪伴，父母难以知道孩子实际上是否趴在桌上学习。 [0003] 不过，专利文献1中记载了一种设置摄像机作为信息通信终端发挥功能的照明装置，如果将这样的装置设置在孩子的桌上，则父母能够通过电视(TV)电话系统等确认摄像机的拍摄图像，并且还能够了解孩子的状态。 [0004] 现有技术文献 [0005] 专利文献 [0006] 专利文献1：日本特开平6-141214号公报 发明内容[0007] 发明要解决的问题 [0008] 然而，在专利文献1记载的照明装置中，确认者(父母)看到某一时间点的摄像机的拍摄图像后所能掌握的只是照明装置的使用者(孩子)在该时间点的状态，确认者为了知道使用者是否在认真地作业(学习)，至少必须在一段期间内实时地(或者事后重放所录制的图像)确认摄像机的拍摄图像。然后，即便确认者像这样花费了时间能够确认在一定时间内使用者自身的状态，但是也不容易掌握使用者实际上在做什么作业并且做到什么程度。 [0009] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够远程且容易地确认使用者的作业状况的照明装置。 [0010] 解决问题的手段 [0011] 为了解决上述问题，第一方面的本发明涉及一种照明装置，其包括：照明单元；用于识别使用者的身体的一部分的识别单元；数据生成单元，其基于上述识别单元的识别结果，生成与上述使用者的作业相关的数据；以及将与上述使用者的作业相关的数据发送至网络的通信单元。 [0012] 第二方面的本发明是在第一方面所述的照明装置中，上述通信单元将与上述使用者的作业相关的数据通过网络发送至服务器或信息终端装置。 [0013] 第三方面的本发明是在第一方面或第二方面所述的照明装置中，上述识别单元用于识别上述使用者的手，上述数据生成单元基于由上述识别单元识别出的上述使用者的手的状况，生成与上述使用者的作业相关的数据。 [0014] 第四方面的本发明是在第三方面所述的照明装置中，上述识别单元除了识别上述使用者的手以外，还识别上述使用者在作业中使用的物品。 [0015] 第五方面的本发明是在第四方面所述的照明装置中，上述识别单元识别纸类作为上述物品。 [0016] 第六方面的本发明是在第五方面所述的照明装置中，在上述识别单元识别出上述使用者的手和上述纸类的情况下，上述数据生成单元生成与上述使用者的读书作业相关的数据。 [0017] 第七方面的本发明是在第六方面所述的照明装置中，上述数据生成单元基于上述使用者的翻页的检测结果，生成与上述使用者的读书作业相关的数据。 [0018] 第八方面的本发明是在第四方面至第七方面中任一方面所述的照明装置中，上述识别单元识别书写用具作为上述物品。 [0019] 第九方面的本发明是在第八方面所述的照明装置中，在上述识别单元识别出上述使用者的手和上述书写用具的情况下，上述数据生成单元生成与上述使用者的书写作业相关的数据。 [0020] 根据本发明的照明装置，具备用于识别使用者的身体的一部分的识别单元、基于识别单元的识别结果生成与使用者的作业相关的数据的数据生成单元、以及将与使用者的作业相关的数据发送至网络的通信单元，因此想确认使用者的作业状况的确认者或用于此目的的装置，通过将能接收与使用者的作业相关的数据的设备与网络连接，就能够远程且容易地确认该作业状况。 [0021] 尤其是，在与网络连接的设备为服务器或信息终端装置的情况下，通过使生成最终所需数据的工序的大部分工作由处理能力较高的服务器或信息终端装置分担，能够减轻照明装置生成数据的负荷。并且，在与网络连接的设备为要确认使用者的作业状况的确认者的信息终端装置的情况下，确认者能够直接且迅速地确认该作业状况。 [0022] 此外，在识别单元识别使用者的手并且数据生成单元基于该使用者的手的状况来生成数据的情况下，由于认为在照明下使用者的大部分作业是用手进行的，所以容易收集供生成数据的信息，特别是对于通常在照明下进行的读书作业和书写作业，能够高效且精确地收集信息。