一种视力预防监测并具备视力训练功能的穿戴设备制造技术

本发明专利技术公开了一种视力预防监测并具备视力训练功能的穿戴设备，包括微机控制系统、电源管理系统、机械系统、语音系统、环境感知系统和图像系统；所述微机控制系统，用于接收各系统反馈的信息，将信息处理后再对各系统发出控制信号，完成相应的功能。所述机械系统能够更换穿戴设备的可视镜片窗口的镜片。所述语音系统能够对佩戴者发出声音提示和采集回答信息，所述图像系统能够拍摄高清图像并进行模糊化处理。本发明专利技术可通过裸眼成像清晰度和实际成像清晰度对比，提醒佩戴者的视力水平。并可以通过视力训练，辅助佩戴者对其晶状体进行锻炼，帮助佩戴者预防近视和监测视力，并具备加热按摩、光强监测和坐姿纠正功能。本发明专利技术具有低功耗、便携等特点。

A wearing device for vision prevention monitoring and vision training

【技术实现步骤摘要】
一种视力预防监测并具备视力训练功能的穿戴设备
本专利技术涉及人类生活必需中的保健中的医学中的理疗装置中的用于眼睛的锻炼器，尤其涉及一种护眼穿戴设备，提供早期视力预防监测和视力训练。
技术介绍
随着信息化工业革命持续深入，电子设备大量普及，办公人群用眼频率越来越高，时间越来越长，而学生学业负担也愈发重，用眼程度也不断加深。现代生活中娱乐设施逐渐由更多电子设备组成，普通人群不论上班或者休闲都有大量时间在使用眼睛，而大部分人群没有自我护眼意识，近年来近视和眼部疲劳人数不断增多。当人们看不清时，最先想到的方法就是戴眼镜，近年来戴眼镜的人越来越多。客观存在的问题是，戴眼镜的人越来越多，已经戴上眼镜的人的度数越来越深，戴上眼镜基本就意味着永远不能摘下。其原因在于，戴眼镜给了人们一种短暂的视觉清晰，提供了舒适，但晶状体本身的调节能力并未恢复，因此依赖眼镜后，晶状体的弹性越来越差，度数也在继续加深。保护视力重在预防，及时发现问题才能解决问题，但是人们却很容易忽视近视初期时的视力问题，因为人们不知道清晰的世界是怎么样的，以为自己看到的是清晰的。而目前市面上还没有在视力刚出现问题就能发现的设备，因此本设备从预防提醒入手，帮助人们在视力问题初期时及时发现自己的问题，并通过视力训练来不让度数增长。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种护眼穿戴设备，以解决早期视力预防监测问题。目前市面上存在的视力保护措施，均是在患者有近视症状后提供辅助眼睛调焦的设备，比如眼镜，却没有帮助患者对自身的晶状体进行锻炼恢复。眼镜可以辅助患者，却不能从本质上缓解患者的近视症状，反而弱化了晶状体的功能，一定程度上恶化了患者的近视症状。帮助晶状体维持良好的活性，需要帮助人群养成合适的用眼习惯。此穿戴设备帮助佩戴者通过比对裸眼所见清晰度和图像实际成像清晰度，警醒预防佩戴者关注自己的视力，并提供视力训练功能，帮助佩戴者锻炼晶状体，从本质上保护视力。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种视力预防监测并具备视力训练功能的穿戴设备，包括微机控制系统、电源管理系统、机械系统、语音系统、环境感知系统和图像系统；所述微机控制系统，用于接收各系统反馈的信息，将信息处理后再对各系统发出控制信号，完成相应的功能。微机控制系统能够记录图像系统中图像处理模块进行模糊化处理后的图片的清晰值，并查询在微机控制系统数据库中存储的清晰值与视力情况对应表，通过语音系统告知佩戴者其视力情况并记录相关数据，可通过蓝牙通信协议与某类移动设备进行信息传递，将穿戴设备内部采集的数据上传至云端。所述机械系统包括步进电机、镜片状液晶显示屏和透明平光镜片，在微机控制系统的控制下，机械系统将更换穿戴设备的可视镜片窗口的镜片，切换为透明平光镜片或者镜片状液晶显示屏。