CN112351360B - 一种智能耳机及基于智能耳机的情绪监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能耳机及基于智能耳机的情绪监控方法，耳机本体的扬声器安装在外壳上，光电传感器和麦克风安装在外壳的一侧，播放电路安装在外壳内，控制盒的控制电路通过连接线和播放电路电连接，盒体罩在控制电路外侧，陀螺仪、移动电源、存储器、通信电路、振动器和通信接口与控制电路电连接。通过光电传感器和麦克风对血液流量和声音进行监测，陀螺仪收集运动状态，然后通信电路和外部设备通讯，将监测信号上传服务器进行运算，可以对使用者的当前情绪进行判断，然后通过扬声器播放音频或者振动器产生规律的振动对使用者进行提醒和情绪调整，从而可以稳定使用者的情绪，使得使用者使用更加舒适。

Description

一种智能耳机及基于智能耳机的情绪监控方法

技术领域

本发明涉及耳机领域，尤其涉及一种智能耳机及基于智能耳机的情绪监控方法。

背景技术

耳机是一对转换单元，它接受媒体播放器或接收器所发出的电讯号，利用贴近耳朵的扬声器将其转化成可以听到的音波。

随着现代生活压力越来越大，人们的情绪波动经常出现，使得人们往往通过听音乐的方式进行情绪的调整，现有耳机只有播放音频的功能，无法对人的压力进行检测并给出建议并进行调整，使得体验不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能耳机及基于智能耳机的情绪监控方法，旨在解决现有耳机只有简单播放音频的功能，无法对人的情绪进行检测，使得使用体验不好的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种智能耳机，包括耳机本体、连接线和控制盒，所述耳机本体包括外壳、扬声器、光电传感器、麦克风和播放电路，所述外壳具有第一凹槽和第二凹槽，所述扬声器与所述外壳固定连接，并位于所述外壳内，所述光电传感器与所述外壳固定连接，并位于所述第一凹槽内，所述麦克风与所述外壳固定连接，并位于所述第二凹槽内，所述播放电路与所述扬声器、所述光电传感器和所述麦克风电连接，并位于所述外壳内，所述连接线与所述播放电路电连接，并位于所述外壳的一侧，所述控制盒包括盒体、陀螺仪、控制电路、移动电源、存储器、通信电路、振动器和通信接口，所述控制电路与所述连接线电连接，并位于所述连接线的一侧，所述盒体与所述控制电路固定连接，并覆盖所述控制电路，所述陀螺仪、所述移动电源、所述存储器、所述通信电路、所述振动器与所述控制电路电连接，并位于所述控制电路的一侧，所述通信接口与所述控制电路电连接，并穿过所述盒体。

其中，所述通信电路包括蓝牙单元和5G单元，所述蓝牙单元和所述5G单元与所述控制电路电连接，并位于所述控制电路的一侧，所述蓝牙单元，用于和外部设备进行蓝牙协议通信；所述5G单元，用于通过无线网络进行5G通信。

