CN114788681B - 基于图像采集与处理技术的智能可穿戴眼健康仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于图像采集与处理技术的智能可穿戴眼健康仪，包括：支撑框架、第一采集装置、第二采集装置、眼部调理装置和数据处理器；支撑框架适于佩戴于人体的眼部，第一采集装置、第二采集装置、眼部调理装置均位于支撑框架上，且支撑框架佩戴于人体的眼部时，眼部调理装置与人体眼部的穴位相对应；第一采集装置用于采集外部环境数据并发送至数据处理器；数据处理器根据外部环境数据判断用户所处场景的场景类型，并根据场景类型控制第二采集装置采集眼部数据；以及，根据眼部数据和场景类型，控制眼部调理装置对眼部进行调理。本发明通过采集并处理眼部图像数据能够准确判断眼部疲劳状态，并根据眼部疲劳状态对眼部进行适应性调理。

Description

基于图像采集与处理技术的智能可穿戴眼健康仪

技术领域

本发明属于图像采集与处理技术领域，尤其涉及一种基于图像采集与处理技术的智能可穿戴眼健康仪。

背景技术

伴随着信息时代的到来，人们使用电子产品的频率越来越高，患有视疲劳综合症的人群越来越多。市面上出现了许多缓解眼睛疲劳的产品，眼部按摩仪就是其中之一。眼部按摩仪主要用于眼周经络和穴位的按摩，可以疏通经络，调和气血，改善眼部血液微循环，促进新陈代谢，改善眼睛的调节功能，减轻视疲劳，预防近视的进展。然而，现有的眼部按摩仪无法准确判断眼部疲劳状态，并且不能根据眼部疲劳状态对眼部进行适应性调理。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于图像采集与处理技术的智能可穿戴眼健康仪，以准确判断眼部疲劳状态并对眼部进行适应性调理。

本发明实施例提供了一种智能可穿戴眼健康仪，包括：

支撑框架、第一采集装置、第二采集装置、眼部调理装置和数据处理器；

支撑框架适于佩戴于人体的眼部，第一采集装置、第二采集装置、眼部调理装置均位于支撑框架上，且支撑框架佩戴于人体的眼部时，眼部调理装置与人体眼部的穴位相对应；

第一采集装置用于采集外部环境数据并发送至数据处理器；

数据处理器用于根据外部环境数据判断用户所处场景的场景类型，并根据场景类型控制第二采集装置采集眼部数据；以及，根据眼部数据和场景类型，控制眼部调理装置对眼部进行调理。

可选的，第二采集装置包括光源阵列、第一摄像头和肌电信号传感器；光源阵列中包含不同波段的光源；数据处理器具体用于：

根据场景类型控制光源阵列中所开启的光源、以及所开启的光源的发射角度，并控制第一摄像头和肌电信号传感器采集眼部数据。

可选的，光源为VCSEL光源，第一摄像头的图像传感器前设置有微透镜阵列和滤光片。

可选的，数据处理器具体用于：

从预设的场景对照表中查询场景类型对应的光源波段和光源角度；其中，场景对照表中包含各种场景类型对应的光源波段和光源角度；

根据光源波段控制光源阵列中所开启的光源；

以及根据光源角度控制光源阵列中所开启的光源的发射角度。

可选的，数据处理器具体用于：

将眼部数据输入至场景类型对应的眼部疲劳状态分类模型中，得到当前用户的眼部疲劳状态；其中，眼部疲劳状态分类模型为预先建立的，且每种场景类型均对应一个眼部疲劳状态分类模型；

根据眼部疲劳状态，控制眼部调理装置对眼部进行调理。

可选的，眼部调理装置包括与人体眼部穴位对应的按摩器和加热器；

数据处理器具体用于：

根据眼部疲劳状态，控制按摩器的按摩力度和加热器的加热温度，以对眼部进行调理。

可选的，智能可穿戴眼健康仪还包括：

人机交互装置，用于接收外部输入的用户信息；

数据处理器还用于，在控制眼部调理装置对眼部进行调理之后，对当前的用户信息、场景类型和眼部调理方案进行保存，以在该用户下次进入同类型场景时，直接调取对应的眼部调理方案进行眼部调理。

