CN205121478U - 一种预防近视的智能设备及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种预防近视的智能设备，包括微处理器、存储器、无线通信模块、摄像头、多个传感器、音频输出接口、警报器、震动器、电源管理模块、可充电电池、无线充电模块和有线充电模块，基于该智能设备的智能系统，包括云服务器、个人移动终端和授权者移动终端，智能设备通过无线网络分别与个人移动终端和云服务器相连，基于该智能设备、智能系统的预防近视的方法，包括智能终端与个人移动终端进行数据交互，智能终端与云服务器进行数据交互，云服务器进行大数据分析，并提供报警和预警。本实用新型能实现本地报警和远程报警，将用户信息发送到云服务器，由云服务器发送给用户的授权监护者，由他们实时监控并有效调整用户的用眼行为。

Description

一种预防近视的智能设备及系统

技术领域

本实用新型涉及智能防近视技术领域，特别是一种预防近视的智能设备及系统。

背景技术

目前青少年近视的本质原因是长时间看近处的东西，眼睛长期得不到休息，长期产生视觉疲劳，最终病成近视。传统的预防近视的智能眼镜其根本原理在于获取人眼的疲劳值，主要采用多种传感器采集人眼工作的各种数据，如距离、光强和姿态等，再利用单片机内置的智能算法模拟出人眼疲劳情况，当检测到用户的眼睛疲劳值较高时，系统通过内置的贴片LED呼吸灯闪烁以及微型振子震动提醒用户望远休息。且该智能眼镜通过内置的存储芯片存储用户的用眼数据，这个数据通过蓝牙导入用户的手机端，用以绘制用眼曲线，便于家长监控。

但这种方法有一个缺陷是，现有技术都是通过采集用户用眼状况，在本地对用户进行用眼报警和调整，这设备的用户受众大部分是中小学生，其自觉性差，即使设备进行了报警，他们也会对报警置之不理，家长或老师不能实时监控和纠正青少年的错误姿势，只能通过用眼曲线观察和后期教导，其预防效果差。

专利申请号：201310394700.9公开了智能眼镜及利用其监测运动、预防近视、矫正坐姿的方法，其中智能眼镜包括眼镜架，以及设置在眼镜架内的惯性传感器、数据处理模块、报警显示模块和电源模块；所述惯性传感器、报警显示模块和电源模块均与数据处理模块电连接；所述惯性传感器采用加速度计或者角速度传感器，或者由加速度计或者角速度传感器的单、双、三轴组合的惯性测量单元或者航姿参考系统。现有技术都是简单地对用眼时间、距离、光线、用眼的姿态来进行分析，但很多情况下，时间、距离、光线、姿态都是合适的，只是观看的内容不同而会造成用眼疲劳程度不同，例如观看书本、电视节目、游戏等不同的内容，在相同观看时间下，用眼的疲劳程度是完全不同的，另外，现有技术基本上是本地报警，对于学生来说，自制力差，很难实现报警后就立即纠正的效果。本申请文件基于观看内容的智能分析方法，由摄像头采集用户观看的内容，通过智能内容识别算法的处理，分析观看内容的色彩、亮度、切换速度等进行用眼疲劳度分析，比现有技术更科学的获得用眼疲劳指标，指导用户正确用眼，进一步地，本申请文件还通过云服务器进行远程信息推送和报警，利于监护人及时了解用户的用眼状况，并有效引导用户用眼。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种预防近视的智能设备、系统及方法，该申请由摄像头采集用户观看的内容，通过智能内容识别算法的处理，分析观看内容的色彩、亮度、切换速度等进行用眼疲劳度分析，比现有技术更科学的获得用眼疲劳指标，指导用户正确用眼，通过云服务器进行远程信息推送和报警，利于监护人及时了解用户的用眼状况。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种预防近视的智能设备，包括微处理器、存储器、无线通信模块、摄像头、距离传感器、光强传感器、加速度和角速度传感器、触摸传感器、音频输出接口、警报器、震动器、LED指示灯、电源管理模块、可充电电池、无线充电模块和有线充电模块；所述微处理器，用于整个系统的数据分析、处理和控制；所述存储器用于储存系统在运行中的数据；所述无线通信模块，用于与个人移动终端以及授权者移动终端进行数据通讯；所述摄像头，用于采集用户观看的外部图像；所述距离传感器，用于检测用户观看物体的距离；所述光强传感器，用于检测用户用眼环境的光强；所述加速度和角速度传感器，用于检测用户用眼的方向、姿势和运动状态；所述触摸传感器，用于检测用户是否佩戴该设备；所述可充电电池，用于为整个系统提供电源；所述无线充电模块，用于电磁共振或电磁感应技术进行无线充电；所述有线充电模块，用于传统有线充电技术充电；微处理器的信号端分别与无线通信模块、摄像头、距离传感器、光强传感器、加速度和角速度传感器和触摸传感器的信号端相连，微处理器的控制信号输出端分别与LED灯、音频输出接口、警报器和震动器的控制信号输入端相连，微处理器还分别与存储器和电源管理模块相连，电源管理模块与可充电电池相连，无线充电模块和有线充电模块分别与电源管理模块相连。