其中，所述耳机本体还包括隔光层，所述隔光层与所述外壳固定连接，并位于所述外壳远离所述光电传感器的一侧。

其中，所述耳机本体还包括支撑杆和旋钮，所述旋钮与所述盒体转动连接，并位于所述盒体的一侧，所述支撑杆与所述旋钮固定连接，并穿过所述外壳。

其中，所述麦克风的数量有两个，两个所述麦克风与所述播放电路电连接，并位于所述外壳的两侧。

第二方面，本发明还提供一种基于智能耳机的情绪监控方法，包括：

对耳部血液流量、发声信号和人体姿态进行检测，得到即时数据；

将即时数据上传运算中心；

基于神经网络和历史数据对即时数据进行判断；

采用音频或者振动提醒使用人员反馈；

若反馈判断正确，则启动减压程序，若反馈判断失误，则上传运算中心进行学习，并存入历史数据。

本发明的一种智能耳机及基于智能耳机的情绪监控方法，所述扬声器与所述外壳固定连接，通过所述扬声器可以播放音频信号；所述光电传感器与所述外壳固定连接，通过所述光电传感器发出到人耳上并返回的光线的变化量，可以判断人体是否戴上耳机，同时还可以对变化量进行连续的监测，从而获取耳机对应范围的血液流量变化状况；所述麦克风与所述外壳固定连接，通过所述麦克风可以对使用者进行后台收声；通过所述播放电路可以收集来自血液信号和音频信号，并驱动所述扬声器发声；所述控制电路与所述连接线电连接，使得音频信号和血液变动信号可以进入所述控制电路，所述盒体对所述控制电路进行保护；所述陀螺仪可以检测使用者的运动状态，所述移动电源对整个耳机进行供电，所述存储器可以对音频信号和血液流量信号进行暂存，并在内部存储有平复情绪的音频文件，所述通信电路用于传出检测信号并接收判断结果，所述振动器可以选择微型振动马达，可以在所述控制电路的控制下产生有规律的震动，所述通信接口与所述控制电路电连接，并穿过所述盒体，通过所述通信接口可以对所述存储器进行操作，并且可以对耳机进行充电。通过在所述外壳上设置所述光电传感器和所述麦克风对使用者的血液流量和声音进行监测，并通过所述陀螺仪收集运动状态，然后通过所述通信电路和外部的通讯设备通讯，将监测信号上传服务器进行运算，从而可以对使用者的当前情绪进行判断，从而可以通过所述扬声器播放音频或者所述振动器产生规律的振动对使用者进行提醒和情绪调整，从而可以稳定使用者的情绪，使得使用者使用更加舒适，从而解决现有耳机只有简单播放音频的功能，无法对人的情绪进行检测，使得使用体验不好的问题。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种智能耳机的结构图；

图2是本发明的耳机本体的局部剖面示意图；

图3是本发明的一种智能耳机去掉外包垫的结构图；

图4是本发明的控制盒的结构图；

图5是本发明的通信电路的结构图；

图6是本发明的一种基于智能耳机的情绪监控方法的流程图；

图7是本发明的基于神经网络和历史数据对即时数据进行判断的流程图。

1-耳机本体、2-连接线、3-控制盒、11-外壳、12-扬声器、13-光电传感器、14-麦克风、15-播放电路、16-隔光层、17-支撑杆、18-旋钮、19-按摩软杆、31-盒体、32-陀螺仪、33-控制电路、34-移动电源、35-存储器、36-通信电路、37-振动器、38-通信接口、39-微型电机、40-传动齿轮、41-按摩杆、42-外包垫、111-第一凹槽、112-第二凹槽、171-支撑杆本体、172-延长杆、361-蓝牙单元、362-5G单元。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

第一方面，请参阅图1～图5，本发明提供一种智能耳机，包括：

耳机本体1、连接线2和控制盒3，所述耳机本体1包括外壳11、扬声器12、光电传感器13、麦克风14和播放电路15，所述外壳11具有第一凹槽111和第二凹槽112，所述扬声器12与所述外壳11固定连接，并位于所述外壳11内，所述光电传感器13与所述外壳11固定连接，并位于所述第一凹槽111内，所述麦克风14与所述外壳11固定连接，并位于所述第二凹槽112内，所述播放电路15与所述扬声器12、所述光电传感器13和所述麦克风14电连接，并位于所述外壳11内，所述连接线2与所述播放电路15电连接，并位于所述外壳11的一侧，所述控制盒3包括盒体31、陀螺仪32、控制电路33、移动电源34、存储器35、通信电路36、振动器37和通信接口38，所述控制电路33与所述连接线2电连接，并位于所述连接线2的一侧，所述盒体31与所述控制电路33固定连接，并覆盖所述控制电路33，所述陀螺仪32、所述移动电源34、所述存储器35、所述通信电路36、所述振动器37与所述控制电路33电连接，并位于所述控制电路33的一侧，所述通信接口38与所述控制电路33电连接，并穿过所述盒体31。

