用于监视用户在计算机屏幕处的活动以促进运动性的方法和装置.pdf

提供了一种用于促进用户运动性的系统和方法。根据本发明，监视系统(10，12，14)接收与计算机(14)的用户(15)以及和计算机(14)相关联的显示器(16)相关联的信息，其中显示器(16)与监视系统(10，12，14)相耦合。计算机基于所接收的信息产生给用户(15)的反馈(30，32，34，36)。

1.  一种用于促进计算机(14)的用户的运动性的系统，包括：
与计算机(14)相关联的显示器(16)；
与计算机(14)相关联的、用于监视用户(15)的计算机活动的监视系统(10，12，14)；以及
在所监视的活动在预定水平之下时在显示器上产生给用户的反馈(28，36)。

2.  如权利要求1所述的系统，其中所述反馈进一步包括在显示器上显示的元件(30，32，36)的视觉特性的改变。

3.  如权利要求2所述的系统，其中，所述元件与连接到计算机的输入设备(30，32)相关联。

4.  如权利要求3所述的系统，其中所述元件包括鼠标指针(28)。

5.  如权利要求4所述的系统，其中所述反馈包括所述鼠标指针的颜色或者形状(30，32)的改变。

6.  如权利要求4所述的系统，其中所述反馈包括所述鼠标指针的运动(34)。

7.  如权利要求1所述的系统，其中所述反馈包括所述显示器上的屏幕图像的软件产生的旋转(36)。

8.  如权利要求7所述的系统，其中所述反馈包括所显示图像的软件驱动的、小的连续翻转运动(36)。

9.  如权利要求1所述的系统，其中所述监视系统进一步包括与显示器(16)相关联的照相机(12)。

10.  如权利要求1所述的系统，其中，所监视的计算机活动进一步包括用户(15)相对于所述显示器的人机工程学定位(38)，而且所述反馈是在用户相对于所述显示器不恰当地人体工程学定位时在显示器(16)上软件产生给用户的。

11.  如权利要求10所述的系统，其中，所述人机工程学定位进一步包括用户到所述显示器(16)的视距(38)。

12.  如权利要求10所述的系统，其中，所述人机工程学定位进一步包括用户到所述显示器(16)的视角(37)。

13.  如权利要求1所述的系统，其中，所监视的计算机活动进一步包括在预定时段期间用户(24，26)相对于所述显示器(16)的运动，而且所述反馈是在预定时段期间所监视的活动在预定水平之下时在所述显示器上产生给用户的。

14.  如权利要求13所述的系统，其中，所监视的计算机活动进一步包括用户的瞳孔(24，26)相对于所述显示器(16)的运动。

15.  一种促进计算机(14)的用户的运动性的方法，其中计算机具有显示器(16)，该方法包括：
利用与计算机(14)相关联的监视系统(10，12，14)监视用户(15)的计算机活动；以及
基于用户的活动在所述显示器(16)上产生给用户(15)的反馈(50)。

16.  如权利要求15所述的方法，进一步包括：监视用户(15)相对于所述显示器的人机工程学定位(12)，以及产生给用户的反馈(16)以纠正不适当的人机工程学位置。

17.  如权利要求16所述的方法，其中，所述人机工程学定位进一步包括用户到所述显示器的视距(38)或者用户到所述显示器的视角。

18.  如权利要求15所述的方法，进一步包括：监视在预定时段内用户(10，24，26)相对于所述显示器的运动，以及如果在预定时段期间所监视的活动在预定水平之下，则产生给用户的反馈(50)。

19.  如权利要求18所述的方法，进一步包括：监视用户的瞳孔(24，26)相对于所述显示器(16)的运动。

20.  如权利要求15所述的方法，其中所述反馈是软件产生的反馈，其进一步包括在所述显示器上显示的元件(30，32，34)的视觉特性的改变。

21.  如权利要求20所述的方法，其中所述反馈包括在所述显示器上显示的鼠标指针(30，32，34)的颜色、形状或者位置的改变。

22.  如权利要求20所述的方法，其中，所述反馈包括在所述显示器上的屏幕图像(36)的旋转以及所显示图像的小的连续翻转运动中的至少一个。

23.  一种包含计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令在计算机实现的系统中执行时用于促进计算机(14)的用户的运动性，所述计算机具有显示器(16)，所述方法包括：
利用与计算机实现的系统(14)相关联的监视系统(10，12，14)来监视用户(15)的计算机活动；以及
在所监视的活动在预定水平之下时在显示器(16)上产生给用户(15)的反馈(50)。

