CN113426089A - 头戴式设备及其交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及可穿戴设备技术领域，尤其涉及一种头戴式设备及其交互方法。该设备包括：设备支架，所述设备支架具有与佩戴者头部的额头区域对应的第一表面以及从所述设备支架的两端，延伸预定长度形成的一对支脚；设置在所述设备支架上，位于所述佩戴者头部的眼睛前方的显示模组；所述显示模组用于显示图像信息；设置在所述设备支架的第一表面以及所述支脚上的第一检测装置，所述第一检测装置用于在不同的采集区域采集所述佩戴者的一项或者多项生理参数。其具有针对性设置的多个不同的检测装置，可以提供丰富而且便捷的用户交互功能，便于用户在日常健身活动中使用。

Description

头戴式设备及其交互方法

【技术领域】

本发明涉及可穿戴设备技术领域，尤其涉及一种头戴式设备及其交互方法。

【背景技术】

随着人们生活水平的不断提升，通过健身的方式保持自身的身体健康，以获得更高质量的生活已经日渐成为大众的潮流。传统来讲，人们会选择前往健身房等类似的场所进行健身活动。

受到新冠疫情的影响以及电子信息技术的发展，越来越多的人们更倾向于选择基于电子设备实现的，可以在自己家中或者日常生活场所中便捷进行健身活动的“网络健身”形式。

在进行网络健身的过程中，电子设备通常通过播放健身视频帮助用户进行健身活动。为了丰富用户在网络健身中的使用体验和交互，还有一些结合可穿戴设备(如智能手环)提供的采集生理数据等相关功能的网络健身方式。

但这些电子设备或者可穿戴设备使用的是通用型设计，未能充分的考虑健身场景的需要，容易在健身活动中造成用户使用的不便。例如，显示器只能在固定的位置播放相关健身视频，无法跟随用户的运动而移动，需要用户暂停健身活动或者采用比较别扭的姿势才能清晰的观看，无法很好的跟随教学视频同步进行健身运动。

因此，如何将头戴式设备与日常健身的生活应用场景相结合，为健身用户提供便捷而且良好的使用体验，提升健身效果是一个迫切需要解决的问题。

【发明内容】

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于健身活动场景而进行了针对性设计的头戴式设备及其交互方法。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：一种头戴式设备。头戴式设备包括：

设备支架，所述设备支架具有与佩戴者头部的额头区域对应的第一表面以及从所述设备支架的两端，延伸预定长度形成的一对支脚；

设置在所述设备支架上，位于所述佩戴者头部的眼睛前方的显示模组；所述显示模组用于显示图像信息；

设置在所述设备支架的第一表面以及所述支脚上的第一检测装置，用于在一个或者多个不同的采集区域采集所述佩戴者的一项或者多项生理参数。

可选地，所述第一检测装置的采集区域包括：所述佩戴者头部的额头区域或所述佩戴者头部两侧的太阳穴区域；

所述第一检测装置包括一组或者多组采样单元；所述采样单元具有预设的排列形式；所述预设的排列形式包括：线性排列或者环形排列。

可选地，所述采样单元包括至少一个压力传感器；

所述压力传感器用于感知在所述采集区域内发生的脉搏跳动以采集所述佩戴者的心率。

可选地，所述压力传感器为基于柔性离电传感薄膜实现的压力传感器。

可选地，所述头戴式设备还包括：第二检测装置，所述第二检测装置包括：激光雷达；

所述激光雷达设置在所述设备支架上，用于检测障碍物并获取所述障碍物与所述佩戴者之间的距离。

可选地，所述第二检测装置还包括：摄像头；

所述摄像头设置在所述设备支架上，用于采集所述佩戴者周边环境的图像信息。

可选地，所述头戴式设备还包括：

设置在所述设备支架的第一表面和/或所述支脚上的温控装置，所述温控装置用于在与所述佩戴者的头部接触时，根据所述佩戴者的体温和/或环境温度，控制温度上升或者下降。

可选地，所述头戴式设备还包括：第三检测装置；所述第三检测装置包括：

磁场检测器，用于生成稳定的磁场并检测预定区域范围内的磁场变动情况；

一个或多个与所述磁场检测器配对使用的磁力定位装置，所述磁力定位装置用于固定在所述佩戴者的一个或者多个身体部位上；所述身体部位包括手指、腿或头部；

所述磁场检测器用于根据所述磁力定位装置引起的磁场变动情况，确定所述磁力定位装置的位置信息，以获取所述佩戴者的动作。

可选地，所述头戴式设备还包括：处理器；

所述处理器用于生成模拟佩戴者的三维人物模型，并且根据所述佩戴者的动作，生成对应的三维人物模型动作图像；

所述显示模组用于播放所述三维人物模型动作图像。

可选地，所述头戴式设备还包括：

设置在所述设备支架上的固定装置，所述固定装置在锁定状态时，用于将所述头戴式健身设备固定在所述佩戴者头部。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供以下技术方案：一种穿戴设备交互方法，应用于如上的头戴式健身设备。所述方法包括：