而且，如果基于使用者翻页的检测结果来生成数据，则与读书作业相关的生成数据的精度会很高。 [0024] 图1是示出本发明的实施方式涉及的照明装置设置于桌上的状态的说明图。 [0025] 图2是示出图1的照明装置的说明图。 [0026] 图3是示出图1的照明装置的灯头部的说明图。 [0027] 图4是示出图1的照明装置与网络连接的状态的框图。 [0028] 图5是示出图1的照明装置的动作的流程图。 [0029] 图6是示出使用者手拿书写用具的状态的拍摄图像的说明图。 [0030] 图7(a)是示出使用者两手拿书阅读的状态的拍摄图像的说明图，图7(b)是示出图7(a)的使用者两手翻书页的状态的拍摄图像的说明图。 [0031] 图8(a)是示出使用者要单手翻书页的状态的拍摄图像的说明图，图8(b)是示出图8(a)的使用者单手翻开书页的状态的拍摄图像的说明图。 [0032] 图9是示出使用者两手翻书页时两手距离随时间变化的说明图。 [0033] 图10是示出用于判断使用者是否进行了翻页的处理的流程图。 [0034] 图11是示出确认者的信息终端装置中与使用者的作业相关的数据的显示例的说明图。 [0035] 附图标记说明 [0036] 10 照明装置 [0038] 21 面部摄像机 [0039] 22 操作部 [0040] 23 旋转轴 [0041] 25 固定用夹具 [0042] 30 臂机构 [0043] 40 臂部 [0044] 41 第一臂 [0045] 42 第二臂 [0046] 43 仰角调节部件 [0047] 44 摆头部件 [0048] 45 灯头安装部 [0049] 50 臂动作部 [0050] 51 第一电动机 [0052] 52 第二电动机 [0053] 52a 第二角度传感器 [0054] 53 第三电动机 [0055] 53a 第三角度传感器 [0056] 54 第四电动机 [0057] 54a 第四角度传感器 [0058] 55 第五电动机 [0059] 55a 第五角度传感器 [0060] 56 第六电动机 [0061] 56a 第六角度传感器 [0062] 60 灯头部 [0063] 61 灯头座 [0065] 63、64 摄像机(识别单元) [0066] 110 控制部(数据生成单元) [0067] 120 运算部(数据生成单元) [0068] 130 图像处理部(数据生成单元) [0069] 140 通信处理部(通信单元) [0070] 150 通知部 [0071] 200 服务器 [0072] 300 信息终端装置 [0073] N 网络 [0074] H 使用者 [0075] M 确认者 [0076] D 桌子 具体实施方式[0077] 利用附图来说明用于实施本发明的方式。 [0078] [照明装置的结构] [0079] 图1至图3示出本发明涉及的照明装置。该照明装置10具备：载置于桌子D上的基座部20；用于将基座部20固定于桌子D的固定用夹具25；臂机构30，其基端侧安装于基座部20，在其前端侧安装有设置有后述的光源62的灯头部60，并且在桌子D的上方对光源62进行定位。 [0080] 在基座部20的壳体前表面设置有能够拍摄坐在照明装置10前面的使用者H的面部的面部摄像机21，在基座部20的壳体上表面设置有用于照明的开/关及各种设定、模式变更的触摸面板式操作部22。此外，如图4所示，在基座部20的壳体内部设置有控制部110、运算部120、图像处理部130、通信处理部140、通知部150。 [0081] 臂机构30具备臂部40、以及使臂部40进行动作的臂动作部50。 [0082] 臂部40具备：设置于内置在基座部20的旋转轴23的、向箭头α1方向(围绕垂直方向的轴)转动并且向箭头α2方向(围绕水平方向的轴)转动的第一臂41；设置于第一臂41的前端侧的、向箭头α3方向(围绕水平方向的轴)转动的第二臂42；设置于第二臂42的前端侧的、向箭头α4方向(围绕水平方向的轴)转动的仰角调节部件43；设置于仰角调节部件43的、向箭头α5方向转动的摆头部件44；以及设置于摆头部件44的灯头安装部45。在灯头安装部45以向箭头α6方向转动自由的方式安装有灯头部60。 [0083] 臂动作部50具备：使旋转轴23向箭头α1方向转动的第一电动机51以及检测第一臂41在箭头α1方向上的角度位置的第一角度传感器51a；使第一臂41向箭头α2方向转动的第二电动机52以及检测第一臂41在箭头α2方向上的角度位置的第二角度传感器52a；使第二臂42向箭头α3方向转动的第三电动机53以及检测第二臂41在箭头α3方向上的角度位置的第三角度传感器53a；使仰角调节部件43向箭头α4方向转动的第四电动机54以及检测仰角调节部件43在箭头α4方向上的角度位置的第四角度传感器54a；使摆头部件44向箭头α5方向转动的第五电动机55以及检测摆头部件44在箭头α5方向上的角度位置的第五角度传感器55a；以及使灯头部60向箭头α6方向转动的第六电动机56以及检测灯头部60在箭头α6方向上的角度位置的第六角度传感器56a。 [0084] 灯头部60具备：俯视时呈长方形的灯头座61；设置于灯头座61的下表面的、用于照射桌子D上方的光源62；设置于光源62的发光面内的、能够拍摄使用者H的作业状态(桌子D上方的状态)的摄像机63、64；以及设置于灯头座61的上表面的、用于检测环境状况的照度传感器65。 [0085] 控制部110与操作部22、运算部120、图像处理部130、通信处理部140、通知部150连接，对它们进行协同控制，并进行光源62的点亮控制和臂动作部50的动作控制。 [0086] 运算部120基于图像处理部130的图像处理结果等进行各种运算。 [0087] 图像处理部130与面部摄像机21以及摄像机63、64连接，对面部摄像机21以及摄像机63、64的拍摄图像进行图像处理。这里，图像处理部130中登记有表示使用者的面部及手、使用者所使用的书写用具、纸类(书籍、资料、笔记本等)的特征的大量示教(teaching)数据(数值数据)，该示教数据用于图像识别，所述图像识别是通过利用Haar-like特征和AdaBoost算法制作的软件进行的。 [0088] 通信处理部140通过网络(通信路径)N与服务器200和确认者的信息终端装置300连接，进行照明装置10与服务器200及信息终端装置300的通信处理。 [0089] 通知部150具有如下功能：根据通过网络N接收到的数据，利用光、声音、显示、动作向使用者发出通知。具体而言，生成与如下各方法相关的信息发送到控制部110：光源62的点灭、来自扬声器(图示省略)的声音、音乐播放、操作部22中的显示器显示、臂机构30以及灯头部60的动作等。 [0090] [照明装置的模式] [0091] 在照明装置10中准备有“待机模式”、“设备设定模式”、“通常动作模式”这三个模式。 [0092] “待机模式”是进行照明装置10的待机处理的模式，在照明装置10的主电源接通时(在没有主电源的情况下，将电源插头插入到插座中)，转换成该模式。在“待机模式”中，控制部110不进行光源62的点亮控制和臂动作部50的动作控制。 [0093] “设备设定模式”是进行“通信处理部140与网络N的连接”、“服务器200/信息终端装置300在通信处理部140的注册”、“校准”等各设定的模式。 [0094] 这里，关于“通信处理部140与网络N的连接”可以考虑是例如在网络N为适合Wi-Fi(注册商标)的无线LAN(局域网)的情况下利用WPS功能使通信处理部140与网络N连接。