头戴显示设备的用户安全保护方法、设备和系统与流程

本发明涉及头戴显示设备技术领域，更具体地，涉及一种头戴显示设备的用户安全保护方法、头戴显示设备和头戴显示系统。

背景技术：

头戴显示设备例如是头戴虚拟现实显示设备或者头戴增强现实显示设备等。用户在使用头戴显示设备观看恐怖电影或激烈刺激的游戏时，由于画面逼真，用户可能沉浸其中而情绪失控，严重的可能危及生命。现有的头戴显示设备并没有有效的防护措施。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种头戴显示设备的用户安全保护方法的新技术方案，以保护用户的安全。

根据本发明的第一方面，提供了一种头戴显示设备的用户安全保护方法，包括以下步骤：对用户的运动状态设置用于启动安全保护措施的生理数据的数据范围；通过检测用户的肢体动作以判定用户的运动状态；对用户的生理数据进行采样；根据采样所得生理数据和所述数据范围判断是否启动所述安全保护措施。

可选地，获取当前运行的游戏或当前播放的电影的恐怖等级；根据所述恐怖等级设置对用户的生理数据进行采样的采样频率。

可选地，所述运动状态包括静止状态、轻度运动状态或高强度运动状态。

可选地，所述生理数据的数据范围包括第一数据范围，对应第一数据范围的安全保护措施包括控制头戴显示设备发出振动以提示用户继续运行当前的应用程序可能存在安全风险；或者所述生理数据的数据范围包括第二数据范围，对应第二数据范围的安全保护措施包括控制头戴显示设备显示警示文字以警告用户继续运行当前的应用程序可能存在安全风险；或者所述生理数据的数值范围包括第三数据范围，对应第三数据范围的安全保护措施包括停止当前运行的应用程序。

可选地，所述生理数据的数值范围包括第三数据范围，对应第三数据范围的安全保护措施还包括向用户发出警报声音。

可选地，所述生理数据包括心率和/或血压。

可选地，所述当前运行的游戏或当前播放的电影的恐怖等级由用户设置，或者所述当前运行的游戏或当前播放的电影的恐怖等级是根据其他用户对所述当前运行的游戏或当前播放的电影的恐怖等级的评价确定的,或者建立游戏和电影的恐怖等级的数据库，从所述数据库中读取所述当前运行的游戏或当前播放的电影的恐怖等级。

根据本发明的第二方面，提供一种头戴显示设备，包括运动传感器、生理数据检测模块、控制单元、用户安全保护模块；所述运动传感器用于检测用户的运动状态；所述生理数据检测模块用于检测用户的生理数据；所述用户安全保护模块用于执行安全保护措施；所述控制单元用于执行前述的方法。

根据本发明的第三反面，提供一种头戴显示系统，包括头戴显示设备和和外部处理系统，所述头戴显示设备包括运动传感器、生理数据检测模块和用户安全保护模块；所述运动传感器用于检测用户的运动状态；所述生理数据检测模块用于检测用户的生理数据；所述用户安全保护模块用于执行安全保护措施；所述外部处理系统包括控制单元，所述控制单元用以执行前述的方法。

根据本发明的一个实施例，根据用户的肢体运动的激烈程度而调整启动安全保护措施的生理数据范围，对用户的安全保护更加科学和准确。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明的实施例所提供的头戴显示设备的用户安全保护方法的流程图。

图2是本发明的实施例所提供的头戴显示设备的框图。

图3是本发明的实施例所提供的头戴显示系统的框图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参见图1所示，本发明所提供的头戴显示设备的用户安全保护方法包括以下步骤。

