CN110600103B - 一种提升视力的可穿戴智能服务系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提升视力的可穿戴智能服务系统，后端服务器和数据库为可穿戴设备提供应用客户端；智能语音器用于采集用户语音，发出语音命令；眼控模块用于采集用户瞳距缩短、瞳孔收缩的速度和幅度，返回至后端服务器，后端服务器根据采集的用户的眼部影像数据以及用户视力提升数据，推导得出眼部有效锻炼与视力提升的关联系数，制定用户训练建议；还用于供用户在佩戴可穿戴设备时瞳距调整；脑波识别设备用于通过脑波探测以及测试眼内部环境的变化，提醒用户集中注意力或放松休息；设备控制器用于控制眼控模块、脑波识别设备和智能语音器。本发明增加了内置眼球追踪模块，形成有方法带监督有进度可即时反馈的有机训练系统。

Description

一种提升视力的可穿戴智能服务系统

技术领域

本发明涉及保健装置，具体指的是一种提升视力的可穿戴智能服务系统。

背景技术

假性近视是睫状肌痉挛，导致晶状体一直是收缩状态，只能看近无法看远。而真性近视主要是眼轴变长。眼轴变长之后，视网膜后移，无法清晰视物，形成近视。近视的形成同时和眼部多块肌肉、韧带、视神经和血管的用进废退原理有关，近视通过视近过度用眼，眼睛适应患者习惯，变化为适合看近的眼睛，还会导致肌肉的痉挛和劳损。那么想要逆转近视，就需要放松痉挛劳损的视近肌肉，同时增强视远肌肉和视觉神经的活性、力量和敏捷度。

使用视力训练系统时，第一，通过持续视远来放松视近的眼肌。第二，直接锻炼视远的肌肉，提高眼外肌、睫状肌视远的活性。第三，在内外斜肌保持放松状态下，通过上下内外直肌和斜肌的用力拉伸缩短眼轴。这一过程中用户可以明显感受到眼部的酸胀，通过系统的锻炼，最终获得视力提升和稳固。视力训练是一种自我运动调护系统，是从生理学角度设计的眼部保健方法。

现有的视力训练大多比较简单，视力提升有限。

发明内容

本发明提出一种提升视力的可穿戴智能服务系统，解决了现有技术中视力训练状态反馈，训练过程控制、训练效果提升等问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种提升视力的可穿戴智能服务系统，包括可穿戴设备、后端服务器、数据库，所述可穿戴设备内集成有眼控模块、脑波识别设备、设备控制器、智能语音器；

所述后端服务器和数据库为所述可穿戴设备提供应用客户端，提供数据处理、即时通信、数据同步、互动情景和教学情景；

所述智能语音器用于采集用户语音，发出语音命令，采集用户语音，获取用户用眼习惯，返回至应用客户端，发出语音命令，辅助用户教学使用可穿戴设备；

所述眼控模块用于采集用户瞳距缩短、瞳孔收缩的速度和幅度，返回至后端服务器，所述后端服务器根据采集的用户的眼部影像数据以及用户视力提升数据，推导得出眼部有效锻炼与视力提升的关联系数，制定用户训练建议；还用于供用户在佩戴可穿戴设备时瞳距调整；

所述脑波识别设备用于通过脑波探测以及测试眼内部环境的变化，提醒用户集中注意力或放松休息；

所述设备控制器用于控制所述眼控模块、脑波识别设备和智能语音器。

作为本发明的一个优选实施例，所述眼控模块包括眼球追踪设备、瞳距调整器和虹膜识别器，所述眼球追踪设备和虹膜识别器用于采集用户瞳距缩短、瞳孔收缩的速度和幅度，返回至后端服务器，所述后端服务器根据采集的用户的眼部影像数据以及用户视力提升数据，推导得出眼部有效锻炼与视力提升的关联系数，制定用户训练建议；所述瞳距调整器用于供用户在佩戴可穿戴设备时瞳距调整。

作为本发明的一个优选实施例，所述眼控模块包括两个眼控摄像头，用于虹膜识别和眼球追踪以及眼球互动监控。

作为本发明的一个优选实施例，所述可穿戴设备还包括耳机，为用户发出训练计划和提醒。

作为本发明的一个优选实施例，所述后端服务器与可穿戴设备通过无线通信电路交互数据。

作为本发明的一个优选实施例，所述脑波识别设备用于获取相同时间内用户的视力训练认知变化，包括但不限于脑电波变化、皮肤生理参数变化、肌肉韧带力量变化、神经血管脉冲变化，判定用户的注意力集中程度/注意力放松程度/注意力分散程度/用户眨眼力度，并量化为数值，根据用户的注意力集中程度/注意力放松程度/注意力分散程度/用户眨眼力度取值区间所对应的提示，给予用户相对应的提醒。