用于监视用户在计算机屏幕处的活动以促进运动性的方法和装置
本发明总体上涉及用于监视用户在计算机处的活动的设备和方法，更具体地说，涉及用于监视用户活动以促进运动性(motility)的设备和方法。
在计算机屏幕后工作的人具有不受欢迎的、在长时间的时段内保持不变的身体姿势的趋势。这典型地导致了颈部和肩部的生硬。应当注意到，当相同的身体姿势被保持长时间的时段时，即使保持正确的身体姿势，对于利用计算机工作的人来说也具有负面效应。当在长时间的时段内执行计算机屏幕工作时，推荐进行身体姿势的频繁且小的改变，从而防止重复性劳损(Repetitive Strain Injuries，RSI)。身体姿势的小的改变被称为运动性。
此外，根据人机工程学研究，已知具有恰当的视角在最小化视觉和肌骨失常方面是重要的。根据观察，已知许多人把他们的监视器置于过高的位置上。这部分地是因为人们在放置监视器期间笔直地坐着而在实际使用期间往后坐在他们的椅子中，而且部分地是因为用户认为他们把监视器置于正确的位置，但是他们在这个问题上缺乏知识或者测量得不准确。这个问题通常通过在常规使用期间在恰当定位方面训练用户和加强恰当定位来解决。然而，因为用户倾向于对他们相对于计算机显示器的视距或者视角具有不准确的了解，所以这种训练通常是不完善的。
各种用于引起运动性的设备是已知的。一个例子是被称作Kinetic-XS(参见http://www.kinetic-xs.nl)的产品，其公开了一种布置在计算机显示器和显示器支承臂之间的机动化适配器。该适配器引起了显示器单元在用户的矢状面中绕位于计算机显示器质心处的轴的很缓慢的旋转(以0.4Hz旋转2度)。因为显示器的旋转，所以坐在显示器前面的人已经增加了头部的运动，并因此增大了颈部动作。然而，这种解决方案的不利之处是整个计算机显示器的旋转，这需要机动化的适配器。
存在有其他的监视计算机屏幕工作人员的运动性的方式，诸如在办公椅的座位中使用压力传感器，但是这些种解决方案不是简单和低成本的。
然而，现有的训练用户改变行为的手段或者程序的重要缺点是：这种手段或者程序通常会打断用户或者需要用户切换到不同于现有操作方式的不同方式。例如，用户获得弹出式屏幕，并且在他们已经“点击离开”该屏幕之前通常不能继续他们的相应工作。对于训练用户更加人体工程学地工作以防止RSI或者促进运动性的应用而言，期望有不同种类的反馈。
这种解决方案包括用于促进计算机用户的运动性的设备和方法。根据本发明，监视系统10、12、14接收与计算机14的用户15以及和计算机14相关联的显示器16相关联的信息，其中显示器16与监视系统10、12、14相耦合。计算机基于所接收的信息产生给用户15的反馈30、32、34、36。
监视系统优选地包括与计算机显示器16相关联或者集成到计算机显示器16中的照相机12，诸如例如webcam(网络照相机)。监视系统所监视的用户的计算机活动优选地是用户的非人机工程学的位置或者在某个时段上缺少相对于计算机显示器的运动。产生给用户的反馈的一个例子是在显示屏上的元素的视觉特性的改变，诸如鼠标指针28或者其他输入设备的颜色或者形状的改变。反馈的另一个例子是软件产生的显示图像36的旋转或者平移。
在示例性实施例中，为了劝说用户改变行为以及降低用户形成RSI的风险，如果所监视到的活动低于预定水平，则产生给用户的反馈。
附图用来根据本发明进一步举例说明各种实施例以及解释各种原理和优点，其中在附图中贯穿各个单独的视图用相似的参考数字表示同样或者功能上类似的单元，而且附图连同以下的详细说明一起并入说明书中并且成为说明书的一部分。
图1是根据本发明实施例的坐标系统的例子。
图2是根据本发明实施例的例子。
图3是根据本发明实施例的脸部识别和眼睛运动检测的例子。
图4是根据本发明实施例的改变鼠标指针的颜色、形状等的例子。
图5是根据本发明实施例的例子。
图6A是根据本发明实施例的屏幕旋转的例子。
图6B是根据本发明实施例的应用的例于。
图7是根据本发明实施例的流程图的例子。
技术人员应当意识到，图中的单元是为了简单和清楚起见而示出的，并且不一定是按比例绘制的。例如，图中的某些单元的尺寸可能相对于其他单元被放大了，以提高对本发明实施例的理解。