可选的，数据处理器还用于：

根据用户信息确定用户的用户类型，并根据用户类型初始化矫正仪的功能模式；其中，功能模式包括眼部调理模式、眼病检测模式、疲劳驾驶检测模式和用眼建议报告生成模式；

在眼部调理模式下，矫正仪对用户的眼部进行调理；

在眼病检测模式下，数据处理器根据眼部数据，对用户进行眼病检测，并将眼病检测结果通过人机交互装置进行展示；

在疲劳驾驶检测模式下，数据处理器根据眼部数据，对用户进行疲劳驾驶检测，并通过人机交互装置对用户进行疲劳驾驶示警；

在用眼建议报告生成模式下，数据处理器根据眼部数据生成用户的用眼建议报告，并通过人机交互装置进行展示。

可选的，第一采集装置包括以下的一种或多种：

第二摄像头、姿态传感器、温度传感器、湿度传感器、光强传感器、色温传感器、气压传感器、测距传感器和位置传感器。

可选的，智能可穿戴眼健康仪还包括：

电源装置；

电源装置用于为第一采集装置、第二采集装置、眼部调理装置和数据处理器供电。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

本发明实施例的矫正仪在佩戴时，通过第一采集装置采集外部环境的图像数据并发送至数据处理器，数据处理器通过对图像进行分析处理判断用户所处场景的场景类型，并根据场景类型对第二采集装置进行调整，实现更准确地采集眼部数据；并且，矫正仪还能结合眼部数据和场景类型，综合分析眼部疲劳状态，来对眼部调理装置进行调整控制，实现对眼部的适应性调理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于图像采集与处理技术的智能可穿戴眼健康仪的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本发明实施例提供了一种智能可穿戴眼健康仪，包括：

支撑框架、第一采集装置、第二采集装置、眼部调理装置和数据处理器。

在本实施例中，支撑框架可以是如图1所示的镜框，也可以是其它可佩戴于人体眼部的装置，例如头戴式固定装置等。第一采集装置、第二采集装置、眼部调理装置均设置在支撑框架上。数据处理器可以设置在支撑框架上，也可以不在支撑框架上，数据处理器可以通过有线或无线的方式与第一采集装置、第二采集装置、眼部调理装置等设备连接，以实现数据传输。

第一采集装置是用于采集外部环境信息的设备，可以设置在支撑框架上远离眼部的位置，例如图1中所示镜框的鼻托处。第一采集装置包括但不限于下述的一项或多项：第二摄像头、姿态传感器、温度传感器、湿度传感器、光强传感器、色温传感器、气压传感器、测距传感器和位置传感器（GPS/BD）。光强和色温也可以通过RGB摄像头的影像进行数据计算获取。

第二采集装置是用于采集眼部信息的设备，参见图1所示，具体可以设置两个，分别对应于人体的左右眼，以实现左右眼信息准确采集。

眼部调理装置包括但不限于与人体眼部穴位对应的按摩器和加热器，通过热信号、电信号、脉冲信号反馈人体，能够对人体眼部穴位进行调理按摩，实现直接舒缓疲劳放松肌肉，并主动放松眼部肌肉，打开眉头，主动远眺等间接实现“眼疲劳”不再持续的能力和效果，有效缓解眼部疲劳。