上传由所述头戴式设备采集获得的一项或者多项佩戴者的生理参数；

在所述生理参数超出正常参数范围时，通过所述头戴式设备，向所述佩戴者输出对应的提示信息。

可选地，还包括：

上传由所述头戴式设备采集获得的佩戴者的动作或者三维人物模型动作图像；

在不符合预先设定的动作标准时，通过所述头戴式设备，向所述佩戴者输出对应的提示信息。

可选地，所述提示信息的输出形式包括文字、语音、图像和震动的一种或者多种。

可选地，所述方法还包括：

通过在所述支脚上的单次触摸操作，控制所述显示模组在播放与暂停播放之间切换；或者

通过在所述支脚上的向前和向后滑动操作，控制所述显示模组在加速播放与后退播放之间切换；或者

通过拨动所述设备支架上的急救预警开关，控制所述头戴式设备发送包含所述佩戴者的位置信息的报警信号。

可选地，所述方法还包括：

获取所述佩戴者在真实世界中的运动动作；

将所述真实世界中的运动动作转换为在虚拟世界中对应的虚拟动作；

在所述显示模组上同步显示所述虚拟世界以及所述虚拟动作。

可选地，所述方法还包括：

在所述佩戴者观看运动视频时，控制所述头戴式设备的固定装置保持锁定状态；

当接收到解除指令、或者达到预设的运动目标或者生理参数超出正常参数范围时，解除所述固定装置的锁定状态。

可选地，所述方法还包括：当没有接收到解除指令、或者没有达到预设的运动目标或者生理参数未超出正常参数范围时，

在所述显示模组上显示预先录制的视频；

在所述预先录制的视频播放完成后，解除所述固定装置的锁定状态。

本发明实施例提供的头戴式设备及其交互方法，根据健身活动的特点，针对性的设置了多个不同的检测装置。通过这些检测装置及其特殊的布局设计，可以提供丰富而且便捷的用户交互功能，便于用户在日常健身活动中使用，具有良好的应用前景。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本发明实施例提供的头戴式设备的示意图；

图2为本发明另一实施例提供的头戴式设备的示意图；

图3为本发明实施例提供的头戴式设备的侧视图；

图4为本发明实施例提供的头戴式设备的后视图；

图5为本发明实施例提供的头戴式设备的应用场景图；

图6为本发明实施例提供的穿戴设备交互方法的方法流程图；

图7a为本发明另一实施例提供的穿戴设备交互方法的方法流程图；

图7b为本发明又一实施例提供的穿戴设备交互方法的方法流程图；

图8为本发明实施例提供的基于固定装置的穿戴设备交互方法的方法流程图；

图9为本发明实施例提供的头戴式设备的交互操作的示意图；

图10为本发明实施例提供的头戴式设备的处理器的结构示意图；

图11a-c为本发明实施例提供的第一检测装置的布局结构示意图；

图12为本发明另一实施例提供的第一检测装置的布局结构示意图；

图13为本发明实施例提供的压力传感器的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的第三检测装置的结构示意图。

【具体实施方式】

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”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，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

“头戴式设备”是指佩戴在使用者头部，可以跟随使用者移动的可穿戴设备。其具体可以是任何类型的，具备符合使用需要的功能组件的电子设备，例如，智能眼镜、头戴式VR设备或者AR设备等。本申请提供的头戴式设备具有为健身活动这一应用场景设置的一种或者多种针对性设计，为与常用的头戴式设备区分，而在以下的一个或者多个中实施例被称为“头戴式健身设备”。

图1为本发明第一实施例提供的头戴式设备的示意图。如图1所示，该头戴式设备100可以包括：设备支架110，显示模组120以及第一检测装置130。

其中，设备支架110是整个头戴式健身设备的主体结构。其具有横跨佩戴者头部的主体部分111。该主体部分111具有朝向佩戴者头部的额头区域的第一表面。而在主体部分111的两端分别具有向后延伸一定长度的一对支脚112，整体形成类似于眼镜的结构。

该支脚112还可以根据实际情况的需要，选择使用其他类似的，能够辅助头戴式健身设备稳定的固定在佩戴者头部的固定结构。例如，该一对支脚112可以替换为具有弹性的松紧带，达到相同的固定效果。

具体的，除了支脚112以外，该设备支架110还可以额外设置用于将头戴式健身设备100锁定在佩戴者头部的固定装置113。

该固定装置113是一个可以在锁定状态和解锁状态之间进行切换的锁止结构。“锁定状态”是指该固定装置113处于令佩戴者无法将头戴式健身设备100从头部取出的状态。“解锁状态”则是与锁定状态相反的，佩戴者可以直接将头戴式健身设备从头部取出的状态。其具体可以根据支脚112的具体实现形式，选择使用相适应的结构以实现锁定状态和解锁状态之间的切换。例如，基于电磁阀的锁扣结构等。

显示模组120是设置在设备支架上的功能模组。其具体可以是任何合适类型的，具有满足小型化要求并能够展示或者播放图像视频信息的显示模组，如LED显示模组。

在一些实施例中，如图3所示，该显示模组120可以由镜片121和屏幕122两部分组成。屏幕122与镜片121层叠设置，可以在处理器的控制下，输出展示特定的视频或者图像信息。镜片121位于佩戴者的眼睛前方的位置。

该显示模组120可以通过多种不同的显示方式，向佩戴者展示视频或者类似的图像信息，以取得相应的技术效果或者优势。例如，显示模组120可以控制在非常接近头部的位置，直接将视频投射到人眼中进行显示。这样的方式令其他人无法看到显示模组120显示的内容，保证了佩戴者的隐私。

又或者，显示模组120可以设置有两组，分别与佩戴者的左眼和右眼相对应。通过在两组显示模组120中显示具有一定角度差异的视频内容，即可给佩戴者提供三维立体的视频，增强健身视频给佩戴者的真实感。

除多组显示模组120的情形外，显示模组120还可以设置有多个显示区域。每个显示区域可以显示不同的视频内容(例如一个显示区域显示健身视频，另一个显示区域显示其他视频)，以供用户进行选择性的观看或者进行即时比较。

