CN104382599B - 用于测量颈椎活动的方法、设备和可穿戴装置 - Google Patents

用于测量颈椎活动的方法、设备和可穿戴装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种用于测量颈椎活动的方法、设备和可穿戴装置。该用于测量颈椎活动的方法包括：利用传感器来获得颈椎活动角度；以及基于颈椎活动角度来计算颈椎活动量。因此，根据本发明实施例，通过使用传感器，可以得到颈椎活动的角度的确切数据值，并可以据此来计算颈椎活动量，从而，可以以数值形式精确地得到颈椎活动的定量值，便于后续处理。

Description

用于测量颈椎活动的方法、设备和可穿戴装置
技术领域
本发明涉及一种用于测量颈椎活动的方法、设备和可穿戴装置。
背景技术
当前，随着人们健康意识的增强，越来越多地认识到颈椎病的危害。如果颈椎长期处于极度前屈的异常稳定状态，就会对颈椎造成伤害，而这种危害比看电脑还要高几十倍。但是，目前并不存在任何对颈椎的活动进行定量测量的方法。
因此，需要一种能够测量颈椎活动的方案。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种用于测量颈椎活动的方法、设备和可穿戴装置，能够测量颈椎的活动。
根据本公开的一个方面，提供一种用于测量颈椎活动的方法，包括：利用传感器来获得颈椎活动角度；以及基于颈椎活动角度来计算颈椎活动量。
在一个例子中，基于颈椎活动角度来计算颈椎活动量包括：基于至少一个颈椎活动角度，得到与至少一个颈椎活动角度中的每一个对应的活动距离；以及计算在测量时间段期间得到的活动距离之和，作为颈椎活动量。
在一个例子中，利用传感器来测量颈椎活动角度包括：针对颈椎的每一次活动，计算与该活动对应的颈椎的平均速度；以及通过将平均速度与颈椎的活动时长相乘而得到颈椎的活动角度。
在一个例子中，颈椎的每一次活动包括方向相反的第一运动过程和第二运动过程，并且，该方法还包括：计算与第一运动过程对应的第一平均速度和与第二运动过程对应的第二平均速度；通过将第一平均速度与第一运动过程的活动时长相乘而得到第一角度；通过将第二平均速度与第二运动过程的活动时长相乘而得到第二角度；以及将第一角度和第二角度之中绝对值更大的角度值确定为该次活动的颈椎活动角度。
在一个例子中，该方法还包括：基于颈椎活动角度来计算颈椎有效活动次数。
在一个例子中，该方法还包括：如果颈椎活动角度大于或等于有效活动阈值，则将颈椎进行的该次活动记录为有效颈椎活动；以及对测量时间段期间的有效颈椎活动进行计数，作为颈椎有效活动次数。
在一个例子中，至少一个颈椎活动角度是测量时间段期间颈椎的所有活动角度或测量时间段期间颈椎的有效活动角度。
在一个例子中，传感器为三轴角速度传感器，颈椎活动角度包括上下活动角度、左右平转角度和左右翻转角度中的至少一个，颈椎活动量包括上下活动量、左右平转量和左右翻转量中的至少一个，并且颈椎有效活动次数包括上下有效活动次数、左右有效活动次数和左右翻转有效活动次数中的至少一个。
在一个例子中，该方法还包括：当满足报警条件中的至少一个时，向用户报警，其中，报警条件包括：颈椎活动量中的至少一个小于对应的活动量阈值，以及颈椎有效活动次数中的至少一个小于对应的有效活动次数阈值。
在一个例子中，该方法还包括：当被连接到主机时执行认证。
根据本方面实施例的另一方面，还提供一种用于测量颈椎活动的设备，包括：获得单元，被配置为利用传感器来获得颈椎活动角度；以及处理单元，被配置为基于颈椎活动角度来计算颈椎活动量。
在一个例子中，处理单元基于至少一个颈椎活动角度，得到与至少一个颈椎活动角度中的每一个对应的活动距离，并且计算在测量时间段期间得到的活动距离之和，作为颈椎活动量。
在一个例子中，获得单元针对颈椎的每一次活动，计算与该活动对应的颈椎的平均速度，并且通过将平均速度与颈椎的活动时长相乘而得到颈椎的活动角度。
在一个例子中，颈椎的每一次活动包括方向相反的第一运动过程和第二运动过程，并且获得单元被进一步配置为计算与第一运动过程对应的第一平均速度和与第二运动过程对应的第二平均速度，通过将第一平均速度与第一运动过程的活动时长相乘而得到第一角度，通过将第二平均速度与第二运动过程的活动时长相乘而得到第二角度，以及将第一角度和第二角度之中绝对值更大的角度值确定为该次活动的颈椎活动角度。
在一个例子中，处理单元还基于颈椎活动角度来计算颈椎有效活动次数。
在一个例子中，如果颈椎活动角度大于或等于有效活动阈值，则处理单元将颈椎进行的该次活动记录为有效颈椎活动，并且对测量时间段期间的有效颈椎活动进行计数，作为颈椎有效活动次数。
