一种基于数据分析的显示屏显示控制系统及方法与流程

本发明涉及显示控制，具体为一种基于数据分析的显示屏显示控制系统及方法。

背景技术：

1、在现代科技中，显示屏显示控制包括亮度调节等，显示屏亮度调节是一项至关重要的技术。其目标是在提供更优质的视觉体验的同时，降低对用户视力可能产生的不良影响。随着人们在不同环境和光照条件下使用各种设备，从智能手机到电脑显示器，显示屏亮度调节技术的重要性日益凸显。

2、目前的显示屏亮度调节技术分为手动调节和自动调节两种主要方式。然而，这些方法都存在一些局限性。手动调节需要用户根据自身需求进行调整，但无法根据具体的内容和环境变化进行细致的区域调节，且在不同场景下的调节繁琐且消耗时间。自动调节尝试根据环境光照条件来调整亮度，但当前的自动调节技术往往只能对整个屏幕进行调节，无法考虑用户对不同区域亮度的差异需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数据分析的显示屏显示控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于数据分析的显示屏显示控制系统，该系统还包括数据处理模块、用户需求分析模块、亮度调节模块和系统优化模块；

4、所述数据处理模块，通过眼动仪和光照传感器采集用户的眼动数据和环境光照数据，以及通过红外线传感器去检测用户是否在显示屏附近；

5、所述用户需求分析模块，根据用户当前浏览的页面的布局、内容和结构将显示屏划分成若干区域，结合用户的眼动数据映射到相应的区域，分析用户在每个区域的注视点分布情况，生成注视热图，并对各区域进行亮度调节的优先级排序；

6、所述亮度调节模块，根据环境光照数据逐步调节整个显示屏亮度，根据各区域的注视热图和优先级，来调整各区域亮度值；

7、所述系统优化模块，根据显示屏亮度调节的历史记录信息直接进行亮度调节，避免重复的分析过程；

8、所述数据处理模块的输出端电性连接用户需求分析模块的输入端，所述用户需求分析模块的输出端电性连接亮度调节模块的输入端，所述系统优化模块的输出端电性连接亮度调节模块的输入端。

9、进一步的，所述数据处理模块包括红外线传感单元、环境光采集单元和眼动仪采集单元；

10、所述红外线传感单元为红外线传感器，设置在显示屏的边缘，红外线传感器会持续监测周围的热量变化，当传感器检测到热量变化，表示有人体在附近，同时系统开始收集和处理数据，包括开始眼动仪数据的采集和环境光强度的记录；

11、所述环境光采集单元为光照传感器，包括光敏电阻、光敏二极管，用于获取当前的光照强度数据；

12、所述眼动仪采集单元通过眼动仪追踪用户的眼睛运动，收集眼动数据，包括用户注视点的位置信息，准备用于用户行为分析；

13、所述红外线传感单元的输出端电性连接环境光采集单元的输入端，所述红外线传感单元的输出端电性连接眼动仪采集单元的输入端，所述眼动仪采集单元的输出端电性连接用户需求分析模块的输入端，所述环境光采集单元的输出端电性连接亮度调节模块的输入端。

14、进一步的，所述用户需求分析模块包括区域划分单元、眼动数据分析单元和区域排序单元；

15、所述区域划分单元根据用户浏览的页面的布局、内容和结构，将显示屏划分成若干个区域，得到显示屏的区域分布图，以便分析用户的行为和需求；

16、所述眼动数据分析单元用于分析当前用户的注视点的位置信息，生成注视热图，根据在单位时间内采集到注视点集合e＝{1、2、3、···、n}，1、2、3、···、n分别表示在单位时间内采集到的第1、2、3、···、n个注视点，对显示屏建立二维坐标系，其中x轴表示水平方向，y轴表示垂直方向，原点(0,0)位于屏幕的左下角，x轴向右延伸，y轴向上延伸，将注视点的x和y坐标分别除以页面的宽度和高度，得到范围在0到1之间的归一化坐标(xi,yi),xi表示采集到的任意注视点归一化的x坐标，yi表示的采集到的任意注视点归一化的y坐标；

17、对于采集到的任意注视点，使用高斯核函数计算注视点周围的颜色强度，高斯核函数的形式为：

18、

19、其中，k(x,y)是在位置(x,y)处的高斯核函数值，σ是高斯核函数的标准差，控制热图的扩散程度；

20、通过公式i(x,y)表示颜色强度值，将高斯核函数的计算结果映射到颜色强度的范围上，将结果标准化到0到300的范围，得到各个位置颜色强度值，其中，max(k)是所有位置的高斯核函数值中的最大值；

21、根据计算得到的颜色强度值，将对应的颜色填充到页面的相应位置，形成区域分布图的注视热图，注视热图中每个位置的颜色反映了用户在页面上不同区域的注视分布情况；

22、所述区域排序单元将划分出的若干个区域定义相应的边界坐标，所述边界坐标用来确定注视点是否位于特定区域内，在单位时间内遍历注视点的位置坐标，对比注视点的位置坐标和各个区域的边界坐标，检查注视点的位置坐标是否在某个区域的边界坐标所围成的区域内部，如果是，就确定该注视点位于对应的区域内；

23、检查相邻的注视点是否位于相同的区域，若相邻注视点位于不同的区域内，则认为发生了用户视线从一个区域到另一个区域的移动，记为一次视线转移，对于每个区域，计算有多少次视线从其他区域转移到了该区域；

24、根据各区域的视线转移次数，对每个区域进行排序，分配一个优先级，根据优先级对显示屏各区域亮度进行调节；

25、所述区域划分单元的输出端电性连接区域排序单元的的输入端，所述区域划分单元的输出端电性连接眼动数据分析单元的的输入端，所述眼动数据分析单元的输出端电性连接亮度调节模块的输入端，所述区域排序单元的输出端电性连接亮度调节模块的输入端，所述眼动数据分析单元的输出端电性连接系统优化模块的输入端。

