CN107580268A - 一种头部姿态检测方法、装置和耳机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了头部姿态检测方法、装置和耳机。该方法包括：分别获取耳机中的加速度传感器采集的加速度数据和磁力传感器在同一时刻采集的磁场数据；使用同一时刻的加速度数据和磁场数据计算该时刻的姿态角；分别计算俯仰角与预设标准俯仰角的第一差值、翻滚角与预设标准翻滚角的第二差值和航向角与预设标准航向角的第三差值；判断第一差值、第二差值和第三差值的复合角是否大于第一角度阈值，若判断为是，则确定头部姿态异常，向耳机中的马达发送头部姿态异常的指令，以便马达根据头部姿态异常的指令进行振动提示。通过本发明的技术方案，避免陀螺仪的回摆误差；针对采用头部复合运动的判断策略，提高用户的头部姿态的检测准确度，提高用户体验。

Description

一种头部姿态检测方法、装置和耳机

技术领域

本发明涉及耳机技术领域，特别涉及。

背景技术

现代生活中，佩戴耳机已经成为用户日常的一种生活习惯，例如，在上班的路上，佩戴耳机听音乐或者新闻可以使时间得到充分的利用。但是，在用户佩戴耳机的过程中，用户往往存在不良的姿势，带来不良后果，例如，在公共场合，随着耳机中播放的音乐不停的摇头晃脑，一方面对造成不良的公共形象，另一方面也不利于用户的身心健康。所以，需要一种耳机，监测用户的头部姿态，以便在用户处于不正确的头部姿态时，及时提醒用户进行调整。

现有技术中的耳机的头部姿态检测技术是利用陀螺仪传感器进行姿态解算，或者直接基于陀螺仪进行传感器数值的分析，且对头部姿态的判断标准单一，仅仅从三个单独的姿态角进行角度阈值的判断。一方面，由于陀螺仪本身存在回摆现象，造成头部姿态监测的不准确性，成本和功耗较大。如选择时间阈值是3s，其中前1-2秒由于陀螺仪本身的误差造成测量结果是不准确的。另一方面，会导致异常的头部姿态会被遗漏，不会被提示，影响检测结果。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明的一种头部姿态检测方法、装置和耳机，以便解决或至少部分地解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种头部姿态检测方法，所述方法包括：

分别获取耳机中的加速度传感器采集的加速度数据和磁力传感器在同一时刻采集的磁场数据；

使用同一时刻的所述加速度数据和所述磁场数据计算该时刻的姿态角，所述姿态角包括俯仰角、翻滚角和航向角；分别计算所述俯仰角与预设标准俯仰角的第一差值、所述翻滚角与预设标准翻滚角的第二差值和所述航向角与预设标准航向角的第三差值；

判断所述第一差值、所述第二差值和所述第三差值的复合角是否大于第一角度阈值，所述复合角基于所述第一差值、所述第二差值和所述第三差值的平方和的开方得到，若判断为是，则确定头部姿态异常，向所述耳机中的马达发送头部姿态异常的指令，以便所述马达根据所述头部姿态异常的指令进行振动提示。

根据本发明的另一个方面，提供了一种头部姿态检测装置，所述装置包括：

获取单元，用于分别获取加速度传感器采集的加速度数据和磁力传感器在同一时刻采集的磁场数据；

计算单元，用于使用同一时刻的所述加速度数据和所述磁场数据计算该时刻的姿态角，所述姿态角包括俯仰角、翻滚角和航向角；分别计算所述俯仰角与预设标准俯仰角的第一差值、所述翻滚角与预设标准翻滚角的第二差值和所述航向角与预设标准航向角的第三差值；

判断单元，用于判断所述第一差值、所述第二差值和所述第三差值的复合角是否大于第一角度阈值，所述复合角基于所述第一差值、所述第二差值和所述第三差值的平方和的开方得到，若判断为是，则确定头部姿态异常，向马达发送头部姿态异常的指令，以便所述马达根据所述头部姿态异常的指令进行振动提示。