在一个例子中，至少一个颈椎活动角度是测量时间段期间颈椎的所有活动角度或测量时间段期间颈椎的有效活动角度。
在一个例子中，传感器为三轴角速度传感器，颈椎活动角度包括上下活动角度、左右平转角度和左右翻转角度中的至少一个，颈椎活动量包括上下活动量、左右平转量和左右翻转量中的至少一个，并且颈椎有效活动次数包括上下有效活动次数、左右有效活动次数和左右翻转有效活动次数中的至少一个。
在一个例子中，该设备还包括：通知单元，被配置为当满足报警条件中的至少一个时，向用户报警，其中，报警条件包括：颈椎活动量中的至少一个小于对应的活动量阈值，以及颈椎有效活动次数中的至少一个小于对应的有效活动次数阈值。
在一个例子中，该设备还包括以下中的至少一个：认证单元，被配置为当被连接到主机时执行认证；测温单元，被配置为利用全辐射测温法来测量被测物体的温度；和计步单元，被配置为对被测物体的步伐进行计步。
在一个例子中，该设备是佩戴于头部的可穿戴装置。
根据本发明实施例的再一方面，提供一种佩戴于头部的可穿戴装置，包括前述任一个设备。
因此，根据本发明实施例，通过使用传感器，可以得到颈椎活动的角度的确切数据值，并可以据此来计算颈椎活动量，从而，可以以数值形式精确地得到颈椎活动的定量值，便于后续处理。
附图说明
通过以下借助附图的详细描述，将会更容易地理解本发明，其中相同的标号指定相同结构的单元，并且在其中：
图1是示出根据本发明实施例的用于测量颈椎活动的方法的示意性流程图；
图2示出了可穿戴装置的一个例子；
图3示出根据本发明实施例的一个具体实施方式的方法的示例性流程图；
图4是示出根据本发明实施例的用于测量颈椎活动的设备的示意性框图；
图5示出人体前进时的一个示意图；并且
图6示出利用三轴传感器感测到的加速度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
据专家介绍，在我们低头时，前屈极限(下巴碰到胸骨的状态)只能是45°。如果前屈幅度达到30°时，就可以影响到颈椎。如果颈椎长期处于极度前屈的异常稳定状态，就会对颈椎造成伤害，而这种危害比看电脑还要高几十倍。
图1是示出根据本发明实施例的用于测量颈椎活动的方法100的示意性流程图。
如图1中所示，在100的101，利用传感器来获得颈椎活动角度，该颈椎活动角度表示颈椎偏移主轴的角度，在102，基于颈椎活动角度来计算颈椎活动量。
因此，根据本发明实施例，通过使用传感器，可以得到颈椎活动的角度的确切数据值，并可以据此来计算颈椎活动量，从而，可以以数值形式精确地得到颈椎活动的定量值，便于后续处理。
颈椎活动角度的单位可以是度(°)。
在本发明实施例中，颈椎的一次活动可以指颈椎自起始位置起沿偏离起始位置的方向开始活动、到达另一位置后再沿一定方向——通常是靠近起始位置的方向——继续运动直到完全停止的过程。需要说明的是一次活动也可以指颈椎自起始位置起沿偏离起始位置的方向开始活动、到达另一位置时完全停止的过程；还可以是在两个活动瞬时速度为0之间的过程，以上均可以认为是一次活动。考虑到劲椎活动的完整性，本发明将采用第一种情况进行说明。颈椎活动角度可以指在颈椎的一次活动中颈椎所经过的最大角度。这里，在颈椎的一次活动中，颈椎完全停止的位置可以与起始位置相同或不同。也就是说，在颈椎活动多次的情况下，每次的起始位置可以相同或不同，并且每次的停止位置也可以相同或不同。
根据本发明实施例，针对颈椎的每一次活动，可以计算对应该活动的颈椎的平均速度，并且可以通过将平均速度与颈椎的活动时长相乘而得到颈椎的活动角度。
根据本发明实施例，在颈椎的一次活动中，包括方向相反的两个运动过程，从而可以获得两个角度：从起始位置到另一位置的第一角度以及从另一位置到停止位置的第二角度。第一角度和第二角度之间其绝对值的最大的角度的角度值作为该次颈椎活动的颈椎活动角度。
第一角度和第二角度可以为矢量，并且颈椎活动角度可以为标量。例如，可以规定颈椎从左往右运动的方向以及颈椎从下往上运动的方向为正向，即这时得到的第一角度和第二角度为正值，并且可以规定颈椎从右往左运动的方向以及颈椎从上往下运动的方向为正向，即这时得到的第一角度和第二角度为负值。将第一角度和第二角度进行比较时，仅比较二者的绝对值，并且以最大的绝对值来作为该次颈椎活动的颈椎活动角度。可以理解，当利用第一有效活动阈值来确定是否为颈椎的一次活动时，也可以仅比较第一角度和/或第二角度的绝对值与该第一有效活动阈值。
当确定第一角度和第二角度时，分别以起始位置和第一位置为参考0度位置来进行计算。
