[发明专利]一种移动互联网智能可穿戴设备

权利要求书

1.一种移动互联网智能可穿戴设备，用于与外界终端设备实现交互响应，其特征在于，包括中央处理器(1)以及分别连接中央处理器(1)的触摸式显示屏(2)、无线通信装置(3)、数据存储装置(4)、网速监控装置(5)、能耗监测装置(6)、声纹识别装置(7)、音频输入装置(8)、可旋转的摄像头(9)、防摄像抖动处理装置(10)、图像加密装置(11)、环境数据采集装置(12)、人体生理数据采集装置(13)、身体健康状况分析器(14)、人体情绪识别器(15)、三轴加速度传感器(16)、GPS定位装置(17)、位于触摸式显示屏(2)上的压力传感器(18)、紧贴人体皮肤的温差发电装置(19)、投影装置(20)、音频播放器(21)和振动器(22)；所述智能可穿戴设备上具有供穿戴者手腕放入且紧贴手腕的环形带；

所述人体生理数据采集装置(13)包括脉搏传感器、监测人体皮肤温度的温度传感器、监测人体皮肤湿度的湿度传感器、汗液采集器以及位于环形带且接触手腕的肌电传感器；数据存储装置(4)分别连接触摸式显示屏(2)、无线通信装置(3)、声纹识别装置(7)、音频输入装置(8)、摄像头(9)、环境数据采集装置(12)、脉搏传感器、温度传感器、湿度传感器、汗液采集器、肌电传感器、三轴加速度传感器(16)、GPS定位装置(17)、压力传感器(18)、投影装置(20)和音频播放器(21)，声纹识别装置(7)连接音频输入装置(8)，无线通信装置(3)连接网速监控装置(5)；身体健康状况分析器(14)分别连接触摸式显示屏(2)和数据存储装置(4)；在接触人体皮肤的所述智能可穿戴设备的表面位置处设置有汗液成分分析装置(23)及刺激汗液分泌的汗液分泌诱导装置(24)，以将穿戴者皮肤分泌的汗液发送给汗液成分分析装置，从而获取穿戴者当前汗液中的各种成分数据；其中：

所述无线通信装置(3)，用以接入移动互联网以及实现智能可穿戴设备与外界终端设备之间的无线通信连接，达到智能可穿戴设备与外界终端设备交互响应时的数据交互；所述数据存储装置(4)，用以至少存储音频数据、视频数据、图像数据、环境数据、人体生理数据、位置数据和压力数据；所述网速监控装置(5)，用以监控无线通信装置所接入的移动互联网的网速情况，并且反馈网速数据给中央处理器处理；

所述能耗监测装置(6)，用以根据中央处理器的预先设置，监测智能可穿戴设备中各耗电功能部件的耗电数据以及得到所述智能可穿戴设备的整体耗电波动指数，并分别将各耗电功能部件的耗电情况反馈给中央处理器，由中央处理器自适应调整控制各耗电功能部件做出对应的耗电应变响应以及调整所述智能可穿戴设备针对所接入移动互联网的上行数据传输速度；所述声纹识别装置(7)，用以预先存储智能可穿戴设备的合法者的音频数据、接收智能可穿戴设备的当前穿戴者输入的声音信号，并在判断所接收的声音信号与智能可穿戴设备的合法穿戴者声音信号一致时，表明当前穿戴者为智能可穿戴设备的合法穿戴者，声纹识别装置发送声纹识别通过的结果给中央处理器，以由中央处理器启动智能可穿戴设备，并建立智能可穿戴设备与外界终端设备之间的通信连接；所述音频输入装置(8)，用以接收智能可穿戴设备的穿戴者的音频数据，并且保存所接收的音频数据到数据存储装置中；所述环境数据采集装置(12)，用以根据中央处理器的指令，采集智能可穿戴设备所处周围环境的预设环境数据，并将所采集的预设环境数据发送来中央处理器处理；所述摄像头(9)，用以根据中央处理器的指令启动对应角度的旋转，以获取智能可穿戴设备所处周围环境的视频数据和音频数据，并将所获取周围环境的视频数据和音频数据发送给中央处理器，以由中央处理器根据摄像头和环境数据采集装置所发送的数据在判断所处的当前周围环境后，中央处理器发送与所判断周围环境相对应的预设指令；所述防摄像抖动处理装置(10)，用以根据摄像头的工作参数以及人体生理数据采集装置所反馈的当前穿戴者的脉搏数据自适应地调整获取摄像头的防抖动工作参数，并由防摄像抖动处理装置将所得防抖动工作参数发送给中央处理器，以由中央处理器控制摄像头获取无抖动的图像数据；所述图像加密装置(11)，用以对智能可穿戴设备的合法穿戴者所选择的图像作加密处理，以保护用户的隐私信息；所述身体健康状况分析器(14)，用以接收人体生理数据采集装置所采集的各种人体生理数据，并对接收的各身体数据进行融合处理，以得到当前穿戴者的身体健康状况；在判断当前穿戴者的身体异常时，发送报警信息给穿戴者的亲朋好友，并将对应的自我应急措施提供给当前穿戴者，以由当前穿戴者和/或周围人员在第一时间采取应急救援；