根据本发明的又一个方面，提供了一种头部姿态检测装置，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间通过内部总线通讯连接，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时能够实现如前所述的方法步骤。

根据本发明的再一个方面，提供了一种耳机，所述耳机包括加速度传感器、磁力传感器、马达和如前所述的头部姿态检测装置；

所述加速度传感器，用于采集加速度数据；

所述磁力传感器，用于采集磁场数据；

所述马达，用于根据所述头部姿态检测装置发送的头部姿态异常的指令进行振动提示。

综上所述，本发明是通过加速度传感器和磁力传感器采集加速度数据和磁场数据；分别获取耳机中的加速度传感器采集的加速度数据和磁力传感器在同一时刻采集的磁场数据；使用同一时刻的加速度数据和磁场数据计算该时刻的俯仰角、翻滚角和航向角；分别计算俯仰角与预设标准俯仰角的第一差值、翻滚角与预设标准翻滚角的第二差值和航向角与预设标准航向角的第三差值；判断第一差值、第二差值和第三差值的复合角是否大于第一角度阈值，若判断为是，则确定头部姿态异常，向耳机中的马达发送头部姿态异常的指令，以便马达根据头部姿态异常的指令进行振动提示。可见，通过本发明的技术方案，直接利用加速度传感器和磁力传感器可以准确采集加速度数据和磁场数据，避免陀螺仪的回摆误差，减少耳机的成本和功耗；同时，针对采用头部复合运动的判断策略，提高用户的头部姿态的检测准确度，提高用户体验。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种头部姿态检测方法的流程示意图；

图2为本发明另一个实施例提供的一种头部姿态检测方法的流程示意图；

图3为本发明一个实施例提供的一种头部姿态检测装置的功能结构示意图；

图4为本发明另一个实施例提供的一种头部姿态检测装置的功能结构示意图；

图5为本发明一个实施例提供的一种耳机的功能结构示意图；

图6为本发明一个实施例提供的头部姿态正常时，各预设标准角度值的测试结果示意图；

图7(a)为本发明一个实施例提供的负翻滚角的测试结果图；(b)为本发明一个实施例提供的正翻滚角的测试结果图；

图8(a)为本发明一个实施例提供的负俯仰角的测试结果图；(b)为本发明一个实施例提供的正俯仰角的测试结果图；

图9(a)为本发明一个实施例提供的负航向角的测试结果图；(b)为本发明一个实施例提供的正航向角的测试结果图；

图10为本发明一个实施例提供的6s内的各姿态角的测试结果图。

具体实施方式

本发明的设计思路是：采用加速度传感器和磁力传感器采集加速度数据和磁场数据，根据加速度数据和磁场数据计算头部姿态角，然后根据姿态角变化的复合角判断头部姿态是否异常。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1为本发明一个实施例提供的一种头部姿态检测方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：

步骤S110，分别获取耳机中的加速度传感器采集的加速度数据和磁力传感器在同一时刻采集的磁场数据。

首先用户佩戴耳机，并将耳机与手机相连接，当用户将耳机和头部姿态调整到较为理想状态后，通过手机端进行确认，手机端向耳机中央处理模块发出指令，记录此时状态，此步骤可以使耳机对头部姿态的矫正适应于不同人群。理想状态确认后，佩戴耳机过程中，耳机中的加速度计和磁力计开始采集数据。

本实施例中，采用的是加速度传感器和磁力传感器采集的数据，不存在现有技术中的陀螺仪的回摆现象，可以获得准确的加速度数据和同一时刻的磁场数据，以便根据该加速度数据和磁场数据进行头部姿态的检测。

步骤S120，使用同一时刻的加速度数据和磁场数据计算该时刻的姿态角，姿态角包括俯仰角、翻滚角和航向角；分别计算俯仰角与预设标准俯仰角的第一差值、翻滚角与预设标准翻滚角的第二差值和航向角与预设标准航向角的第三差值。

