CN107024991A - 一种基于物联网的眼镜系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于物联网的眼镜系统，其包括VR眼镜、通讯模块、人眼跟踪模块及控制信号生成模块，所述VR眼镜包括具有显示屏的显示单元，所述人眼跟踪模块包括发射红外光的红外发射单元和红外感应单元，所述红外感应单元包括多个形成第二坐标系的光敏效应晶体管，红外光经反射后落在所述光敏效应晶体管上，所述控制信号生成模块包括存储器及处理器，所述存储器储存有映射关系表及眼控参数，所述处理器根据所述映射关系表获得人眼注视点的运动轨迹，进而根据所述运动轨迹及所述眼控参数生成眼控指令，所述显示单元根据所述眼控指令显示物联网的信息。本发明提供的基于物联网的眼镜系统不仅结构简单，操作简便，而且准确性高。

Description

一种基于物联网的眼镜系统
【技术领域】
本发明涉及人机交互技术领域，具体涉及一种基于物联网的眼镜系统。
【背景技术】
物联网是将新一代IT技术充分运用在各行领域之中，例如：智能交通、物流管理、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等领域。具体地说，就是把各种感应、传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，以采取传感信息(如温度、湿度、压力、气体浓度、生命体征等)、物品属性信息(如物品名称、型号、特性、价格等)、工作状态信息(如仪器、设备的工作参数等)及地理位置信息(如物品所处的地理位置等)。然后将"物联网"与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，通过能力超级强大的中心计算机群对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制。这一完整的系统体系具备实时性、大范围性、自动化性及全天候性。在以上基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，使得连接在物联网上的各种机器、设备和基础设施达到"智慧"状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。总的来说，物联网包括信息汇集层、传输层、运营层及应用层，其中，应用层是物联网的最终收益者，它将通过网络层获取运营层处理过的信息，并与本行业需求相结合，开发各类行业应用解决方案，实现智能化行业应用。
相关技术中，应用层主要是通过手机、电脑等终端进行操作，但对于残疾人、老年人等肢体有障碍的人群在使用时十分困难。
因此，有必要提供一种新的应用层终端以解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种基于物联网的眼镜系统，该基于物联网的眼镜系统具有结构简单、操作简便及准确性高的特点。
本发明的技术方案如下：
一种基于物联网的眼镜系统包括VR眼镜以及集成于所述VR眼镜上的通讯模块、人眼跟踪模块及控制信号生成模块，所述通讯模块与物联网连接，所述VR眼镜包括具有显示屏的显示单元，依据第一坐标系将所述显示屏划分为若干个显示区域；所述人眼跟踪模块包括红外发射单元和红外感应单元，所述红外感应单元包括多个阵列设置以形成第二坐标系的光敏效应晶体管，所述红外发射单元发射单束红外光，经晶状体反射后落在所述光敏效应晶体管上以获得所述第二坐标系的坐标点信号；所述控制信号生成模块包括存储器及分别与所述通讯模块、所述显示单元及多个所述光敏效应晶体管电连接的处理器，所述存储器储存有所述第一坐标系和所述第二坐标系的映射关系表及预先配置的眼控参数，所述处理器根据所述映射关系表以获得在所述显示屏上人眼注视点的运动轨迹，所述处理器还根据所述运动轨迹及所述眼控参数生成眼控指令；所述显示单元根据所述眼控指令显示所述物联网的信息。
优选的，所述运动轨迹界定形成一区域面积，所述眼控参数包括面积阈值、速度阈值及形成所述区域面积的时间阈值，所述眼控指令包括单击指令和滚动指令；
