CN106773063A - 能够适配多种主机的增强现实智能眼镜及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能够适配多种主机的增强现实智能眼镜及方法。具体而言，提供了一种增强现实智能眼镜，包括：眼镜终端、适配器和运算中心单元，其中所述眼镜终端和适配器二者与运算中心单元分离，并且所述眼镜终端与适配器能够适配多种运算中心单元。本发明的增强现实智能眼镜能够实现良好的显示效果和长期舒适的佩戴体验，具有广泛的通用性，体积小，重量轻，真正实现了模块一体化而无需额外的外接设备，能够如普通眼镜般佩戴，真正意义上解放了使用者的双手，能够适应多变的应用环境需求，便于携带和运输。

Description

能够适配多种主机的增强现实智能眼镜及方法

技术领域

本发明涉及一种的增强现实(AR)智能眼镜。更具体而言，本发明涉及能够适配多种主机的增强现实智能眼镜及其设计方法。

背景技术

现有AR智能眼镜大体上可分为墨镜式一体机，头盔式一体机，及分体机三种。下面分别简要介绍其特点，特别是缺点。

一、墨镜式一体机型的增强现实智能眼镜，它因空间限制，以及考虑到客户佩戴的舒适性，使用的处理器一般为市场上常用的移动处理器，该处类型处理器运算性能尚不能满足AR图像快速处理的要求。同时由于头戴式的重量限制，往往所配电池容量比较小，造成续航能力欠缺，对应全天候的使用(8小时工作)不能很好的支持。而且，由于全部构件都需要佩戴于头上的原因，其主机配置也受到不利影响，运算能力、散热能力等等都受到极大限制。

二、头盔式一体机型的增强现实智能眼镜，它的空间体积比较大，同时重量比较大，在一些特殊行业有很多的应用，但其显著的局限性也显而易见，比如，重量偏大，佩戴舒适性差，并且不能长期佩戴，等等。

三、分体机型的增强现实智能眼镜，它的实现一般是墨镜式一体机的演变，其中，将电池、运算单元、交互设备集成在一个运算盒子中，通过引线连接眼镜终端。通过这这种方法来减轻眼镜终端的重量，将眼镜终端做到最轻。这种形式的智能眼镜在市场比较普遍，例如爱普生公司的BT2000型号的分体机型的增强现实智能眼镜，等等。但是，这类分体机型的增强现实智能眼镜的缺陷也是非常明显的，例如，该运算盒子与眼镜绑定，即，需要针对眼镜来开发特定的专用运算盒子。因此，一方面，由于开发专用的运算盒子(运算单元、交互设备在内)需要额外的昂贵的设计和开发成本；另外一方面，被特定设计在运算盒子内的运算单元性能直接决定了该增强现实智能眼镜的关键性能，使得它只能是针对特定的客户或者应用场合专用的，不具备广泛的通用性。另外一个缺陷在于，由于对于特定的增强现实智能眼镜而言开发的是专用运算盒子，不仅导致整个增强现实智能眼镜价格昂贵，而且还使得在增强现实智能眼镜对应用场合的适应能力不强，灵活性偏差。例如，对于需要较高运算能力的场合，如果受到运算盒子的运算能力的限制，此时就无法灵活方便地更换运算盒子以满足客户要求，因为它是定制的，不具备通用性。

因此，本领域中对于新型增强现实智能眼镜存在着迫切的需求，例如，希望这种新型增强现实智能眼镜能够克服以上现有增强现实智能眼镜的缺陷，例如用户体验差，运算能力不够，价格高昂，不能灵活地适应客户需要，不具备通用性，电池容量小，重量偏大，佩戴舒适性差，并且不能长期佩戴。另外，例如希望这种新型增强现实智能眼镜应能够实现良好的显示效果和佩戴体验，体积小，重量轻，真正实现了模块一体化而无需额外的外接设备，能够如普通眼镜般佩戴，真正意义上解放了使用者的双手，能够适应多变的应用环境需求，便于携带和运输，等等。