作为本发明的一个优选实施例，所述眼控模块、脑波识别设备均采集用户数据，建立用户数据训练集，输入神经网络系统，输出眼部有效锻炼与视力提升的关联系数；还用于采集用户每次训练前后的眼部数据，判断用户在训练提升中的结果，以及用户在训练过程中是否达标。

作为本发明的一个优选实施例，所述眼控模块还用于监测眼睛转动角度，若眼睛转动角度异常，推导出可能的肌肉问题或神经问题，诊断结果包括但不限于弱视、斜视、散光。

作为本发明的一个优选实施例，所述后端服务器还包括数据监测分析模块，所述数据监测分析模块用于制定用户训练建议，在眼睛转动角度异常时，提供诊断依据，研发依据和应用依据。

本发明的有益效果在于：增加了内置眼球追踪模块，形成有方法带监督有进度可即时反馈的有机训练系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种提升视力的可穿戴智能服务系统的功能框图；

图2为本发明一种提升视力的可穿戴智能服务系统的结构示意图。

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。

如图1-图2所示，本发明提出了一种提升视力的可穿戴智能服务系统，包括可穿戴设备、后端服务器、数据库，可穿戴设备内集成有眼控模块、脑波识别设备、设备控制器、智能语音器；

后端服务器和数据库为可穿戴设备提供应用客户端，提供数据处理、即时通信、数据同步、互动情景和教学情景；后端服务器通过数据通信电路与可穿戴设备数据交互；

智能语音器用于采集用户语音，发出语音命令，采集用户语音，获取用户用眼习惯，返回至应用客户端，发出语音命令，辅助用户教学使用可穿戴设备；

眼控模块用于采集用户瞳距缩短、瞳孔收缩的速度和幅度，返回至后端服务器，后端服务器根据采集的用户的眼部影像数据以及用户视力提升数据，推导得出眼部有效锻炼与视力提升的关联系数，制定用户训练建议；还用于供用户在佩戴可穿戴设备时瞳距调整；

脑波识别设备用于通过脑波探测以及测试眼内部环境的变化，提醒用户集中注意力或放松休息；

设备控制器用于控制眼控模块、脑波识别设备和智能语音器。

本发明中的可穿戴设备可选择AR设备，采用前置摄像头识别真实世界前面的锻炼物体，然后指导用户练习，需要看远处的哪个广告牌锻炼视力，就在AR设备中给标记出来。

本发明的可穿戴设备外形可制成为一个头盔或能加在眼镜上的可穿戴，包括耳机、摄像头、头带箍、迷你主机，摄像头包括后置摄像头(拍摄眼睛)和前置摄像头(捕捉前方目标实景物体)，能在45°角度拍摄眼球，可以插在迷你主机上；摄像头可拆卸：拆下来的摄像头有小夹子可以卡在眼镜上框；头带箍：类似塑料太阳帽套头的部分，摄像头可以夹在头带箍上；迷你主机：类似小随身听，可以别在头带箍上。前置摄像头可拆卸，主要用于裸眼，眼镜，AR等使用场景但不限于这些场景。用于根据用户眼睛调节能力数据，眼部肌肉缺陷数据，神经缺陷数据，前置摄像头捕捉前方物体，为用户制定视物计划。如果用户是裸眼或佩戴眼镜时直接佩戴本可穿戴产品，前置摄像头根据用户眼部情况，捕捉前方目标实景物体，用户可接到智能教练发出的语音指令，该指令将会描述目标实景物体。如果用户佩戴的是AR眼镜，用户接到智能教练发出的语音指令的同时，AR眼镜将标注前方物体。头盔或可穿戴设备还可提供开发接口，外接一系列可以提供目标图像的系统，比如远距离的电视游戏等。

作为本发明的一个优选实施例，眼控模块包括眼球追踪设备、瞳距调整器和虹膜识别器，眼球追踪设备和虹膜识别器用于采集用户瞳距缩短、瞳孔收缩的速度和幅度，返回至后端服务器，后端服务器根据采集的用户的眼部影像数据以及用户视力提升数据，推导得出眼部有效锻炼与视力提升的关联系数，制定用户训练建议；瞳距调整器用于供用户在佩戴可穿戴设备时瞳距调整。