当所述区域面积大于所述面积阈值时，所述处理器对所述人眼注视点进行一元线性拟合，并根据所述人眼注视点的初始位置和终止位置之间的拟合线性距离和运动时间以获得运动速度，若所述运动速度大于所述速度阈值时，则生成所述滚动指令；
当形成所述区域面积的时间大于所述时间阈值，且所述区域面积小于所述面积阈值时，生成所述单击指令。
优选的，所述滚动指令包括左滚动指令、右滚动指令、上滚动指令及下滚动指令，位于所述拟合线性上且沿所述初始位置至所述终止位置方向的单位向量A＝Bi+Cj，其中，i为与X轴方向相同的单位向量，j为与Y轴方向相同的单位向量；
当时，则生成所述左滚动指令；
当时，则生成所述右滚动指令；
当时，则生成所述上滚动指令；
当时，则生成所述下滚动指令。
优选的，所述红外光为近红外光。
优选的，多个所述光敏效应晶体管呈半球面分布，且所述半球面的开口朝向人眼。
优选的，所述通讯模块至少包括无线网络传输单元和有线网络传输单元中的其中一种，其中，所述无线网络传输单元为WI-FI或蓝牙。
优选的，所述人眼跟踪模块设有两个，两个所述人眼跟踪模块一一对应所述晶状体，并按预设周期交替工作。
与相关技术相比，本发明提供的一种基于物联网的眼镜系统的有益效果在于：所述基于物联网的眼镜系统包括VR眼镜以及集成于所述VR眼镜上的通讯模块、人眼跟踪模块及控制信号生成模块，所述通讯模块与物联网连接，所述VR眼镜包括具有显示屏的显示单元，依据第一坐标系将所述显示屏划分为若干个显示区域；所述人眼跟踪模块包括红外发射单元和红外感应单元，所述红外感应单元包括多个阵列设置以形成第二坐标系的光敏效应晶体管，所述红外发射单元发射单束红外光，经晶状体反射后落在所述光敏效应晶体管上以获得所述第二坐标系的坐标点信号；所述控制信号生成模块包括存储器及分别与所述通讯模块、所述显示单元及多个所述光敏效应晶体管电连接的处理器，所述存储器储存有所述第一坐标系和所述第二坐标系的映射关系表及预先配置的眼控参数，所述处理器根据所述映射关系表以获得在所述显示屏上人眼注视点的运动轨迹，所述处理器还根据所述运动轨迹及所述眼控参数生成眼控指令；所述显示单元根据所述眼控指令显示所述物联网的信息。由于本发明的红外光经晶状体反射在所述光敏效应晶体管上以获得所述第二坐标系的坐标点信号，并通过所述映射关系表获取在所述显示屏上人眼注视点的运动轨迹，进而通过所述运动轨迹及所述眼控参数生成眼控指令，从而避免了通过获取图像并分析图像以获得所述人眼注视点的移动信息，不仅结构简单，操作简便，而且准确性高。
【附图说明】
图1为本发明提供的一种基于物联网的眼镜系统的一较佳实施例的结构框图。
【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，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，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做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。
请参阅图1,一种基于物联网的眼镜系统100包括VR眼镜1以及集成于所述VR眼镜1上的通讯模块3、人眼跟踪模块5及控制信号生成模块7，所述通讯模块3与物联网200连接，所述控制信号生成模块7分别与所述通讯模块3、所述人眼跟踪模块5及所述控制信号生成模块7。
所述VR眼镜1包括具有显示屏11A的显示单元11，依据第一坐标系将所述显示屏11A划分为若干个显示区域。
所述通讯模块3至少包括无线网络传输单元31和有线网络传输单元33中的其中一种。在本实施例中，优选的，所述通讯模块3包括无线网络传输单元31和有线网络传输单元33，可以提高所述基于物联网的眼镜系统100的适用性。
所述无线网络传输单元31为WI-FI或蓝牙。