优选地，还包括传感器插件接口，微处理器的信号端与传感器插件接口的信号端相连，该传感器插件接口提供了智能设备的可扩展性能，后期可通过该接口扩展其它种类的传感器。

优选地，还包括LED指示灯，LED指示灯与微处理器相连，且LED指示灯的灯头方向与摄像头的镜头方向相一致。

一种预防近视的智能系统，包括上述智能设备，其还包括眼镜框、授权者移动终端、云服务器和个人移动终端，智能设备上设有SD存储卡，所述智能设备设于眼镜框上，且智能设备的摄像头方向与眼镜框的镜片垂直方向相一致，智能设备通过无线网络分别与云服务器和个人移动终端相连，云服务器通过无线网络与授权者移动终端相连，个人移动终端还通过移动网络与授权者移动终端相连。

优选地，智能设备外表面还设有磁性介质，智能设备通过磁性介质或挂钩式结构或卡口式或粘贴介质与眼镜框黏结在一起。

优选地，还包括用于套在头部的半圆形耳机支架，耳机支架上附有智能设备，该半圆形耳机支架如耳机一般，使用方便，不易脱落。

优选地，还包括无眼镜框的耳朵支架，智能设备设于耳朵支架上，该无眼镜框的耳机支架的形状如蓝牙耳机，直接架在耳朵上使用，简洁方便。

一种预防近视的方法，包括上述智能设备和上述智能系统，其具体预防近视的方法包括以下步骤：

a、智能设备实时监测用户的用眼状况，并将采集到的数据信息分别推送到个人移动终端和云服务器；

b、若未设置自动直接上传到云服务器，用户通过个人移动终端上传到云服务器；

c、当用户用眼疲劳度超出设定阀值时，则通过LED指示灯、音频输出、震动器或警报器进行报警；

d、若智能设备的报警信息持续设定时间未消除，报警信息则上传到云服务器，由云服务器分别向个人移动终端和授权者移动终端发送报警信息；

e、每隔设定时间段，云服务器将收集用户该段时期内的用眼数据进行大数据分析，预测用户在特定时间段内可能出现的用眼状况。

优选地，在步骤c中，还包括用户基于图像内容的眼睛疲劳度的判定方法，具体如下：

c11、摄像头对用户观看的图像进行数据采集；

c12、对采集到的图像数据进行预处理；

c13、对采集到的图像数据进行静止或移动分析、变化频率分析、色彩分析、亮度分析和外部环境参数分析；

c14、对采集到的图像数据进行图像内容识别分析和图像质量分析；

c15、根据上述分析结果对用户用眼疲劳度进行分析和计算；

c16、得出用户的用眼疲劳度。

优选地，在步骤c中，还包括综合用眼疲劳度的判定方法，具体如下：

c21、根据用户的观看目标，采集用户观看的图像内容信息、光线亮度信息、用眼距离信息、用眼姿态信息和用眼时间信息；

c22、对采集到的数据信息进行逐一分析；

c23、分析后得出基于图像内容的眼睛疲劳度、基于光线亮度的眼睛疲劳度、基于用眼距离的眼睛疲劳度、基于用眼姿态的眼睛疲劳度和基于用眼时间的眼睛疲劳度；

c24、将单一的分析结合得出眼睛疲劳度的综合分析结果。

优选地，在步骤d之后，授权者移动终端通过移动网络与个人移动终端进行数据交互。

本实用新型的有益效果是：

（1）由摄像头采集用户观看的内容，通过智能内容识别算法的处理，分析观看内容的色彩、亮度、切换速度等进行用眼疲劳度分析，比现有技术更科学的获得用眼疲劳指标，指导用户正确用眼；

