CN117784931A - 一种智能眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明属于眼镜领域，公开了一种智能眼镜，所述眼镜包括：镜架和模块化集成在镜架上的智能交互系统，所述智能交互系统包括：环境感知模块、数据处理模块和视觉显示交互模块；所述环境感知模块用于：获取用户所处环境的真实世界信息，将真实世界信息发送至数据处理模块；所述数据处理模块用于：将接收到的真实世界信息与虚拟信息进行融合，得到虚拟现实交互信息，将虚拟现实交互信息发送至视觉显示交互模块；所述视觉显示交互模块用于：将虚拟现实交互信息以视觉形式传达至用户。本发明能将真实世界信息与虚拟信息进行融合，能够根据用户的视角和环境变化调整图像，实现真正的视觉融合，为用户提供更加丰富和便捷的服务。

Description

一种智能眼镜

技术领域

本发明属于眼镜领域，具体涉及一种智能眼镜。

背景技术

智能眼镜(Smart Glasses)是一种集成了计算和通信功能的眼镜设备，它能够提供增强现实(AR)或虚拟现实(VR)等先进的交互体验，智能眼镜在工业领域和专业领域的应用较多，其中包括远程维修、培训和指导、实时数据展示等。此外，在医疗、教育、娱乐和旅游等领域也有一些应用案例。

智能眼镜市场目前仍处于相对早期阶段，虽然有一些产品推出并获得了一定的关注，如Google Glass、Microsoft HoloLens和Snap Spectacles等，但智能眼镜在消费者市场上的普及度还相对较低。

智能眼镜的开发与应用面临一些技术挑战。其中包括：

显示技术：智能眼镜需要在小尺寸的显示器上提供清晰、逼真的图像，同时要考虑眼睛的适应和舒适度；

电池寿命：由于计算、通信和显示等功能的需求，智能眼镜需要有足够高效的电池供电，以满足日常使用需求；

交互方式：如何实现人机交互也是一个关键挑战，目前的智能眼镜主要采用手势识别、语音控制和触摸等方式，但仍有改进的空间。

因此，现有的智能眼镜还存在以下问题：

1、设备重量和舒适性：智能眼镜通常相对笨重，佩戴时间过长可能带来不适感，此外，佩戴眼镜时对视力有要求的人可能需要额外的配戴；

2、隐私和安全问题：智能眼镜可以实时获取用户的视觉信息，并在数据传输和存储中存在隐私和安全风险；

3、电池寿命和充电需求：由于智能眼镜需要提供计算和通信功能，因此电池寿命有限，需要经常充电。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能眼镜，用以至少解决现有智能眼镜存在智能眼镜通常相对笨重，佩戴时间过长可能带来不适感的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种智能眼镜，所述眼镜包括：镜架和模块化集成在镜架上的智能交互系统，所述智能交互系统包括：环境感知模块、数据处理模块和视觉显示交互模块；