第一检测装置130是用于检测和采集佩戴者的一项或者多项生理参数的功能模块。如图2所示，其可以分别布置在设备支架的第一表面111a以及支脚112的内侧面112a，实现对佩戴者的生理参数的采集。

基于数据采集的具体实现方式以及检测装置的传感器构成等相关因素的不同，检测装置具体的采集区域也有所区别。该“采集区域”是指检测装置在采集生理数据时，提供相应生理信号的皮肤区域。通常是检测装置传感器紧贴皮肤的区域。具体的，基于第一检测装置130在设备支架110中的设置位置，其采集区域至少可以包括：佩戴者头部的额头区域以及佩戴者头部两侧的太阳穴区域。

相对于传统的可穿戴设备使用的位于佩戴者手腕或者手部的采集区域而言，位于佩戴者头部的额头区域和两侧的太阳穴区域具有更丰富的血管分布，并且有一些较大的动脉经过，可以提供更强烈的生理信号，有利于第一检测装置获得更精确的生理参数的检测结果。

在图1所示的头戴式健身设备实际使用时，一对支脚112架设在佩戴者两侧的耳廓部位，并与鼻托或者其他合适的固定机构相配合，支撑设备支架110定位于佩戴者的头部。

另外，设置在设备支架110上的显示模组120位于所述佩戴者头部的眼睛前方，并且朝向佩戴者头部的第一表面111a与佩戴者头部的额头区域紧贴。佩戴者可以观看显示模组120播放的，与健身相关的视频(在一些实施例中，简称为健身视频)，在健身视频的引导和辅助下进行正确的健身活动。

在较佳的实施例中，该第一检测装置130可以是由一组或者多组采样单元131组成的生理参数采集装置。该采样单元是指由多个传感器组成的，能够独立检测或者采集一项或者多项生理参数的传感器组合结构。

这些采样单元131具体可以根据实际情况的需要，选择使用任何类型的排列形式，包括但不限于线性排列以及环形排列等，令相互间保持有一定的距离。

例如，需要紧贴佩戴者皮肤表面进行生理参数采集的采样单元131在额头以及两侧太阳穴的区域很容易被头发等类似的毛发所遮挡。如图11a所示，该采样单元131可以采用环形布置的方式，使采集区域内有部分采样单元131被毛发遮挡，也可以通过其他没有被遮挡的采样单元131采集获得生理参数。

进一步地，在布置的采样单元131的数量更多的情况下，如图11b和11c所示，还可以通过缩小采样单元131之间的间距的方式，在采集区域内形成具有更大密度的采样单元131。

在另一些实施例中，该采样单元131还可以进一步的采用线性排列的方式。如图12所示，多组采样单元131之间可以间隔一定的距离而布置。

以上的一个或者多个实施例提供的，在采集区域内各个并行的采样单元131的布局设计能够提供面积足够宽大的采集区域和冗余的采样单元131。

由此，即使采集区域内有部分采样单元131被毛发遮挡，也可以通过其他没有被遮挡的采样单元131采集获得生理参数，从而有效的提升采集区域位于额头以及两侧太阳穴等头部区域时的数据可靠性。

具体的，采样单元131的具体传感器组成或者构成可以由技术人员根据头戴式健身设备实际需要检测的生理参数而确定。例如，检测心率及其相关的生理参数(如脉搏)时，可以使用提供绿光光源的传感器组件。而在检测血氧及其相关的生理参数时，可以提供红外光(波长600-700nm)和近红外光(波长在900-1000nm之间)光源的传感器组件。

如图2所示，该第一检测装置130由多个采样单元131组成，用于在额头区域、左侧太阳穴区域和右侧太阳穴区域这三个采集区域进行生理参数的采集。

其中，用于在额头区域进行生理参数采集的采样单元131可以被称为第一采样单元131a，用于采集佩戴者的血氧数据。用于在左侧太阳穴区域和右侧太阳穴区域进行生理参数采集的采样单元131可以被称为第二采样单元131b，用于采集佩戴者的心率和脉搏数据。

第一采样单元131a可以由提供红外光(波长600-700nm)和提供近红外光(波长在900-1000nm之间)的LED光源所组成。通过额头区域丰富的血管分布来采集和检测佩戴者当前的血氧浓度。

令人惊喜的发现，该第二采样单元131b可以使用压力传感器替换传统的提供绿光光源的传感器组件，用以实现对心率和脉搏的检测。

一般而言，受限于毛细血管只能提供微弱的生理信号，心率检测方式通常利用提供绿光光源的传感器组件来进行。相当一部分的手表、手环等可穿戴设备还会使用多组绿光光源来确保心率检测结果的准确度能够满足使用需要。

而在本实施例中，第二采样单元131b集中于两侧的太阳穴区域。经过这些区域的动脉血管因心脏收缩和舒张所产生的搏动较为强烈。因此，可以通过具有足够敏感度的压力传感器的方式来检测获取心率及相关的生理信号。

具体的，该压力传感器可以通过感知在采集区域(如两侧太阳穴区域的丰富血管分布)内发生的脉搏跳动情况来采集获取佩戴者当前的心率等相关参数。

相对于使用基于绿光光源的传感器组件而言，压力传感器只需要设置一组即可采集获得较为精确的心率和脉搏的生理参数，极大的降低了设备的功耗以及实现的传感器硬件成本。

另外，分别位于左侧太阳穴区域和右侧太阳穴区域的第二采样单元131b之间为并行的关系。第一检测装置130可以通过比较位于左侧太阳穴区域和右侧太阳穴区域的第二采样单元131b的区别，利用与馈线信号传输相近的原理来更好的排除采集到的数据信号中包含的背景杂波或者错误数据。