在具体实施时，传感器可以是角速度传感器。当然，本发明实施例不限于此，本领域技术人员显然可以利用现有或将来开发的其他任何合适的传感器来替代角速度传感器。
此后，将以传感器是角速度传感器为例来具体说明本发明实施例。
角速度传感器可以实时测量瞬时速度、即瞬时角速度(单位：度/秒(°/s))。根据设计需求，所测量的瞬时速度可以为标量，也可以为矢量。当瞬时速度为矢量时，如前所述，类似地，可以规定颈椎从左往右运动以及颈椎从下往上运动时的瞬时速度为正值，并且可以规定颈椎从右往左运动以及颈椎从上往下运动时的瞬时速度为负值。
通常，当人们有意识地活动颈椎时，从起始位置活动到第一位置时以及从第一位置返回到停止位置时都会略作停顿。基于此，可以利用角速度传感器来获得运动方向相同的两次瞬时速度为0的运动期间颈椎的活动情况，并继而得到颈椎的每次活动的活动参数。
针对颈椎的每一次活动，可以明白，需要进行方向相反的两次测量。在颈椎的每一次活动中，角速度传感器自颈椎自起始位置起沿偏离起始位置的方向开始活动时起开始实时测量其瞬时速度，直到颈椎的瞬时速度等于0、即到达第一位置时结束该第一次测量；然后，角速度传感器自颈椎自第一位置起沿相反方向、即靠近起始位置的方向开始活动时起再次实时测量其瞬时速度，直到颈椎的瞬时速度等于0、即到达停止位置时结束该第二次测量。
第一次测量和第二次测量仅仅是方向不同，下面以第一次测量为例进行具体说明。
在第一次测量期间，角速度传感器可以测量得到多个瞬时速度。取决于设计需求和实际需要，可以根据预先设定的时间间隔来得到多个瞬时速度。角速度传感器本身可以具有存储功能，以存储每次测量期间测量得到的多个瞬时速度，或者角速度传感器可以不进行存储，而是实时地将测量到的瞬时速度传送到其外部。
针对该第一次测量，可以计算颈椎的平均速度。可以在每次获得一个新的瞬时速度时计算颈椎的平均速度，该平均速度可以是瞬时平均速度，即与之前所有的瞬时速度之间的平均速度。在一个例子中，可以从目前所得到的多个瞬时速度中去掉最大瞬时速度和最小瞬时速度，然后将剩余瞬时速度中的中间值作为该第一次测量的颈椎的平均速度。在另一个例子中，可以在从目前所得到的多个瞬时速度中去掉最大瞬时速度和最小瞬时速度之后，求剩余瞬时速度的平均值来作为本次活动的颈椎的平均速度。当然，本发明实施例不限于此，还可以根据其他任何合适的方法来计算每次颈椎活动的平均速度。当瞬时速度是矢量时，该第一次测量期间的平均速度是与瞬时速度的符号相同的矢量。
然后，通过将第一次测量期间的平均速度与第一次测量期间颈椎的活动时长相乘而得到颈椎活动的第一角度。可以由角速度传感器内部或外部的定时器来获得活动时长。
事实上，基于角速度传感器测量到的当前瞬时速度和之前记录的各时间点的瞬时速度来获得平均速度并进而得到当前角度是一个非常快的过程，所以可以得到每个时间点的瞬时平均速度，然后可以通过将瞬时平均速度与该第一次测量期间颈椎到目前为止的活动时长相乘而得到颈椎当前的瞬时活动角度。最后，将多个瞬时活动角度中绝对值最大的一个作为第一次测量期间颈椎活动的第一角度。
类似地，可以得到相反方向的第二次测量期间颈椎活动的第二角度。
然后，通过比较第一角度与第二角度的绝对值，将二者之间绝对值最大的那个角度的绝对值确定为颈椎的该次运动的颈椎活动角度。
此外，为了节省存储空间，在第一次测量期间可以仅记录到目前为止的瞬时最大第一角度并实时更新，从而该第一次测量期间记录的始终是瞬时最大的第一角度，并且在第一次测量结束时，所存储的瞬时最大的第一角度即是该第一次测量期间的第一角度。类似地，也可以如此得到第二次测量期间的第二角度。
根据本发明实施例，可以基于颈椎的活动角度来计算颈椎活动量。下面将进行具体描述。
可以通过在预定的测量时间段、例如1小时期间颈椎活动的总距离来表示颈椎活动量。
可以用弧长来表示距离。首先，基于每个活动角度，得到每次的活动弧长。可以通过下面的等式(1)来计算弧长。
Li＝2πr×(αi/360) ……等式(1)
这里，i表示在该预定的测量时间段内测量到的颈椎活动角度的索引，i为自然数；Li表示第i个颈椎活动角度所对应的弧长(单位：厘米(cm)或毫米(mm))；αi表示第i个颈椎活动角度，可以为标量；r表示颈椎活动半径，可以是预设的默认值，并且针对不同的人群，例如成人和儿童具有不同的默认值。可以利用脖子的周长/2π来计算r。对于儿童来说，r大约为5cm，并且对于成人来说，r通常不大于10cm，所以，一般情况下，r的默认值可以在5cm～10cm之间。
之后，计算与在测量时间段期间测量的每个活动角度对应的活动弧长之和作为颈椎活动量，其中n为测量时间段期间的颈椎活动总次数。