在详细描述根据本发明的实施例之前，应当认识到，实施例主要在于：与基于使用来劝说与可视的显示监视器相关联的用户改变行为有关的方法步骤和装置部件的组合。因此，在附图中已经通过惯用符号适当地表示了这些装置部件和方法步骤，其中附图仅仅示出了与理解本发明的实施例有关的那些具体细节，以免因对于得益于此处描述的本领域普通技术人员而言很显然的细节而模糊了所公开的内容。
应当意识到，在此处描述的本发明的实施例可以包括一个或多个传统的处理器和独特的存储程序指令，所述存储程序指令控制所述一个或多个处理器、并连同某些非处理器电路一起来实现在此处所描述的、基于使用来劝说与可视的显示监视器相关联的用户改变行为的功能中的某些、大多数或者全部功能。非处理器电路可以包括但是不局限于无线电接收机、无线电发射机、信号驱动器、时钟电路、电源电路和用户输入设备。同样地，这些功能可以被解释为用于执行基于使用而劝说与可视的显示监视器相关联的用户改变行为的方法的步骤。作为选择，某些功能或者全部功能能够通过没有存储程序指令的状态机来实现，或者在一个或多个专用集成电路(ASIC)中实现，其中在专用集成电路中每个功能或者一些特定功能的某些组合被实现为定制逻辑。当然，能够使用两种方式的组合。因此，在此处已经描述了用于这些功能的方法和装置。此外，可以预期的是，尽管可能受例如可用时间、现代技术和经济方面的考虑等推动而做出重要的努力和许多设计选择，但是本领域技术人员在受到在此处公开的概念和原理的指导时，将能够容易地利用最少的实验产生这种软件指令和程序以及IC。
在图1至3中举例说明了本发明的一个实施例。图1图形地示出了二维图象，其描绘了由诸如摄像机或者网络照相机(webcam)12(图2)之类的监视系统所拍摄的邻域10。网络照相机12与诸如计算机14之类的、具有与之相关联的显示器16的计算设备相耦合。虽然示出了膝上型计算机，但是应当意识到，能够使用诸如台式计算机之类的其他计算平台。网络照相机12靠近显示器16放置，或者如较新的计算机模型中更普遍的那样被集成到显示器主体中(未示出)。网络照相机12监视并且记录用户活动，例如而不限于屏幕工作人员15在计算机14的显示器16前面的动作或者无行动。在计算机14上运行的软件算法监视和/或跟踪屏幕工作人员15在一段时间内的位置或者身体姿势。当发现在长时间的屏幕工作时段内，所检测到的身体姿势没有足够的改变时，屏幕工作人员15接收反馈以及关于它的建议。换句话说，如果所监视到的活动低于预定水平，则为了劝说用户改变行为以及降低用户形成RSI的风险，屏幕工作人员15接收反馈和/或关于它的建议。
能够通过由诸如网络照相机12或者其他视频记录设备(未示出)之类的监视系统拍摄的图像来获得所检测到的身体定位的改变，由此固定点(x，y)在预定时段过去之后在预定邻域10之内(x′，y′)或者在预定邻域10之外(x＂，y＂)。如果在预定邻域10之外(x＂，y＂)，则不需要反馈或者动作。如果在预定邻域10之内(x′，y′)，则执行某些动作或者反馈，这在下文中进行描述。点(x，y)可以是例如在屏幕工作人员15的眼睛18(图2)处或者附近的点。反馈包括在屏幕16上显示消息；或者如在此处描述的各种实施例中清楚表示的那样。
以图3举例来说，对身体姿势的计算机化跟踪能够通过检测和跟踪屏幕工作人员15的身体轮廓以及在用户脸部20上的指定邻域10之内的瞳孔24、26来执行。当发现所检测到的身体姿势在长时间的屏幕工作时段内没有足够的改变时，屏幕工作人员15获得反馈和/或关于它的建议。例如，如果身体姿势改变小于阈值，则屏幕将通过在屏幕上提供指示来提供反馈，屏幕工作人员15将会把这理解为改变行为的指示。
图3示出了图1和2中的系统的实践例子。在屏幕工作人员15的左眼处或者其附近的第一点24是点(x，y)的等效点。作为选择，在屏幕工作人员15的右眼处或者其附近的第二点26是点(x′，y′)的等效点。对于第一点24和第二点26二者，在屏幕工作人员15的脸部20上指定了预定的邻域10。利用诸如网络照相机12之类的监视设备(其或者被集成到显示器16中或者与显示器16相耦合)和计算机14中的特定软件算法，随着时间监视屏幕工作人员15的点24和26的身体姿势、定位和/或运动。基于这种监视，相应地给出优选包括有关身体姿势的频繁改变的建议的反馈。因此，能够降低形成RSI的风险。