鉴于以上所述，以及其它潜在的技术问题，而提出了本发明。

本发明的多个方面和优点将在以下说明中部分地阐述，或者可由该说明而显而易见，或者可通过实践本发明而获悉。

发明内容

本发明旨在解决目前市场主流AR智能眼镜不能满足一线产业工人或其它使用者的长期舒适佩戴的要求，以及全天候工作需求的问题。另外，本发明还能够解决普遍的AR智能眼镜运算性能低下的问题。

根据本发明的多适配主机的增强现实智能眼镜还能够解决现有AR智能眼镜笨重，以及运算处理性能不足，产品发热量大的问题。

另外，根据本发明，能够实现这样的AR智能眼镜，它能够通过适配多种客户主机，将运算单元分离，从而实现运算性能得以最大化。同时，因为运算单元的分离而使得设备的应用环境和条件得以大大拓宽，能够满足全天候工作需求。另外，通过计算单元分离，可将AR眼镜的眼镜终端做到最轻，最大限度的保证佩戴人员的舒适性和长时间佩戴工作的要求。根据本发明，通过应用软件，就能够适配不同操作系统的使用，使得能够容易地适配各种用户主机，并且能够兼容不同的操作系统，比如兼容现在常用的Windows，MACos，IOS，Android，Linux等各种非常同样的操作系统。

因此，本发明能够实现的重要的技术优势还在于，能够显著改善用户体验，降低眼镜的制造和设计成本，灵活地适应各种不同客户或应用的需要，而且产品具备广泛的通用性。由于产品具备广泛的通用性，因此，客户就只需要购买眼镜终端和相配的适配器，而不需要同时购买主机，从而大大降低了客户的成本。而且，客户可根据自身的应用和运算能力的需要，利用已有的通用型主机，例如各种台式电脑、便携式电脑、手机、平板电脑等等，从而一方面可降低客户的成本，另一方面还可根据应用的需要灵活地匹配各种主机。

根据本发明的一个示例性方面，提供了一种增强现实智能眼镜，包括：眼镜终端、适配器和运算中心单元，其中，所述眼镜终端和适配器二者均与运算中心单元分离，并且所述眼镜终端与适配器能够适配多种运算中心单元。

根据本发明的一示例性方面，所述眼镜终端与适配器二者是彼此分离的；或者所述眼镜终端和适配器二者集成为一体式组件。

根据本发明的一示例性方面，所述适配器与所述运算中心单元分离。

根据本发明的另一个示例性方面，所述眼镜终端、适配器和运算中心单元之间通过硬线连接方式通信。

根据本发明的另一个示例性方面，在所述眼镜终端、适配器和运算中心单元之通过USB协议通信。

根据本发明的另一个示例性方面，所述适配器是为一转多形式的USB集线器。

根据本发明的另一个示例性方面，所述适配器是一转二、一转三、一转四、一转五、一转六、一转七或一转八形式的USB集线器。

根据本发明的另一个示例性方面，所述眼镜终端包光学成像部分、图像提取部分和用户数据存储器。

根据本发明的另一个示例性方面，使用光波导技术、自由曲面技术、棱镜投射技术或光学反射技术，将AR图形图像叠加处理而展现给用户。

根据本发明的另一个示例性方面，所述用户数据存储器是用于存储运算中心单元运算处理的用户数据的内置于眼镜终端中的加密存储器，或者是可插在眼镜终端或适配器上的即插即用型U盘。

根据本发明的另一个示例性方面，所述运算中心单元是通用型主机。

根据本发明的另一个示例性方面，所述通用型主机是台式电脑、便携式电脑、手机或平板电脑。

根据本发明的另一个示例性方面，所述运算中心单元能够兼容多种不同的操作系统，包括Windows、MACos、IOS、Android和Linux操作系统。

根据本发明，还公开了一种设计本发明的增强现实智能眼镜的方法，所述方法包括：将增强现实智能眼镜的眼镜终端和适配器二者设计成与增强现实智能眼镜的运算中心单元分开，但通过硬线可操作地连接，并且所述眼镜终端与适配器能够适配多种运算中心单元。

