阅读说明：本技术 一种基于环境感知的近视主动防护的智能眼镜及其控制方法 (Intelligent glasses for active myopia protection based on environmental perception and control method thereof ) 是由 杨旭东 高俊超 李航 于 2020-05-17 设计创作，主要内容包括：本发明公布了一种基于环境感知和人工智能的近视防护眼镜,包括：空间位置传感器、姿态和佩戴状态传感器、环境光传感器、氛围灯及其光学组件、主控芯片、通信芯片、主动防护镜片、电池,以及可安装近视镜片的框架。控制方法包括：利用多种传感器获取用眼环境信息,综合用户使用习惯,通过算法来判断防护方式；利用主动防护镜片遮蔽视野的提醒方式和氛围灯提醒的方式实现对用户不健康用眼状态的提醒和纠正,培养青少年健康的用眼习惯,从而达到保护用户视力的目的。此设计结构简单,轻便易携,完全通过光学的方式实现提醒,可以在任何场合佩戴。(The invention discloses a pair of myopia protective glasses based on environmental perception and artificial intelligence, which comprises: the device comprises a spatial position sensor, a posture and wearing state sensor, an ambient light sensor, an atmosphere lamp and an optical component thereof, a main control chip, a communication chip, an active protective lens, a battery and a frame capable of being provided with a myopia lens. The control method comprises the following steps: using various sensors to obtain eye environment information, integrating user use habits, and judging a protection mode through an algorithm; the reminding and correction of the unhealthy eye using state of the user are realized by using the reminding mode of the active protective lens for shielding the visual field and the reminding mode of the atmosphere lamp, and the healthy eye using habit of the teenagers is developed, so that the aim of protecting the eyesight of the user is fulfilled. The novel optical reminding device is simple in design structure, light and portable, realizes reminding completely through an optical mode, and can be worn on any occasions.)

一种基于环境感知的近视主动防护的智能眼镜及其控制方法

技术领域

本发明涉及的领域包括传感器，以及基于人工智能算法的设备和主动控制方法。

背景技术

近年来由于手机、电脑等电子产品的普及，中小学课内外负担加重等因素，再加上用眼不科学，导致儿童青少年近视率不断升高，统计显示当前小学近视率超过38%，初中生近视率超过60%，高中生近视率超过70%，为了实现对近视的防控，国家已经把青年近视率纳入政府考核。因此，利用一些技术手段对眼睛进行科学防护，对近视产生或者近视加深进行有效干预，是非常有社会意义的事情，也是有益于青少年健康成长的善举。

目前用于近视预防的方法一般是通过超声波探测距离，用声音或震动提醒用户，现有的超声波距离探测方法存在对眼镜佩戴者用眼状态探测不准确问题，声音和震动提醒也容易被眼镜佩戴者忽略而继续保持错误的用眼状态，而且声音或震动在安静的阅读环境中容易影响他人，也限制这种眼镜的使用。同时，当前技术方案停留在简单的距离判断，容易产生误判，且缺少对用眼时间及光线强弱等的考量，从效果上也无法达到真正保证用眼健康的目的。此外，当前设计使用的正相雾化膜在不通电状态是不透明的，若要使其长时间透明，需要一直通电，需要配备大容量电池，故而产品笨重，无法实现便携性和佩戴舒适性要求。

发明内容

在此为解决实用性、准确性、便携性、安全性和佩戴舒适性综合的需求，发明了一种基于人工智能算法的近视预防眼镜，可以最大程度上保护使用者的用眼健康。

本发明使用了包括佩戴状态传感器、方位和加速度传感器、光线传感器、距离传感器等多种功能的传感器，综合感知环境状态和用户用眼状态，并根据用户使用的历史数据进行定制化设置。

用眼状态监测和近视主动防护智能眼镜是由如下部分构成：一个或多个红外光距离传感器、一个或多个人眼光线传感器、角度传感器、加速度传感器、佩戴状态传感器、电池、单片机、提醒氛围灯及其光学组件、具有雾化功能镜片或薄膜的眼镜和其它必要的电子电路及机械结构。

