CN113703193B - 一种多因素光路控制的近视防控智能眼镜及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子视光技术领域，具体为一种多因素光路控制的近视防控智能眼镜及控制方法，智能眼镜包括镜框，镜框内的锂电池与柔性FPC线路板连接，镜框的前端安装有两处可雾化镜片，可雾化镜片与柔性FPC线路板连接，柔性FPC线路板上安装有测距光强一体化传感器、窄角光强传感器、多轴加速度传感器和M0驱动控制内核，通过窄角光强传感器、光强测距一体化传感器和多轴加速度传感器以获取特定角度和特定距离环境光强、前方障碍距离和用户头部姿态角度数据，通过光视路环境评估算法的函数公式来计算用户用眼适应度评估值，以此来控制用户的用眼情况，避免不良的用眼情况出现。
Description
技术领域
本发明涉及电子视光技术领域，具体为一种多因素光路控制的近视防控智能眼镜及控制方法。
背景技术
青少年儿童不良的歪头写字、躺着看书、长时间近距离用眼、环境光照不合适等不良用眼习惯导致大量的早期视力健康问题(假性近视、斜视、散光眯眼、屈光参差、弱视等)，因此如何纠正和预防这些不良用眼习惯，保护儿童视力是需要靠来的问题，目前使用的一些预防产品在主动防止不良用眼姿势和防止在光线不佳的环境用眼方面还不够。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多因素光路控制的近视防控智能眼镜及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，一种多因素光路控制的近视防控智能眼镜，包括镜框，所述镜框包括两只镜腿，所述镜框内嵌设有柔性FPC线路板，一只所述镜腿内设置有锂电池，所述锂电池与所述柔性FPC线路板通过导线连接，所述镜框的前端安装有两处可雾化镜片，所述可雾化镜片与所述柔性FPC线路板通过导线连接，所述柔性FPC线路板上安装有测距光强一体化传感器和窄角光强传感器，所述测距光强一体化传感器和窄角光强传感器位于所述镜框的前端中部靠上的位置，所述柔性FPC线路板上安装有多轴加速度传感器和M0驱动控制内核，所述测距光强一体化传感器、窄角光强传感器和多轴加速度传感器均与M0驱动控制内核信号连通。
优选的，所述镜框的前端中部安装有滤镜，所述滤镜位于所述两处可雾化镜片的上方，所述测距光强一体化传感器和窄角光强传感器位于所述滤镜后方。
优选的，所述镜腿上设置有用于给锂电池充电的充电接口，所述充电接口与锂电池电导通。
优选的，所述镜腿上设置有Micro-USB接口，所述Micro-USB接口与M0驱动控制内核信号连通。
优选的，所述镜腿上设置有开关机按键和状态指示灯。
优选的，所述可雾化镜片是一种通过控制交变电压幅度和频率来控制镜片雾化度的镜片。
优选的，所述滤镜可以滤除波长小于350nm和波长大于1000nm的光波。
本发明还提供了一种多因素光路控制的近视防控智能眼镜的控制方法，包括以下步骤：
(1)用户佩戴近视防控智能眼镜，按动开关机按钮，柔性FPC线路板上电工作；
(2)M0驱动控制内核通过IIC总线访问窄角光强传感器、光强测距一体化传感器和多轴加速度传感器以获取特定角度和特定距离环境光强、前方障碍距离和用户头部姿态角度数据；
(3)M0驱动控制内核将获取到的特定角度和特定距离环境光强、前方障碍距离数据进行数字信号滤波处理得到准确的光强和距离数据信息，将姿态角度数据采用多轴数据分解算法进行处理得到x,y,z轴角度数据信息；