作为本发明的一个优选实施例，眼控模块包括两个眼控摄像头，用于虹膜识别和眼球追踪以及眼球互动监控。

作为本发明的一个优选实施例，可穿戴设备还包括耳机，为用户发出训练计划和提醒。

作为本发明的一个优选实施例，后端服务器与可穿戴设备通过无线通信电路交互数据。

作为本发明的一个优选实施例，脑波识别设备用于获取相同时间内用户的视力训练认知变化，包括但不限于：脑电波变化、皮肤生理参数变化、肌肉韧带力量变化(呼吸)、神经血管脉冲变化，判定用户的注意力集中程度/注意力放松程度/注意力分散程度/用户眨眼力度，并量化为数值，根据用户的注意力集中程度/注意力放松程度/注意力分散程度/用户眨眼力度取值区间所对应的提示，给予用户相对应的提醒。

皮肤电阻、温度生理参数，反应幅度大，灵敏度高，不易受大脑皮层意识的直接抑制，是国际上应用最广泛并得到普遍承认的测试指标，能通过测量皮肤发汗的程度了解眼睛处于紧张或放松状态。

呼吸生理参数：是反映眼睛处于兴奋或安静状况的生理指标之一，人肌肉紧张时，呼吸会下意识地发生一系列变化，如深呼吸、屏气、呼吸节律加快或变慢等。当大脑皮层兴奋性发生改变时，必然会影响呼吸波的变化，而呼吸变化仪器是可以观测到的，自己往往意识不到。

脉搏、血压、血容量参数，与脑部血管活动有关的神经元广泛分布在中枢神经、眼部神经系统，在视网膜神经、血管活动调节中，下丘脑是一个非常重要的整合部位，是对机体各内脏机能进行整合的较高级部位，人在心理紧张状态和情绪变化情况下，会相应引起眼部神经血管活动的改变，直接影响视觉视力。事实上，人在神经紧张时，心脏脉搏输出量增加，心律加快，使脉搏波的收缩压上升。另外，人的紧张心理对血液循环的外周阻力带来影响，使外周阻力增加，从而使脉搏波的舒张压上升。这些在图谱上能明显地表现出来。

脑电波参数：包括脑电波测量及大脑意识认知评量，能够测量及评量出每位穿戴设备的人的视觉状态，以掌握眼部训练效果(如训练是否专心，理解力够不够，训练积极不积极，有无过动的倾向，注意力集不集中，性情过于急躁，有躁动行为容易产生压力、紧张不安、焦虑，反应慢，适应力差...)等，以多元的评量方式，并在没有任何人为的主观因素介入下，完成评量。

作为本发明的一个优选实施例，眼控模块、脑波识别设备均采集用户数据，建立用户数据训练集，输入神经网络系统，输出眼部有效锻炼与视力提升的关联系数；还用于采集用户每次训练前后的眼部数据，判断用户在训练提升中的结果，以及用户在训练过程中是否达标。

瞳孔参数：监测瞳孔缩小和视力焦点坐标的变化，以及按照提升视力的用眼要求，在一定时长内、测定参加课程训练的有效时间。

通过电子影像研究用户视力提升的规律，将有效锻炼假设为瞳距缩短、瞳孔收缩的速度和幅度等，人工智能摄像头可以通过捕捉几千甚至上万个在相同时间内视力提升的用户的眼部电子影像数据，发现有效锻炼次数和视力提升的相关系数，根据这些系数给出个性化的用户建议。

通过每次佩戴时眼部图像的对比，发现用户在没有训练时眼部(用眼)情况，如用眼卫生，可能出现视力提升，如用眼不卫生，可能出现眼内、外环境相较上次锻炼之后的变化。

通过脑波探测以及测试眼内部环境的变化，比如呼吸参数(肌肉韧带力量变化)，神经血管脉冲等。了解用户的集中程度(0-100)、放松程度(0-100)、分散程度(0-100)和眨眼力度(0-255)来提醒用户该集中注意力观察还是更好的放松休息。