此外，还可以利用活动角度来计算颈椎的该次运动映射到该颈椎运动平面上的线段长度(单位：厘米(cm)或毫米(mm))。可以通过下面的等式(2)来计算线段长度d。
di＝r sin αi……等式(2)
其中，di表示该测量时间段期间的颈椎活动的第i个线段长度，αi表示第i个颈椎活动角度，r表示颈椎活动半径。
之后，计算与在测量时间段期间测量的每个活动角度对应的线段长度之和作为颈椎活动量，其中n为测量时间段期间的颈椎活动总次数。
根据本发明实施例，颈椎活动量是对颈椎活动进行测量得到的定量值，其可以被通知给用户，并且也可以被存储作为历史信息供将来分析和使用。
根据一个进一步的实施例，当快速小幅度摆动头部多次时，虽然颈椎活动量很大，但是这并不能起到锻炼颈椎的效果，因为每次活动的幅度都太小了。因此，针对这种情况，本发明实施例还可以基于颈椎活动角度αi来计算颈椎有效活动次数，即颈椎的活动达到预定幅度的总活动次数。
如果对于颈椎的一次活动，其颈椎活动角度αi大于或等于有效活动阈值，则将颈椎进行的该次活动记录为有效颈椎活动。此外，还可以根据距离Li或di是否大于其对应的有效活动阈值来确定颈椎的每次活动是否是有效颈椎活动。与第一有效活动阈值类似地，有效活动阈值可以为经验值，并且可以依据每个人的自身情况而因人而异。
可以明白地是，可以手动来设置该有效活动阈值。
有效活动阈值的单位可以为角度单位(度(°))，也可以为长度单位(单位：厘米(cm)或毫米(mm))。例如，有效活动阈值可以大约在5°～15°之间，例如可以为10°。例如，在弧度的情况下，有效活动阈值可以在0.5cm～2cm之间，并且在线段长度的情况下，有效活动阈值可以在0.5cm～3cm之间。
然后，对测量时间段期间的有效颈椎活动进行计数，作为颈椎有效活动次数。
根据本发明实施例，颈椎有效活动次数也是对颈椎活动进行测量得到的定量值，其可以单独或连同颈椎活动量一起被通知给用户，并且也可以被存储作为历史信息供将来分析和使用。
在一个例子中，对于测量时间段期间的每一个颈椎活动角度都计算活动距离，进而得到颈椎活动量。
此外，在另一个例子中，可以在每次得到颈椎活动角度之后，首先基于该颈椎活动角度来确定颈椎的该次活动是否是有效颈椎活动，然后当颈椎的该次活动是有效颈椎活动时才计算活动距离，进而得到颈椎活动量。在这种情况下，颈椎活动量实际上是该测量时间段期间的有效的颈椎活动量。
换句话说，可以基于测量时间段期间的至少一个颈椎活动角度来得到与该至少一个颈椎活动角度中的每一个对应的活动距离。该至少一个颈椎活动角度是测量时间段期间颈椎的所有活动角度或测量时间段期间颈椎的有效活动角度。通过仅当颈椎的活动是有效颈椎活动时才计算活动距离，可以减少计算量，并且可以节省存储空间。
根据本发明实施例，除了前述提到的颈椎的左右平转活动之外，颈椎的活动还可以包括上下活动和左右翻转活动。上下活动是指向下低头、还原和向后仰头这一系列的活动。左右翻转活动是指在面部朝向前方的前提下，左耳贴近左肩、还原和右耳贴近右肩这一系列的活动。因此，可以看出，颈椎的左右平转活动、上下活动和左右翻转活动是绕两两垂直的三个轴分别进行的活动。
根据本发明实施例，角速度传感器可以为三轴角速度传感器，以获得上面三种活动中的角度。
因此，相应地，颈椎活动角度可以包括上下活动角度、左右平转角度和左右翻转角度中的至少一个，颈椎活动量包括上下活动量、左右平转量和左右翻转量中的至少一个，并且颈椎有效活动次数包括上下有效活动次数、左右有效活动次数和左右翻转有效活动次数中的至少一个。
可以明白，第一/有效活动阈值针对不同的活动方向可以具有相同或不同的值。
此外，因为颈椎活动量和颈椎有效活动次数可以用于表示在预定时间段内颈椎的活动情况，所以本发明实施例可以据此进一步来确定是否向用户发出报警以提示用户需要活动颈椎。
在一个例子中，当满足以下报警条件中的至少一个时，向用户报警：
●颈椎活动量中的至少一个小于对应的活动量阈值；以及
●颈椎有效活动次数中的至少一个小于对应的有效活动次数阈值。
针对颈椎的不同运动，活动量阈值和有效活动阈值可以分别具有相同或不同的值。可以根据经验或自身情况来手动设置活动量阈值、第一/有效活动阈值以及有效活动次数阈值。
当然，根据需要，还可以设置为当活动量和/或颈椎有效活动次数超过另一阈值时向用户报警，以指示颈椎的活动过量。
可以在可穿戴装置中实施根据本发明实施例的方法100，并且可以进一步以声音和/或振动的方式来向用户发出报警。因此，与传统的仅仅基于闹钟定时而不对颈椎的活动进行任何测量的提醒方式相比，根据本发明实施例的报警因为基于对颈椎活动的测量而更加具有针对性，并且声音和/或振动的报警方式能够引起用户更多的注意，从而实现更有效的提醒。