因为要对用户头部姿态进行实时检测，即获得当前时刻用户的头部姿态，而姿态角可以作为头部摆头、摇头等姿态的标识。所以，本实施例中采用同一时刻的加速度数据和磁场数据计算该时刻的姿态角。

这里预设标准俯仰角Pitch_1，预设标准翻滚角Roll_1，预设标准航向角是Yaw_1，计算值为Pitch_2、Roll_2、Yaw_2。则第一差值第二差值第三差值

需要说明的是，这里的预设角度可以是生产商进行设定，或者为适应不同的人群，这里的预设标准角可以是用户根据需求在智能终端自行设定，或者如上文说明，用户每次使用时，定义一个理想头部姿势后，在智能终端处进行确定处理，智能终端可以将该理想姿势确认后。智能终端会向耳机发送记录此时状态的指令，然后耳机根据记录的相应的标准角度进行判断。

步骤S130，判断第一差值、第二差值和第三差值的复合角是否大于第一角度阈值，复合角基于第一差值、第二差值和第三差值的平方和的开方得到，若判断为是，则确定头部姿态异常，向耳机中的马达发送头部姿态异常的指令，以便马达根据头部姿态异常的指令进行振动提示。

在现实应用中，用户会有很多复杂的复合运动，仅仅从单一姿态角判断是不够的，因为复合运动分解为三个姿态角后，可能每个姿态角都不满足角度阈值，但是复合运动却是异常的，如果仅对单一姿态角进行判断，会造成误判的情况。所以，在本实施例中，采用对第一差值、第二差值和第三差值的复合角的判断，复合角可以标识头部复合运动，可以实现对复合运动的检测。这里的复合角基于第一差值、第二差值和第三差值的平方和的开方得到。例如，这里的n为大于等于1的自然数，n值不同，设定的第一角度阈值也应不同。

可见，通过本发明的技术方案，直接利用加速度传感器和磁力传感器可以准确采集加速度数据和磁场数据，避免陀螺仪的回摆误差，减少耳机的成本和功耗；同时，针对采用头部复合运动的判断策略，提高用户的头部姿态的检测准确度，提高用户体验。

为使加速度传感器和磁力传感器采集的数据准确，在本发明的一个实施例中，上述的加速度传感器在使用之前需要经过”六”面或者“十二”面的校准补偿，；磁力传感器需要进行空间画“8”字的校准补偿。

在本发明的一个实施例中，加速度传感器是BOSCH公司的产品；磁力传感器是PIN公司的产品，数据的采集时间间隔为6ms。

在本发明的一个实施例中，还可以将计算的各姿态角的数值发送给与耳机建立连接的智能终端，该智能终端安装有具有分析统计姿态角功能的应用程序，以便智能终端进行统计分析并显示，用户可以根据显示的内容直观地获取自身头部姿态变化情况，或者分享给他人。

在本发明的一个实施例中，步骤S120中的使用同一时刻的加速度数据和磁场数据计算该时刻的姿态角包括：

将空间任意一点在绝对坐标系下的旋转运动转换为在本实施例中的耳机的随体坐标系下的旋转运动获得转换矩阵

使用转换矩阵乘重力加速度组成的矩阵来确定重力加速度在耳机的随体坐标系下的每个轴上的分布，将每个轴上的分布数值等于加速度数据中对应轴的加速度值确定俯仰角和翻滚角，即

具体地，将转换矩阵乘重力加速度组成的矩阵展开之后得到的然后，令G_X＝-g sin(Pitch)；G_Y＝g cos(Pitch)sin(Roll)；G_Z＝gcos(Pitch)cos(Roll)，计算俯仰角Pitch和翻滚角Roll得到和

使用转换矩阵的逆矩阵乘磁力传感器采集的磁场数据组成的矩阵等于地磁的水平分量和地磁的竖直分量组成的矩阵即可得到同上述方法，将展开之后，将每个轴上的分布数值等于磁场数据中对应轴的磁场值，确定航向角