所述环境感知模块用于：获取用户所处环境的真实世界信息，将真实世界信息发送至数据处理模块；

所述数据处理模块用于：将接收到的真实世界信息与虚拟信息进行融合，得到虚拟现实交互信息，将虚拟现实交互信息发送至视觉显示交互模块；

所述视觉显示交互模块用于：将虚拟现实交互信息以视觉形式传达至用户。

优选地，所述用户所处环境的真实世界信息包括：环境数据信息、用户的操作指令信息和用户的位置信息；所述环境感知模块包括：

环境感知单元，用于获取环境数据信息，所述环境数据信息包括：物体的立体图像信息、物体的距离与形状信息和物体的热图像信息中的至少一种；

用户交互感知单元，用于获取用户的操作指令信息，所述操作指令信息包括：触摸指令信息、手势指令信息和语音指令信息中的至少一种；

定位单元，用于获取用户的位置信息，所述位置信息包括：头部运动与方向信息、室内位置信息和室外位置信息中的至少一种。

优选地，所述用户所处环境的真实世界信息还包括：用户的身体状态信息；所述环境感知模块还包括：

健康监测单元，用于监测用户的身体状态信息，所述身体状态信息包括：心率值、血糖值和血压值中的至少一种。

优选地，所述数据处理模块包括：

处理器单元，用于对真实世界信息与虚拟信息中的图像与语音数据进行处理；

AI单元，用于对图像与语音进行处理、对用户行为进行预测和对上下文进行感知。

优选地，所述智能交互系统还包括：通信连接模块，所述通信连接模块包括：

无线通信单元，用于无线连接终端设备；

蜂窝网络单元，用于连接互联网；

近场通信单元，用于支付和身份验证。

优选地，所述智能交互系统还包括：安全模块，所述安全模块包括：

加密单元，用于对数据的传输和存储进行加密；

验证单元，用于基于生物识别方法对用户进行身份验证。

优选地，所述环境数据信息还包括：环境光线强度，所述数据处理模块还用于：根据环境光线强度调节视觉显示交互模块的透明度；或根据用户的操作指令信息调节视觉显示交互模块的透明度。

优选地，所述数据处理模块还用于：根据环境数据信息识别用户所处环境的类型，根据用户所处的环境类型推送对应的展示内容。

优选地，所述智能交互系统还包括：眼动追踪模块，用于追踪用户的眼球运动状态，将眼球运动状态发送至数据处理模块，所述数据处理模块还用于：基于眼球运动状态获取用户的关注内容，根据关注内容作出响应。

优选地，所述智能交互系统还包括：神经反馈模块，用于监测用户的脑电波反馈，所述数据处理模块还用于：根据脑电波反馈调整视觉显示交互模块的显示内容和界面。

优选地，所述智能交互系统还包括：能源管理模块，所述能源管理模块包括：

电池单元，用于为智能交互系统提供工作电源；

无线充电单元，用于基于磁感应或射频能量传输方法为电池单元进行充电。

有益效果：

1、本发明的智能眼镜的智能交互系统呈模块化，能根据用户的需求进行模块扩展或功能调整，能降低智能眼镜的成本，有利于智能眼镜的推广应用；其次模块化设计还能有效降低智能眼镜的体积和重量，提高智能眼镜的便捷性和佩戴舒适性；

2、本发明的智能眼镜的数据处理模块能将真实世界信息与虚拟信息进行融合，能够根据用户的视角和环境变化调整图像，实现真正的视觉融合，为用户提供更加丰富和便捷的服务。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附

图中：

图1为本发明一种实施方式提供的智能眼镜的智能交互系统的框架图；

图2为本发明一种实施方式提供的智能眼镜的镜架结构示意图。

附图标记说明：

1、镜框；2、镜片；3、电路盒。

具体实施方式

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，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述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。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

图1为本发明一种实施方式提供的智能眼镜的智能交互系统的框架图，如图1所示，本实施例提供一种智能眼镜，所述眼镜包括：镜架和模块化集成在镜架上的智能交互系统，所述智能交互系统包括：环境感知模块、数据处理模块和视觉显示交互模块；

其中，所述环境感知模块用于：获取用户所处环境的真实世界信息，将真实世界信息发送至数据处理模块；

所述数据处理模块用于：将接收到的真实世界信息与虚拟信息进行融合，得到虚拟现实交互信息，将虚拟现实交互信息发送至视觉显示交互模块；本实施例的数据处理模块能够在用户视野中直接创建高度真实的三维图像，能够根据用户的视角和环境变化调整图像，实现真正的视觉融合,本实施例的虚拟信息可以是来自本地存储器,也可以从云端服务器获取虚拟信息。

所述视觉显示交互模块用于：将虚拟现实交互信息以视觉形式传达至用户。

作为本实施例的进一步优化，所述用户所处环境的真实世界信息包括：环境数据信息、用户的操作指令信息和用户的位置信息；所述环境感知模块包括：环境感知单元、用户交互感知单元和定位单元。