可穿戴装置例如是可以佩戴在头部的头带、发带、口罩、面罩、耳罩、防风面巾等。在图2中示出了可穿戴装置的一个例子，其中可穿戴装置是头带。
此外，还可以利用蓝牙器件或RFID(射频识别)标签来进行认证。
此外，因为上述测量和计算的结果可以被存储或向外传送，所以，为了保护用户的隐私，在测量颈椎活动角度之前，还可以对用户的身份进行认证。本领域技术人员可以使用任何适当的方法来执行认证过程，为了避免模糊本发明的主题，这里不再赘述。
当然，在上述根据本发明实施例的用于测量颈椎活动的方法100中，可以利用硬件和/或软件在适当时候对数据进行滤波等处理，以去除噪声等。为了避免模糊本发明的主题，这里省略了对其的详细描述。
图3示出根据本发明实施例的一个具体实施方式的方法300的示例性流程图。应当明白，图3中所示的流程图仅仅是示意性的，但是本发明实施例不限于此，并且本领域技术人员可以根据设计需求和实际情况添加、修改、删除和替换其中的任一步骤。
如图3中所示，在方法300的301中，进入测量时间段。例如，该测量时间段是1小时，也就是说，可以每1小时作为一个测量时间段，进行周期性的测量。
在302中，针对颈椎的每一次活动，进行第一次测量，得到第一角度α1。
在303中，进行第二次测量，得到第二角度α2。
然后，在304中，比较第一角度α1的绝对值是否大于或等于第二角度α2的绝对值。
如果第一角度α1的绝对值大于或等于第二角度α2的绝对值，则过程进行到305。在305中，本次活动的颈椎活动角度被确定为是第一角度α1。
否则，如果第一角度α1的绝对值小于第二角度α2的绝对值，则过程进行到306。在306中，本次活动的颈椎活动角度被确定为是第二角度α2。
获得第一角度α1和第二角度α2的过程在前面已经详细描述过了，这里不再赘述。
然后，在307中，基于颈椎活动角度来获得本次颈椎的活动值，即活动距离Li或di。当然，这里还可以进一步获得确定该次颈椎活动是否为颈椎有效活动。
然后，在308中，判断测量时间段是否到期。
如果测量时间段未到期，则返回302，继续测量颈椎的下一次活动。否则，如果测量时间段到期，则进行到309。
在309中，获得该测量时间段期间的颈椎活动量和/或颈椎有效活动次数。如前所述，可以获得该测量时间段期间颈椎的活动距离之和来作为颈椎活动量。
接下来，在310中，根据前述的条件来判断颈椎活动量和/或颈椎有效活动次数是否大于或等于其对应的阈值。
当仅获得当颈椎活动量和颈椎有效活动次数中的一个时，如果所获得的那个值大于或等于其对应的阈值，则认为该测量时间段内颈椎的活动达标。当获得当颈椎活动量和颈椎有效活动次数二者时，如果二者均大于或等于其对应的阈值，才认为该测量时间段内颈椎的活动达标。
如果判断该测量时间段内颈椎的活动不达标，则在311中，向用户报警。
否则，如果判断该测量时间段内颈椎的活动达标，则在312中，终止该过程。
显然，也可以在可穿戴装置中实施根据本发明实施例的方法300。
图4是示出根据本发明实施例的用于测量颈椎活动的设备400的示意性框图。
如图4中所示，设备300可以包括获得单元410和处理单元420。
获得单元410被配置为利用传感器来获得颈椎活动角度。处理单元420被配置为基于颈椎活动角度来计算颈椎活动量。
因此，根据本发明实施例，通过使用传感器，可以得到颈椎活动的角度的确切数据值，并可以据此来计算颈椎活动量，从而，可以以数值形式精确地得到颈椎活动的定量值，便于后续处理。
传感器可以被内置在获得单元410中。此外，如本领域技术人员所能理解的，对于获得单元410和处理单元420的划分可以是物理上的，也可以仅仅是逻辑上的，因此，在实际实施时，设备400可以包括传感器和微控制单元(MCU)，并且MCU可以实现除了感测颈椎活动的速度以外的其余全部或一部分功能。也就是说，可以利用MCU来实现计算颈椎的每次活动的平均速度、计算每次活动的活动角度、计算活动距离、得到颈椎有效活动次数等等。通过利用高性能的MCU，可以进一步减少设备400的尺寸，从而实现小型化。
当然，本发明实施例不限于此，设备400还可以包括在本发明中未示出的其他任何必要的器件。
具体而言，针对颈椎的每一次活动，获得单元410计算颈椎的平均速度，并且通过将平均速度与颈椎的活动时长相乘而得到颈椎的活动角度。
在一个例子中，可以从所得到的多个瞬时速度中去掉最大瞬时速度和最小瞬时速度，然后将剩余瞬时速度中的中间值作为本次活动的颈椎的平均速度。在另一个例子中，可以在从所得到的多个瞬时速度中去掉最大瞬时速度和最小瞬时速度之后，求剩余瞬时速度的平均值来作为本次活动的颈椎的平均速度。当然，本发明实施例不限于此，还可以根据其他任何合适的方法来计算每次颈椎活动的平均速度。