其中，arcsin是反正弦，arctan2是反双正切。Pitch是俯仰角、Roll是翻滚角、Yaw是航向角；G_X、G_Y、G_Z是加速度传感器采集的加速度数据，M_X、M_Y、M_Z是磁力计传感器采集的磁场数据；M_N是地磁的水平分量，M_D是地磁的竖直分量。耳机的随体坐标系是以耳机中心为原点，以耳机在佩戴状态时前方的指向为x轴，以耳机在佩戴状态时右方的指向为y轴，以耳机在佩戴状态时下方的指向为z轴。

本实施例中，绝对坐标系为地球坐标系，原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点。在地球坐标系(绝对坐标系)中，地磁的水平分量是由南向北，地磁的竖直分量是竖直向下。使用转换矩阵，将地磁的水平分量和竖直分量从地球坐标系转换成耳机的随体坐标系下的每个轴上的分布。

在现实应用中，用户长时间保持同一个头部动作后，想进行一下放松的调整，即瞬时间的头部摆动后恢复正常头部姿势，这时不应该进行振动提示，但是现有技术中的方法针对此种情况是检测到异常并提示的，为了避免不必要的异常提示，在本发明的一个实施例中，在步骤S120中的分别计算俯仰角与预设标准俯仰角的第一差值、翻滚角与预设标准翻滚角的第二差值和航向角与预设标准航向角的第三差值之前，图1所示的方法进一步包括：分别计算俯仰角在预设时间内的绝对值的平均值翻滚角在预设时间内的绝对值的平均值和航向角在预设时间内的绝对值的平均值考虑到预设时间内的各姿态角的平均值。同时，也考虑到姿态角跨‘0’点时，即存在正负值，这时直接累加会导致姿态角结果与实际摆动幅度不匹配，姿态角偏小的情况出现，在进行计算时，是计算各姿态角在预设时间内的绝对值的平均值。

那么，上述的第一差值是俯仰角在预设时间内的绝对值的平均值与预设标准俯仰角的差值；第二差值是翻滚角在预设时间内的绝对值的平均值与预设标准翻滚角的差值；第三差值是航向角在预设时间内的绝对值的平均值与预设标准航向角的差值。例如，第一差值第二差值第三差值

因为上述实施例是检测复合运动异常的情况。也就是说，在单一姿态角异常的情况也包含在内。那么，为了节省判断资源消耗，在本发明的一个实施例中，在步骤S130中的判断复合角是否大于第一角度阈值之前，图1所示的方法进一步包括：分别判断第一差值、第二差值和第三差值是否大于第二角度阈值，若判断其中一个差值大于第二角度阈值，则确定头部姿态异常；若均判断为不大于第二角度阈值，再进行判断复合角是否大于第一角度阈值的步骤。

也就是说，在进行复合角的判断前，先进行各个姿态角的差值的判断，一旦出现其中一个差值大于第一角度阈值，则进行马达提示，这时就不需要进行复合角的计算以及判断了。只有在各差值均不大于第二角度阈值时，再进行计算复合角，并判断复合角是否大于第一角度阈值的步骤。

在现实应用中，不免会出现用户快速摆头，但是幅度很小，这种快速复合运动，从单一的姿态角变化以及复合角的变化都无法检测出来的情况。例如，顽皮孩子的“点头快速复合运动”，此时运动速度较快，头部摆动幅度较小，不会满足第一角度阈值和第二角度阈值的判断。在本发明的一个实施例中，在上述判断中，若判断复合角不大于第一角度阈值，图1所示的方法进一步包括：判断复合角是否大于第三角度阈值，以及判断在预设时间内，任意一个在零值的上下跳动的次数是否大于预设次数阈值；若均判断为是，则确定头部姿态异常。