即，在使用者等按下作为无线LAN的接入点(access point)的无线LAN路由器(图示省略)的用于WPS连接的按钮后，通过对照明装置10的操作部22进行操作，通信处理部140从无线LAN路由器获得广播的ESSID和密码。通过该ESSID和密码，通信处理部140可以与Wi-Fi连接。网络N也可以不是适合Wi-Fi的无线LAN，而是ZigBee(注册商标)、蓝牙(Bluetooth)(注册商标)、由手机服务商等提供的移动网络、互联网或有线LAN及串行通信等只要能够在照明装置10与服务器200或信息终端装置300之间相互发送接收数据即可。 [0095] “服务器200/信息终端装置300在通信处理部140的注册”是指在照明装置10进行数据发送接收之前，注册用于在网络N上识别服务器200/信息终端装置300的信息。例如，在照明装置10等待来自同一个LAN上的任意装置的基于UDP通信的连接的情况下，当服务器200/信息终端装置300与照明装置10连接时，服务器200/信息终端装置300获取注册在通信处理部140中的地址，并且将服务器200/信息终端装置300的地址发送至照明装置10，照明装置10将服务器200/信息终端装置300的地址注册到通信处理部140。由此，服务器200/信息终端装置300在同一个LAN内照明装置10进行数据的发送接收的期间，能够在任意时刻与通信处理部140进行数据的发送接收。 [0096] “校准”是指在照明装置10识别使用者的面部及手、或使用者所使用的书写用具时，为了提高该识别精度而将特征量追加给示教数据。具体而言，使用者等使用面部摄像机21和摄像机63、64多次拍摄使用者的面部及手、或使用者所使用的书写用具的图像(例如，对于手拍摄多种手的姿态(张开手的样子、握住手的样子、拿着书写用具的样子)，对于书写用具拍摄多个状态(手持的样子、放置的样子))，图像处理部130基于已登记的示教数据从各拍摄图像提取使用者的面部及手、书写用具的一部分，由运算部120基于该多个提取图像计算作为关于使用者的面部及手、书写用具的特征的信息，将其追加到示教数据中。 [0097] “通常动作模式”是使用者在照明下作业时所使用的模式，以下对该模式进行详细说明。 [0098] [照明装置的动作：概要] [0099] 照明装置10通过控制部110的控制，在其主电源接通时成为“待机模式”，在操作部22的照明开/关画面中开启照明时点亮光源62而成为“通常动作模式”，在关闭照明时使光源62熄灭而成为“待机模式”。为了使照明装置10成为“设备设定模式”，在操作部22的模式变更画面中进行选择即可。 [0100] 在照明装置10进入“通常动作模式”时，控制部110首先通过面部摄像机21拍摄使用者H的面部图像(步骤1：图5中记为“S.1”，以下同样)。将基于该拍摄图像由图像处理部130提取的特征量与通过校准而进行了追加的与使用者的面部图像相关的示教数据进行对比，来识别使用者H是否为预先设想的使用者(步骤2)。 [0101] 在使用者H为预先设想的使用者的情况下，控制部110认为特定使用者(例如孩子)开始使用照明装置10而将该信息通过通信处理部140发送给服务器200或确认者M(例如使用者即孩子的父母)的信息终端装置300(步骤3)。从照明装置10发送至服务器200的信息保存在服务器200中，任何时候都能够从信息终端装置300进行确认。 [0102] 接着，控制部110通过摄像机63、64拍摄桌子D上方(步骤4)，保存该拍摄图像(步骤5)，并且基于该拍摄图像由图像处理部130分别检测使用者H的手、纸类(书籍、资料、笔记本等)、书写用具(步骤6、步骤7、步骤8)。进而，控制部110还对检测出的手是否在移动(能够基于所保存的多个拍摄图像的时序差异进行判断)、手是否拿着书写用具(如图6所示，如果拍摄图像中检测出手的区域Eh与检测出书写用具的区域Ep重叠，则能够判断为手拿着书写用具)进行检测(步骤9、步骤10)。