所述人眼跟踪模块5包括红外发射单元51和红外感应单元53，所述红外感应单元53包括多个阵列设置以形成第二坐标系的光敏效应晶体管531，所述红外发射单元51发射单束红外光，经晶状体反射后落在所述光敏效应晶体管531上以获得所述第二坐标系的坐标点信号。具体的，所述红外发射单元51、所述红外感应单元53及晶状体之间呈三角形分布。
在本实施例中，优选的，所述红外光为近红外光。由于近红外光具有比中红外光和远红外光更低的热效应，因此，可以降低损害眼睛的风险。同时，为了更好的保护眼睛，可以设置两个与所述晶状体一一对应的所述人眼跟踪模块5，且两个所述人眼跟踪模块5按预设周期交替工作。
在本实施例中，优选的，多个所述光敏效应晶体管531呈半球面分布，且所述半球面的开口朝向人眼，这有利于减小感应区域的正投影面积。
所述控制信号生成模块7包括存储器71及分别与所述通讯模块3、所述显示单元11及多个所述光敏效应晶体管531电连接的处理器73。所述存储器71储存有所述第一坐标系和所述第二坐标系的映射关系表及预先配置的眼控参数。所述处理器73根据所述映射关系表以获得在所述显示屏11A上人眼注视点的运动轨迹，所述处理器73还根据所述运动轨迹及所述眼控参数生成眼控指令。所述显示单元11根据所述眼控指令显示所述物联网200的信息。
具体的，所述眼控参数包括面积阈值、速度阈值及形成所述区域面积的时间阈值，所述眼控指令包括单击指令和滚动指令。
由于人眼在正常阅读或转动时，眼球会发生不同程度地轻微抖动，从而造成所述人眼注视点在所述显示屏11A上移动时，会获得不平滑的运动轨迹，因此，所述运动轨迹可以界定形成一区域面积。
当所述区域面积大于所述面积阈值时，所述处理器73对所述人眼注视点进行一元线性拟合，并根据所述人眼注视点的初始位置和终止位置之间的拟合线性距离和运动时间以获得运动速度，若所述运动速度大于所述速度阈值时，则生成所述滚动指令。
所述速度阈值可以根据使用者的正常阅读时所述人眼注视点的运动速度制定。具体的，所述速度阈值略大于正常阅读时所述人眼注视点的运动速度。
由于使用者个体差异及对使用者对内容熟悉程度的差异，会造成阅读速度的差异，因此，为了使所述速度阈值设置合理。在本实施例中，还可以在使用所述基于物联网的眼镜系统100开始时，通过所述显示屏11A显示一个测定界面以测定使用者正常阅读时所述人眼注视点的运动速度，进而依据该速度预设一个合理的所述速度阈值。
所述滚动指令包括左滚动指令、右滚动指令、上滚动指令及下滚动指令，位于所述拟合线性上且沿所述初始位置至所述终止位置方向的单位向量A＝Bi+Cj，其中，i为与X轴方向相同的单位向量，j为与Y轴方向相同的单位向量。
当时，则生成所述左滚动指令；
当时，则生成所述右滚动指令；
当时，则生成所述上滚动指令；
当时，则生成所述下滚动指令。
当形成所述区域面积的时间大于所述时间阈值，且所述区域面积小于所述面积阈值时(即所述人眼注视点在某一位置停留时间大于所述时间阈值)，生成所述单击指令。其中，所述时间阈值一般设为200ms以上。通过依据第一坐标系将所述显示屏11A划分为若干个所述显示区域，可以提高确定所述人眼注视点停留位置的精度。
由于视线停留在某一位置上，眼球会发生小于1°的抖动幅度。以视线停留位置为圆心，以抖动幅度造成的在所述显示屏上的注视点最大偏移尺寸为半径界定形成一个圆面积，所述面积阈值略大于该圆面积。
本发明提供的一种基于物联网的眼镜系统的有益效果在于：
所述基于物联网的眼镜系统100包括VR眼镜1以及集成于所述VR眼镜1上的通讯模块3、人眼跟踪模块5及控制信号生成模块7，所述通讯模块3与物联网200连接，所述VR眼镜1包括具有显示屏11A的显示单元11，依据第一坐标系将所述显示屏11A划分为若干个显示区域；所述人眼跟踪模块5包括红外发射单元51和红外感应单元53，所述红外感应单元53包括多个阵列设置以形成第二坐标系的光敏效应晶体管531，所述红外发射单元51发射单束红外光，经晶状体反射后落在所述光敏效应晶体管531上以获得所述第二坐标系的坐标点信号；所述控制信号生成模块7包括存储器71及分别与所述通讯模块3、所述显示单元11及多个所述光敏效应晶体管531电连接的处理器73，所述存储器71储存有所述第一坐标系和所述第二坐标系的映射关系表及预先配置的眼控参数，所述处理器73根据所述映射关系表以获得在所述显示屏11A上人眼注视点的运动轨迹，所述处理器73还根据所述运动轨迹及所述眼控参数生成眼控指令；所述显示单元11根据所述眼控指令显示所述物联网的信息。