当期望解决运动性问题和减少形成RSI的风险时，将反馈提供给用户。在一个例子中，经由网络照相机12等监视用户在一段时间内的运动。视情况而定，这种运动能够是如图3所示对用户瞳孔的跟踪，或者是对屏幕工作人员15的其他身体部分的运动或者定位的跟踪。其他被监视的活动可包括键盘动作、鼠标动作等。当基于在某个长时间的屏幕工作时段内跟踪瞳孔和身体轮廓而发现所监视的动作、例如检测到的身体姿势没有足够的改变时，屏幕工作人员15获得包括在本发明各种实施例中的反馈和/或建议。可以并入各种会触发反馈和/或建议的阈值水平。
在图4中，根据本发明的一个实施例，劝说用户降低形成RSI的风险以进行休息、进行锻炼和改变行为的一种方式是改变显示器上的单元、如显示器16上的鼠标指针28(图2)的视觉特性。基于所监视到的计算机使用和从例如网络照相机12导出的信息，改变显示器16上的元件的视觉特性。计算机使用包括键盘动作、鼠标动作等。从网络照相机12导出的信息包括视距、视角、观察时间等。在显示器16上的元件的视觉特性包括鼠标指针28或者光标等的形状、颜色及其他特性。例如，鼠标指针28可以改变颜色或者厚度，从而导致变色(未显示)和变粗的鼠标指针30。作为选择，鼠标指针28可以变成包围鼠标指针28附近的外围或者邻域的某物，诸如在所述外围或者邻域内的鼠标指针28附近的闪烁点或者射线32。作为选择，如图5所示，鼠标指针28可以以预定速率在预定邻域34附近跳动或者上下移动。视觉特性的这种改变是通知用户以提高运动性的信号。
在此处描述了关于鼠标指针28的若干变化。优选地，选择帮助用户15的最好的变化是创建要进行休息、锻炼等的迫切要求的那个。用户15可以具有随网络照相机或者监视系统所监视的计算机活动的种类而改变视觉特性的选项。例如，如果用户的人机工程学定位是不适当的则鼠标指针28可以改变颜色，和/或如果用户暂时没有运动则鼠标指针28可以开始闪烁。因此，多种的反馈方案是可能的，其中一个或多个显示的元件如用户可修改的和所期望的那样改变视觉特性。
如能够意识到的那样，与通过在计算机上启动单独的应用或者通过参考诸如训练指南等的外部源来产生反馈相比较，修改通常总是出现在显示器上并且难以忽视的、例如鼠标指针的视觉特性向用户提供了即时反馈。这个反馈模型允许用户接收反馈并且继续在同一个应用上的工作而不用转到单独的或者外部的应用来清除反馈消息等。
在图6A中，根据另一实施例，为了促进屏幕工作人员15的颈部22和肩部的小的运动，在计算机屏幕16上的显示图像被旋转36或者平移(未显示)。例如，在计算机监视器16上的显示图像可以被缓慢地旋转很小的角度(例如，以0.4Hz旋转2度)，以便提高运动性和防止屏幕工作人员15(图2)的长时间的姿势不变。旋转的显示屏幕图像36激励了屏幕工作人员15的颈部22和肩部的肌肉以防止RSI型伤害。如能够看到的那样，只有显示图像本身被旋转，而不是如以上结合Kinetic-XS产品所讨论的那样旋转整个计算机屏幕16。根据本发明的一个实施例，旋转或者平移动作完全是软件驱动的动作，这不像利用Kinetic-XS产品那样需要附加的硬件。安装在用户的计算机14上的软件在计算机屏幕16上呈现原始图像的翻转图像。因而，产生显示图像的软件驱动的、小且连续翻转的动作。
此外，如图6B所示，本发明可由屏幕工作人员15使用来调整他的视角37，其中所述视角37能够通过与监视器16的旋转相结合地测量视距38来确定。视距38能够通过用网络照相机12跟踪脸部20来检测，其中网络照相机12可以被集成到监视器或者显示器16中。因此，所监视的活动可以是屏幕工作人员15的人机工程学定位。如果人机工程学定位处于或者低于预定阈值电平，则产生反馈(28，36)给屏幕工作人员15。