在步骤11，对用户的运动状态设置用于启动安全保护措施的生理数据的数据范围。

以下说明以心率数据和血压数据作为上述的生理数据。本领域技术人员可以依照本发明的构思只选取心率数据或只选取血压数据或选择其他类型的生理数据。

以下说明介绍三种安全保护措施。本领域技术人员可以选择其中的一种或几种安全保护措施应用于他们的头戴显示设备中。

以下说明中介绍3种运动状态。本领域技术人员可以将用户的运动状态划分为4种、2种等。

在一个例子中，用于启动不同安全保护措施的生理数据范围由开发者预设。

在一个例子中，用于启动不同安全保护措施的生理数据范围由用户设定。

将运动状态划分为静止状态、轻度运动状态和高强度运动状态。

在静止状态下，心率范围的第一档位x1为50次/分钟≤心率≤60次/分钟以及100次/分钟≤心率≤130次/分钟，血压范围的第一档位y1为65mmhg≤血压≤80mmhg以及140mmhg≤血压≤159mmhg。

在静止状态下，心率范围的第二档位x2为40次/分钟≤心率＜50次/分钟以及130次/分钟＜心率≤150次/分钟，血压范围的第二档位y2为40mmhg≤血压＜65mmhg以及159mmhg＜血压≤175mmhg。

在静止状态下，心率范围的第三档位x3为心率＜40次/分钟以及心率＞150次/分钟，血压范围的第三档位y3为血压小于40mmhg以及血压＞175mmhg。

在轻度运动状态下，心率范围的第一档位x1为120次/分钟≤心率≤135次/分钟，血压范围的第一档位y1为150mmhg≤血压≤169mmhg。

在轻度运动状态下，心率范围的第二档位x2为135次/分钟＜心率≤150次/分钟，血压范围的第二档位y2为169mmhg＜血压≤185mmhg。

在轻度运动状态下，心率范围的第三档位x3为心率＞150次/分钟，血压范围的第三档位y3为血压＞185mmhg。

在高强度运动状态下，心率范围的第一档位x1为135次/分钟≤心率≤150次/分钟，血压范围的第一档位y1为160mmhg≤血压≤175mmhg。

在高强度运动状态下，心率范围的第二档位x2为150次/分钟＜心率≤165次/分钟，血压范围的第二档位y2为175mmhg＜血压≤195mmhg。

在高强度运动状态下，心率范围的第三档位x3为心率＞165次/分钟，血压范围的第三档位y3为血压＞195mmhg。

注意到，随着运动的激烈程度加强，每一档的心率值范围和血压值范围整体上也是在增大的。

第一数据范围定义为用户的心率和血压落入x1、y1档位或者x1、y2档位或者x2、y1档位。

第二数据范围定义为用户的心率和血压落入x2、y2档位或者x1、y3档位或者x3、y1档位。

第三数据范围定义为用户的心率和血压落入x3、y3档位或者x2、y3档位或者x3、y2档位。

在步骤12，通过检测用户的肢体动作以判定用户的运动状态。

例如根据重力加速度传感器和陀螺仪等运动传感器的检测数据综合判定用户是处静止状态、慢跑、快跑、慢走、快走等身体状态。再将这些身体状态划分为静止状态、轻度运动状态和高强度运动状态。

在步骤13，对用户的生理数据进行采样。

例如在头戴显示设备设置血压计和心率传感器等生理数据检测模块，以检测用户的血压和心率。

在步骤14，根据采样所得生理数据和所述数据范围判断是否启动所述安全保护措施。

在采样得到的生理数据落入对应的第一数据范围、第二数据范围、第三数据范围的情况下，分别执行对应的安全保护措施。

当用户的生理数据落入第一数据范围内时，头戴显示设备内的振动装置发出振动提示用户继续运行当前的应用程序可能存在安全风险。

当用户的生理数据落入第二数据范围内时，头戴显示设备在显示屏上显示警告文字以警告用户继续运行当前的应用程序可能存在安全风险。

当用户的生理数据落入第三数据范围内时，头戴显示设备停止当前运行的应用程序(例如但不限于电影、游戏)。

当用户的生理数据落入第三数据范围时，用户可能处于比较严重的精神紧张状态，这时头戴显示设备还可以发出警报声音以将用户从恐怖的情绪中缓解出来。

应用以上方法，根据用户的不同运动状态而改变启动对用户进行安全保护的生理数据范围，更加符合用户实际的身体状态，安全保护措施的启动与否更加科学。

进一步，在每一种运动状态下，将用户的生理数据设置不同的数据范围，根据用户的生理数据判定当前用户的危险程度，进而根据这个危险程度启动不同的安全保护措施，对用户的安全保护更加符合实际的需求，而不会影响用户的正常应用。