（2）通过对用户的用眼数据进行挖掘和分析，可以掌握用户用眼的情况，如观看内容的分布、用眼的时间段分析、用眼环境的分析等，通过多种分析进行预测，为用户用眼策略进行有效的建议；

（3）通过云服务器进行远程信息推送和报警，利于监护人及时了解用户的用眼状况并有效引导用户用眼；

（4）提出传感器插件接口，可以扩展插接其他各种传感器的模块；

（5）采用多种无线通信协议与外部进行数据通信，可以支持多个外界终端，同时，通信稳定性高；

（6）设有包括无线充电和有线充电在内的多种充电方案，利于用户的充电选择和便捷性。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的智能设备结构示意框图；

图2为本实用新型实施例2的智能系统连接关系图；

图3为本实用新型实施例10的基于图像内容的眼睛疲劳度判定方法流程图；

图4为本实用新型实施例11的综合眼睛疲劳度判定方法的流程图；

图中，10-微处理器，20-无线通信模块，30-电源管理模块，40-可充电电池，50-眼镜框，60-个人移动终端，70-授权者移动终端，80-云服务器，101-存储器，501-摄像头，502-光强传感器，503-加速度和角速度传感器，504-距离传感器，505-触摸传感器，506-传感器插件接口，601-LED指示灯，602-警报器，603-震动器，604-音频输出。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其实例表示在附图中，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的数字表示相同或相似的要素，以下示例性实施例中所描述的实施例方法并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的，本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅处于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其含义，还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的例出项目的任何或所有可能的组合。

实施例1：

一种预防近视的智能设备，如图1所示，包括微处理器10、存储器101、无线通信模块20、摄像头501、距离传感器504、光强传感器502、加速度和角速度传感器503、触摸传感器505、音频输出接口604、警报器602、震动器603、LED指示灯（601）、电源管理模块30、可充电电池40、无线充电模块701和有线充电模块702；所述微处理器10，用于整个系统的数据分析、处理和控制；所述存储器101用于储存系统在运行中的数据；所述无线通信模块20，用于与个人移动终端以及授权者移动终端进行数据通讯；所述摄像头501，用于采集用户观看的外部图像；所述距离传感器504，用于检测用户观看物体的距离；所述光强传感器502，用于检测用户用眼环境的光强；所述加速度和角速度传感器503，用于检测用户用眼的方向、姿势和运动状态；所述触摸传感器505，用于检测用户是否佩戴该设备；所述可充电电池40，用于为整个系统提供电源；所述无线充电模块701，用于电磁共振或电磁感应技术进行无线充电；所述有线充电模块702，用于传统有线充电技术充电；微处理器10的信号端分别与无线通信模块20、摄像头501、距离传感器504、光强传感器502、加速度和角速度传感器503和触摸传感器505的信号端相连，微处理器10的控制信号输出端分别与警报器602和震动器603的控制信号输入端相连，微处理器10还分别与存储器101和电源管理模块30相连，电源管理模块30与可充电电池40相连，无线充电模块701和有线充电模块702分别与电源管理模块30相连。

本实施例1通过多个传感器实时采集用户用眼的时间、距离、光强和用眼的姿态来进行分析，同时，该实用新型还设有摄像头501采集用户观看的内容，包括采集内容的色彩、亮度和切换速度等进行用眼疲劳度分析，比传统单纯通过用眼时间、距离、光线和用眼姿态来进行分析的效果准确，因为很多情况下，时间、距离、光线、姿态都是合适的。

实施例2：

本实施例是基于实施例1的基础之上，且本实施例与实施例1的不同之处在于，它还包括传感器插件接口506，增加了该智能设备的可扩展性能，在后期还能增添其它传感器设备进去。

实施例3：

本实施例是基于实施例1的基础之上，且本实施例与实施例1的不同之处在于，该智能设备还包括LED指示灯601，LED指示灯601与微处理器10相连，且LED指示灯601设于该智能设备前端，LED指示灯601的灯头方向与摄像头501的镜头方向相一致。

该LED指示灯601用于报警闪烁和弱光条件下的辅助照明，保证用户在光线不足条件下的用眼健康。

实施例4：

一种预防近视的智能系统，如图2所示，包括实施例1所述的智能设备，其还包括眼镜框50、授权者移动终端70、云服务器80和个人移动终端60，智能设备上设有SD存储卡，所述智能设备设于眼镜框50上，且智能设备的摄像头501方向与眼镜框的镜片垂直方向相一致，智能设备通过无线网络分别与云服务器80和个人移动终端60相连，云服务器80通过无线网络与授权者移动终端70相连，个人移动终端60还通过移动网络与授权者移动终端70相连。