这样，就可以将振动幅度很小的快速复合运动检测出来，在本实施例中，因为是判断快速复合运动，还需要判断姿态角中的任意一个角度在零值的上下跳动的次数是否大于预设次数阈值，即判断姿态角是否在进行快频率的小幅度的振动，以更加准确地判断出上述的快速复合运动。

本实施例中，上述的在零值的上下跳动的次数是指姿态角中的任意一个角度相邻的测量计算值从正值直接变为负值的次数。例如，俯仰角的前一个测量计算值是正值，当前测量计算值是负值，其在零值的上下跳动次数就计一次。

在一个具体的例子中，在预设时间3s内计算获得的俯仰角依次是-1、0、2、-1、1、-2、2，则2至-1是一次、-1至1是一次、1至-2是一次、-2至2是一次，那么在零值的上下跳动的次数是4，大于预设次数阈值3，则用户头部姿势为快速复合运动。

需要说明的是，在本实施例中采用的是在零值的上下跳动的次数进行判断，这里并非是限定的，也可以是采用在一个预设值上下的跳动的次数，例如，预设值是预设标准角。

在一个具体的例子中，预设标准俯仰角是1°，在预设时间3s内计算获得的俯仰角依次是-1、3、1、2、-1、2、-2，则-1至3是一次、2至-1是一次、-1至2是一次、2至-2是一次，上下跳动的次数是4，大于预设次数阈值3，则用户头部姿势为快速复合运动。

在本发明的一个实施例中，第一差值、第二差值和第三差值的复合角为其中，是第一差值；是第二差值；是第三差值。

上述的预设时间为3秒；第一角度阈值为15度；第二角度阈值为25度；第三角度阈值为8度；预设次数阈值为3次。上述具体数值可通过大量统计试验获得。

图2为本发明另一个实施例提供的一种头部姿态检测方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括：

步骤S210，分别获取耳机中的加速度传感器采集的加速度数据和磁力传感器在同一时刻采集的磁场数据。

步骤S220，根据获取的数据计算俯仰角在预设时间内的绝对值的平均值与预设标准俯仰角的第一差值翻滚角在预设时间内的绝对值的平均值与预设标准翻滚角的第二差值航向角在预设时间内的绝对值的平均值与预设标准航向角的第三差值

步骤S230，分别判断第一差值是否大于25°、第二差值是否大于25度、第三差值是否大于25°；若其中一个差值大于25°，则确定头部姿态为摇头或摆头，头部姿态异常，进行步骤S260，马达振动提示。

例如，通过判断第一差值是否大于第一角度阈值，就可以识别用户是否在进行前后摆头；判断第二差值是否大于第一角度阈值，就可以识别用户是否在进行左右摆头；判断第三差值是否大于第一角度阈值，就可以识别用户是否在进行左右摇头。

若均判断不大于25°，则步骤S240，判断是否大于15°；若判断为是，则确定头部姿态是头部复合运动，头部姿态异常，进行步骤S260，马达振动提示。

若判断为否，则步骤S250，判断是否大于8°，且在3秒内，任意一个角度在零值的上下跳动的次数是否大于3次，若均判断为是，则确定头部姿态是头部快速复合运动，头部姿态异常，进行步骤S260，马达振动提示。

若判断为否，则步骤S270确定头部姿态正常。

图3为本发明一个实施例提供的一种头部姿态检测装置的功能结构示意图。如图3所示，该头部姿态检测装置300包括：

获取单元310，用于分别获取加速度传感器采集的加速度数据和磁力传感器在同一时刻采集的磁场数据。

计算单元320，用于使用同一时刻的加速度数据和磁场数据计算该时刻的姿态角，姿态角包括俯仰角、翻滚角和航向角；分别计算俯仰角与预设标准俯仰角的第一差值、翻滚角与预设标准翻滚角的第二差值和航向角与预设标准航向角的第三差值。

判断单元330，用于判断第一差值、第二差值和第三差值的复合角是否大于第一角度阈值，复合角基于第一差值、第二差值和第三差值的平方和的开方得到，若判断为是，则确定头部姿态异常，向马达发送头部姿态异常的指令，以便马达根据头部姿态异常的指令进行振动提示。