在前述实施例的基础上，本发明所提供的方法还可进一步包括以下步骤。

步骤15、获取当前运行的游戏或当前播放的电影的恐怖等级，和步骤16、根据所述恐怖等级设置对用户的生理数据进行采样的采样频率。

例如由用户设置当前运行的游戏或当前播放的电影的恐怖等级。

又例如综合其他用户对当前运行的游戏或当前播放的电影的恐怖等级的评价来确定这个游戏或电影的恐怖等级。

又例如头戴显示设备的开发者建立一个游戏或电影的恐怖等级的数据库，在头戴显示设备运行游戏或播放电影之前，头戴显示设备访问这个数据库以读取即将运行的游戏或即将播放的电影的恐怖等级。

恐怖等级越高，头戴显示设备对用户的生理数据的采样频率越大。

当恐怖等级为nc-17时，对心率和血压的采样频率最大。例如，这种情况下每10秒进行一次心率采样，每10秒进行一次血压采样。

当恐怖等级为pg-13以及r时，对心率和血压的采样频率次之。例如，这种情况下每30秒进行一次心率采样，每30秒进行一次血压采样。

当恐怖等级为pg时，对心率和血压的采样频率最小。例如，这种情况下每1分钟进行一次心率采样，每1分钟进行一次血压采样。

当恐怖等级较低时，心率和血压的采样频率也较低，这样，在保障用户安全的前提下降低了整体的功耗。

参见图2所示，本发明还提供一种头戴显示设备，以实现前述的方法。该头戴显示设备包括运动传感器1、生理数据检测模块2、用户安全保护模块3、控制单元4。

运动传感器1用于检测用户的运动状态，例如包括重力加速度传感器和/或陀螺仪等。

生理数据检测模块2用于检测用户的生理数据，例如包括心率传感器和/或血压传感器等。

用户安全保护模块3用于执行安全保护措施。例如用户安全保护模块3中的振动模块发出振动提示。例如用户安全保护模块3中的喇叭发出声音提示。例如用户安全保护模块3中的显示屏显示提示文字。例如头戴显示设备的处理器停止运行当前的应用程序，等等。

控制单元4用于执行前述实施例所提供的方法。控制单元4例如是由fpga、单片机、asic芯片等构成。控制单元4又例如由存储器和处理器构成，存储器内存储指令，处理器执行这些指令以实现前述的方法。处理器例如可以是中央处理器cpu、微处理器mcu等。存储器例如包括rom(只读存储器)、ram(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。

参见图3所示，本发明还提供一种头戴显示系统，以实现前述的方法。该系统包括头戴显示设备a和外部处理系统b。外部处理系统b例如是计算机、可更换的控制手柄、可更换的手机等。在这个实施例中头戴显示设备a用于显示图像，外部处理系统b用于显示数据的生成。头戴显示设备a中的显示器件、与外部处理系统之间的通信单元等以及外部处理系统中的通信单元等为公知常识，在图3中并没有示出。

头戴显示设备a包括运动传感器1、生理数据检测模块2和用户安全保护模块3，外部处理系统b包括控制单元4。头戴显示设备a与外部处理系统b之间进行有线或无线的通信连接。以上各个部件与图2中相同命名的部件为相同的部件，不做赘述。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态随机存取存储器(sram)、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(isa)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如smalltalk、c++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“c”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(fpga)或可编程逻辑阵列(pla)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。

这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。