在本实施方式中，所述耳机本体1包括外壳11、扬声器12、光电传感器13、麦克风14和播放电路15，所述外壳11具有第一凹槽111和第二凹槽112，所述扬声器12与所述外壳11固定连接，并位于所述外壳11内，通过所述扬声器12可以播放音频信号；所述光电传感器13与所述外壳11固定连接，并位于所述第一凹槽111内，所述光电传感器13可以选择E3JK-R2M2，在带上耳机后，通过所述光电传感器13发出到人耳上并返回的光线的变化量，可以判断人体是否戴上耳机，同时还可以对变化量进行连续的监测，从而获取耳机对应范围的血液流量变化状况；所述麦克风14与所述外壳11固定连接，并位于所述第二凹槽112内，通过所述麦克风14可以对使用者进行后台收声；所述播放电路15与所述扬声器12、所述光电传感器13和所述麦克风14电连接，并位于所述外壳11内，通过所述播放电路15可以收集来自血液信号和音频信号，并驱动所述扬声器12发声；所述连接线2与所述播放电路15电连接，并位于所述外壳11的一侧，所述控制盒3包括盒体31、陀螺仪32、控制电路33、移动电源34、存储器35、通信电路36、振动器37和通信接口38，所述控制电路33与所述连接线2电连接，并位于所述连接线2的一侧，使得音频信号和血液变动信号可以进入所述控制电路33，所述盒体31与所述控制电路33固定连接，并覆盖所述控制电路33，以对所述控制电路33进行保护；所述陀螺仪32、所述移动电源34、所述存储器35、所述通信电路36、所述振动器37与所述控制电路33电连接，并位于所述控制电路33的一侧，所述陀螺仪32可以检测使用者的运动状态，所述移动电源34对整个耳机进行供电，所述存储器35可以对音频信号和血液流量信号进行暂存，并在内部存储有平复情绪的音频文件，所述通信电路36用于传出检测信号并接收判断结果，所述振动器37可以选择微型振动马达，可以在所述控制电路33的控制下产生有规律的震动，所述通信接口38与所述控制电路33电连接，并穿过所述盒体31，通过所述通信接口38可以对所述存储器35进行操作，并且可以对耳机进行充电。通过在所述外壳11上设置所述光电传感器13和所述麦克风14对使用者的血液流量和声音进行监测，并通过所述陀螺仪32收集运动状态，然后通过所述通信电路36和外部的通讯设备通讯，将监测信号上传服务器进行运算，从而可以对使用者的当前情绪进行判断，从而可以通过所述扬声器12播放音频或者所述振动器37产生规律的振动对使用者进行提醒和情绪调整，从而可以稳定使用者的情绪，使得使用者使用更加舒适，从而解决现有耳机只有简单播放音频的功能，无法对人的情绪进行检测，使得使用体验不好的问题。

进一步的，所述通信电路36包括蓝牙单元361和5G单元362，所述蓝牙单元361和所述5G单元362与所述控制电路33电连接，并位于所述控制电路33的一侧，所述蓝牙单元361，用于和外部设备进行蓝牙协议通信；所述5G单元362，用于通过无线网络进行5G通信。。

在本实施方式中，通过所述蓝牙单元361可以和手机等移动通讯设备进行交互，从而方便进行信号的传输和处理，而通过所述5G单元362，在插入具有5G通信能力的SIM卡后则可以直接进行高速的信号传输，从而使得判断延迟更短，可以提高监测和反应的效率。

进一步的，所述耳机本体1还包括隔光层16，所述隔光层16与所述外壳11固定连接，并位于所述外壳11远离所述光电传感器13的一侧。

在本实施方式中，所述隔光层16设置于所述外壳11的外侧，使得可以对外部的光照进行遮挡，从而可以提高所述光电传感器13的检测精度。在所述隔光层16和所述外壳11之间还可以设置隔音层，从而可以提高抵抗噪音的效果。

进一步的，所述耳机本体1还包括支撑杆17和旋钮18，所述旋钮18与所述盒体31转动连接，并位于所述盒体31的一侧，所述支撑杆17与所述旋钮18固定连接，并穿过所述外壳11。