这里的检测是如上述那样通过使用Haar-like特征量和AdaBoost算法的软件进行的，但是为了防止误检测，关于使用者H的手的检测也可以考虑肌肤的颜色及手的动作，关于书写用具的检测也可以考虑书写用具的动作及轮廓形状。 [0103] 接着，控制部110按照表1所例示的那样，将使用者的作业分类为“读书”、“书写”、“其他”、“未作业”(步骤11)。 [0104] [表1] [0105] [0106] 这里，“其他”是指尽管检测出手或纸类但又不对应于“读书”、“书写”的情况下的粘土手工等作业，在手和纸类均没有被检测出的情况下归类为“未作业”。 [0107] 然后，控制部110反复进行步骤4至步骤11的处理(步骤12)，并且每隔一定时间统计与作业相关的信息发送至服务器200或信息终端装置300(步骤13、步骤14)。 [0108] [照明装置的动作：读书作业时] [0109] 在作业为“读书”且发生翻书页的情况下，控制部110可以以如下方式高精度地检测读书时间。 [0110] 即，在读书时间内定期地发生翻页，将直到发生翻页之后的经过时间达到超时为止或从发生翻页开始到下一次发生翻页为止的时间设为该页的读书时间Ti，则TR＝ΣTi为读书时间。翻页能够通过手的位置移动方式来求取，但是设想两手翻书页的情况和单手翻页的情况，如图7所示，拍摄图像中与书籍的区域Eb重叠的手的区域Eh的数量为两个的情况下，认为是两手接触书籍而用两手翻书的情况，如图8所示，与书籍的区域Eb重叠的手的区域Eh的数量为一个的情况下，认为是单手接触书籍而用单手翻书的情况(总之，根据接触书籍的手的数量来识别两手翻书的情况和单手翻书的情况)。 [0111] 在用两手翻书页的情况下，如图7(b)所示，两手的位置暂时靠近。因此，在手的区域Eh与书籍的区域Eb重叠的期间，测算两个手的区域Eh、Eh的相隔距离D，并将其与时间一同记录，如图9所示，在发生了D＞Dopen→D＜Dturn→D＞Dopen(Dopen：用于识别为翻开书页的最小距离，Dturn：用于判断为翻页的阈值)这样的变化的情况下，如果该变化的间隔时间t1、t2、t3满足t1、t3＜Tmax(Tmax：用于识别为翻页的最大时间)，则能够判断为进行了翻页。 [0112] 另一方面，在用单手翻书页的情况下，根据手相对于书籍的位置移动模式来判断翻书。即，在用单手翻页的情况下，如图8(a)以及图8(b)所示，根据手从书籍的一端移动到另一端，能够判断为在发生该情况的时刻进行了翻页(与上述同样，也对翻页的间隔时间t是否满足t＜Tmax进行判断)。 [0113] 在进行了翻页时，如果每次都拍摄书籍来获取该拍摄图像，对其进行OCR解析后保存，则通过与参照上一次翻页所得到的书页内容进行比较，就能够可靠地判断翻页的发生(图10)。 [0114] 此外，在翻页时对新的一页赋予标识符或者对书籍赋予QR码(二维码)(注册商标)等用于确定书籍种类及页数的标记并用摄像机进行读取，由此能够获取与翻页的时刻及参照该时刻所得到的书页相关的一览信息。根据该一览信息，能够获知使用者是否长时间地看了某一页，如果对多个使用者收集该信息，则对于学校及课外班、出版社等改善授课或改善教科书是有益的。 [0115] [照明装置的动作：书写作业时] [0116] 在作业为“书写”的情况下，控制部110可以以如下方式高精度地检测书写时间。 [0117] 即，通过反复进行步骤4至步骤11来定期地获得拍摄图像，在“书写”的情况下，确认时刻t时的拍摄图像与时刻(t+T)时的下一个拍摄图像之间在书写对象区域内是否存在差异，在存在差异的情况下，认为在从时刻t至时刻(t+T)的时间为T的期间内使用者进行了书写，而在没有差异的情况下，认为在该时间为T的期间内使用者没有进行书写，并且求取书写时间Tw＝Σk·T(其中，系数k在进行了书写的情况下为1，除此以外的情况下为0)。