相较于通常使用的可穿戴设备(如上述的手环或者手表)而言，首先，本发明实施例提供的第一检测装置130针对性的将采集区域布置在具有丰富血管分布和较大的动脉血管流经的额头区域和两侧的太阳穴区域。

由此，这些流经头部区域的大型动脉血管及其丰富的血管分布产生的生理信号显著强于采集区域集中在手部的毛细血管的可穿戴设备，有利于传感器获得精确的采样结果，将生理信号从背景数据中取出，也不需要使用可穿戴设备通常所使用的滤波器等器件。

具体可以根据实际情况的需要，选择使用任何合适类型的压力传感器作为上述第二采样单元131b，只需要能够满足检测灵敏度的需要，可以检出太阳穴区域的脉搏跳动即可。

在一些实施例中，该压力传感器可以是基于柔性离电传感薄膜实现的压力传感器。如图13所示，该柔性离电传感薄膜是由相对的两个电极层1301构成的电容结构。在电极层1301之间具有电解液1302，而电极层1301的外表面可以包裹有柔性膜1303等类似的保护层。

在存在压力挤压的情况下，两个电极层1301之间的电容结构会发生变化，从而可以通过检测电极层1301之间的电压变化情况等，实现对微小压力变化的快速响应和检测。这样的压力传感器具有厚度较小的特点，能够很好的在一些狭窄或者对于体积要求较高的结构设计中应用。其次，本发明实施例提供的第一检测装置130是位于头戴式设备中的生理信号检测装置，其使用时紧贴在用户的头部位置。

在健身活动中，手部是佩戴者主要的活动部位，会在健身过程中发生大幅度的移动或者摆动。相对于手部的运动而言，头部是一个相对固定或者稳定的身体部位，其位移的幅度和频率都极大的减小。

由此，在健身活动中，手环或者手表等传统的可穿戴设备在这个过程容易出现位移或者滑动，导致采样区域的改变或者移动，对生理参数的测量产生非常不利的影响。而头戴式健身设备不容易发生相对滑动，有利于提升生理信号的检测精度。

最后，在本发明实施例中提供的第一检测装置130采集血氧含量和心率这两项生理参数时，是分别由位于不同的采样区域的采样单元131所实现的。由此，可以有效的避免通常使用的可穿戴设备经常发生的，用于检测不同生理参数项目的传感器相互之间发生信号串扰(第一采样单元131a和第二采样单元131b)的问题，进而进一步的提升了采集生理参数的准确度，

在一些实施例中，如图2所示，该头戴式健身设备除了图1所示的功能模块以外，还包括设置在设备支架110上，用于实现感知周边环境的第二检测装置140。

其中，该第二检测装置140可以包括激光雷达141和摄像头142两种不同的传感器。

该激光雷达141是通过激光反射的原理，实现对周边环境中所存在的障碍物的检测，并获取障碍物与激光雷达之间的距离的设备。其可以设置在设备支架110合适的位置，以实现对周边环境中障碍物及其距离的精确检测。

摄像头142是用于采集周边环境的图像信息的图像采集设备。其同样也可以根据实际情况的需要，通过云台或者其他合适的固定方式设置在设备支架110，实现在一定视角范围内的图像采集。

基于激光雷达141提供的距离信息和摄像头142提供的平面信息，可以为头戴式健身设备提供良好的环境感知能力。例如，可以通过激光雷达141感知存在物体快速接近。然后结合摄像头142拍摄到的图像信息，判断快速接近的物体的性质(如汽车、宠物或者遥控飞机)。

当然，本领域技术人员还可以根据实际情况的需要，增加或者减省第二检测装置140中的一个或者多个功能模块，或者调整激光雷达141和摄像头142的具体实现方式或者与设备支架110之间的连接结构。

在实际使用过程中，第二检测装置140可以辅助佩戴者感知周边环境的变化，在诸如过于接近障碍物(如桌角、墙面等)或者有物体快速接近(如车辆)的情况下，可以通过显示模组120等头戴式设备的相关硬件模块来展示相关的提示信息，提醒佩戴者注意，避免在进行健身活动的过程中，发生不必要的碰撞或者其他的危险情况。

具体的，该提示信息可以采用任何合适的展示形式，例如浮现在正在播放的健身视频中的特殊文字或者特定的提示声等，只需要能够对佩戴者起到足够的警示作用即可。

本发明第二实施例提供的头戴式健身设备具备了对周边环境的感知能力和提醒功能，可以很好的提升佩戴者在进行大幅度健身活动时的安全性，避免发生不必要的碰撞，进而扩展了用户进行健身活动的区域，令用户可以在一些较为开放的区域或者场所(如公园)，放心的进行健身活动而不需要过于担心安全性。

在较佳的实施例中，如图3和4所示，还可以在设备支架上额外增设温控装置150，用以提升佩戴者在佩戴该头戴式健身设备进行健身活动时的舒适度。

该温控装置150具体可以采用任何合适类型的，具备控制温度上升和降低能力的器件，例如基于半导体制冷片实现的小型温控系统，用以发挥类似于空调的效果。

以半导体制冷片为例，其可以设置有多个，分别布置在上述第一表面和/或一对支脚的内侧面，与佩戴者接触的位置。制冷片的制冷面与佩戴者的头部接触。由此，可以通过降低制冷面温度的方式，为进行健身活动，体温较高的佩戴者提供清凉的感觉，提升舒适度。