切换为透明平光镜片时，佩戴者能够通过镜片观察远处的任一事物作为目标观测物，切换为镜片状液晶显示屏时，能够在镜片状液晶显示屏上显示图像系统拍摄的清晰的目标观测物的图片；所述语音系统包括扬声器、阵列麦克风和语音处理模块，在微机控制系统的控制下，能够通过扬声器向佩戴者发出各种提示信息或者询问，通过阵列麦克风采集佩戴者的回答，经过语音处理模块后，向微机控制系统反馈信息。语音系统能够向图像系统发送两个阶段的指令。所述环境感知系统由光强检测模块和位移传感模块组成。光强检测模块在微机控制下，定时采集环境光强数据，将采集到的光强数据进行处理，当光照强度为200-500Lx之外时，通过语音系统提醒佩戴者改善环境光照强度；位移传感器检测佩戴者头部是否移动，用来判断佩戴者是否找到目标观测物，并通过语音系统询问佩戴者进行确认。所述图像系统包括可变焦高清摄像头、焦距调节模块和图像处理模块，可变焦高清摄像头在焦距调节模块的控制下，调节高清摄像头焦距并拍摄目标观测物的清晰图片。图像系统接收语音系统发出的第一阶段指令，将拍摄的目标观测物的清晰图片在镜片状液晶显示屏上向佩戴者展示，让佩戴者了解目标观测物的实际清晰度。图像处理模块能够对拍摄所得目标观测物的清晰图片进行模糊化处理，使图片的清晰值降低10，并显示在镜片状液晶显示屏上展示给佩戴者，通过语音系统询问佩戴者降低清晰值后的图片和佩戴者通过透明平光镜片所观察的目标观测物清晰度是否一致，若佩戴者认为不一致，继续进行模糊化处理，直到佩戴者通过语音系统确认镜片状液晶显示屏所显示图片与其通过透明平光镜片所观察的目标观测物清晰度一致，通过微机控制系统记录当前图片的清晰值，确定视力情况；然后图像系统接收语音系统发出的第二阶段指令，调节当前图片清晰值，使清晰值增加5作为训练目标图片，通过语音系统提醒佩戴者通过透明平光镜片观察目标观测物一分钟，并与训练目标图片比较，如果佩戴者认为目标观测物与训练目标图片的清晰度不一致，则向佩戴者再次展示训练目标图片，直到佩戴者认为目标观测物与训练目标图片的清晰度一致，或者佩戴者连续5次均认为目标观测物与训练目标图片的清晰度不一致，则图像系统对训练目标图片进行模糊化处理，使清晰值减少2，重复进行确定视力情况之后的步骤。进一步地，所述清晰值采用SMD2(灰度差分乘积聚焦评价函数)，清晰值的取值范围在100-300，公式如下：D(f)＝∑y∑x(|f(x+1，y)-f(x，y)|2+|f(x，y+1)-f(x，y)|2)式中x与y代表被处理图片某个像素点的坐标，f(x，y)代表计算该点的灰度值，该函数对每一个像素点邻域两个灰度差相乘后再逐个像素点累加，D(f)为计算得到的清晰值。进一步地，所述电源管理系统由可充电，大容量的7.2V锂电池提供电源，通过5V和3.3V稳压模块提供不同电压等级，为穿戴设备内部功能系统提供电源。进一步地，所述微机控制系统能够将训练目标图片清晰值与确定佩戴者视力情况时所观察到的图片清晰值作差，如果差值超过设定的安全训练阈值30，即本次使用穿戴设备后的裸眼可见的清晰值提高超过30，对眼睛的晶状体训练程度足够充分，为避免过度使用穿戴设备造成晶状体过度疲劳，将通过语音系统提醒佩戴者停止使用。进一步地，该设备还包括热控制模块，通过发热电阻丝，在微机控制系统控制下，实现温度可调的恒温发热，对眼部进行热敷。进一步地，该设备还包括测距模块，利用超声波的测距功能，监测使用者眼睛距电脑屏幕的距离或眼睛距桌面的距离，默认距离设定为眼睛距桌面35cm或眼睛距电脑屏幕80cm，使用者可根据自身情况通过语音系统自行设定，当距离小于设定值时，通过振动和语音提醒使用者注意健康用眼距离，在恢复大于设定值的距离后解除提醒。