本实施例4通过将智能设备植入眼睛框内，通过智能设备前端的距离传感器504、摄像头501和LED指示灯601实时采集用户的用眼距离和用眼观看的内容，并通过其他传感器的配合，将用眼环境的时间、距离光强和姿态等数据信息发送到云服务器80，云服务器80分析该用眼数据信息，并制成一个用眼数据表，用户的家长、老师或其它授权的监护人可以通过移动终端实时查看用户的用眼数据，并设置不同的设定阀值，当用户的智能设备采集到的数据超过该设定阀值，即可进行报警，或对采集到的数据进行分析计算得出的用眼疲劳度超过阀值，也可进行报警，报警方式包括LED指示灯光闪烁、设备震动和语音提醒等，监护人可也将用户的报警设为及时提醒状态，即用户一旦发生报警，监护人的授权移动终端即可收到报警提示，监护人可通过移动终端与用户远程联系，以达到及时纠正的目的。

实施例5：

本实施例与前面所述的实施例的不同之处在于，智能设备上还设有挂接机构，该挂接机构包括磁性介质、挂钩式结构、卡口式和粘贴介质的一种或多种的结合，智能设备通过挂接机构与眼镜框（50）黏结在一起，并非固定嵌入眼镜框50内，在不使用时，还可直接取下，便于更换。

实施例6：

本实施例与前面所述的实施例的不同之处在于，该智能设备为半圆形耳机支架，在使用时可如耳机一般套在头部，其稳定性高，不易脱落。

实施例7：

本实施例与前面所述的实施例的不同之处在于，该智能设备为无眼镜框的耳朵支架，对于未近视的用户来说，眼镜框50的作用可以说是累赘。本实施例的目的在于未近视的用户既不想使用眼镜框，又想使用该预防近视的智能设备，该耳朵支架大小如蓝牙耳机一般，质量轻，外形简洁光滑，富有现代科技感，美观时尚。

实施例8：

本实施例与前面所述实施例的不同之处在于，该智能设备还设有SD储存卡，在未能及时将用眼数据传递到移动终端或云服务器80上时，储存卡可暂时存储所有用眼数据内容。

实施例9：

包括上述智能设备和上述智能系统，其具体预防近视的方法包括以下步骤：

步骤1、智能设备实时监测用户的用眼状况，并将采集到的数据信息分别推送到个人移动终端60和云服务器80；

步骤2、若未设置自动直接上传到云服务器80，用户通过个人移动终端60上传到云服务器80；

步骤3、当用户用眼疲劳度超出设定阀值时，则通过LED指示灯601、震动器603或警报器602进行报警；

步骤4、若智能设备的报警信息持续设定时间未消除，报警信息则上传到云服务器80，由云服务器80分别向个人移动终端60和授权者移动终端70发送报警信息；

步骤5、每隔设定时间段，云服务器80将收集用户该段时期内的用眼数据进行大数据分析，预测用户在特定时间段内可能出现的用眼状况。

智能设备将用户的用眼数据实时采集并推送到个人移动终端60，用户可通过个人移动终端60查看自己用眼的历史记录和当前状态，当智能设备将用户数据推送到云服务器80时，用户的家长、老师或其它监护人可通过云服务器80实时查看用户的用眼数据，该智能设备通过实时监测用户的用眼状况，通过仿真模拟算法分析用户的眼睛是否处于疲劳状态，以判断是否需要进行报警。

实施例10：

本实施例与上述实施例的不同之处在于，如图3所示，在进行用眼疲劳度分析时，采用基于图像内容的眼睛疲劳度分析，其具体如下：

步骤311、摄像头对用户观看的图像进行数据采集；

步骤312、对采集到的图像数据进行预处理；

步骤313、对采集到的图像数据进行静止或移动分析、变化频率分析、色彩分析、亮度分析和外部环境参数分析；

步骤314、对采集到的图像数据进行图像内容识别分析和图像质量分析；

步骤315、根据上述分析结果对用户用眼疲劳度进行分析和计算；

步骤316、得出用户的用眼疲劳度。

该实施例提出了基于图像内容的眼睛疲劳度的分析判定方法，该方法可以单独使用，也可与其他眼睛疲劳度分析判定方法相结合使用，当用户眼睛长时间注视某一静态图像，其外部环境变换微乎其微时，可采用该图像内容的眼睛疲劳度分析判定方法。