在实际使用过程中，温控装置150可以通过温度传感器对佩戴者的体温或者环境温度进行监测。在佩戴者的体温和/或环境温度较高的情况下(如大于预设的温度阈值)，控制温度下降，为佩戴者提供清凉的感受，提升其在健身活动中长时间佩戴的舒适性。

当然，在环境温度较低的情况下，也可以控制温度上升来达到提升其体感温度的效果。

图14为本发明第三实施例提供的头戴式健身设备的示意图。如图14所示，该头戴式健身设备除了图1-4所示的功能模块以外，还包括用于感知用户动作的第三检测装置160。

其中，该第三检测装置160可以是基于磁场变动原理而实现用户动作采集的检测装置。其包括相互配合使用的磁场检测器161和磁力定位装置162。

磁场检测器161是放置在一个固定不动的参考点，用以提供稳定磁场的装置。该固定不动的参考点具体可以是任何合适的位置，例如地面或者固定的支架等。其还具备磁场的检测功能，能够采集并检测磁场的变化情况。

而磁力定位装置162可以设置有一个或者多个，分别用于固定在佩戴者身体的各个部分，包括但不限于手指、腿部以及头部等。该磁力定位装置162可以选择使用任何合适类型的固定方式(例如绑带或者具有弹性的指套等)，具体取决于需要固定的身体部位的特点、固定的程度等一种或者多种实际应用情况。

在实际使用过程中，固定在佩戴者各个身体部位的磁力定位装置162会随着佩戴者的健身活动而产生相应的位置变化。其位置变化又会引发磁场的变动。因此，磁场检测器161可以通过检测一段时间内的磁场变化情况，确定磁力定位装置的位置信息，并进而确定和获取佩戴者在健身活动过程中的运动动作。

具体的，该磁力定位装置162可以包括位于四肢的四肢定位装置162a以及位于头部的头部定位装置162b。

其中，手部的四肢定位装置162a固定或者佩戴在佩戴者的其中一个或者多个手指上。脚部的四肢定位装置162a则可以套设在佩戴者的脚踝上。其可以采用内嵌有强导体的环套等方式，套设固定在佩戴者的手指或者脚踝上。

头部定位装置162b可以直接设置在设备支架110中，作为设备支架110的一部分而固定在佩戴者头部。较佳的，还可以在磁力定位装置162上增设惯性测量设备(如六轴加速度传感器等)，用以辅助定位，增强获取动作的精度。

采用上述套设在手指上的磁力定位装置162可以具有较小的体积，在大幅度健身活动中不容易发生相对滑动或者对佩戴者的动作造成阻碍，从而具有更好的使用体验。而且，磁力定位装置162佩戴在手指上时，其相对于手腕等位置，更接近佩戴者手部延伸轨迹的末端。由此，基于磁力定位装置162的位置信息变化而绘制的佩戴者运动动作或者轨迹更为精确和符合实际。

当然，本领域技术人员还可以在上述磁力定位装置162上，根据实际情况的使用需要，增设一种或者多种功能，为佩戴者提供更为便捷的体验。例如可以在固定在手指上的磁力定位装置162增设触控结构，使其能够采集用户通过触摸、按压等操作发出的控制信号(例如控制健身视频的播放情况或者重复设置磁场位置等)，便于用户在进行健身活动时对头戴式健身设备的有效控制。

本发明第三实施例提供的第三检测装置采用磁力感应原理实现对佩戴者动作的检测，具有良好的应用效果，既可以克服通过摄像头采集容易出现拍摄死角，定位范围有限的问题，也不需要对惯性测量设备的误差累积以及漂移等问题进行处理。

基于第三检测装置160采集获得佩戴者的运动动作，还可以提供其他各种丰富的扩展功能。在较佳的实施例中，该头戴式健身设备还可以包括：用于生成三维数据信息的处理器。

该处理器既可以是独立设置的芯片器件，也可以是整合到头戴式健身设备的核心处理器中的一个模块，还可以是远程部署在云端的电子计算平台，如服务器的其中一项服务。

其可以基于预先给定的数据(例如用户输入或者实际采集的数据)，生成一个模拟佩戴者的三维人物模型，然后结合第三检测装置采集获得的佩戴者动作，生成对应的三维人物模型动作视频或者类似的图像信息。

在实际运行过程中，模型构建装置生成的三维人物模型动作视频或者图像信息可以在显示模组120中播放，从而向佩戴者生动的展示其在过去一段时间内的健身动作。

应当说明的是，本领域技术人员基于本发明实施例揭露的头戴式健身设备的特点，还可以根据实际应用场景，对上述实施例公开的头戴式健身设备进行调整、改变或者替换以获得相类似的特点(例如，获取精确的生理信号、形成对周边环境的感知能力以及采集佩戴者的运动动作)。所有这些调整、改变或者替换所获得的技术方案都是基于现有技术容易想到的，属于本发明的保护范围之内。例如，如图3所示，在设备支架110的一个或者多个特定位置上设置用于采集用户的一个或者多个控制指令(如对视频的控制，发出特定的警告信号)的按钮170或者类似的指令采集装置。

当然，图1至图4所示的头戴式健身设备的具体实例仅用于说明而不对本申请构成具体的限制。本领域技术人员还可以进一步的将以上一个或者多个实施例公开的头戴式健身设备的一个或者多个功能模块进行交换、替换或者调整，以获得其他更多的头戴式健身设备的实施例。