(4)M0驱动控制内核将获取到的光强、距离以及x,y,z轴角度数据信息结合专家方案配方因子输入光视路环境评估算法的函数公式进行评估解算，通过光视路环境评估算法的函数公式来有效计算适应度评估值，低于或过度高于评估值则M0驱动控制内核控制自动给可雾化镜片加电使可雾化镜片雾化，并控制状态指示灯闪烁频率，光视路环境评估算法的函数fitness(d,θ,flux)的计算公式如下：
fitness(d,θex,θey,θez,flux)＝λ1*d+λ2*θex+λ3*θey+λ4*θez+λ5*flux，
其中d表示距离信息，θex表示x轴角度信息，θey表示y轴角度信息，θez表示z轴角度信息，flux表示光强信息，[λ1,λ2,λ3,λ4,λ5]表示专家方案配方因子，具体的是λ1代表用户近距离测量值在光视路环境评估算法中的权重因子；
λ2代表用户头部姿态x轴上倾角值在光视路环境评估算法中的权重因子；
λ3代表用户头部姿态y轴上倾角值在光视路环境评估算法中的权重因子；
λ4代表用户头部姿态z轴上倾角值在光视路环境评估算法中的权重因子；
λ5代表环境综合光强值在光视路环境评估算法中的权重因子。
优选的，所述专家方案配方因子[λ1,λ2,λ3,λ4,λ5]通过远程专家服务器客户定制方案计算得到并通过用户终端上的APP采用蓝牙通信方式下载到智能眼镜的M0驱动控制内核中，专家可根据用户近视特征因数，分别个性化调整λ1,λ2,λ3,λ4,λ5权值，形成个性化[λ1,λ2,λ3,λ4,λ5]专家方案配方组合。
优选的，M0驱动控制内核将获取到的光强、距离、x轴、y轴、z轴角度信息以及报警数据通过蓝牙传输至包括手机、平板、电脑或智能设备，形成用户用眼环境档案。
优选的，所述特定角度和特定距离环境光强是指测距光强一体化传感器测量智能眼镜宽角度±120°范围内的环境光强值和眼镜前方障碍距离值以及窄角光强传感器测量智能眼镜宽角度±10°范围内的环境光强值，所述特定角度和特定距离环境光强、前方障碍距离需经过特定数字信号滤波处理得到精确的光强和距离信息，姿态角度数据需采用多轴数据分解算法进行处理得到精确的x轴、y轴、z轴角度信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过精密的光电子传感技术和多因素光环境计算方法可有效综合评估用眼环境，通过可雾化视路镜片进行光路控制，在用眼姿势不良和光线不佳的环境中使镜片雾化，不能再继续用眼，以纠正不良用眼姿势和防止在光线不佳的环境用眼，该眼镜和光路控制方法可以帮助改变青少年的不良用眼习惯，监控学生用眼视路情况，起到近视防控作用。
附图说明
图1为本发明多因素光路控制的近视防控智能眼镜的结构示意图；
图2为本发明多因素光路控制的近视防控智能眼镜的控制方法的原理框图；
图3为本发明多因素光路控制的近视防控智能眼镜的控制方法的算法原理框图。
图中：1、镜框；2、柔性FPC线路板；3、锂电池；4、可雾化镜片；5、滤镜；6、测距光强一体化传感器；7、窄角光强传感器；8、多轴加速度传感器；9、开关机按键；10、状态指示灯；11、充电接口；12、镜腿；13、Micro-USB接口；14、M0驱动控制内核。
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至图3，图示中的一种多因素光路控制的近视防控智能眼镜控制方法，包括镜框1，所述镜框1包括两只镜腿12，所述镜框1内嵌设有柔性FPC线路板2，一只镜腿1内设置有锂电池3，所述锂电池3与所述柔性FPC线路板2通过导线连接，所述镜框1的前端安装有两处可雾化镜片4，所述可雾化镜片4与所述柔性FPC线路板2通过导线连接，柔性FPC线路板2重量轻可以弯曲，厚度薄占用空间少，可以减少眼镜的体积和重量，所述柔性FPC线路板2上安装有测距光强一体化传感器6和窄角光强传感器7，所述测距光强一体化传感器6和窄角光强传感器7位于所述镜框1的前端中部靠上的位置，所述柔性FPC线路板2上安装有多轴加速度传感器8和M0驱动控制内核14，所述测距光强一体化传感器6、窄角光强传感器7和多轴加速度传感器8均与M0驱动控制内核14信号连通。