根据本发明的方法的一个示例性方面，将所述眼镜终端与适配器设计成彼此分离；或者将所述眼镜终端和适配器设计为一体化集成的组件。

根据本发明的方法的另一示例性方面，将所述用户数据存储器设计成内置于眼镜终端中的加密存储器，或者是可插在眼镜终端或适配器上的即插即用型U盘。

根据本发明的方法的另一示例性方面，将所述运算中心单元设置成通用型主机。

根据本发明的方法的另一示例性方面，所述通用型主机是台式电脑、便携式电脑、手机或平板电脑。

根据本发明的方法的另一示例性方面，所述运算中心单元能够兼容多种不同的操作系统，包括Windows、MACos、IOS、Android和Linux操作系统。

参考以下说明和所附权利要求，本发明的这些和其他特征、方面以及优点将更好地理解。结合在说明书中并构成说明书一部分的附图图示了本发明的实施例，并且与说明一起用于解释本发明的原理。

附图说明

说明书中描述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整而能够实施的公开，包括其最佳模式，其中引用了附图，附图仅仅是示意性的，并且并未按比例绘制。附图包括：

图1是根据本发明的一个示例性实施例的多适配主机的增强现实智能眼镜的眼镜终端的示意图。

图2是根据本发明的一个示例性实施例的多适配主机的增强现实智能眼镜的适配器的示意图，用于通信联通并匹配眼镜终端和运算中心单元。

图3是根据本发明的一个示例性实施例的增强现实智能眼镜的所适配的一些常见运算中心单元的示意图。

图4是根据本发明的一个示例性实施例的增强现实智能眼镜的眼镜终端、适配器与运算中心单元在工作状态下的通信连接和交互的示意图。

图5是根据本发明的另一个示例性实施例的增强现实智能眼镜的眼镜终端、适配器与运算中心单元的通信连接的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图对本发明的多个非限制性实施例做出详细描述。本说明书中涉及的实施例仅意图解释本发明的原理而并非限制本发明的范围。本发明的可专利范围仅由权利要求书所限定。

根据本发明，本发明的多适配主机的增强现实智能眼镜一般而言大体上包括眼镜终端、适配器和运算中心单元。

在本发明中，“主机”、“运算单元”和“运算中心单元”、“计算单元”可互换地使用，具有相同含义。

为了方便描述本发明，下面将结合优选实施例来描述本发明的多适配主机的增强现实智能眼镜的构成元件及工作原理。

一、眼镜终端

为了使眼镜终端尽量轻量化，同时实现为用户数据加密的效果，根据本发明的一优选实施例，眼镜终端根据功能划分可包括三个部分，即，光学成像部分、图像提取部分和用户数据存储器。

根据本发明的一优选实施例，光学成像部分可使用光波导技术，将AR图形图像叠加处理，展现在用户眼前。

根据本发明的一优选实施例，图像提取部分可使用光学防抖自动变焦高分辨率摄像头，获取高质量图像素材，为后续图像处理及识别的准确性提供保障。

根据本发明的一优选实施例，用户数据加密存储器将用户数据与运算中心单元(即，主机)分离地加密存储，从而将高性能的主机单纯变为运算中心，发挥其高速处理图像的性能，其中用户数据与主机分离/隔离，通过这种方式来实现用户数据跟随眼镜终端的目的。

在本发明中，加密存储指的是存储数据通过加密编码后存储在普通存储器中。其中数据为用户数据，指通过运算中心单元进行运算处理后的结果，以及部分可追溯的中间过程数据。根据本发明的一优选实施例，这些数据与眼镜终端绑定一体(例如存储在眼镜终端上的存储器中)，并与运算中心单元实体分离，只有需要调用该部分数据时，才通过软件解密读取使用。通过这种方式，由于数据是与眼镜终端绑定的，因此可保证用户数据不会离开佩戴眼镜终端的使用者，从而不会轻易泄露。同时，这些数据例如可通过编码加密后存储，因此就进行了进一步的安全防护，以免被恶意盗取数据的人盗取数据。