图5为本发明实施例提供的头戴式设备的应用场景。如图5所示，该应用场景中包括：头戴式设备10、服务器20、健身教练30以及无线网络40。

其中，头戴式设备10位于用户一侧。其佩戴在需要进行健身活动的用户身上，提供如上所述的一种或者多种服务或者功能。在本实施例中，为简化表示，暂时不显示头戴式健身设备10的具体结构，而将其简化表示为包括：负责简单逻辑运算的处理器11以及连接至该处理器的第一检测装置、第二检测装置、第三检测装置、显示模组等多个功能模块。

服务器20是部署在云端的，用以提供复杂逻辑运算能力以及相关服务(如远程控制，下发健身视频)的高性能计算机或者电子计算平台。其可以是任何类型或者架构的计算设备，例如集群服务器等。

健身教练30是为进行健身活动的用户提供服务或者专业指引的服务方。其可以是个人、由多个个人组成团体，甚至是个人结合人工智能所实现，只需要能够为用户提供合适的指引即可。在本实施例中，为陈述简便，以健身教练这样的术语来表示提供指引或者帮助的健身服务供应者。

无线网络40是建立以上描述的头戴式健身设备10、服务器20以及健身教练30之间的数据传输通道的网络。其具体可以采用任何合适的网络形式或者架构设计，只需要能够满足使用需要即可。不同类型的网络通信形式(如WiFi、蓝牙或者蜂窝网络)也可以组合使用。以上的一个或者多个头戴式健身设备10、服务器20以及健身教练30作为该无线网络40中的节点，相互之间可以传递数据信息或者指令。

基于上述实施例提供的头戴式健身设备，本发明实施例还进一步提供了可以在图5所示的应用场景中使用的穿戴设备交互方法。该穿戴设备交互方法可以应用于上述的头戴式健身设备，用以为用户提供良好的健身活动体验。

图6为本发明第三实施例提供的穿戴设备交互方法的流程图。如图6所示，该穿戴设备交互方法可以包括：

S610、上传由头戴式设备采集获得的佩戴者信息。

其中，佩戴者可以在进行健身活动时，通过以上实施例提供的头戴式健身设备可以采集到诸如运动动作、生理参数以及三维人物模型运动视频等多种佩戴者信息。

通过无线网络40，这些佩戴者信息可以被传递至健身教练处或者上传到服务器等。通过健身教练或者服务器进行分析，并为佩戴者提供专业的指引或者引导。

S620、根据所述佩戴者信息，生成对应的提示信息并通过所述头戴式设备向所述佩戴者输出所述提示信息。

其中，上述的指引或者引导在本实施例中可以被称为“提示信息”。这些提示信息可以通过头戴式设备向佩戴者输出。

在实际运行过程中，基于用户的选择或者偏好等实际需要，可以采用文字、语音、图像和震动中的一种或者多种形式来向佩戴者具体反馈该健身提示信息，帮助佩戴者正确的进行健身活动。

在一些实施例中，该佩戴者信息可以包括佩戴者的动作或者三维人物模型动作图像。

在不符合预先设定的动作标准时，通过所述头戴式设备，向所述佩戴者输出对应的提示信息。

其中，“预先设定的动作标准”是由健身教练30根据实际情况，或者相关经验预先设定的健身动作所应当符合的标准或者基准。该动作标准具体可以采用任何合适的形式来表示或者定义，包括但不限于四肢位置、速度以及消耗的卡路里等。

作为实时监测的结果，健身教练30或者服务器20可以在运动动作与预先设定的动作标准不相符时，及时的下达相应的控制指令，令头戴式设备可以通过文字、语音和震动的一种或者多种形式提示佩戴者目前的动作不正确，实现对动作的及时纠正。

在另一些实施例中，为了进一步增加佩戴者的沉浸式体验和提升佩戴者在健身活动中的直观体验，该穿戴设备交互方法还提供了如图7a所示的交互步骤：

S710、获取佩戴者在真实世界中的动作。

其中，佩戴者在真实世界中的动作可以是基于第三检测装置采集获得的运动动作数据。当然，除了通过第三检测装置获得精确数据以外，也可以利用摄像头等类似的图像采集设备，通过图像检测的方式获得近似的动作。

S720、将真实世界中的动作转换为在虚拟世界中对应的虚拟动作。

其中，该转换操作由于具有较大的运算量，可以由服务器20实现。具体可以使用任何合适类型的转换算法，实现运动动作到虚拟动作的转换。

S730、在显示模组上同步显示虚拟世界以及虚拟动作。

转换后获得的虚拟动作的数据信息可以由服务器20通过无线网络40下发到头戴式健身设备上，由显示模组同步显示。由此，佩戴者可以直观的看到自己在健身活动中的具体活动情况，有助于提升健身活动中的使用体验。

较佳的，一段时间内的虚拟动作形成的佩戴者的三维运动视频还可以进一步的通过无线网络40传递至更多不同类型的节点中，以提供更丰富的健身交互体验。

例如，该三维运动视频可以直接上传到健身平台相关的社交网络上，令佩戴者可以与其他人分享自己的健身过程。又或者，该三维运动视频可以保存在佩戴者个人的云端账号内，在需要时可以由服务器20下发到头戴式健身设备10上进行回放，以便于用户复习和记录自己的健身活动情况。

进一步地，基于第一检测装置130采集获得的多项生理参数，还可以提供图7b所示的穿戴设备交互方法，用以确保佩戴者在健身过程中的安全。如图7b所示，该穿戴设备交互方法包括如下步骤：

S740、确定生理参数是否超出正常参数范围。

其中，“正常参数范围”是指人体身体指标在正常运动或者健身状态下的波动范围。在较佳的实施例中，由于正常参数范围是一个个性化的指标，可能根据不同的人而存在相应的调整。因此，可以在进行运动前，采集佩戴者的一项或者多项个人身体参数，包括身高、体重、年龄以及性别等，从而提供具有针对性的正常参数范围。