智能可穿戴眼健康仪还包括电源装置，用于为第一采集装置、第二采集装置、眼部调理装置和数据处理器供电。

矫正仪主要通过以下方式进行工作：

第一采集装置采集外部环境数据并发送至数据处理器；

数据处理器根据外部环境数据判断用户所处场景的场景类型，并根据场景类型控制第二采集装置采集眼部数据；以及，根据眼部数据和场景类型，控制眼部调理装置对眼部进行调理。

在本实施例中，数据处理器可以将第一采集装置采集的各个外部环境数据，输入到一分类模型中进行分类，得到用户所处场景的场景类型。其中，场景可分为室内场景、室外场景，室内场景可进一步划分为工作/学习场景、娱乐场景、生活场景等，室外场景可进一步划分为驾车场景、航空场景、航天场景、潜水场景等。针对不同场景，本发明通过适应性调整第二采集装置，能够更准确地采集眼部数据。并且，结合眼部数据和场景类型分析眼部疲劳情况，调整按摩器的按摩力度、加热器的加热温度等，实现对眼部的适应性调理。

可见，本发明实施例的矫正仪能够通过第一采集装置采集外部环境的图像数据并发送至数据处理器，数据处理器通过对图像进行分析处理判断用户所处场景的场景类型，并根据场景类型对第二采集装置进行调整，实现更准确地采集眼部数据；并且，矫正仪还能结合眼部数据和场景类型，综合分析眼部疲劳状态，来对眼部调理装置进行调整控制，实现对眼部的适应性调理。

作为一种可能的实现方式，第二采集装置包括光源阵列、第一摄像头和肌电信号传感器。第一摄像头可以是光场相机、RGB摄像头等。光源阵列中包含不同波段的光源，光源包括但不限于近红外光源、红外光源、可见光源中的任意一种。数据处理器具体用于：

根据场景类型控制光源阵列中所开启的光源、以及所开启的光源的发射角度，并控制光场相机和肌电信号传感器采集眼部数据。

作为一种可能的实现方式，数据处理器具体用于：

从预设的场景对照表中查询场景类型对应的光源波段和光源角度；其中，场景对照表中包含各种场景类型对应的光源波段和光源角度；

根据光源波段控制光源阵列中所开启的光源；

以及根据光源角度控制光源阵列中所开启的光源的发射角度。

作为一种可能的实现方式，上述的光源为VCSEL光源，第一摄像头的图像传感器前设置有微透镜阵列和滤光片。

在本发明实施例中，光源为具备光谱频域特性的近红外、红外或颜色可见光源。鉴于眼球肌肉组织复杂、微小、灵敏，通过对更易感知的眼面部肌肉组织状态与变化进行数字化感知与信息采集，并根据场景类型控制光源阵列中所开启的光源、以及所开启的光源的发射角度实现视觉增强处理。

本实施例的第一摄像头在图像传感器前增加了微透镜阵列，可在获取图像的同时获取光线的空间和方向信息。该技术可以采用多种方式重建图像，包括多视图采集、重聚焦采集和3D图像采集。然而，环境中外部光源造成的阴影与微透镜之间的光学串扰导致已有摄像头无法提供高图像对比度和精确的3D重建图像。而通过光源补光，例如在近红外范围内使用VCSEL以稳定依赖于环境光的3D图像重建精度，当外部VCSEL光源以0°、30°和60°的角度照射在人脸时，可减少54%的3D图像重建误差。

作为一种可能的实现方式，数据处理器具体用于：

将眼部数据输入至场景类型对应的眼部疲劳状态分类模型中，得到当前用户的眼部疲劳状态；其中，眼部疲劳状态分类模型为预先建立的，且每种场景类型均对应一个眼部疲劳状态分类模型；

根据眼部疲劳状态，控制眼部调理装置对眼部进行调理。

在本发明实施例中，考虑到不同场景下，眼部数据有所差别。本发明对多个场景均建立了眼部疲劳状态分类模型，例如神经网络模型。用户处于某个场景时，由该场景对应的分类模型对眼部数据进行疲劳识别，能够更精准的判断眼部疲劳状态，包括健康状态、轻度疲劳状态、重度疲劳状态等。

作为一种可能的实现方式，智能可穿戴眼健康仪还包括：

人机交互装置，用于接收外部输入的用户信息。

数据处理器还用于，在控制眼部调理装置对眼部进行调理之后，对当前的用户信息、场景类型和眼部调理方案进行保存，以在该用户下次进入同类型场景时，直接调取对应的眼部调理方案进行眼部调理。