在本发明的一个实施例中，计算单元320，用于在分别计算俯仰角与预设标准俯仰角的第一差值、翻滚角与预设标准翻滚角的第二差值和航向角与预设标准航向角的第三差值之前，分别计算俯仰角在预设时间内的绝对值的平均值、翻滚角在预设时间内的绝对值的平均值和航向角在预设时间内的绝对值的平均值。

则第一差值是俯仰角在预设时间内的绝对值的平均值与预设标准俯仰角的差值；第二差值是翻滚角在预设时间内的绝对值的平均值与预设标准翻滚角的差值；第三差值是航向角在预设时间内的绝对值的平均值与预设标准航向角的差值。

在本发明的一个实施例中，判断单元330，还用于在判断复合角是否大于第一角度阈值之前，分别判断第一差值、第二差值和第三差值是否大于第二角度阈值，若判断其中一个差值大于第二角度阈值，则确定头部姿态异常；若均判断为不大于第二角度阈值，再进行判断复合角是否大于第一角度阈值的步骤。

若判断复合角不大于第一角度阈值，则进一步判断复合角是否大于第三角度阈值，以及判断在预设时间内，任意一个在零值的上下跳动的次数是否大于预设次数阈值；若均判断为是，则确定头部姿态异常。

图4为本发明又一个实施例提供的一种头部姿态检测装置的结构示意图。如图4所示，头部姿态检测装置400包括存储器410和处理器420，存储器410和处理器420之间通过内部总线430通讯连接，存储器410存储有能够被处理器420执行的头部姿态检测的计算机程序411，该头部姿态检测的计算机程序411被处理器420执行时能够实现图1中所示的方法步骤。

在不同的实施例中，存储器410可以是内存或者非易失性存储器。其中非易失性存储器可以是：存储驱动器(如硬盘驱动器)、固态硬盘、任何类型的存储盘(如光盘、DVD等)，或者类似的存储介质，或者它们的组合。内存可以是：RAM(Radom Access Memory，随机存取存储器)、易失存储器、非易失性存储器、闪存。进一步，非易失性存储器和内存作为机器可读存储介质，其上可存储由处理器420执行的头部姿态检测的计算机程序411。

图5为本发明一个实施例提供的一种耳机的功能结构示意图。如图5所示，该耳机500包括加速度传感器510、磁力传感器520、马达530和如图3或图4所示的头部姿态检测装置540。

加速度传感器510，用于采集加速度数据。

磁力传感器520，用于采集磁场数据。

马达530，用于根据头部姿态检测装置发送的头部姿态异常的指令进行振动提示。

需要说明的是，图3和图4所示的装置、图5所示的耳机的各实施例与图1所示方法的各实施例对应相同，上文已有详细说明，在此不再赘述。

图6位本发明一个实施例提供的头部姿态正常时，各预设标准角度值的测试结果示意图。如图6所示，预设标准俯仰角Pitch为2.828804°，预设标准翻滚角Roll为1.042541°，预设标准航向角Yaw为-1.431436°。图中下方为耳机中加速度传感器、磁力传感器和陀螺仪的原始测试数据，本实施例中主要应用的是加速度传感器采集的加速度数据和磁力传感器采集的磁场数据。即原始数据中的后六组数据。

图7(a)为本发明一个实施例提供的负翻滚角的测试结果图；(b)为本发明一个实施例提供的正翻滚角的测试结果图。该翻滚角是绕x轴转动的，可以标识用户的左右摆头运动，通过图7(a)中的“Roll＝-44.39668°”和图7(b)中的“Roll＝34.54553°”可以计算此时翻滚角的平均变化为39.48°，大于预设25°，头部姿态异常。