其中，环境感知单元用于获取环境数据信息，所述环境数据信息包括：物体的立体图像信息、物体的距离与形状信息和物体的热图像信息中的至少一种。

在本实施例中，环境感知单元主要集成有立体摄像头、红外传感器、深度传感器等，立体摄像头的数量可以设置两个或者两个，利用多个立体摄像头捕捉立体图像，可以获取物体的深度和空间位置信息，红外传感器可用于夜间或低光条件下的视觉增强，以及捕捉热图像信息，深度传感器可用于通过发射和接收光信号来测量物体的距离和形状，实现精准的空间感知。

其次，环境感知单元还可以集成紫外线传感器、声波传感器、气味传感器、温湿度传感器、气压传感器、空气质量传感器等，使智能眼镜能够感知不仅限于视觉的环境信息，为用户提供全方位的感知体验。

其中，用户交互感知单元用于获取用户的操作指令信息，所述操作指令信息包括：触摸指令信息、手势指令信息和语音指令信息中的至少一种。

在本实施例中，用户交互感知单元主要集成有触摸传感器、手势传感器和语音识别器，触摸传感器可以允许用户通过触摸来控制眼镜；手势传感器可以利用摄像头进行识别或者采用专用的手势传感器来识别和解释用户的手势动作，提供一种自然的交互方式；语音识别器通过语音识别技术使用户能够通过语音命令来控制眼镜。

其中，定位单元用于获取用户的位置信息，所述位置信息包括：头部运动与方向信息、室内位置信息和室外位置信息中的至少一种。

在本实施例中，定位单元主要集成有GPS芯片、室内定位芯片和惯性测量芯片，GPS芯片可用于提供户外的精度定位信息，室内定位芯片可用于提供室内的精确定位信息，惯性测量芯片结合了加速度计、陀螺仪和磁力计，可用于追踪用户的头部运动和方向。

作为本实施例的进一步优化，所述用户所处环境的真实世界信息还包括：用户的身体状态信息；所述环境感知模块还包括：

健康监测单元，用于监测用户的身体状态信息，所述身体状态信息包括：心率值、血糖值和血压值中的至少一种。

在本实施例中，健康监测单元主要集成有心率传感器、血压传感器、血糖传感器等，心率传感器用于监测用户的心率值，血压传感器用于监测用户的血压值，血糖传感器用于监测用户的血糖值，利用健康监测单元实时监测用户的健康状况。

本实施例的环境感知模块集成的多种类型的传感器，不仅使智能眼镜能够与外部世界进行高效交互，而且大大拓展了其应用范围，有利于智能眼镜的推广应用，从日常生活的便利到专业领域的应用，都展现出巨大的潜力。

作为本实施例的进一步优化，所述视觉显示交互模块采用微型显示技术，它负责将显示信息以视觉形式传达给用户，在本实施例中，视觉显示交互模块可根据产品定位，选择以下三种类型微型显示器：

OLED(有机发光二极管)：提供高对比度和宽视角的显示效果，同时具有较低的功耗；

MicroLED：相较于OLED，MicroLED显示技术在亮度、能耗和寿命方面有更优表现，尤其适用于户外环境；

LCoS(液晶硅)：一种反射型微型显示技术，常用于投影式智能眼镜，优势在于更高的分辨率和更小的尺寸。

在本实施例中，视觉显示交互模块包括：光学投影单元，光学投影单元包括波导光学元件(如晶体、反光镜)或全息光学元件，其中，波导光学元件将图像从源点引导至用户眼前，该波导光学元件能有效地保持眼镜轻便而不牺牲图像质量；全息光学元件利用全息技术设计的光学元件能够更精确地控制光线路径，提供更自然的视觉体验。

作为本实施例的进一步优化，所述数据处理模块包括：处理器和AI单元；

处理器可以采用ARM架构的多核处理器，主要于处理图像、语音识别和复杂的计算任务，即用于对真实世界信息与虚拟信息中的图像与语音数据进行处理；

AI单元集成有AI算法，用于对图像与语音进行处理、对用户行为进行预测和对上下文进行感知，实现更加智能的交互体验；其中，上下文进行感知：能够收集和分析有关其运行环境或用户情境的信息，并根据这些信息来调整其行为和响应，这种能力使得系统能够更加智能和灵活地与用户交互，提供更加个性化、适应性强的服务；例如：AI单元能够预测用户在未来时刻想要观看内容，AI单元能够快速将想要观看内容进行推送展示。