由于本发明的红外光经晶状体反射在所述光敏效应晶体管531上以获得所述第二坐标系的坐标点信号，并通过所述映射关系表获取在所述显示屏11A上人眼注视点的运动轨迹，进而通过所述运动轨迹及所述眼控参数生成眼控指令，从而避免了通过获取图像并分析图像以获得所述人眼注视点的移动信息，不仅结构简单，操作简便，而且准确性高。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于物联网的眼镜系统，包括VR眼镜以及集成于所述VR眼镜上的通讯模块、人眼跟踪模块及控制信号生成模块，所述通讯模块与物联网连接，其特征在于：
所述VR眼镜包括具有显示屏的显示单元，依据第一坐标系将所述显示屏划分为若干个显示区域；
所述人眼跟踪模块包括红外发射单元和红外感应单元，所述红外感应单元包括多个阵列设置以形成第二坐标系的光敏效应晶体管，所述红外发射单元发射单束红外光，经晶状体反射后落在所述光敏效应晶体管上以获得所述第二坐标系的坐标点信号；
所述控制信号生成模块包括存储器及分别与所述通讯模块、所述显示单元及多个所述光敏效应晶体管电连接的处理器，所述存储器储存有所述第一坐标系和所述第二坐标系的映射关系表及预先配置的眼控参数，所述处理器根据所述映射关系表以获得在所述显示屏上人眼注视点的运动轨迹，所述处理器还根据所述运动轨迹及所述眼控参数生成眼控指令；
所述显示单元根据所述眼控指令显示所述物联网的信息。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的眼镜系统，其特征在于：所述运动轨迹界定形成一区域面积，所述眼控参数包括面积阈值、速度阈值及形成所述区域面积的时间阈值，所述眼控指令包括单击指令和滚动指令；
当所述区域面积大于所述面积阈值时，所述处理器对所述人眼注视点进行一元线性拟合，并根据所述人眼注视点的初始位置和终止位置之间的拟合线性距离和运动时间以获得运动速度，若所述运动速度大于所述速度阈值时，则生成所述滚动指令；
当形成所述区域面积的时间大于所述时间阈值，且所述区域面积小于所述面积阈值时，生成所述单击指令。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的眼镜系统，其特征在于：所述滚动指令包括左滚动指令、右滚动指令、上滚动指令及下滚动指令，位于所述拟合线性上且沿所述初始位置至所述终止位置方向的单位向量A＝Bi+Cj，其中，i为与X轴方向相同的单位向量，j为与Y轴方向相同的单位向量；
当时，则生成所述左滚动指令；
当时，则生成所述右滚动指令；
当时，则生成所述上滚动指令；
当时，则生成所述下滚动指令。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的眼镜系统，其特征在于：所述红外光为近红外光。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的眼镜系统，其特征在于：多个所述光敏效应晶体管呈半球面分布，且所述半球面的开口朝向人眼。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的眼镜系统，其特征在于：所述通讯模块至少包括无线网络传输单元和有线网络传输单元中的其中一种，其中，所述无线网络传输单元为WI-FI或蓝牙。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的眼镜系统，其特征在于：所述人眼跟踪模块设有两个，两个所述人眼跟踪模块一一对应所述晶状体，并按预设周期交替工作。
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