图8(a)为本发明一个实施例提供的负俯仰角的测试结果图；(b)为本发明一个实施例提供的正俯仰角的测试结果图。该俯仰角是绕y轴转动的，可以标识用户的前后摆头运动，通过图8(a)中的“Pitch＝-40.96881°”和图8(b)中的“Pitch＝38.48904°”可以计算此时翻滚角的平均变化为39.73°，大于预设25°，头部姿态异常。

图9(a)为本发明一个实施例提供的负航向角的测试结果图；(b)为本发明一个实施例提供的正航向角的测试结果图。该航向角是绕z轴转动的，可以标识用户的左右摇头运动，通过图9(a)中的“Yaw＝-47.62933°”和图9(b)中的“Yaw＝65.38219°”可以计算此时翻滚角的平均变化为56.51°，大于预设25°，头部姿态异常。

表1为本发明一个实施例提供的异常头部姿态时，复合角的测试结果。

表1

如表1所示，单一的俯仰角Pitch、翻滚角Roll、航向角Yaw均小于25°，而复合角大于15°，此时，头部姿态异常。

图10为本发明一个实施例提供的6s内的各姿态角的测试结果图。表2为本发明一个实施例提供的复合角数据以及噪音数据的比对结果。根据图6所示的数据计算出复合角且3个姿态角3秒内在“0”点间跳动的次数大约为6-7次，大于预设的3次，此时，头部姿态异常，用户进行头部快速复合运动。

为证明此时并非是噪音数据，表2为本发明一个实施例提供的复合角数据以及噪音数据的比对结果。

表2

从表2可知，头部快速复合运动的数据与噪音数据的均值相差不大，但是绝对值均值区别很大，所以，在本方案中，使用绝对值的平均作为判断标准是符合要求的。

综上所述，本发明是通过加速度传感器和磁力传感器采集加速度数据和磁场数据；分别获取耳机中的加速度传感器采集的加速度数据和磁力传感器在同一时刻采集的磁场数据；使用同一时刻的加速度数据和磁场数据计算该时刻的俯仰角、翻滚角和航向角；分别计算俯仰角与预设标准俯仰角的第一差值、翻滚角与预设标准翻滚角的第二差值和航向角与预设标准航向角的第三差值；判断第一差值、第二差值和第三差值的复合角是否大于第一角度阈值，若判断为是，则确定头部姿态异常，向耳机中的马达发送头部姿态异常的指令，以便马达根据头部姿态异常的指令进行振动提示。可见，通过本发明的技术方案，直接利用加速度传感器和磁力传感器可以准确采集加速度数据和磁场数据，避免陀螺仪的回摆误差，减少耳机的成本和功耗；同时，针对采用头部复合运动的判断策略，提高用户的头部姿态的检测准确度，提高用户体验。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种头部姿态检测方法，其特征在于，所述方法包括：

分别获取耳机中的加速度传感器采集的加速度数据和磁力传感器在同一时刻采集的磁场数据；

使用同一时刻的所述加速度数据和所述磁场数据计算该时刻的姿态角，所述姿态角包括俯仰角、翻滚角和航向角；分别计算所述俯仰角与预设标准俯仰角的第一差值、所述翻滚角与预设标准翻滚角的第二差值和所述航向角与预设标准航向角的第三差值；

判断所述第一差值、所述第二差值和所述第三差值的复合角是否大于第一角度阈值，所述复合角基于所述第一差值、所述第二差值和所述第三差值的平方和的开方得到，若判断为是，则确定头部姿态异常，向所述耳机中的马达发送头部姿态异常的指令，以便所述马达根据所述头部姿态异常的指令进行振动提示。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分别计算所述俯仰角与预设标准俯仰角的第一差值、所述翻滚角与预设标准翻滚角的第二差值和所述航向角与预设标准航向角的第三差值之前，所述方法进一步包括：