用眼状态监测和近视主动防护智能眼镜利用如下原理工作。

利用一个或多个红外距离传感器和角度传感器实现对眼镜佩戴者的眼镜或眼睛距离观察物有效距离的间接或直接探测，一旦判断有效距离小于安全用眼距离则控制雾化功能镜片或薄膜按预设的规律做雾化状态和透明状态周期变化，提醒并强制眼睛佩戴者调整用眼距离，直至达到健康用眼距离。

利用一个或多个人眼光线传感器实现对周围环境的环境的探测，一旦判断眼镜佩戴者处于非安全用眼环境例如周围光线过暗或屏幕注视过久则控制雾化功能镜片或薄膜按预设的规律做雾化状态和透明状态周期变化，提醒并强制眼镜佩戴者调整用眼环境。

通过对多种传感器数据的综合分析，智能识别用户是否久坐或长时间用眼，并做相应健康提示。

利用角速度传感器、加速度传感器、磁场传感器，并通过人工智能，实现对眼镜佩戴者所处状态的判断。只有眼镜处于佩戴及阅读状态，相应器件和提醒功能才会开启。其余时刻，相应的器件会进入待机省电模式。

出于安全考虑，雾化功能镜片或薄膜采用的是一种掉电后处于透明状态的镜片或薄膜，而且被激活时是周期性在雾化状态和透明状态切换，在实现提醒和强制眼镜佩戴者调整用眼状态作用的同时，确保即使在设备电池耗尽的情况下，也不会因为视野被遮挡，而危害用户安全的情形出现。

发明了氛围光提醒功能，和镜片雾化提醒功能一起，实现分级提醒功能。记录用眼状态监测数据和综合分析数据，利用蓝牙功能和装有APP的手机等智能设备进行通讯，上传数据并提供科学用眼建议，方便家长监督一天或一段时期的用眼状态；用户还可以通过智能设备对眼镜的关键参数和门限值进行自定义，以适应不同用户的使用场景；还可以通过智能设备，从互联网下载最新的固件和软件，对眼镜进行升级。

大量用户数据将汇总至云端服务器；通过对大数据的分析，优化智能算法。

附图说明

图1为本发明设计原理图。

图2 为本发明控制结构分支图。

具体实施方式

本发明通过创新的方法，对不健康的用眼状态进行强制干预，从而培养良好的用眼习惯，实现对视力的有效保护和改善，并通过便携性和低功耗设计实现对眼睛全天候防护。

本发明在外观上是一副预留近视镜片安装卡槽的眼镜架，用户可以根据本人近视度数，配装近视镜片；镜架内包含微处理器、佩戴状态传感器、加速度传感器、角速度传感器、磁场传感器、距离传感器、光线传感器、提醒氛围灯及其光学组件、反相液晶雾化膜。

设备启动时或者在运行模式下，如果通过传感器检测到眼镜未佩戴，则系统自动进入低功耗休眠模式；反之如果用户正佩戴本设备，则进入或者继续之前运行模式。

运行模式包括：常规监控模式和提醒模式。

在常规监控模式下，若经修正后的距离传感器读数首次小于最小距离预设值，或距离前次激活提醒模式时间大于预设值，则进入单次提醒模式，并根据预设模式提醒用户，直至距离大于预设值，退出单次提醒模式，并记录本次事件。

在常规监控模式下，若经修正后的距离传感器读数小于预设值，且距离前次激活提醒模式时间小于预设值，则进入多次提醒模式，并根据预设模式提醒用户，直至距离大于预设值，退出多次提醒模式，并记录本次事件。

在常规监控模式下，如果连续用眼时间超过预设值，进入时间提醒模式，提醒用户远眺，放松眼睛，直至时间和距离满足预设值，并记录本次事件。

在常规监控模式下，若光强传感器读取数值超过预设值，激活光强提醒模式，提醒用户调整环境光，直至光强满足预设值，并记录本次事件。

上述提醒模式中，既包括提醒氛围灯的闪烁，也包括主动防御镜片的间隔阻断；可单独构成提醒，也可组合提醒。

本方法中的最小距离预设值，提醒时间间隔预设值、连续用眼时间预设值、放松眼睛时间和距离预设值、以及相应的提醒方式可根据个人习惯，以及场景分别设置。

本智能眼镜自带蓝牙接口，用户通过带蓝牙功能的手机、平板电脑等智能设备，可以连接眼镜并同步设置和用户数据；通过智能设备的用户界面对某些预设值进行定制，浏览历史数据。