头操作的电子眼镜的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种眼镜。
【背景技术】
[0002] 电子眼镜是可以显示数字信号的头戴式显示器，包括电子眼镜、虚拟现实眼镜、智 能眼镜等。
[0003] 手机和平板电脑是主流的移动通信设备。手机显示区域狭窄，而平板电脑重量较 大。此外，手机和平板电脑只能显示二维图像，它们要求用户改变头姿态，这限制了它们的 应用领域。
[0004] 电子眼镜可以用近眼显示器将图像输出至广阔的三维空间中。但是目前的电子眼 镜难以输入文字。语音识别输入法存在识别误差，抗干扰性差。触摸板虽然可以完成文字 输入，但是它需要占用至少1只手的资源。当用户双手处于繁忙状态时，难以用触摸板输入 文字。眼球追踪设备虽然可以用眼球运动操作电子眼镜，但是眼球追踪设备的指针移动精 度较低，而且容易遭受环境光的干扰。
[0005] 本文设计一种电子眼镜，它允许用户通过头来快速、精确地操作指针，并可以将图 像信息输出至广阔的三维空间中。目前尚无文献公开此类产品的制造方法。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在提供一种头操作的电子眼镜及其操作方法。它允许用户通过头来快 速、精确地操作指针，并可以将图像信息输出至广阔的三维空间中。
[0007] 电子眼镜包括左镜腿、右镜腿、左显示设备、右显示设备、左红外发射器、右红外发 射器、左红外接收器、右红外接收器、头部角速度检测仪、处理器、存储器、电源。
[0008] 显示设备是视频输出设备，包括液晶面板、投影机等设备。
[0009] 本段落假设用户一直戴着电子眼镜。左显示设备位于用户左眼前方，右显示设备 位于用户右眼前方。左眼中心用中心投影将左显示设备投影在三维空间的物体上，则左眼 中心发射的投影线为左眼投影线。右眼中心用中心投影将右显示设备投影在三维空间的物 体上，则右眼中心发射的投影线为右眼投影线。
[0010] 红外发射器可以持续发射红外线，也可以固定时间间隔为周期发射红外线。当用 户睁眼时，红外发射器发射的红外线照射其眼睛就会反射强红外光。当用户闭眼时，显示设 备发射的光线照射其眼睛就会反射弱红外光。红外接收器可以将反射红外光转换成数字信 号。左红外发射器将红外光发射至用户左眼上，左红外接收器接收用户左眼反射的红外光。 右红外发射器将红外光发射至用户右眼上，右红外接收器接收用户右眼反射的红外光。红 外接收器将接收的红外光强度转换成1个数字信号或1组数字信号发送给处理器。如果红 外接收器是单像素红外相机，其就输出1个数字信号；如果红外接收器是多像素红外相机， 其就输出1组数字信号。在响应范围内，输入红外光强度增大，红外接收器输出的数字信号 就增大；反之，红外接收器输出的数字信号则减少。
[0011] 假设阈值I e (〇, + CX3 )用于判断睁眼状态和闭眼状态。如果左红外接收器输出 信号之和小于I，则处理器判断用户左眼关闭；如果左红外接收器输出信号之和大于I，则 处理器判断用户左眼睁开。如果右红外接收器输出信号之和小于I，则处理器判断用户右眼 关闭；如果右红外接收器输出信号之和大于I，则处理器判断用户右眼睁开。
[0012] 角速度检测仪是检测运载器角速度的仪器。常用的角速度检测仪是三轴角速度陀 螺仪，它的支架中心充当陀螺仪坐标系原点，它的主轴、水平轴和垂直轴构成陀螺仪坐标系 的坐标轴。于是，三轴角速度陀螺仪能检测出三维角速度向量。
[0013] 头部角速度检测仪戴在头部，它可以检测出头部的三维角速度向量[%，a2, a3]。 头部角速度检测仪会检测出躯干的角运动噪声。因此，电子眼镜可以增加一个躯干角速度 检测仪以消除躯干角运动产生的角速度噪声。头部角速度检测仪和躯干角速度检测仪的 坐标轴方向相同。躯干角速度检测仪戴在躯干上，它可以检测出躯干的三维角速度向量 [h b2, b3]。如果电子眼镜不包括躯干角速度检测仪，则躯干的三维角速度向量为恒定向 M [0,0,0]。令C1= afbp C1= a ^b1、C1= a ^b1，则头部相对躯干的旋转角速度向Μ为