作为本实施例的进一步优化，所述智能交互系统还包括：通信连接模块，所述通信连接模块包括：无线通信单元、蜂窝网络单元和近场通信单元；

其中，无线通信单元采用Wi-Fi和蓝牙，用于无线连接终端设备，终端设备可以是与智能手机、计算机或其他智能设备，智能眼镜的智能交互系统能与上述终端设备数据交换。

蜂窝网络单元支持LTE或5G网络，此时智能眼镜能够直接访问互联网，实现更高速的数据传输和更广泛的覆盖范围；例如，用户可以利用蜂窝网络单元访问云端服务器，云服务器能够提供更强大的数据处理能力和更广泛的功能，智能眼镜可以将数据上传到云端进行更复杂的分析和处理，如大数据分析和高级图像处理，而智能眼镜作为边缘端时，通过在设备本地进行数据处理，减少对云服务的依赖，提高响应速度和隐私保护；其次，用户可以智能眼镜远程访问云端数据和应用，使设备功能更加丰富多样。

近场通信单元可以采用NFC，主要用于快速配对和简单数据传输，特别适用于支付和身份验证场景。

作为本实施例的进一步优化，随着智能眼镜在个人和商业领域的应用日益增多，其安全性和隐私保护变得尤为重要，所述智能交互系统还包括：安全模块，所述安全模块包括：加密单元和验证单元；

其中，加密单元用于对数据的传输和存储进行加密，确保用户信息的安全；验证单元用于基于生物识别方法对用户进行身份验证，提高设备安全性，本实施例的生物识别方法可以采用虹膜识别、声纹识别。

作为本实施例的进一步优化，所述环境数据信息还包括：环境光线强度，所述数据处理模块还用于：根据环境光线强度调节视觉显示交互模块的透明度；或根据用户的操作指令信息调节视觉显示交互模块的透明度。

在本实施例中，利用光照强度传感器实时监测用户所处环境的环境光线强度，根据环境光线强度自动调整视觉显示交互模块的微型显示器的透明度，在不需要显示信息时，眼镜完全透明，而在需要时则能够提供清晰的图像和数据；其次，还可以通过户交互感知单元的触摸指令实现对显示状态进行切换控制。

作为本实施例的进一步优化，所述数据处理模块还用于：根据环境数据信息识别用户所处环境的类型，根据用户所处的环境类型推送对应的展示内容；例如，在博物馆中，眼镜能自动提供展品信息，在户外运动时则显示健康监测数据。

作为本实施例的进一步优化，所述智能交互系统还包括：眼动追踪模块，用于追踪用户的眼球运动状态，将眼球运动状态发送至数据处理模块，所述数据处理模块还用于：基于眼球运动状态获取用户的关注内容，根据关注内容作出响应，该响应包括：单独展示该关注内容或者获取该关注内容的更加详细数据。

作为本实施例的进一步优化，所述智能交互系统还包括：神经反馈模块，用于监测用户的脑电波反馈，所述数据处理模块还用于：根据脑电波反馈调整视觉显示交互模块的显示内容和界面。

作为本实施例的进一步优化，所述智能交互系统还包括：能源管理模块，所述能源管理模块包括：电池单元和无线充电单元；

电池单元采用锂离子或锂聚合物电池，其高能量密度和轻巧特性，主要用于为智能交互系统提供工作电源；

无线充电单元用于基于磁感应或射频能量传输方法为电池单元进行充电，提高了智能眼镜的使用便利性。

作为本实施例的进一步优化，如图2所示，所述镜架包括镜框1，镜框1的正面设有一对镜片2，镜片2作为微显示器，镜框1的正面的顶部设有电路盒3，电路盒3内安装智能交互系统的硬件电路，在本实施例中，整个镜架优选采用轻质高强材料，如碳纤维、高强度塑料和铝合金等材料，能进一步降低智能眼镜的重量，提高智能眼镜的舒适度以及耐用性。