分别计算所述俯仰角在预设时间内的绝对值的平均值、所述翻滚角在预设时间内的绝对值的平均值和所述航向角在预设时间内的绝对值的平均值；

则所述第一差值是所述俯仰角在预设时间内的绝对值的平均值与预设标准俯仰角的差值；所述第二差值是所述翻滚角在预设时间内的绝对值的平均值与预设标准翻滚角的差值；所述第三差值是所述航向角在预设时间内的绝对值的平均值与预设标准航向角的差值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述判断所述复合角是否大于第一角度阈值之前，所述方法进一步包括：

分别判断所述第一差值、所述第二差值和所述第三差值是否大于第二角度阈值，若判断其中一个差值大于所述第二角度阈值，则确定头部姿态异常；若均判断为不大于所述第二角度阈值，再进行判断所述复合角是否大于所述第一角度阈值的步骤。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若判断所述复合角不大于所述第一角度阈值，所述方法进一步包括：

判断所述复合角是否大于第三角度阈值，以及判断在预设时间内，所述任意一个在零值的上下跳动的次数是否大于预设次数阈值；若均判断为是，则确定头部姿态异常。

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，

所述第一差值、所述第二差值和所述第三差值的复合角为其中，是所述第一差值；是所述第二差值；是所述第三差值；

所述预设时间为3秒；

所述第一角度阈值为15度；

所述第二角度阈值为25度；

所述第三角度阈值为8度；

所述预设次数阈值为3次。

6.一种头部姿态检测装置，其特征在于，所述装置包括：

获取单元，用于分别获取加速度传感器采集的加速度数据和磁力传感器在同一时刻采集的磁场数据；

计算单元，用于使用同一时刻的所述加速度数据和所述磁场数据计算该时刻的姿态角，所述姿态角包括俯仰角、翻滚角和航向角；分别计算所述俯仰角与预设标准俯仰角的第一差值、所述翻滚角与预设标准翻滚角的第二差值和所述航向角与预设标准航向角的第三差值；

判断单元，用于判断所述第一差值、所述第二差值和所述第三差值的复合角是否大于第一角度阈值，所述复合角基于所述第一差值、所述第二差值和所述第三差值的平方和的开方得到，若判断为是，则确定头部姿态异常，向马达发送头部姿态异常的指令，以便所述马达根据所述头部姿态异常的指令进行振动提示。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述计算单元，用于在所述分别计算所述俯仰角与预设标准俯仰角的第一差值、所述翻滚角与预设标准翻滚角的第二差值和所述航向角与预设标准航向角的第三差值之前，分别计算所述俯仰角在预设时间内的绝对值的平均值、所述翻滚角在预设时间内的绝对值的平均值和所述航向角在预设时间内的绝对值的平均值；

则所述第一差值是所述俯仰角在预设时间内的绝对值的平均值与预设标准俯仰角的差值；所述第二差值是所述翻滚角在预设时间内的绝对值的平均值与预设标准翻滚角的差值；所述第三差值是所述航向角在预设时间内的绝对值的平均值与预设标准航向角的差值。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述判断单元，还用于在所述判断所述复合角是否大于第一角度阈值之前，分别判断所述第一差值、所述第二差值和所述第三差值是否大于第二角度阈值，若判断其中一个差值大于所述第二角度阈值，则确定头部姿态异常；若均判断为不大于所述第二角度阈值，再进行判断所述复合角是否大于第一角度阈值的步骤；

若判断所述复合角不大于所述第一角度阈值，则进一步判断所述复合角是否大于第三角度阈值，以及判断在预设时间内，所述任意一个在零值的上下跳动的次数是否大于预设次数阈值；若均判断为是，则确定头部姿态异常。

9.一种头部姿态检测装置，其特征在于，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间通过内部总线通讯连接，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时能够实现权利要求1-5任意一项所述的方法步骤。

10.一种耳机，其特征在于，所述耳机包括加速度传感器、磁力传感器、马达和如权利要求6-9任一项所述的头部姿态检测装置；

所述加速度传感器，用于采集加速度数据；

所述磁力传感器，用于采集磁场数据；

所述马达，用于根据所述头部姿态检测装置发送的头部姿态异常的指令进行振动提示。