在本实施方式中，所述支撑杆17通过所述旋钮18和所述盒体31转动连接，使得可以根据不同人的头部尺寸进行夹紧宽度的调节，以提高佩戴舒适性。

进一步的，所述支撑杆17包括支撑杆本体171和延长杆172，所述支撑杆本体171与所述旋钮18固定连接，并位于所述旋钮18的一侧，所述延长杆172与所述支撑杆本体171滑动连接，并穿过所述外壳11。

在本实施方式中，所述延长杆172可以相对所述支撑杆本体171滑动，使得可以根据不同人的头部尺寸进行调整以提高佩戴舒适性。

进一步的，所述耳机本体1还包括按摩软杆19，所述按摩软杆19与所述延长杆172固定连接，并位于所述外壳11靠近所述扬声器12的一侧。

在本实施方式中，所述按摩软杆19主要由橡胶支撑，设置于所述外壳11内侧，使得在所述振动器37振动时可以带动所述按摩软杆19进行振动，从而可以对耳朵进行轻柔的按摩，使人感到舒适而具有调节情绪的作用。

进一步的，所述麦克风14的数量有两个，两个所述麦克风14与所述播放电路15电连接，并位于所述外壳11的两侧。

在本实施方式中，耳机在使用过程中主要有三种状态，即带到耳朵上，挂在脖子上和放置在其他地方，为了保持耳机在人身上时能够持续对使用者进行检测，于是在所述外壳11的两侧设置两个所述麦克风14，使得在带上耳朵时主要使用下侧的麦克风14进行监测，而上侧所述麦克风14进行噪声监测，从而可以进行降噪；在耳机悬挂在脖子上时，通过上面的麦克风14进行收声监测，从而至少可以通过对声音的监测来监控人的情绪。

进一步的，所述控制盒3还包括微型电机39、传动齿轮40、按摩杆41和外包垫42，所述微型电机39与所述盒体31固定连接，并位于所述盒体31的一侧，所述传动齿轮40与所述微型电机39的转轴啮合，并位于所述微型电机39的一侧，所述按摩杆41与所述传动齿轮40固定连接，并位于所述盒体31的一侧，所述外包垫42与所述按摩杆41固定连接，并覆盖所述按摩杆41。

在本实施方式中，所述微型电机39和所述盒体31中的所述控制电路33电连接，可以通电驱动所述传动齿轮40转动，进而带动所述按摩杆41转动从而对人的头部或者颈部进行按摩，使人感到舒适而平复情绪。

第二方面，请参阅图6，本发明提供一种基于智能耳机的情绪监控方法，包括：

S101对耳部血液流量、发声信号和人体姿态进行检测，得到即时数据；

通过光电传感器13、麦克风14和陀螺仪32可以对耳部血液流量、发声信号和人体姿态进行后台收集。

S102将即时数据上传运算中心；

通过通讯电路可以将即时数据通过移动通讯设备或者基站将数据上传，从而可以借助运算中心的算力快速对数据进行计算，并进行判断，而无需耗费本地资源，可以节省硬件成本。

S103基于神经网络和历史数据对即时数据进行判断；

请参阅图7，具体步骤是：

S201根据预先进行的实验用户的耳部血液流量、发声信号和人体姿态获取情绪估计值；

S202基于情绪估计值获取各个参数的权值；

所述根据所有实验用户的情绪判别估计值和对应的情绪级别确定情绪判别模型中的各个权值，

S203基于各个参数的权值建立情绪判别模型；

情绪判别模型包括输入层、隐含层以及输出层，其中，输入层为6个耳部血液流量特征，分别是：标准差SDNN、连续差平方根RMSSD、超低频VLF、低频LF、高频HF和低频高频比LF/HF；隐含层分别为：耳部血液特征、运动特征和发生特征；输出层为情绪级别值。

S204输入即时数据获取判断结果。

将即时获取的数据输入到情绪判别模型中即可得到情绪级别值。

S104采用音频或者振动提醒使用人员反馈；

如果情绪级别值超过预警值，则就可以驱动扬声器12发声或者振动器37振动以提醒使用人员，使用人员基于提醒可以进行干涉，在判断正确时可以不作出任何操作，在判断错误时则会输入错误而中断后续操作。