此后，处理单元420如前所述得到颈椎的活动角度，并基于每个活动角度，得到颈椎活动量。此外，处理单元420基于每个活动角度还可以得到颈椎有效活动次数。
计算颈椎活动量和颈椎有效活动次数的过程在前面已经详细描述过了，所以这里不再赘述。
如前所述，当传感器为三轴角速度传感器时，颈椎活动角度包括上下活动角度、左右平转角度和左右翻转角度中的至少一个，颈椎活动量包括上下活动量、左右平转量和左右翻转量中的至少一个，并且颈椎有效活动次数包括上下有效活动次数、左右有效活动次数和左右翻转有效活动次数中的至少一个。
此外，为了向用户提示需要活动颈椎，该设备400还包括：通知单元(未示出)，被配置为当满足报警条件中的至少一个时，向用户报警，也就是说，当颈椎活动量中的至少一个小于对应的活动量阈值或者颈椎有效活动次数中的至少一个小于对应的有效活动次数阈值时，通知单元可以以声音或振动的方式向用户报警。
这样，与传统的仅仅基于闹钟定时而不对颈椎的活动进行任何测量的提醒方式相比，根据本发明实施例的报警因为基于对颈椎活动的测量而更加具有针对性，并且声音和/或振动的报警方式能够引起用户更多的注意，从而实现更有效的提醒。
此外，该设备400还可以包括：认证单元(未示出)，被配置为当被连接到主机时执行认证。这里，可以利用蓝牙器件或RFID(射频识别)标签来进行认证。
在一个例子中，该设备400还包括：计步单元(未示出)，被配置为对被测物体的步伐进行计步。
通常，传统的计步器可以戴在手腕上，诸如运动腕表，但是其弊病在于，计步不准确。由于人体手臂在摆动的过程中以及身体在行进过程中对计步的结果存在极大干扰，尤其是在手部不规则运动的时候，所以计步的效果不佳，特别是在跑步的过程中，偏差更大。这样通过计步计算出的生理参数(例如卡路里消耗)指标和实际的数值偏差较大。
根据本发明实施例的设备400可以被实现为佩戴于头部的可穿戴装置。因为人体的头部通常在运动中相对于身体保持静止，即便是头部运动，运动的幅度也远远小于手臂的摆动，所以能够真实的反应出使用者的真实步伐，从而得到较精准的生理参数指标。
具体而言，设备400中的计步单元利用三轴传感器来实现计步功能。下面参照图5和图6对利用三轴传感器来进行计步的原理进行描述。
图5示出人体前进时的一个示意图，并且图6示出利用三轴传感器感测到的加速度。
如图5中所示，在水平步行运动中，垂直和前进两个加速度呈现周期性变化。具体而言，在步行收脚的动作中，由于重心向上单只脚触地，垂直方向加速度是呈正向增加的趋势，之后继续向前，重心下移两脚触底，加速度相反。水平加速度在收脚时减小，在迈步时增加。
参照图6，可以看到在步行运动中，垂直(x轴)和前进(y轴)产生的加速度与时间大致为一个正弦曲线，而且在某点有一个峰值，其中垂直方向的加速度变化最大，通过对轨迹的峰值进行检测计算和加速度阈值决策，即可实时计算用户运动的步数，还可依此进一步估算用户步行距离。z轴表示左右加速度。
通过三轴传感器即可以获得一条步行运动的正弦曲线轨迹。
然后进行峰值检测。记录了上次矢量长度和运动方向，通过矢量长度的变化，可以判断目前加速度的方向，并与上一次保存的加速度方向进行比较，如果是相反的，即表示刚过峰值状态，则进入计步逻辑进行计步，否则舍弃。通过对峰值的次数累加可得到用户步行步伐。
因此，根据本发明实施例，将计步单元布置在可佩戴于头部的设备中，因为人体的头部通常在运动中相对于身体保持静止，即便是头部运动，运动的幅度也远远小于手臂的摆动，所以能够真实的反应出使用者的真实步伐，从而得到较精准的生理参数指标得到的计步结果更为准确。
此外，额温也是生理参数的重要指标，传统的方法是用额温枪对准头部区域进行扫描，但是额温枪体积偏大，而且不适用于运动状态下的测量。考虑到人体在工作中或运动中可能会有体温升高至异常值的情况，所以，设备300还可以包括：测温单元(未示出)，被配置为利用全辐射测温法来测量被测物体的温度。并且当测量得到的人体体温超过安全范围时，可以通过通知单元进行报警。利用全辐射测温法来测量被测物体的温度，使得该设备300的体积较小，并且能够精准的计算出额头温度，从而使得使用者更加方便快捷地知晓自己额温的情况。
依据测温原理的不同，红外测温仪的设计通常有三种方法，通过测量辐射物体的全波长的热辐射来确定物体的辐射温度的称为全辐射测温法；通过测量物体在一定波长下的单色辐射亮度来确定它的亮度温度的称为亮度测温法；如果是通过被测物体在两个波长下的单色辐射亮度之比随温度变化来定温的称为比色测温法。