其次，对于上述的智能交互系统的部分硬件电路采用柔性材料的电路板，以及通过微电子技术，将处理器、传感器等电子元件制造得更小，使得眼镜框架可以容纳更多功能；智能眼镜的部分部件也采用柔性材料，使得智能眼镜更加柔韧，适应不同用户的头型和佩戴习惯；并在镜架上涂设纳米涂层，通过纳米级的防水防污涂层，提高智能眼镜的耐用性和适用性。

在本实施例中，智能眼镜设计还需考虑到其环境适应性，以适应不同的使用场景和条件。

抗冲击和防水结构：确保眼镜在户外活动和恶劣天气条件下的可靠性。

适应不同光线条件：通过自适应亮度调节和反射防护技术，智能眼镜可以在不同光照条件下提供舒适的视觉体验。

智能眼镜的能源管理和材料创新在确保设备的高性能和高可靠性的同时，也提升了用户的舒适度和佩戴体验。这些技术的不断发展将进一步拓展智能眼镜的应用范围，为用户提供更加丰富和便捷的服务。

还需要说明的是，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、商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、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种智能眼镜，其特征在于，所述眼镜包括：镜架和模块化集成在镜架上的智能交互系统，所述智能交互系统包括：环境感知模块、数据处理模块和视觉显示交互模块；

所述环境感知模块用于：获取用户所处环境的真实世界信息，将真实世界信息发送至数据处理模块；

所述数据处理模块用于：将接收到的真实世界信息与虚拟信息进行融合，得到虚拟现实交互信息，将虚拟现实交互信息发送至视觉显示交互模块；

所述视觉显示交互模块用于：将虚拟现实交互信息以视觉形式传达至用户。

2.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述用户所处环境的真实世界信息包括：环境数据信息、用户的操作指令信息和用户的位置信息；所述环境感知模块包括：

环境感知单元，用于获取环境数据信息，所述环境数据信息包括：物体的立体图像信息、物体的距离与形状信息和物体的热图像信息中的至少一种；

用户交互感知单元，用于获取用户的操作指令信息，所述操作指令信息包括：触摸指令信息、手势指令信息和语音指令信息中的至少一种；

定位单元，用于获取用户的位置信息，所述位置信息包括：头部运动与方向信息、室内位置信息和室外位置信息中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的智能眼镜，其特征在于，所述用户所处环境的真实世界信息还包括：用户的身体状态信息；所述环境感知模块还包括：

健康监测单元，用于监测用户的身体状态信息，所述身体状态信息包括：心率值、血糖值和血压值中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的智能眼镜，其特征在于，所述环境数据信息还包括：环境光线强度，所述数据处理模块还用于：根据环境光线强度调节视觉显示交互模块的透明度；或根据用户的操作指令信息调节视觉显示交互模块的透明度。

5.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述智能交互系统还包括：安全模块，所述安全模块包括：

加密单元，用于对数据的传输和存储进行加密；

验证单元，用于基于生物识别方法对用户进行身份验证。

6.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述数据处理模块还用于：根据环境数据信息识别用户所处环境的类型，根据用户所处的环境类型推送对应的展示内容。

7.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述智能交互系统还包括：眼动追踪模块，用于追踪用户的眼球运动状态，将眼球运动状态发送至数据处理模块，所述数据处理模块还用于：基于眼球运动状态获取用户的关注内容，根据关注内容作出响应。

8.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述智能交互系统还包括：神经反馈模块，用于监测用户的脑电波反馈，所述数据处理模块还用于：根据脑电波反馈调整视觉显示交互模块的显示内容和界面。

9.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述智能交互系统还包括：通信连接模块，所述通信连接模块包括：

无线通信单元，用于无线连接终端设备；

蜂窝网络单元，用于连接互联网；

近场通信单元，用于支付和身份验证。

10.根据权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述智能交互系统还包括：能源管理模块，所述能源管理模块包括：

电池单元，用于为智能交互系统提供工作电源；

无线充电单元，用于基于磁感应或射频能量传输方法为电池单元进行充电。