S750、在超出正常参数范围时，发出对应的提示信号。

健身教练30或者服务器20除了对运动动作的标准程度进行判断外，还可以保持对佩戴者的身体状态的监控。在超出了正常参数范围的情况下，服务器20可以通过头戴式健身设备，及时的发出提示信号(如特定的告警信号)，提示佩戴者停止进行健身以避免发生不必要的危险。

在较佳的实施例中，结合图1所示的头戴式健身设备提供的固定装置113，该穿戴设备交互方法还可以进一步增设更多的健身交互步骤，为佩戴者提供更丰富的交互功能。

如图8所示，基于固定装置113实现的穿戴设备交互方法可以包括如下步骤：

S810、在佩戴者观看运动视频时，固定装置保持锁定状态。

其中，佩戴者通常都是在观看运动视频的情况下进行健身活动。此时，服务器20可以发出锁定控制指令，控制固定装置保持在锁定状态，以避免佩戴者随意脱下头戴式健身设备。

S820、判断是否达到常规解除条件。若是，执行步骤830，若否，执行步骤840。

其中，该常规解除条件是技术人员或者佩戴者根据自身情况预先设置的，用于判断和确定佩戴者是否已经基本完成健身任务或者目标运动量。

具体的，结合实际情况考虑，其可以包括接收到健身教练的解除指令、达到预设的健身目标或者生理参数超出正常参数范围等一种或者多种。

S830、解除固定装置的锁定状态。

在达到常规解除条件以后，服务器20可以通过无线网络40向头戴式健身设备10发送解锁命令，使固定装置113从锁定状态中解除。在固定装置113解除锁定以后，佩戴者就可以将头戴式健身设备从头部取下。

S840、在显示模组上显示预先录制的视频。

其中，该“预先录制的视频”是指用户预先在建立健身活动规划时录制的，用以鼓励或者激励自己完成健身活动目标的相关视频。其可以包含特定的口号以及说明等内容并存储在服务器20中。

服务器20可以向头戴式健身设备10下发该预先录制的视频的数据信息，并在显示模组120中播放，以强制佩戴者观看。在该视频播放完成后，返回步骤S830，解除固定装置的锁定状态。

这样的，在没有达到常规解除条件时，佩戴者也可以通过观看自己预先录制的视频的方式来解除固定装置的锁定，放弃本次健身活动。

本发明实施例提供的穿戴设备交互方法，可以结合头戴式健身设备的固定装置，提供一定的强制性，有利于佩戴者更好的执行自己的健身计划，避免半途而废等的问题，具有良好的应用前景。

除了以上实施例提供的，基于佩戴者、健身教练以及头戴式健身设备等多种角色之间的健身交互形式以外，本发明实施例还提供了佩戴者与头戴式健身设备之间的操作交互方法。图9为本发明第四实施例提供的，佩戴者与头戴式健身设备之间的穿戴设备交互方法。如图9所示，该穿戴设备交互方法可以包括如下步骤：

S910、通过在支脚上的单次触摸操作，控制显示模组在播放与暂停播放之间切换。

其中，头戴式健身设备的显示模组120的主要功能在于播放由服务器20下发的健身相关视频(在本实施例中，简称为健身视频)。佩戴者在使用时，可以简单的通过单次触摸支脚112上的特定区域来实现健身视频的暂停与播放。

S920、通过在支脚上的向前和向后滑动操作，控制显示模组在加速与后退播放之间切换。

佩戴者在观看健身视频时，也可以简单，直观的通过在支脚上的特定区域的向前和向后滑动的操作，来控制显示模组的健身视频加速播放，跳过特定时段或者后退至特定的时间节点。

在另一些实施例中，以上步骤S910和步骤S920所需要的控制播放视频加速/后退以及暂停/播放的控制指令，也可以通过如图3所示的，设置在设备支架110上的多个实体按键170向头戴式显示设备下达。

其中，加速/后退可以分别通过按压实体按键170中朝向前方和后方的三角形按键实现。暂停/播放则通过按压实体按键170中的圆形按键实现。

S930、通过拨动设备支架上的急救预警开关，控制头戴式健身设备发送包含佩戴者的位置信息的报警信号。

其中，该急救预警开关是独立设置在设备支架上的特殊开关，例如图3所示的实体按键170。该特定的急救预警开关可以令佩戴者在紧急情况下，方便及时的向外界发出报警信号，确保自身的安全。

该报警信号具体可以采用任何合适的形式，并包含有佩戴者当前所在的位置信息等必要内容。其可以直接发送给警察、医院或者一个或者多个预先设定的紧急联系人，从而使佩戴者可以及时的从困境中脱离，而不至于陷入危险。

图10示出了本发明实施例的头戴式健身设备的处理器的结构示意图。如图10所示，该处理器11可以包括：中央处理器1102、通信接口1104、存储器1106以及通信总线1108。

其中，中央处理器1102、通信接口1104以及存储器1106通过通信总线1108完成相互间的通信。通信接口1104用于与其它设备比如服务器等无线通信。中央处理器1102用于执行程序1110，具体可以执行上述穿戴设备交互方法实施例中的相关步骤。具体地，程序1110可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。

在本发明实施例中，根据所使用的硬件的类型，中央处理器1102可以是中央处理单元(CPU)，该中央处理器1102还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

存储器1106用于存放程序1110。存储器1106可以包含高速RAM存储器，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。程序1110具体可以用于使得中央处理器1102执行上述任意方法实施例中的穿戴设备交互方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质可以为非易失性的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有计算机程序。