优选的，所述镜框1的前端中部安装有滤镜5，所述滤镜5位于所述两处可雾化镜片4的上方，所述测距光强一体化传感器6和窄角光强传感器7位于所述滤镜5后方。所述滤镜5可以滤除波长小于350nm和波长大于1000nm的光波，使测距光强一体化传感器6和窄角光强传感器7能够更准确地感知光强的变化。
优选的，所述镜腿12上设置有用于给锂电池3充电的充电接口11，所述充电接口11与锂电池电3通过导线导通。锂电池3给智能眼镜供电，锂电池3为微型高容量电池。
优选的，所述镜腿12上设置有Micro-USB13接口，所述Micro-USB接口13与M0驱动控制内核14信号连通。
优选的，所述镜腿12上设置有开关机按键9和状态指示灯10。开关机按键9控制眼镜的各用电部分是否通电，状态指示灯10显示眼镜的工作状态。
优选的，所述可雾化镜片4是一种通过控制交变电压幅度和频率来控制镜片雾化度的镜片,M0驱动控制内核14可以控制给可雾化镜片4加电的电压变化和频率,使可雾化镜片4呈现出不同的雾化效果，从轻度雾化到完全雾化，完全雾化时用户不能透过可雾化镜片4观看物体。
本发明还提供了一种多因素光路控制的近视防控智能眼镜的控制方法，包括以下步骤：
(1)用户佩戴近视防控智能眼镜，按动开关机按钮9，柔性FPC线路板2上电工作；
(2)M0驱动控制内核14通过IIC总线访问窄角光强传感器7、光强测距一体化传感器6和多轴加速度传感器8以获取特定角度和特定距离环境光强、前方障碍距离和用户头部姿态角度数据；
(3)M0驱动控制内核14将获取到的特定角度和特定距离环境光强、前方障碍距离数据进行数字信号滤波处理得到准确的光强和距离数据信息，将姿态角度数据采用多轴数据分解算法进行处理得到x,y,z轴角度数据信息,因为环境光强和障碍距离数据因为外部环境会存在偶然因素的数据畸变和波动，这种数据畸变和波动会影响光强和距离数据信息的准确性，因此需要一定的数字信号滤波算法进行滤波处理；
(4)M0驱动控制内核14将获取到的光强、距离以及x,y,z轴角度数据信息结合专家方案配方因子输入光视路环境评估算法的函数公式进行评估计算，通过光视路环境评估算法的函数公式来有效计算适应度评估值，低于或过度高于评估值则M0驱动控制内核14控制自动给可雾化镜片4加电使科可雾化镜片4雾化，并控制状态指示灯10闪烁频率，光视路环境评估算法的函数fitness(d,θ,flux)的计算公式如下：
fitness(d,θex,θey,θez,flux)＝λ1*d+λ2*θex+λ3*θey+λ4*θez+λ5*flux，
其中d表示距离信息，θex表示x轴角度信息，θey表示y轴角度信息，θez表示z轴角度信息，flux表示光强信息，[λ1,λ2,λ3,λ4,λ5]表示专家方案配方因子，具体的是λ1代表用户近距离测量值在光视路环境评估算法中的权重因子；
λ2代表用户头部姿态x轴上倾角值在光视路环境评估算法中的权重因子；
λ3代表用户头部姿态y轴上倾角值在光视路环境评估算法中的权重因子；
λ4代表用户头部姿态z轴上倾角值在光视路环境评估算法中的权重因子；
λ5代表环境综合光强值在光视路环境评估算法中的权重因子。
M0驱动控制内核14可以控制给可雾化镜片4加电的电压变化和频率,使可雾化镜片4呈现出不同的雾化效果，从轻度雾化到完全雾化，完全雾化时用户不能透过可雾化镜片4观看物体，则用户只能停止不良的用眼活动，保护用户视力。