进一步地，该设备还包括震动模块，该模块包含微型振动电机，在微机控制系统的控制处理下，对太阳穴、天应穴和精明穴进行不同强度的震动按摩，使用者可根据自身实际情况通过语音系统选择适合自己的强度，促进眼部血液循环。本专利技术的有益效果为：本专利技术可通过裸眼成像清晰度和实际成像清晰度对比，监测佩戴者的视力水平。并可以通过视力训练，辅助佩戴者对其晶状体进行锻炼，帮助佩戴者通过自我调节和锻炼保护视力，并具备加热按摩、光强监测和坐姿纠正功能，预防近视。本专利技术具有低功耗、便携等特点。干预警示佩戴者的视力情况，在佩戴者视力疲惫早期发出保护视力的警告。本专利技术在患者出现近视症状的早期提供护眼提醒，还可以在休息本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种视力预防监测并具备视力训练功能的穿戴设备，其特征在于，包括微机控制系统、电源管理系统、机械系统、语音系统、环境感知系统和图像系统；所述微机控制系统，用于接收各系统反馈的信息，将信息处理后再对各系统发出控制信号，完成相应的功能。微机控制系统能够记录图像系统中图像处理模块进行模糊化处理后的图片的清晰值，并查询在微机控制系统数据库中存储的清晰值与视力情况对应表，通过语音系统告知佩戴者其视力情况并记录相关数据，可通过蓝牙通信协议与移动设备进行信息传递，将穿戴设备内部采集的数据上传至云端。所述机械系统包括步进电机、镜片状液晶显示屏和透明平光镜片，在微机控制系统的控制下，机械系统将更换穿戴设备的可视镜片窗口的镜片，切换为透明平光镜片或者镜片状液晶显示屏。切换为透明平光镜片时，佩戴者能够通过镜片观察远处的任一事物作为目标观测物，切换为镜片状液晶显示屏时，能够在镜片状液晶显示屏上显示图像系统拍摄的清晰的目标观测物的图片；所述语音系统包括扬声器、阵列麦克风和语音处理模块，在微机控制系统的控制下，能够通过扬声器向佩戴者发出各种提示信息或者询问，通过阵列麦克风采集佩戴者的回答，经过语音处理模块后，向微机控制系统反馈信息。语音系统能够向图像系统发送两个阶段的指令。所述环境感知系统由光强检测模块和位移传感模块组成。光强检测模块在微机控制下采集环境光强数据，将采集到的光强数据进行处理，当光照强度为200—500Lx之外时，通过语音系统提醒佩戴者改善环境光照强度；位移传感器检测佩戴者头部是否移动，用来判断佩戴者是否找到目标观测物，并通过语音系统询问佩戴者进行确认。所述图像系统包括可变焦高清摄像头、焦距调节模块和图像处理模块，可变焦高清摄像头在焦距调节模块的控制下，调节高清摄像头焦距并拍摄目标观测物的清晰图片。图像系统接收语音系统发出的第一阶段指令，将拍摄的目标观测物的清晰图片在镜片状液晶显示屏上向佩戴者展示，让佩戴者了解目标观测物的实际清晰度。图像处理模块能够对拍摄所得目标观测物的清晰图片进行模糊化处理，使图片的清晰值降低10，并显示在镜片状液晶显示屏上展示给佩戴者，通过语音系统询问佩戴者降低清晰值后的图片和佩戴者通过透明平光镜片所观察的目标观测物清晰度是否一致，若佩戴者认为不一致，继续进行模糊化处理，直到佩戴者通过语音系统确认镜片状液晶显示屏所显示图片与其通过透明平光镜片所观察的目标观测物清晰度一致，通过微机控制系统记录当前图片的清晰值，确定视力情况；然后图像系统接收语音系统发出的第二阶段指令，调节当前图片清晰值，使清晰值增加5作为训练目标图片，通过语音系统提醒佩戴者通过透明平光镜片观察目标观测物一分钟，并与训练目标图片比较，如果佩戴者认为目标观测物与训练目标图片的清晰度不一致，则向佩戴者再次展示训练目标图片，直到佩戴者认为目标观测物与训练目标图片的清晰度一致，或者佩戴者连续5次均认为目标观测物与训练目标图片的清晰度不一致，则图像系统对训练目标图片进行模糊化处理，使清晰值减少2，重复进行确定视力情况之后的步骤。...