作为一优选实施例，用户数据加密存储器可以内置于眼镜终端中。

作为另一优选实施例，用户数据存储器也可以是即插即用型U盘，其中该U盘可插在眼镜终端的插口上，使得在不使用时可从眼镜终端上将U盘拔下，从而进一步确保了用户数据的安全性。

作为另一优选实施例，该用户数据存储器可以是即插即用型U盘，其中该U盘可插在适配器(如下详述)的插口上，使得在不使用时可从适配器上将U盘拔下，进一步确保了用户数据的安全性。

如图1所示，显示了根据本发明一个实施例的眼镜终端，该眼镜终端其外形类似于墨镜，并且由于与现有技术相比已经将现有技术的眼镜终端上的运算中心单元和相关电池分离，因此在重量上可设置成如同墨镜般轻巧，使得可以方便佩戴。如图1所示，眼镜终端可包含摄像头，光学成像机构，加密存储元件，等等。眼镜终端可通过例如自定义的20pin信号线与适配器连接通信。

因此，本发明通过将眼镜终端与运算中心单元和相关电池分离地设置，就解决了业内迫切需要解决的满足使用者长期舒适佩戴要求的问题，并且使得这样设置的本发明的增强现实智能眼镜也同时还能够满足全天候工作的需求。而且，本发明还通过优选采用通用型主机来作为运算中心单元并且用轻巧、便宜且易携的适配器来适配各种主机，使得本发明的眼镜产品具备广泛的通用性和适用性，显著改善了用户友好性，如下详述。

二、适配器

为了将本发明的眼镜终端适配到与之分离地设置的例如具有多种不同操作系统的运算中心单元上，本发明提出，采用适配器，用于将不同操作系统的运算中心单元与本发明的轻便的眼镜终端进行适配连接。

根据本发明的一个实施例，本发明提出了一种优选的构思，即，本发明的该实施例的适配器装置，不仅是可用于适配匹配眼镜终端与运算中心单元(即，主机)的中间桥梁(如图2所示)，而且该适配器还可具备用于连接交互外设的功能。例如，可以将USB接口的鼠标、键盘、触摸板等交互输入设备通信通过硬线(导线)连接到适配器。根据一优选实施例，图2所示的适配器可将运算主机输出的内容转换为匹配眼镜光学机构成像的分辨率信号，同时还可以通过USB扩展外接鼠标键盘等交互输入设备。

根据一优选实施例，本发明的适配器可以实施为例如一转五形式的USB集线器，可将运算中心单元(即，主机)连接至该一转五形式的USB集线器，其包含例如5个USB设备，例如USB摄像头、USB存储器、USB显示器、USB键盘、USB鼠标，用于实现增强现实智能眼镜的例如数据采集、数据显示、数据存储、数据处理和/或数据交互等等功能。

如上所述，根据一优选实施例，可在适配器上设置用于用户数据存储器(例如即插即用型U盘)的插口，从而使得在不使用眼镜时可从适配器上将U盘拔下，进一步确保了用户数据的安全性。

三、运算中心单元(主机)

本发明的增强现实智能眼镜的运算中心单元模块是增强现实智能眼镜的大脑，主要用于根据各种具体的应用场合和软件配置，来实现增强现实智能眼镜对数据的各种处理和运算功能，并根据具体应用的需要将处理后的数据以各种形式提供给佩戴增强现实智能眼镜的使用者，例如图像显示、数据显示、命令指示、声音命令指示，以及/或者数据反馈和交换功能。

根据本发明，运算中心单元模块可以是包含多种形式的操作系统的主机，例如但不限于目前常用的Windows，Macos，ios，Android，Linux操作系统的主机。根据本发明，这些主机可为本发明的增强现实智能眼镜的眼镜终端提供图像处理和运算服务，并将例如AR图像和/或声音信息传输到眼镜终端，同时将用户数据加密保存在眼镜终端。