关于该书写时间，在照明装置10的基座部20等设置振动传感器，可以通过使无法检测到伴随书写而产生的桌子D的振动的时间段不包含在书写时间内等，来提高精度。 [0118] 此外，对于根据拍摄图像的差异所获得的书写内容，也可以通过图像识别来计算字数，或者仅根据该书写内容在书写对象区域等内所占的图像大小比例，来求取书写量。 [0119] [信息终端装置的显示] [0120] 控制部110每隔一定时间统计与作业相关的信息，并发送至服务器200或信息终端装置300(步骤13、14)，此时，优选将作业状态的累加时间以及作业状态的时间变化的信息直接(或通过服务器200)显示在信息终端装置300中，以确认者看一眼就能够理解作业内容的方式可视化。 [0121] 具体而言，能够确认各作业的比例及其时序变化，由此确认者能够确认当前使用者在作业中投入多少专注力、或者此前什么作业完成到什么程度。整理的方法可以考虑各种方法，例如如图11所示，将最近一小时内的作业内容的比例做成饼状图、作业效率做成折线图，并将它们显示在信息终端装置300中，由此能够远程且容易地了解到下述情况：虽然使用者的家庭作业中有较多的书写作业但“书写”的时间较少，或者作业效率(如果将“读书”和“书写”设为作业，则作业效率P＝{(读书时间+书写时间)/经过时间})以较高的值推移因而集中于作业等。 [0122] 在图11中，在画面显示的下部显示有“很努力呀！”和“加油！”的按钮，当确认者按下该按钮时，与按钮相对应的消息信号从信息终端装置300通过网络N发送至照明装置10，控制部110接收到消息信号时，由通知部150通过光、声音、操作部22中的显示器显示或者臂部40的摆动等发出与“很努力呀！”或“加油！”这样的消息相对应的通知。 [0123] [照明装置的作用·效果] [0124] 本实施方式涉及的照明装置10中，具备：用于识别使用者的手的摄像机63、64；基于摄像机63、64的识别结果而生成与使用者的作业相关的数据的控制部110、运算部120以及图像处理部130；以及将与使用者的作业相关的数据发送至网络N的通信处理部140，因此想确认使用者的作业状况的确认者能够通过将可以接收该数据的信息终端装置300与网络N连接，来远程且容易而迅速地确认该作业状况。 [0125] 此外，摄像机63、64识别使用者的手，基于该使用者的手的状况生成数据，因此对于使用者使用手进行的读书作业及书写作业，能够高效且精确地收集信息。 [0126] 以上，对用于实施本发明的方式进行了例示，但是本发明的实施方式不限于此，也可以在不脱离发明主旨的范围内进行适当变更等。 [0127] 例如，在上述实施方式中，通过摄像机识别手来作为使用者的身体的一部分，但是也可以构成为识别手以外的部分：检测使用者的面部轮廓和眼睛来求取眼睛的位置及面部所朝向的方向，将面部朝向桌上时计算为作业时间，眼睛与桌子的距离单调减少时判断为疲劳，该距离上下波动时判断为注意力集中等。 [0128] 此外，也可以构成为：不使用摄像机作为用于识别使用者身体的一部分的装置，而是基于通过对桌上整面扫描激光或毫米波激光利用其反射测量距离来获得的桌上的凹凸图像、或通过热成像获得的桌上的温度分布图像，识别身体的一部分。 [0129] 此外，关于照明装置中与使用者的作业相关的数据生成，可以将图像拍摄等限制在最低限度，之后的处理也可以由服务器或信息终端装置等外部装置进行，当然供确认者选择的显示在信息终端装置中的消息也可以不是“很努力呀！”、“加油！”等鼓励的内容。 [0130] 产业上的可利用性 [0131] 本发明能够应用于父母或学校、学习班等要确认孩子在家里等场所的学习状况的情况、使用者要掌握在照明下从事作业的作业人员的工作状况的情况、以及其他广泛的用途，特别适合于帮助儿童独自学习。 |
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