亮度测温法无需环境温度补偿，发射率误差较小，测温精度高，但工作于短波区，只适于高温测量。比色测温法的光学系统可局部遮挡，受烟雾灰尘影响小，测温误差小，但必须选择适当波段，使波段的发射率相差不大。
在本发明实施例中，采用全辐射测温法来计算被测量物体的温度。全辐射测温法根据所有波长范围内的总辐射而定温，得到的是物体的辐射温度。选用这种方法是因为中低温物体的波长较大，辐射信号很弱，而且结构简单，成本较低。此后将对全辐射测温法的原理进行简单说明。
由普朗克公式可推导出辐射体温度与检测电压之间的关系式，即等式(3)。
V＝RaεσT4＝KT4……等式(3)
在等式(3)中，K＝Raεσ，由实验确定，例如ε取1，T表示被测物体的绝对温度，R表示探测器的灵敏度，a表示与大气衰减距离有关的常数，ε表示辐射率，σ表示斯蒂芬—玻耳兹曼常数。
因此，可以通过检测电压而确定被测物体的温度，等式(3)表明探测器输出信号与目标温度呈非线性关系，V与T的四次方成正比，所以要进行线性化处理。线性化处理后得到物体的表观温度，需进行辐射率修正为真实温度，
其校正式如下：
式中Tr——辐射温度(表观温度)
ε(T)——辐射率，取0.1～0.9。
由于调制片辐射信号的影响，辐射率修正后的真实温度为高于环境的温度，还需要作环温补偿，即真实温度加上环温才能最终得到被测物体的实际温度。
利用全辐射测温法可以使得设备300的尺寸最小化，并且可以得到精度为0.1～0.2的温度结果，完全可以满足日常需要。
此外，可以当温度结果大于37.5℃时，通过通知单元以声音和/或振动的方式向用户报警。
在另一个例子中，可以在任何适当的时刻对得到的数据(颈椎活动量、计步数据和温度值)进行硬件和/或软件滤波，以去除其中的干扰数据。
例如，对于计步的结果，手持设备会有一些低幅度和快速的抽动状态(俗称的手抖)，或者某个恶作剧用户可能想通过短时快速反复摇动设备来模拟人走路，这些干扰数据如果不去除，会影响计步的准确值。对于这种干扰，可以通过向检测加上阈值和步频判断来进行过滤。通常人体最快的跑步频率为5HZ，也就是说相邻两步的时间间隔至少大于0.2秒，因此，通过设置对该时间间隔设置最大阈值而可以在计步过程中过滤高频噪声，即去除步频过快的情况。同时，还可以通过与上次加速度大小进行比较，设置设立一定的阈值来判断运动是否属于有效，有效运动才可进行计步。
根据本发明另一实施例，还提供一种佩戴于头部的可穿戴装置，包括前述设备400。
因此，根据本发明实施例，该可穿戴装置同时具有测量颈椎的活动、计步和测温的功能。通过使用传感器，可以得到颈椎活动的角度的确切数据值，并可以据此来计算颈椎活动量，从而，可以以数值形式精确地得到颈椎活动的定量值，便于后续处理。此外，因为人体的头部通常在运动中相对于身体保持静止，即便是头部运动，运动的幅度也远远小于手臂的摆动，所以能够真实的反应出使用者的真实步伐，从而可穿戴装置可以得到较精准的生理参数指标。另外，该可穿戴装置的尺寸被最小化，并且可以得到精度为0.1～0.2的温度结果，完全可以满足日常需要。
应当注意的是，为了清楚和简明，在附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分，但是本领域技术人员应当明白，附图中所示出的设备或器件可以包括其他必要的单元。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种用于测量颈椎活动的方法，包括：
利用传感器来获得颈椎活动角度；以及
基于颈椎活动角度来计算颈椎活动量，
其中，基于颈椎活动角度来计算颈椎活动量包括：
基于至少一个颈椎活动角度，得到与至少一个颈椎活动角度中的每一个对应的活动距离；以及
计算在测量时间段期间得到的活动距离之和，作为颈椎活动量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，利用传感器来测量颈椎活动角度包括：
针对颈椎的每一次活动，计算与该活动对应的颈椎的平均速度；以及
通过将平均速度与颈椎的活动时长相乘而得到颈椎的活动角度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，颈椎的每一次活动包括方向相反的第一运动过程和第二运动过程，并且，该方法还包括：
计算与第一运动过程对应的第一平均速度和与第二运动过程对应的第二平均速度；
通过将第一平均速度与第一运动过程的活动时长相乘而得到第一角度；
通过将第二平均速度与第二运动过程的活动时长相乘而得到第二角度；以及
将第一角度和第二角度之中绝对值更大的角度值确定为该次活动的颈椎活动角度。