用户用眼的光强过强或过弱、距离过近或者姿势不合适，窄角光强传感器7、光强测距一体化传感器6和多轴加速度传感器8都会测量到相应的信息值，M0驱动控制内核14利用光视路环境评估算法的函数fitness(d,θ,flux)的计算公式即可计算出当时用户用眼的适应度评估值，并根据评估值的大小调整可雾化镜片4的加电情况，以此来控制用户的用眼情况，避免不良的用眼情况出现。
优选的，所述专家方案配方因子[λ1,λ2,λ3,λ4,λ5]通过远程专家服务器客户定制方案计算得到并通过用户终端上的APP采用蓝牙通信方式下载到智能眼镜的M0驱动控制内核14中，专家可根据用户近视特征因数，分别个性化调整λ1,λ2,λ3,λ4,λ5权值，形成个性化[λ1,λ2,λ3,λ4,λ5]专家方案配方组合，不同的用户其利用光视路环境评估算法的函数fitness(d,θ,flux)的计算公式计算出的适应度评估值可能不同，可以有针对性地控制不同用户的用眼情况。
优选的，M0驱动控制内核14将获取到的光强、距离、x轴、y轴、z轴角度信息以及报警数据通过蓝牙传输至包括手机、平板、电脑或智能设备，形成用户用眼环境档案。
优选的，所述特定角度和特定距离环境光强是指测距光强一体化传感器6测量智能眼镜宽角度±120°范围内的环境光强值和眼镜前方障碍距离值以及窄角光强传感器7测量智能眼镜宽角度±10°范围内的环境光强值，所述特定角度和特定距离环境光强、前方障碍距离需经过特定数字信号滤波处理得到精确的光强和距离信息，姿态角度数据需采用多轴数据分解算法进行处理得到精确的x轴、y轴、z轴角度信息,特定数字信号滤波处理是一种基于场景的自适应抗干扰滤波算法，可大幅度滤除环境和传感回路杂波和规律性干扰波，进而得到精确的光强和距离信息，从而有益于后续光视路环境评估算法计算。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (11)
1.一种多因素光路控制的近视防控智能眼镜的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)用户佩戴近视防控智能眼镜，按动开关机按钮，柔性FPC线路板上电工作；
(2)M0驱动控制内核通过IIC总线访问窄角光强传感器、光强测距一体化传感器和多轴加速度传感器以获取特定角度和特定距离环境光强、前方障碍距离和用户头部姿态角度数据；
(3)M0驱动控制内核将获取到的特定角度和特定距离环境光强、前方障碍距离数据进行数字信号滤波处理得到准确的光强和距离数据信息，将姿态角度数据采用多轴数据分解算法进行处理得到x,y,z轴角度数据信息；
(4)M0驱动控制内核将获取到的光强、距离以及x,y,z轴角度数据信息结合专家方案配方因子输入光视路环境评估算法的函数公式进行评估解算，通过光视路环境评估算法的函数公式来有效计算适应度评估值，低于或过度高于评估值则M0驱动控制内核控制自动给可雾化镜片加电使可雾化镜片雾化，光视路环境评估算法的函数fitness(d,θ,flux)的计算公式如下：
fitness(d,θex,θey,θez,flux)＝λ1*d+λ2*θex+λ3*θey+λ4*θez+λ5*flux，
其中d表示距离信息，θex表示x轴角度信息，θey表示y轴角度信息，θez表示z轴角度信息，flux表示光强信息，[λ1,λ2,λ3,λ4,λ5]表示专家方案配方因子，具体的是λ1代表用户近距离测量值在光视路环境评估算法中的权重因子；
λ2代表用户头部姿态x轴上倾角值在光视路环境评估算法中的权重因子；
λ3代表用户头部姿态y轴上倾角值在光视路环境评估算法中的权重因子；