其中，计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例公开的穿戴设备交互方法中的一个或者多个步骤。完整的计算机程序产品体现在含有本发明实施例公开的计算机程序的一个或多个计算机可读存储介质上(包括但不限于，磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)。

本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。所述的计算机程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各穿戴设备交互方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (17)

1.一种头戴式设备，其特征在于，包括：

设备支架，所述设备支架具有与佩戴者头部的额头区域对应的第一表面以及从所述设备支架的两端，延伸预定长度形成的一对支脚；

设置在所述设备支架上，位于所述佩戴者头部的眼睛前方的显示模组；所述显示模组用于显示图像信息；

设置在所述设备支架的第一表面以及所述支脚上的第一检测装置，用于在一个或者多个不同的采集区域采集所述佩戴者的一项或者多项生理参数。

2.根据权利要求1所述的头戴式设备，其特征在于，所述第一检测装置的采集区域包括：所述佩戴者头部的额头区域或所述佩戴者头部两侧的太阳穴区域；

所述第一检测装置包括一组或者多组采样单元；所述采样单元具有预设的排列形式；所述预设的排列形式包括：线性排列或者环形排列。

3.根据权利要求2所述的头戴式设备，其特征在于，所述采样单元包括至少一个压力传感器；

所述压力传感器用于感知在所述采集区域内发生的脉搏跳动以采集所述佩戴者的心率。

4.根据权利要求3所述的头戴式设备，其特征在于，所述压力传感器为基于柔性离电传感薄膜实现的压力传感器。

5.根据权利要求1所述的头戴式设备，其特征在于，所述头戴式设备还包括：第二检测装置，所述第二检测装置包括：激光雷达；

所述激光雷达设置在所述设备支架上，用于检测障碍物并获取所述障碍物与所述佩戴者之间的距离。

6.根据权利要求1所述的头戴式设备，其特征在于，所述头戴式设备还包括：第二检测装置，所述第二检测装置包括：摄像头；

所述摄像头设置在所述设备支架上，用于采集所述佩戴者周边环境的图像信息。

7.根据权利要求1所述的头戴式设备，其特征在于，所述头戴式设备还包括：

设置在所述设备支架的第一表面和/或所述支脚上的温控装置，所述温控装置用于在与所述佩戴者的头部接触时，根据所述佩戴者的体温和/或环境温度，控制温度上升或者下降。

8.根据权利要求1所述的头戴式设备，其特征在于，所述头戴式设备还包括：第三检测装置；所述第三检测装置包括：

磁场检测器，用于生成稳定的磁场并检测预定区域范围内的磁场变动情况；

一个或多个与所述磁场检测器配对使用的磁力定位装置，所述磁力定位装置用于固定在所述佩戴者的一个或者多个身体部位上；所述身体部位包括手指、腿或头部；

所述磁场检测器用于根据所述磁力定位装置引起的磁场变动情况，确定所述磁力定位装置的位置信息，以获取所述佩戴者的动作。

9.根据权利要求1所述的头戴式设备，其特征在于，所述头戴式设备还包括：处理器；

所述处理器用于生成模拟佩戴者的三维人物模型，并且根据所述佩戴者的动作，生成对应的三维人物模型动作图像；

所述显示模组用于播放所述三维人物模型动作图像。

10.根据权利要求1所述的头戴式设备，其特征在于，所述头戴式设备还包括：

设置在所述设备支架上的固定装置，所述固定装置在锁定状态时，用于将所述头戴式健身设备固定在所述佩戴者头部。

11.一种穿戴设备交互方法，应用于如权利要求1-10任一项所述的头戴式设备，其特征在于，所述方法包括：

上传由所述头戴式设备采集获得的一项或者多项佩戴者的生理参数；

在所述生理参数超出正常参数范围时，通过所述头戴式设备，向所述佩戴者输出对应的提示信息。

12.根据权利要求11所述的穿戴设备方法，其特征在于，还包括：

上传由所述头戴式设备采集获得的佩戴者的动作或者三维人物模型动作图像；

在不符合预先设定的动作标准时，通过所述头戴式设备，向所述佩戴者输出对应的提示信息。

13.根据权利要求11或12所述的穿戴设备交互方法，其特征在于，所述提示信息的输出形式包括文字、语音、图像和震动的一种或者多种。

14.根据权利要求11所述的穿戴设备交互方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过在所述支脚上的单次触摸操作，控制所述显示模组在播放与暂停播放之间切换；或者

通过在所述支脚上的向前和向后滑动操作，控制所述显示模组在加速播放与后退播放之间切换；或者

通过拨动所述设备支架上的急救预警开关，控制所述头戴式设备发送包含所述佩戴者的位置信息的报警信号。

15.根据权利要求11所述的穿戴设备交互方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述佩戴者在真实世界中的运动动作；

将所述真实世界中的运动动作转换为在虚拟世界中对应的虚拟动作；

在所述显示模组上同步显示所述虚拟世界以及所述虚拟动作。

16.根据权利要求11所述的穿戴设备交互方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述佩戴者观看运动视频时，控制所述头戴式设备的固定装置保持锁定状态；

当接收到解除指令、或者达到预设的运动目标或者生理参数超出正常参数范围时，解除所述固定装置的锁定状态。

17.根据权利要求16所述的穿戴设备交互方法，其特征在于，所述方法还包括：当没有接收到解除指令、或者没有达到预设的运动目标或者生理参数未超出正常参数范围时，

在所述显示模组上显示预先录制的视频；

在所述预先录制的视频播放完成后，解除所述固定装置的锁定状态。

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