4.根据权利要求1中所述的方法，还包括：
基于颈椎活动角度来计算颈椎有效活动次数。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
如果颈椎活动角度大于或等于有效活动阈值，则将颈椎进行的该次活动记录为有效颈椎活动；以及
对测量时间段期间的有效颈椎活动进行计数，作为颈椎有效活动次数。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，至少一个颈椎活动角度是测量时间段期间颈椎的所有活动角度或测量时间段期间颈椎的有效活动角度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，传感器为三轴角速度传感器，
颈椎活动角度包括上下活动角度、左右平转角度和左右翻转角度中的至少一个，
颈椎活动量包括上下活动量、左右平转量和左右翻转量中的至少一个，并且
颈椎有效活动次数包括上下有效活动次数、左右有效活动次数和左右翻转有效活动次数中的至少一个。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，该方法还包括：
当满足报警条件中的至少一个时，向用户报警，
其中，报警条件包括：颈椎活动量中的至少一个小于对应的活动量阈值，以及颈椎有效活动次数中的至少一个小于对应的有效活动次数阈值。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括：
当被连接到主机时执行认证。
10.一种用于测量颈椎活动的设备，包括：
获得单元，被配置为利用传感器来获得颈椎活动角度；以及
处理单元，被配置为基于颈椎活动角度来计算颈椎活动量，
其中，处理单元基于至少一个颈椎活动角度，得到与至少一个颈椎活动角度中的每一个对应的活动距离，并且计算在测量时间段期间得到的活动距离之和，作为颈椎活动量。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，获得单元针对颈椎的每一次活动，计算与该活动对应的颈椎的平均速度，并且通过将平均速度与颈椎的活动时长相乘而得到颈椎的活动角度。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，颈椎的每一次活动包括方向相反的第一运动过程和第二运动过程，并且获得单元被进一步配置为计算与第一运动过程对应的第一平均速度和与第二运动过程对应的第二平均速度，通过将第一平均速度与第一运动过程的活动时长相乘而得到第一角度，通过将第二平均速度与第二运动过程的活动时长相乘而得到第二角度，以及将第一角度和第二角度之中绝对值更大的角度值确定为该次活动的颈椎活动角度。
13.根据权利要求10所述的设备，其中，处理单元还基于颈椎活动角度来计算颈椎有效活动次数。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，如果颈椎活动角度大于或等于有效活动阈值，则处理单元将颈椎进行的该次活动记录为有效颈椎活动，并且对测量时间段期间的有效颈椎活动进行计数，作为颈椎有效活动次数。
15.根据权利要求10所述的设备，其中，至少一个颈椎活动角度是测量时间段期间颈椎的所有活动角度或测量时间段期间颈椎的有效活动角度。
16.根据权利要求10所述的设备，其中，传感器为三轴角速度传感器，
颈椎活动角度包括上下活动角度、左右平转角度和左右翻转角度中的至少一个，
颈椎活动量包括上下活动量、左右平转量和左右翻转量中的至少一个，并且
颈椎有效活动次数包括上下有效活动次数、左右有效活动次数和左右翻转有效活动次数中的至少一个。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，该设备还包括：
通知单元，被配置为当满足报警条件中的至少一个时，向用户报警，
其中，报警条件包括：颈椎活动量中的至少一个小于对应的活动量阈值，以及颈椎有效活动次数中的至少一个小于对应的有效活动次数阈值。
18.根据权利要求10所述的设备，其中，该设备还包括以下中的至少一个：
认证单元，被配置为当被连接到主机时执行认证；
测温单元，被配置为利用全辐射测温法来测量被测物体的温度；和
计步单元，被配置为对被测物体的步伐进行计步。
19.根据权利要求10所述的设备，其中，该设备是佩戴于头部的可穿戴装置。
20.一种佩戴于头部的可穿戴装置，包括根据权利要求10-19中任一个所述的设备。
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