在本发明实施例中，人机交互装置可以是手机等终端，能够与矫正仪的数据处理器连接，其能够登录用户信息。数据处理器还能够将用户在不同场景下的眼部调理方案进行保存，同一用户后续在进入到某个场景时，数据处理器可以直接调用已有的眼部调理方案进行眼部调理。

作为一种可能的实现方式，智能可穿戴眼健康仪还可以包括语音提示器，该语音提示器可以设置在智能可穿戴眼健康仪的一侧或两侧，其能够将智能可穿戴眼健康仪的工作模式及工作状态进行播报。或者，智能可穿戴眼健康仪的一侧或两侧还可以设置有语音输入设备，用于接收用户的语音指令，根据语音指令变更智能可穿戴眼健康仪的工作模式及工作状态。

作为一种可能的实现方式，数据处理器还用于：

根据用户信息确定用户的用户类型，并根据用户类型初始化矫正仪的功能模式；其中，功能模式包括眼部调理模式、眼病检测模式、疲劳驾驶检测模式和用眼建议报告生成模式；

在眼部调理模式下，矫正仪对用户的眼部进行调理；

在眼病检测模式下，数据处理器根据眼部数据，对用户进行眼病检测，并将眼病检测结果通过人机交互装置进行展示；

在疲劳驾驶检测模式下，数据处理器根据眼部数据，对用户进行疲劳驾驶检测，并通过人机交互装置对用户进行疲劳驾驶示警；

在用眼建议报告生成模式下，数据处理器根据眼部数据生成用户的用眼建议报告，并通过人机交互装置进行展示。

本发明实施例的智能可穿戴眼健康仪支持用户的个性化功能设置，可适配不同的用户群体，对于不同用户群体，提供不同的功能。例如，当输入用户信息时，数据处理器可以根据用户信息，将用户分为青少年、驾驶员、老年人、职场人等类别，并根据类别初始化矫正仪的功能。其中，青少年可以对应眼疲劳状态检测与调理、驾驶员可以对应疲劳驾驶检测示警、老年人对应慢性眼病的检测（包括眼科疾病的早期预判、中期预诊、治疗期监视、康复期引导等，例如及时发现翳状胬肉、角膜、结膜疾病、睑板腺等缓慢形成的病变，并及时的给出诊断信息，根据眼面部的一些病灶变化，准确智能的进行病变识别。或者，在慢性眼病被治愈过程中，进行康复过程的监管，给予提示，有效避免因为疏于关照而引起的复发）、职场人对应用眼习惯的改善（可根据检测结果发送用眼建议等）。

另外，矫正仪可以累积用户眼面部数据，未来与眼科专业检查数据进行融合计算，更加便于眼健康档案的建立与眼健康的问题发现，以及用户眼部日常保健。或者提供眼面部影像数据，为眼面部日常症状（如粉刺、痤疮等）提供快速分类。也可以配合眼罩、VR、DR、XR等产品，在虚拟现实或增强现实场景中，对外部环境与眼部状态进行数字化模型建立，并对眼面部状态进行识别与分类，从而进一步的提供人的情绪状态、疲劳状态、眼部健康状态信息与数据，并结合其它采集与反馈装置与人体进行交互。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于图像采集与处理技术的智能可穿戴眼健康仪，其特征在于，包括：

支撑框架、第一采集装置、第二采集装置、眼部调理装置和数据处理器；

所述支撑框架适于佩戴于人体的眼部，所述第一采集装置、所述第二采集装置、所述眼部调理装置均位于所述支撑框架上，且所述支撑框架佩戴于人体的眼部时，所述眼部调理装置与人体眼部的穴位相对应；

所述第一采集装置包括第二摄像头、姿态传感器、温度传感器、湿度传感器、光强传感器、色温传感器、气压传感器、测距传感器和位置传感器，所述第一采集装置用于采集外部环境数据并发送至所述数据处理器；