具体来说，就是在练习环节探测用户注视集中/分散程度，给用户是否需要集中/放松眼睛的提醒，在休息环节探测放松程度，给用户是否需要更加放松的提醒，在眨眼环节探测眨眼力度，给用户是否需要用力眨眼的提醒，同时检测眨眼频率，进行需要眨眼提示。

该脑波识别系统还可以包含现今眼部其他波长的测试仪器功能，测试眼内部环境的变化，比如呼吸参数(肌肉韧带力量变化)，神经血管脉冲等。该脑波识别系统可以通过捕捉几千甚至上万个在相同时间内视力提升的用户的脑电波变化、皮肤参数变化、呼吸参数变化，神经血管脉冲变化等，发现有效锻炼次数和视力提升的相关系数。有效锻炼的系数可以体现在脑电波变化、呼吸参数变化，皮肤参数变化，神经血管脉冲变化等相关数据变化。

作为本发明的一个优选实施例，眼控模块还用于监测眼睛转动角度，若眼睛转动角度异常，推导出可能的肌肉问题或神经问题，诊断结果包括但不限于弱视、斜视、散光。后端服务器还包括数据监测分析模块，数据监测分析模块用于制定用户训练建议，在眼睛转动角度异常时，提供诊断依据，研发依据和应用依据。应用依据具体指的是商业用途的依据。

本发明的软件以及硬件单元，以系统应用，系统组合、人工智能为主要特征，包含硬件的改进，也包括新的软件和软件系统组合，新的组合应用于完全不同的全新的领域，实现了深度望远和训炼过程监控以及虹膜参数关系识别的功能。可穿戴设备硬件的适应性改进包括，在原有头盔虚拟现实场景在线的基础上，增加了眼控模组和脑波识别以及瞳距调整，成为安装在视力训练一体机里的新部件，瞳距调整可以使得用户在佩戴眼镜时，因人而异，均获得舒适的佩戴效果，减少了训练时因瞳距不适引起的眼疲劳。按照人体生理学原理，眼脑神经系统相连，脑波识别系统，可以通过脑波曲线的对比，自动监控分析视力训练的过程，可以观察用户“视而不见”的躲避行为，随时纠正训练偏差，辅助训练者的训练活动，提高训练的有效性。眼控模组包括四个眼控摄像头，用于虹膜识别和眼球追踪以及眼球互动，软件包括视力训练系统主训练软件，双眼注视深度软件等，再通过计算自动调整配适训练课程单元。

经过发明人大量的人群试验和数据积累，该智能化的软硬件组合系统，符合人体眼部生理结构原理，显示了缓解视力疲劳、提升视力的应用效果。

本发明的功能和硬件参数如下所述：

跟踪分析：根据训练时间与身体生理指标的反应，全程监测、采集、存储用户训练期间的瞳孔瞳距、皮电皮温，脉搏血压，呼吸血容量、脑电波数据变化，提取关键信息，迅速判断眼部肌肉神经紧张放松状况，自动识别和应用分析结果，分析筛选出提升视力物理训练出现的问题，用语音识别，反馈指导用户，保持正确的训练状态，有意识保持眼部放松，同时有助于减少辅助人员的工作量。

软件分层管理：智能化管理自动提取用户数目、采集图谱的数目、并直观显示所有生理参量数值、为出现偏差的用户提供语音辅导、掌握视力提升训练进展状态、判定用户训练效果等。

大脑意识认知自动评量系统：依据系统采集的参数、采用人工智能，将强度与概率分析相结合，运用模式识别优化算法，全面评分方式和多种模版，无需人工干预，评价用户的注视程度以及认知是否进入提升视力训练状态等。

语音提示器：按照效果目标，科学设定提示语音，对专注于训练的用户，没有语音提示，图像为迅跑的兔子；对注意力分散的用户，有设定的语音提示，图像为慢行或静止的乌龟。

生理生物参数后端服务器：监测脑电波、呼吸、脉搏、血压、瞳孔、皮温皮肤电等生理参量，实现采集并分析用户的脑波、瞳孔、皮电、脉搏、呼吸等等生理参量反应曲线。大脑意识认知评量系统据此做出视远训练语音指导，记录语音指导后的改进情况。