26、进一步的，所述亮度调节模块包括区域亮度调节单元和亮度平滑调节单元；

27、所述区域亮度调节单元根据存储的第一关系表，该表定义了颜色强度值与显示屏亮度值之间的对应关系，根据用户需求分析模块分析的颜色强度值确定显示屏各区域的亮度值，并根据优先级对显示屏的各区域的亮度进行调节；

28、所述亮度平滑调节单元获取当前环境光的光照强度数据，得到当前光照强度l,通过公式将光照强度l映射到亮度值范围上，将结果标准化到0到1000的范围，得到亮度值p，系统逐步将显示屏的亮度值调整到p，其中lmax为设定的光照强度的最大值；

29、所述环境光采集单元的输出端电性连接亮度平滑调节单元的输入端，所述眼动数据分析单元的输出端电性连接亮度平滑调节单元的输入端。

30、进一步的，所述系统优化模块包括存储单元和优化单元；

31、所述存储单元存储有第一关系表、第二关系表和用户的历史显示屏调节记录，所述第一关系表定义了颜色强度值与显示屏亮度值之间的对应关系，所述第二关系表定义了颜色强度值与颜色之间的对应关系，所述用户的历史显示屏调节记录包括用户当时浏览的页面的布局、内容和结构、注视点位置、生成的注视热图以及相应的亮度调节值；

32、所述优化单元用于当用户访问相同的页面时，可以在历史显示屏调节记录里找到相同的注视点位置信息以及相应的亮度调节值，系统直接应用这些调节值来调整当前显示屏的亮度，提升系统的性能，使用户体验更加流畅和高效；

33、所述存储单元的输出端电性连接优化单元的输入端，所述优化单元的输出端电性连接亮度调节模块的输入端。

34、为了更好的实现上述系统，还提出了一种基于数据分析的显示屏显示控制方法，包括以下步骤：

35、s10、使用红外线传感器设备来实时检测显示屏附近的人体热量，当检测到人体热量变化时，系统开始眼动仪数据的采集和环境光强度的记录；

36、s20、根据环境光照强度将整个显示屏亮度调到最适配环境光的亮度值；

37、s30、根据用户当前浏览的页面的布局、内容和结构将显示屏划分成若干区域，结合用户的眼动数据对各区域所需的亮度值进行分析，并对各区域进行优先级排序，优先调整所需要的区域的亮度值。

38、进一步的，在s20步骤中，通过光照传感器获取当前环境光的光照强度数据，得到当前光照强度l,通过公式将光照强度l映射到亮度值范围上，将结果标准化到0到1000的范围，得到亮度值p，系统逐步将显示屏的亮度值调整到p，其中lmax为设定的光照强度的最大值。

39、进一步的，步骤s30还包括以下步骤：

40、s301、分析当前用户的注视点的位置信息，根据在单位时间内采集到注视点集合e＝{1、2、3、···、n}，1、2、3、···、n分别表示在单位时间内采集到的第1、2、3、···、n个注视点，对显示屏建立二维坐标系，其中x轴表示水平方向，y轴表示垂直方向，原点(0,0)位于屏幕的左下角，x轴向右延伸，y轴向上延伸，将注视点的x和y坐标分别除以页面的宽度和高度，得到范围在0到1之间的归一化坐标(xi,yi),xi表示采集到的任意注视点归一化的x坐标，yi表示的采集到的任意注视点归一化的y坐标；

41、s302、对于采集到的任意注视点，使用高斯核函数计算注视点周围的颜色强度，高斯核函数的形式为：

42、

43、其中，k(x,y)是在位置(x,y)处的高斯核函数值，σ是高斯核函数的标准差，控制热图的扩散程度；

44、s303、通过公式i(x,y)表示颜色强度值，将高斯核函数的计算结果映射到颜色强度的范围上，将结果标准化到0到300的范围，得到各个位置的颜色强度值，其中，max(k)是所有位置的高斯核函数值中的最大值；

45、s304、根据计算得到的颜色强度值，将对应的颜色填充到页面的相应位置，形成区域分布图的注视热图；

46、s305、将划分出的若干个区域定义相应的边界坐标，所述边界坐标用来确定注视点是否位于特定区域内，在单位时间内遍历注视点的位置坐标，对比注视点的位置坐标和个各区域的边界坐标，检查注视点的位置坐标是否在某个区域的边界坐标所围成的区域内部，如果是，就确定该注视点位于对应的区域内；

47、检查相邻的注视点是否位于相同的区域，若相邻注视点位于不同的区域内，则认为发生了用户视线从一个区域到另一个区域的移动，记为一次视线转移，对于每个区域，计算有多少次视线从其他区域转移到了该区域；

48、根据各区域的视线转移次数，对每个区域进行排序，分配一个优先级；

49、s306、根据存储的第一关系表，该表定义了颜色强度值与显示屏亮度值之间的对应关系，根据颜色强度值确定显示屏各区域的亮度值，并根据优先级对显示屏的各区域的亮度进行调节。

50、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明结合了眼动仪、环境光传感器以及用户需求分析的技术手段，实现了显示屏亮度在不同区域的智能自适应调节。通过分析用户的注视点位置、停留时间，系统能够识别用户在显示屏上的关注区域，进而根据用户的兴趣和环境要求，调整相应区域的亮度，提高了显示内容的可读性和可视性，同时系统可以自动调节屏幕亮度，减少不必要的能源消耗，从而实现能耗的有效节约。