λ4代表用户头部姿态z轴上倾角值在光视路环境评估算法中的权重因子；
λ5代表环境综合光强值在光视路环境评估算法中的权重因子。
2.根据权利要求1所述的多因素光路控制的近视防控智能眼镜的控制方法，其特征在于：所述专家方案配方因子[λ1,λ2,λ3,λ4,λ5]通过远程专家服务器客户定制方案计算得到并通过用户终端上的APP采用蓝牙通信方式下载到智能眼镜的M0驱动控制内核中，专家可根据用户近视特征因数，分别个性化调整λ1,λ2,λ3,λ4,λ5权值，形成个性化[λ1,λ2,λ3,λ4,λ5]专家方案配方组合。
3.根据权利要求1所述的多因素光路控制的近视防控智能眼镜的控制方法，其特征在于：M0驱动控制内核将获取到的光强、距离、x轴、y轴、z轴角度信息以及报警数据通过蓝牙传输至包括手机、平板、电脑或智能设备，形成用户用眼环境档案。
4.根据权利要求1所述的多因素光路控制的近视防控智能眼镜的控制方法，其特征在于：所述特定角度和特定距离环境光强是指测距光强一体化传感器测量智能眼镜宽角度±120°范围内的环境光强值和眼镜前方障碍距离值以及窄角光强传感器测量智能眼镜宽角度±10°范围内的环境光强值，所述特定角度和特定距离环境光强、前方障碍距离需经过数字信号滤波处理得到精确的光强和距离信息，姿态角度数据需采用多轴数据分解算法进行处理得到精确的x轴、y轴、z轴角度信息。
5.根据权利要求1所述的多因素光路控制的近视防控智能眼镜的控制方法，其特征在于：多因素光路控制的近视防控智能眼镜包括镜框，所述镜框包括两只镜腿，所述镜框内嵌设有柔性FPC线路板，一只所述镜腿内设置有锂电池，所述锂电池与所述柔性FPC线路板通过导线连接，所述镜框的前端安装有两处可雾化镜片，所述可雾化镜片与所述柔性FPC线路板通过导线连接，所述柔性FPC线路板上安装有测距光强一体化传感器和窄角光强传感器，所述测距光强一体化传感器和窄角光强传感器位于所述镜框的前端中部靠上的位置，所述柔性FPC线路板上安装有多轴加速度传感器和M0驱动控制内核，所述测距光强一体化传感器、窄角光强传感器和多轴加速度传感器均与M0驱动控制内核信号连通。
6.根据权利要求5所述的多因素光路控制的近视防控智能眼镜的控制方法，其特征在于：所述镜框的前端中部安装有滤镜，所述滤镜位于所述两处可雾化镜片的上方，所述测距光强一体化传感器和窄角光强传感器位于所述滤镜后方。
7.根据权利要求5所述的多因素光路控制的近视防控智能眼镜的控制方法，其特征在于：所述镜腿上设置有用于给锂电池充电的充电接口，所述充电接口与锂电池电导通。
8.根据权利要求5所述的多因素光路控制的近视防控智能眼镜的控制方法，其特征在于：所述镜腿上设置有Micro-USB接口，所述Micro-USB接口与M0驱动控制内核信号连通。
9.根据权利要求5所述的多因素光路控制的近视防控智能眼镜的控制方法，其特征在于：所述镜腿上设置有开关机按键和状态指示灯。
10.根据权利要求5所述的多因素光路控制的近视防控智能眼镜的控制方法，其特征在于：所述可雾化镜片是一种通过控制交变电压幅度和频率来控制镜片雾化度的镜片。
11.根据权利要求6所述的多因素光路控制的近视防控智能眼镜的控制方法，其特征在于：所述滤镜可以滤除波长小于350nm和波长大于1000nm的光波。
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2021
- 2021-08-02 CN CN202110878573.4A patent/CN113703193B/zh active Active
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