[。1，C2，C3]。
[0014] 处理器将头部角速度检测仪的坐标系原点平移至用户的颈椎顶点，用头部角速度 检测仪的坐标轴方向充当头部坐标系的坐标轴方向。于是，处理器便针对用户头部建立了 一个三维头部坐标系。无论用户头部处于何种运动状态，头部坐标系的原点始终位于用户 的颈椎顶点，头部坐标系的坐标轴方向始终与头部角速度检测仪的坐标轴方向一致。
[0015] 电子眼镜的正前方方向与用户眼睛的正前方方向一致。假设用户直立时的头部状 态为初始状态，则用户头部的上下旋转角度α满足
，而用户头部的左右旋 转角度β满足
[0016] 头部操作指针的方法有两种，以下分别阐述。
[0017] 方法一：
[0018] 操作界面是三维空间中的一个虚拟平面物体，它以电子数据形式存储于存储器 中。它位于用户眼镜前方。此处的前方包括正前方、前上方、前下方、前左方和前右方。操 作界面始终相对头部静止。
[0019] 指针位于二维操作界面上，其针尖坐标可以用二维向量表示。指针存在两种状态： "激活"和"禁用"。当指针处于"禁用"状态时，指针无法移动或单击；当指针处于"激活"状 态时，指针可以移动并单击。
[0020] 假设S e (〇, + CX3)。用户可以用头部切换指针状态。头部切换指针状态的方法 为：用户持续关闭单眼超过S毫秒。
[0021] 指针切换状态后，可以立即改变自身图像以强调状态变化。
[0022] 用户可以用头部移动指针。头部左右旋转角速度分量为Cl1，头部上下旋转角速度 分量为d2。头部相对躯干的三维旋转角速度向量为[Cl，c2, C3]，它可以转换成角速度向量 [山，d2, d3]。Cl1可以映射成指针的左右位移分量；d 2可以映射成指针的上下位移分量。
[0023] 假设k# (OjcxOj# (0，+ ra)。头部移动指针的方法包括如下步骤：
[0024] SI.如果指针处于"禁用"状态，则转至SI ;否则，转至S2。
[0025] S2.处理器将角速度向量[Cl，c2, c3]转换成角速度向量[山，d2, d3]。转至S3。
[0026] S3.处理器将二维向量[山，d2]的分量分别乘以缩放因子4和k 2，从而映射出指 针位移向量Iik1 · (I1, k2 · d2]。转至S4。
[0027] S4.处理器将指针位移向量Ek1 ·山，k2 · d2]添加至当前指针坐标上，从而在操作 界面上移动指针。转至S1。
[0028] 用户可以用头部单击指针。头部单击指针的方法包括如下步骤：
[0029] SI.如果指针处于"禁用"状态，则转至Sl ;否则，转至S2。
[0030] S2.如果用户眨眼，处理器就单击指针，转至Sl ;否则，转至S1。
[0031] 方法二：
[0032] 操作界面是三维空间中的一个虚拟平面物体，它以电子数据形式存储于存储器 中。它位于用户躯干前方。此处的前方包括正前方、前上方、前下方、前左方和前右方。操 作界面始终相对躯干静止。本文将操作界面平面定义为一个包含操作界面的平面。
[0033] 指针实体是三维空间中的一个虚拟平面物体，它以电子数据形式存储于存储器 中。它位于用户眼镜前方。此处的前方包括正前方、前上方、前下方、前左方和前右方。指 针实体始终相对头部静止。指针实体并不显示在显示设备上，它只用于投影出指针。如果 指针实体垂线与操作界面平面平行，则指针实体不会投影指针；否则，它就沿指针实体垂线 方向在操作界面平面上平行投影出指针。在操作界面平面上，任何与指针临时重合的部分 都会被指针临时替换，只有左眼投影线和右眼投影线当前所覆盖的部分才可以显示在显示 设备上。
[0034] 因为指针实体始终相对头部静止，所以当头部相对躯干旋转时，指针实体围绕原 点旋转并相对操作界面运动。为简化数学模型，这里假设指针实体静止，而操作界面围绕原 点旋转并相对指针实体运动。
[0035] 因为指针实体始终相对头部静止，所以显示设备与指针实体的相对位置是恒定 的。因为显示设备的坐标是常量，所以指针实体的坐标也是常量。同理，左眼中心和右眼中 心的坐标也是常量。于是当头部相对躯干旋转时，处理器就能够以原点为中心用角位移旋 转操作界面平面，并可以计算出当前左眼