所述数据处理器用于根据所述外部环境数据判断用户所处场景的场景类型，并根据所述场景类型控制所述第二采集装置采集眼部数据；以及，根据所述眼部数据和所述场景类型，控制所述眼部调理装置对眼部进行调理；

所述第二采集装置包括光源阵列、第一摄像头和肌电信号传感器；所述光源阵列中包含不同波段的光源；

所述数据处理器具体用于：

根据所述场景类型控制所述光源阵列中所开启的光源、以及所开启的光源的发射角度，并控制所述第一摄像头和所述肌电信号传感器采集眼部数据；

以及，所述数据处理器具体用于：

将所述眼部数据输入至所述场景类型对应的眼部疲劳状态分类模型中，得到当前用户的眼部疲劳状态；其中，所述眼部疲劳状态分类模型为预先建立的，且每种场景类型均对应一个眼部疲劳状态分类模型；

根据所述眼部疲劳状态，控制所述眼部调理装置对眼部进行调理。

2.如权利要求1所述的基于图像采集与处理技术的智能可穿戴眼健康仪，其特征在于，所述光源为VCSEL光源，所述第一摄像头的图像传感器前设置有微透镜阵列和滤光片。

3.如权利要求1所述的基于图像采集与处理技术的智能可穿戴眼健康仪，其特征在于，所述数据处理器具体用于：

从预设的场景对照表中查询所述场景类型对应的光源波段和光源角度；其中，所述场景对照表中包含各种场景类型对应的光源波段和光源角度；

根据所述光源波段控制所述光源阵列中所开启的光源；

以及根据所述光源角度控制所述光源阵列中所开启的光源的发射角度。

4.如权利要求1所述的基于图像采集与处理技术的智能可穿戴眼健康仪，其特征在于，所述眼部调理装置包括与人体眼部穴位对应的按摩器和加热器；

所述数据处理器具体用于：

根据所述眼部疲劳状态，控制所述按摩器的按摩力度和所述加热器的加热温度，以对眼部进行调理。

5.如权利要求1所述的基于图像采集与处理技术的智能可穿戴眼健康仪，其特征在于，还包括：

人机交互装置，用于接收外部输入的用户信息；

所述数据处理器还用于，在控制所述眼部调理装置对眼部进行调理之后，对当前的用户信息、场景类型和眼部调理方案进行保存，以在该用户下次进入同类型场景时，直接调取对应的眼部调理方案进行眼部调理。

6.如权利要求5所述的基于图像采集与处理技术的智能可穿戴眼健康仪，其特征在于，所述数据处理器还用于：

根据所述用户信息确定用户的用户类型，并根据所述用户类型初始化矫正仪的功能模式；其中，所述功能模式包括眼部调理模式、眼病检测模式、疲劳驾驶检测模式和用眼建议报告生成模式；

在所述眼部调理模式下，所述矫正仪对用户的眼部进行调理；

在所述眼病检测模式下，所述数据处理器根据所述眼部数据，对用户进行眼病检测，并将眼病检测结果通过所述人机交互装置进行展示；

在所述疲劳驾驶检测模式下，所述数据处理器根据所述眼部数据，对用户进行疲劳驾驶检测，并通过所述人机交互装置对用户进行疲劳驾驶示警；

在所述用眼建议报告生成模式下，所述数据处理器根据所述眼部数据生成用户的用眼建议报告，并通过所述人机交互装置进行展示。

7.如权利要求1所述的基于图像采集与处理技术的智能可穿戴眼健康仪，其特征在于，所述第一采集装置包括以下的一种或多种：

第二摄像头、姿态传感器、温度传感器、湿度传感器、光强传感器、色温传感器、气压传感器、测距传感器和位置传感器。

8.如权利要求1-7任一项所述的基于图像采集与处理技术的智能可穿戴眼健康仪，其特征在于，还包括：

电源装置；

所述电源装置用于为所述第一采集装置、所述第二采集装置、所述眼部调理装置和所述数据处理器供电。

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