【技术特征摘要】
1.一种视力预防监测并具备视力训练功能的穿戴设备，其特征在于，包括微机控制系统、电源管理系统、机械系统、语音系统、环境感知系统和图像系统；所述微机控制系统，用于接收各系统反馈的信息，将信息处理后再对各系统发出控制信号，完成相应的功能。微机控制系统能够记录图像系统中图像处理模块进行模糊化处理后的图片的清晰值，并查询在微机控制系统数据库中存储的清晰值与视力情况对应表，通过语音系统告知佩戴者其视力情况并记录相关数据，可通过蓝牙通信协议与移动设备进行信息传递，将穿戴设备内部采集的数据上传至云端。所述机械系统包括步进电机、镜片状液晶显示屏和透明平光镜片，在微机控制系统的控制下，机械系统将更换穿戴设备的可视镜片窗口的镜片，切换为透明平光镜片或者镜片状液晶显示屏。切换为透明平光镜片时，佩戴者能够通过镜片观察远处的任一事物作为目标观测物，切换为镜片状液晶显示屏时，能够在镜片状液晶显示屏上显示图像系统拍摄的清晰的目标观测物的图片；所述语音系统包括扬声器、阵列麦克风和语音处理模块，在微机控制系统的控制下，能够通过扬声器向佩戴者发出各种提示信息或者询问，通过阵列麦克风采集佩戴者的回答，经过语音处理模块后，向微机控制系统反馈信息。语音系统能够向图像系统发送两个阶段的指令。所述环境感知系统由光强检测模块和位移传感模块组成。光强检测模块在微机控制下采集环境光强数据，将采集到的光强数据进行处理，当光照强度为200—500Lx之外时，通过语音系统提醒佩戴者改善环境光照强度；位移传感器检测佩戴者头部是否移动，用来判断佩戴者是否找到目标观测物，并通过语音系统询问佩戴者进行确认。所述图像系统包括可变焦高清摄像头、焦距调节模块和图像处理模块，可变焦高清摄像头在焦距调节模块的控制下，调节高清摄像头焦距并拍摄目标观测物的清晰图片。图像系统接收语音系统发出的第一阶段指令，将拍摄的目标观测物的清晰图片在镜片状液晶显示屏上向佩戴者展示，让佩戴者了解目标观测物的实际清晰度。图像处理模块能够对拍摄所得目标观测物的清晰图片进行模糊化处理，使图片的清晰值降低10，并显示在镜片状液晶显示屏上展示给佩戴者，通过语音系统询问佩戴者降低清晰值后的图片和佩戴者通过透明平光镜片所观察的目标观测物清晰度是否一致，若佩戴者认为不一致，继续进行模糊化处理，直到佩戴者通过语音系统确认镜片状液晶显示屏所显示图片与其通过透明平光镜片所观察的目标观测物清晰度一致，通过微机控制系统记录当前图片的清晰值，确定视力情况；然后图像系统接收语音系统发出的第二阶段指令，调节当前图片清晰值，使清晰值增加5作为训练目标图片，通过语音系统提醒佩戴者通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔唯洁，翁婉莹，漆淘懿，杨怿恒，李泺秋，李想，孟濬，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33