参见图7，描绘了用于在用户位于计算机显示器之前时提供反馈的流程图40的一个实施例。提供诸如视频记录器之类的、适合于记录身体运动并且包括适当的照相机或者网络照相机的监视系统(块42)。提供适合于运行适当的计算机程序或算法、并且包括与之相耦合的显示器的计算机(块44)。将块42中的视频记录器与块44中的显示器集成在一起(块46)。该集成可以包括适当地耦合视频记录器与显示器，或者在显示器或者计算机的其他部分内物理地形成视频记录器。使用视频记录器和计算机的组合来记录和监视屏幕工作人员的运动性信息(块48)。基于所记录和监视的信息，向屏幕工作人员提供反馈(块50)。反馈包括图1至图6B中所示的各种实施例。
提供了一种基于使用来劝说与可视的显示监视器16相关联的用户15改变行为的装置和方法。行为改变包括进行休息、进行锻炼等。基于诸如观察时间之类的使用，改变鼠标指针28的视觉特性，以便劝说用户改变行为。使用可以是从或者通过键盘、鼠标、以及从网络照相机12导出的信息中检测到。
在上述说明书中，已经描述了本发明的具体实施例。然而，本领域普通技术人员会意识到，能够在不背离所附权利要求中阐述的本发明范围的情况下进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应当被认为是说明性的而不是限制性的，而且所有这种修改都将被包括在本发明的范围内。益处、优点、对问题的解决方案、以及可能导致存在任何益处、优点或解决方案或者使之更为突出的任何要素都不应当被认为是任何或者全部权利要求的关键性的、所需的或者必要的特征或者要素。本发明仅仅由所附权利要求来限定，其中包括在这个申请的待审期间做出的任何修改以及所公告的那些权利要求的所有等效内容。
在本发明的实施例中，某些或者全部的方法组件被实现为计算机可执行代码，所述计算机可执行代码能够以包含指令的计算机可读介质的形式以及以多种形式分发。这种计算机可执行代码包含当按预定顺序执行时导致执行在此公开的任务的多个计算机指令。这种计算机可执行代码可以作为源代码或者在目标代码中得到，而且可以被进一步包括作为例如便携式存储器件的一部分，或者从因特网下载，或者包含在程序存储单元或者计算机可读介质上。本发明的原理可以被实现为硬件和软件的组合，而且因为在附图中描绘的作为组成部分的系统部件和方法中的某些可以以软件实现，所以取决于对本发明进行编程的方式，在系统部件或者处理功能块之间的实际连接可以有所不同。
计算机可执行代码可以被上载到包括任何适当体系结构的机器上并且由其执行。优选地，机器在具有诸如一个或多个中央处理单元(“CPU”)、随机存取存储器(“RAM”)和输入/输出接口之类的硬件的计算机平台上实现。计算机平台还可以包括操作系统和微指令代码。在此描述的各种处理与功能可以是微指令代码的一部分或者应用程序的一部分，或者它们的任何组合，不管这种计算机或者处理器是否被明确地显示，它们都可以由CPU执行。此外，诸如附加的数据存储单元和打印单元之类的各种其他外围设备可以连接到计算机平台。
此外，不管实际上用于实现分发的信号承载介质的具体种类如何，本发明可同样地适用。计算机可读介质的例子包括可记录型介质，例如软盘、硬盘驱动器、RAM(包括DRAM、SDRAM等)、CD-ROM、DVD-ROM、闪存，以及传输型介质，例如数字和模拟通信链接、使用诸如例如射频和光波传输之类的传输形式的有线或者无线通信链接。
图中所示的各种元件的功能可以通过使用专用硬件以及能够执行适当软件的硬件来提供。当功能由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器、或者由多个单独的处理器(其中一些处理器可以被共享)来提供。术语“处理器”或者“控制器”的明确使用不应该被解释为专门涉及能够执行软件的硬件，而是可以隐含地包括且不限于数字信号处理器硬件、ROM、RAM和非易失性存储设备。
在此记载的所有例子和附条件的语言用于示教目的，以帮助阅读者理解本发明的原理和发明者提供的构思从而推进技术，并且应当被认为是不对这种具体记载的例子和条件做出限制。此外，在此记载了本发明的原理、方面和实施例及其具体例子的所有语句意图包含它的结构上等效和功能上等效的内容。另外，意图使这种等效内容包括当前已知的等效内容，以及将来开发的等效内容，即，开发来执行相同功能的任何元件而不管结构如何。