如图3所示，显示了本发明的多适配主机的增强现实智能眼镜的运算中心单元(即主机)的示范性实施例。该运算中心单元的实施例可支持目前常用的一些操作系统，如Windows，Android，Macos，ios，Linux操作系统，等等。该运算中心单元中安装有执行应用软件，并可调用图形图像处理引擎。运算中心单元的运算结果，可通过数据输出口输出至适配器中。

根据本发明的一实施例，运算中心单元产生的用户数据可保存在眼镜终端加密存储设备中。也就是说，运算中心单元本身不保存用户数据，只是用于运算。

由于运算中心单元用于运算而产生热量，因此将可省略传统上配置在眼镜终端上的散热构造和/或器件，而转而直接配置在运算中心单元上，由此进一步减轻了眼镜终端的重量并简化了其构造，使得进一步改善了眼镜终端的用户友好性和可佩戴性。

根据本发明的优选实施方式，运算中心单元优选选自通用的现有产品，例如各种台式电脑、便携式电脑、手机、平板电脑等等，这些都是市场上的成熟通用产品，对应的可替代型号非常广泛，因此使得本发明的眼镜不仅可选择性非常大，而且具备了广泛的通用性和适用性，显著改善了用户友好性，给客户以很好的体验。

四、通信

根据本发明的一优选实施例，例如如图4所示，本发明的多适配主机的增强现实智能眼镜的眼镜终端、适配器和运算中心单元这三个模块之间在眼镜工作期间彼此连接通信，其主要的通信方式为USB协议通信。由于这三个模块之间是彼此分离的，因此，例如，一方面，集成有信号转换电路的适配器与眼镜终端之间例如可通过硬线连接方式通信，使得眼镜终端用作图像数据采集，展现，存储的中心单元，而适配器则可用作数据转换的单元。作为一个示例性实施例，眼镜终端可通过例如自定义的20pin信号线与适配器连接通信。

另一方面，运算中心单元与适配器之间例如也可通过硬线连接方式通信，使得运算中心单元可在执行应用软件时经由适配器调取存储的用户数据(比如加密存储在眼镜终端/适配器自身中的用户数据)进行运算，并且可将运算结果通过数据输出口输出至适配器中并例如最终经由适配器再显示在眼镜终端。

作为另一优选实施例，可将适配器模块与眼镜终端集成为一体式组件，但该一体式组件与运算中心单元彼此分离但通过硬线相连。

具体实例

根据本发明，提供了如下的具体实例。

本发明的一个实例的眼镜终端配置为1300万像素ois摄像头，可存储用户数据的内置存储器的存储空间为128GB,显示光学模组为1024*768光波导。

本发明的一个实例的适配器为将眼镜终端的3个功能部件通过电路转换为USB协议数据而集中到其自身上的适配器，其中，通过适配器上的usb集线器将眼镜终端的3个功能部件的usb设备集中到一起，通过USB接口连接到主机端进行计算处理。根据本发明的进一步的实施例，该适配器可以具备多个即插即用型的接口，并且能够传输用于眼镜工作的各种信号，包括但不限于视频、音频、脉冲以及各种指令信号，等等。

本发明的一个实例的主机例如可选取但不限于目前市场及工业应用的各种常见计算机，例如配备英特尔i7CPU+8GB DDR3的普通电脑主机。主机的操作系统可以是Windows，Linux，ios等。通过这主机的系统上运行眼镜的驱动软件和/或其它特定的应用软件，就能够驱动本发明的眼镜进行工作。

图5显示了根据本发明的另一个示例性实施例的增强现实智能眼镜的眼镜终端、适配器与运算中心单元的通信连接的示意图。如图5所示，眼镜终端具有例如usb摄像头、usb显示器、内置式或即插即用式的usb存储器以及usb音频设备。适配器包括彼此可操作地通信连接的usb集线器和转换连接电路，并且usb集线器例如可进一步与至少一个、例如两个usb设备相连。运算中心单元(或称“计算单元”)与usb集线器之间例如经由usb2.0或usb3.0接口而通信连接。眼镜终端可通过总线与适配器的转换连接电路通信连接。