硬件附件：

皮肤电阻、温度传感器：氯化银电极片。

呼吸传感器：高灵敏度电桥拉力式传感器。

硅胶指套式传感器：测量血容量参数。

脉搏、血压测试器袖套式穿戴设备，经过算法转换清晰反映血压动态，以及血压相对变化率曲线

脑电波测试器：头部穿戴设备，与头皮贴服的脑电波电极，3通道(Fz、Cz、Pz)4电极，高精度提取脑电信号。

语音提示器；高清麦克风、音视频屏、耳机等。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种提升视力的可穿戴智能服务系统，其特征在于：为提升视力的眼部训练提供智能化辅导服务，包括可穿戴设备、后端服务器、数据库，所述可穿戴设备内集成有眼控模块、脑波识别设备、设备控制器、智能语音器；

所述后端服务器和数据库为所述可穿戴设备提供应用客户端，提供数据处理、即时通信、数据同步、互动情景和教学情景；

所述智能语音器用于采集用户语音，发出语音命令，获取用户用眼习惯，返回至应用客户端，发出语音命令，辅助用户教学使用可穿戴设备，完成视力提升训练；

所述眼控模块用于采集用户瞳距缩短、瞳孔收缩的速度和幅度，返回至后端服务器，所述后端服务器根据采集的用户的眼部影像数据以及用户视力提升数据，推导得出眼部有效锻炼与视力提升的关联系数，制定用户训练建议；还用于供用户在佩戴可穿戴设备时瞳距调整，其中，所述用户训练建议是通过电子影像研究用户视力提升的规律，将有效锻炼假设为用户瞳距缩短、瞳孔收缩的速度和幅度，通过预先捕捉的多个在相同时间内视力提升的用户的眼部电子影像数据，确定的眼部有效锻炼次数与视力提升的关联系数，并根据所述关联系数得到的；

所述脑波识别设备用于通过脑波探测以及测试眼内部环境的变化，提醒用户集中注意力或放松休息；

所述设备控制器用于控制所述眼控模块、脑波识别设备和智能语音器。

2.根据权利要求1所述的提升视力的可穿戴智能服务系统，其特征在于：所述眼控模块包括眼球追踪设备、瞳距调整器和虹膜识别器，所述眼球追踪设备和虹膜识别器用于采集用户瞳距缩短、瞳孔收缩的速度和幅度，返回至后端服务器，所述后端服务器根据采集的用户的眼部影像数据以及用户视力提升数据，推导得出眼部有效锻炼与视力提升的关联系数，制定用户训练建议；所述瞳距调整器用于供用户在佩戴可穿戴设备时瞳距调整。

3.根据权利要求1所述的提升视力的可穿戴智能服务系统，其特征在于：所述眼控模块包括两个眼控摄像头，用于虹膜识别和眼球追踪以及眼球互动监控。

4.根据权利要求1所述的提升视力的可穿戴智能服务系统，其特征在于：所述可穿戴设备还包括耳机，为用户发出训练课程计划和教学辅导提醒。

5.根据权利要求1所述的提升视力的可穿戴智能服务系统，其特征在于：所述后端服务器与可穿戴设备通过无线通信电路交互数据。

6.根据权利要求1所述的提升视力的可穿戴智能服务系统，其特征在于：所述脑波识别设备用于获取相同时间内用户的视力训练心理认知变化和眼内部环境变化，至少包括脑电波变化、皮肤生理参数变化、肌肉韧带力量变化、神经血管脉冲变化，判定用户自主训练的注意力集中程度/注意力放松程度/注意力分散程度/用户眨眼力度，并量化为数值，根据用户的注意力集中程度/注意力放松程度/注意力分散程度/用户眨眼力度取值区间所对应的提示，给予用户相对应的调节生理视力的要领提醒。

7.根据权利要求1所述的提升视力的可穿戴智能服务系统，其特征在于：所述眼控模块、脑波识别设备均可采集用户海量数据，建立用户认知心理和眼部训练生理调节数据集，输入神经网络系统，输出眼部有效锻炼与视力提升的关联系数；还用于采集用户每次训练前后的眼部数据，判断用户在训练提升中的结果，以及用户在训练过程中是否达标。

8.根据权利要求1所述的提升视力的可穿戴智能服务系统，其特征在于：所述眼控模块还用于监测眼睛转动角度，若眼睛转动角度异常，推导出可能的肌肉问题或神经问题，诊断结果至少包括弱视、斜视、散光。

9.根据权利要求8所述的提升视力的可穿戴智能服务系统，其特征在于：所述后端服务器还包括数据监测分析模块，所述数据监测分析模块用于制定用户训练建议，在眼睛转动角度异常时，提供诊断依据，研发依据和应用依据。

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