S105若反馈判断正确，则启动减压程序，若反馈判断失误，则上传运算中心进行学习，并存入历史数据。

如果判断确实处于不良情绪状态，则可以使用扬声器12播发减压舒缓的音乐以对人的情绪进行平复，或者产生平缓的震动而对人耳进行按摩以进行平复；如果判断失误，则将错误数据上传运算中心，作为历史数据，当再次出现类似特征时则默认不为不良情绪。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种智能耳机，其特征在于，

包括耳机本体、连接线和控制盒，所述耳机本体包括外壳、扬声器、光电传感器、麦克风和播放电路，所述外壳具有第一凹槽和第二凹槽，所述扬声器与所述外壳固定连接，并位于所述外壳内，所述光电传感器与所述外壳固定连接，并位于所述第一凹槽内，所述麦克风与所述外壳固定连接，并位于所述第二凹槽内，所述播放电路与所述扬声器、所述光电传感器和所述麦克风电连接，并位于所述外壳内，所述连接线与所述播放电路电连接，并位于所述外壳的一侧，所述控制盒包括盒体、陀螺仪、控制电路、移动电源、存储器、通信电路、振动器和通信接口，所述控制电路与所述连接线电连接，并位于所述连接线的一侧，所述盒体与所述控制电路固定连接，并覆盖所述控制电路，所述陀螺仪、所述移动电源、所述存储器、所述通信电路、所述振动器与所述控制电路电连接，并位于所述控制电路的一侧，所述通信接口与所述控制电路电连接，并穿过所述盒体，所述耳机本体还包括支撑杆和旋钮，所述旋钮与所述盒体转动连接，并位于所述盒体的一侧，所述支撑杆包括支撑杆本体和延长杆，所述支撑杆本体与所述旋钮固定连接，并位于所述旋钮的一侧，所述延长杆与所述支撑杆本体滑动连接，并穿过所述外壳，所述耳机本体还包括按摩软杆，所述按摩软杆与延长杆固定连接，并位于所述外壳靠近所述扬声器的一侧；所述控制盒还包括微型电机、传动齿轮、按摩杆和外包垫，所述微型电机与所述盒体固定连接，并位于所述盒体的一侧，所述传动齿轮与所述微型电机的转轴啮合，并位于所述微型电机的一侧，所述按摩杆与所述传动齿轮固定连接，并位于所述盒体的一侧，所述外包垫与所述按摩杆固定连接，并覆盖所述按摩杆；所述耳机本体还包括隔光层，所述隔光层与所述外壳固定连接，并位于所述外壳远离所述光电传感器的一侧。

2.如权利要求1所述的一种智能耳机，其特征在于，

所述通信电路包括蓝牙单元和5G单元，所述蓝牙单元和所述5G单元与所述控制电路电连接，并位于所述控制电路的一侧；

所述蓝牙单元，用于和外部设备进行蓝牙协议通信；

所述5G单元，用于通过无线网络进行5G通信。

3.如权利要求1所述的一种智能耳机，其特征在于，

所述麦克风的数量有两个，两个所述麦克风与所述播放电路电连接，并位于所述外壳的两侧。

4.一种基于智能耳机的情绪监控方法，采用如权利要求1所述的智能耳机，其特征在于，

包括：对耳部血液流量、发声信号和人体姿态进行检测，得到即时数据；

将即时数据上传运算中心；

基于神经网络和历史数据对即时数据进行判断；

采用音频或者振动提醒使用人员反馈；

若反馈判断正确，则启动减压程序，若反馈判断失误，则上传运算中心进行学习，并存入历史数据。

5.如权利要求4所述的一种基于智能耳机的情绪监控方法，其特征在于，

所述基于神经网络和历史数据对即时数据进行判断的具体步骤是：

根据预先存储的实验用户的耳部血液流量、发声信号和人体姿态获取情绪估计值；

基于情绪估计值获取各个参数的权值；

基于各个参数的权值建立情绪判别模型；

输入即时数据获取判断结果。

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