根据本发明，以上方案实现的多适配主机的增强现实智能眼镜的产品，其通用性强、能够更符合例如产业工人或其他使用者全天候使用，并且使得可配置更加高效强悍的运算中心单元，从而能够带来更高效、快速、精确的数据处理、和信息显示效果，同时使得能够将使用者实际佩戴的眼镜终端的重量减到最轻，使得佩戴者长期舒适佩戴成为可能，为用户提供了更符合人机工程学的产品。

根据本发明的增强现实智能眼镜可广泛应用于不同的场合。例如在维修应用中，增强现实智能眼镜能将维修操作手册以文字、图片、视频、语音信息等方式展现给维修人员，并将维修数字信息叠加在真实操作对象上，提示指引维修工人使用何种工具、何种操作姿势、如何搭配物料。在实操培训应用中，增强现实智能眼镜能够让学员学习理论知识的同时体验实操感觉。增强现实智能眼镜还能够应用于一线工作人员管理、远程协助应用等诸多场合。

虽然本文仅示出并描述了实施例的某些特征，但是本领域技术人员将想到许多改型和变化。因此，应该理解的是所附权利要求书旨在覆盖落入本发明的精神内的全部此类改型和变化。

Claims (18)

1.一种增强现实智能眼镜，其特征在于，包括：眼镜终端、适配器和运算中心单元，其中，所述眼镜终端和适配器二者均与运算中心单元分离，并且所述眼镜终端与适配器能够适配多种运算中心单元。

2.根据权利要求1所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，所述眼镜终端与适配器二者是彼此分离的；或者所述眼镜终端和适配器二者集成为一体式组件。

3.根据权利要求1或2所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，所述眼镜终端、适配器和运算中心单元之间通过硬线连接方式通信。

4.根据上述权利要求中的任一项所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，在所述眼镜终端、适配器和运算中心单元之通过USB协议通信方式通信。

5.根据上述权利要求中的任一项所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，所述适配器是为一转多形式的USB集线器。

6.根据上述权利要求中的任一项所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，所述适配器是一转二、一转三、一转四、一转五、一转六、一转七或一转八形式的USB集线器。

7.根据上述权利要求中的任一项所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，所述眼镜终端包光学成像部分、图像提取部分和用户数据存储器。

8.根据权利要求7所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，所述光学成像部分使用光波导技术、自由曲面技术、棱镜投射技术或光学反射技术，将AR图形图像叠加处理而展现给用户。

9.根据权利要求7所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，所述用户数据存储器是用于存储运算中心单元运算处理的用户数据的内置于眼镜终端中的加密存储器，或者是可插在眼镜终端或适配器上的即插即用型U盘。

10.根据上述权利要求中的任一项所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，所述运算中心单元是通用型主机。

11.根据权利要求11所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，所述通用型主机是台式电脑、便携式电脑、手机或平板电脑。

12.根据上述权利要求中的任一项所述的增强现实智能眼镜，其特征在于，所述运算中心单元能够兼容多种不同的操作系统，包括Windows、MACos、IOS、Android和Linux操作系统。

13.一种设计根据权利要求1-12中任一项所述的包括眼镜终端、适配器和运算中心单元的增强现实智能眼镜的方法，所述方法包括：将增强现实智能眼镜的眼镜终端和适配器二者设计成与增强现实智能眼镜的运算中心单元分开，但通过硬线可操作地连接，并且所述眼镜终端与适配器能够适配多种运算中心单元。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述眼镜终端与适配器设计成彼此分离；或者将所述眼镜终端和适配器设计为一体化集成的组件。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述用户数据存储器设计成内置于眼镜终端中的加密存储器，或者是可插在眼镜终端或适配器上的即插即用型U盘。

16.根据权利要求13-15中的任一项所述的方法，其特征在于，将所述运算中心单元设置成通用型主机。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述通用型主机是台式电脑、便携式电脑、手机或平板电脑。

18.根据权利要求13-17中所述的方法，其特征在于，所述运算中心单元能够兼容多种不同的操作系统，包括Windows、MACos、IOS、Android和Linux操作系统。