实施例11：

本实施例与上述实施例的不同之处在于，如图4所示，在进行用眼疲劳度分析时，还包括综合用眼疲劳度的判定方法，具体如下：

步骤321、根据用户的观看目标，采集用户观看的图像内容信息、光线亮度信息、用眼距离信息、用眼姿态信息和用眼时间信息；

步骤322、对采集到的数据信息进行逐一分析；

步骤323、分析后得出基于图像内容的眼睛疲劳度、基于光线亮度的眼睛疲劳度、基于用眼距离的眼睛疲劳度、基于用眼姿态的眼睛疲劳度和基于用眼时间的眼睛疲劳度；

步骤324、将单一的分析结合得出眼睛疲劳度的综合分析结果。

本实施例提出了综合眼睛疲劳度的分析判定方法，将眼睛使用时周围的环境参数和可变因素，包括图像的变换、光线亮度的变换、用眼距离的变换、用眼姿态的变换和图像闪烁率的变换等，再将这些变换对眼睛疲劳度的影响结合起来，分析得出综合用眼疲劳度数值，这种用眼疲劳度的分析判定方法，比传统的仅针对用眼时间和用眼环境参数的内容进行分析可靠、准确得多。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种预防近视的智能设备，其特征在于，包括微处理器（10）、存储器（101）、无线通信模块（20）、摄像头（501）、距离传感器（504）、光强传感器（502）、加速度和角速度传感器（503）、触摸传感器（505）、音频输出接口（604）、警报器（602）、震动器（603）、LED指示灯（601）、电源管理模块（30）、可充电电池（40）、无线充电模块（701）和有线充电模块（702）；

所述微处理器（10），用于整个系统的数据分析、处理和控制；

所述存储器（101）用于储存系统在运行中的数据；

所述无线通信模块（20），用于与个人移动终端（60）以及云服务器（80）进行数据通讯；

所述摄像头（501），用于采集用户观看的外部图像；

所述距离传感器（504），用于检测用户观看物体的距离；

所述光强传感器（502），用于检测用户用眼环境的光强；

所述加速度和角速度传感器（503），用于检测用户用眼的方向、姿势和运动状态；

所述触摸传感器（505），用于检测用户是否佩戴该设备；

所述可充电电池（40），用于为整个系统提供电源；

所述无线充电模块（701），用于电磁共振或电磁感应技术进行无线充电；

所述有线充电模块（702），用于传统有线充电技术充电；

微处理器（10）的信号端分别与无线通信模块（20）、摄像头（501）、距离传感器（504）、光强传感器（502）、加速度和角速度传感器（503）和触摸传感器（505）的信号端相连，微处理器（10）的控制信号输出端分别与LED灯（601）、音频输出接口（604）、警报器（602）和震动器（603）的控制信号输入端相连，微处理器（10）还分别与存储器（101）和电源管理模块（30）相连，电源管理模块（30）与可充电电池（40）相连，无线充电模块（701）和有线充电模块（702）分别与电源管理模块（30）相连。

2.根据权利要求1所述一种预防近视的智能设备，其特征在于，还包括传感器插件接口（506），微处理器（10）的信号端与传感器插件接口（506）的信号端相连。

3.一种预防近视的智能系统，其特征在于，包括权利要求1至权利要求2所述的智能设备，其还包括眼镜框（50）、授权者移动终端（70）、云服务器（80）和个人移动终端（60），智能设备上设有SD存储卡，所述智能设备设于眼镜框（50）上，且智能设备的摄像头方向与眼镜框（50）的镜片垂直方向相一致，智能设备通过无线网络分别与云服务器（80）和个人移动终端（60）相连，云服务器（80）通过无线网络与授权者移动终端（70）相连，个人移动终端（60）还通过移动网络与授权者移动终端（70）相连。

4.根据权利要求3所述一种预防近视的智能系统，其特征在于，所述智能设备外表面还设有磁性介质，智能设备通过磁性介质或挂钩式结构或卡口式或粘贴介质与眼镜框（50）黏结在一起。

5.根据权利要求3所述一种预防近视的智能系统，其特征在于，还包括用于套在头部的半圆形耳机支架，耳机支架上附有智能设备。

6.根据权利要求3所述一种预防近视的智能系统，其特征在于，还包括无眼镜框的耳朵支架，智能设备设于耳朵支架上。