所述人体情绪识别器(15)，用以根据人体生理数据采集装置所采集的各种人体生理数据识别得到穿戴者的当前情绪，并发送穿戴者的当前情绪结果给所述智能可穿戴设备的中央处理器，并由中央处理器指令音频播放器播放调节穿戴者当前情绪的音乐；

所述三轴加速度传感器(16)，用以分别获取智能可穿戴设备的穿戴者在空间三维各方向上的实时加速度数据，并将获取的空间三维各方向上的实时加速度数据发送给中央处理器处理，以识别出穿戴者的实时动作情况；所述投影装置(20)，用以根据中央处理器的指令调整对外界的投射区域，并将合法穿戴者在数据存储装置中所选择的视频数据或图像数据投射到外界物体的投射区域上，以实现智能可穿戴设备针对外界物体进行自适应投影画面过程；所述振动器(22)，用以根据中央处理器的命令启动预设的振动响应，以对穿戴者做出振动提醒；其中：

该移动互联网智能可穿戴设备还包括设置在智能可穿戴设备表面的图文扫描识别装置和实物扫描装置，图文扫描识别装置和实物扫描装置分别连接位于远端的服务器，以由实物扫描装置将针对实物的扫描图像发送给服务器后，由服务器反馈对应所述扫描图像的实物的介绍内容给所述智能可穿戴设备，以方便穿戴者随时连接各种实物的介绍信息；所述智能可穿戴设备为智能手表或智能手环，所述外界物体为手掌或者墙体；

所述中央处理器自适应调整控制各耗电功能部件做出对应的耗电应变响应以及调整所述智能可穿戴设备针对所接入移动互联网的上行传输速度的过程包括如下步骤a1至步骤a4：

步骤a1，能耗监测装置预设自适应耗电调整阈值，并且在能耗监测装置监测到各耗电功能部件的耗电数据后，得到智能可穿戴设备的整体耗电波动指数，并发送给中央处理器；其中，智能可穿戴设备的整体耗电波动指数标记为

其中，标记智能可穿戴设备中的第m个耗电功能部件为A_m，E_m表示智能可穿戴设备中第m个耗电功能部件的实时耗电数据，M表示智能可穿戴设备中耗电功能部件的总个数；δ_m表示第m个耗电功能部件A_m的耗电贡献因子；a、b、c和d为能耗监测装置预设的参数常量；能耗监测装置预设的自适应耗电调整阈值标记为E_th0；m≤M；

步骤a2，能耗监测装置根据预设的自适应耗电调整阈值、所得智能可穿戴设备的整体耗电波动指数以及各耗电功能部件的耗电数据，得到对应各耗电功能部件的降耗系数，并发送对应各耗电功能部件的降耗系数给中央处理器；其中，耗电功能部件A_m的降耗系数标记为ζ_m：为智能可穿戴设备的整体耗电波动指数；E_th0表示预设的自适应耗电调整阈值；步骤a3，中央处理器根据所得各耗电功能部件的降耗系数指令对应的各耗电功能部件调整达到所需要的耗电值；其中，各耗电功能部件的耗电值标记为E'_m：E'_m＝(1-ζ_m)·E_m；E_m表示智能可穿戴设备中第m个耗电功能部件A_m的实时耗电数据；ζ_m表示耗电功能部件A_m的降耗系数；步骤a4，中央处理器预设针对所接入移动互联网的上行传输速度阈值，并且由中央处理器根据预设上行传输速度阈值、所得整体耗电波动指数以及当前网速数值，得到调整后的所述智能可穿戴设备接入移动互联网时的上行传输速度值；其中，调整后的所述智能可穿戴设备接入移动互联网的上行传输速度值标记为U_up：其中，U_th表示预设的针对所接入移动互联网的上行传输速度阈值，U_T'表示中央处理器处所存储的当前网速值，表示所述智能可穿戴设备的整体耗电波动指数；

所述声纹识别装置对所接收外界的声音信号的识别包括如下步骤b1至步骤b2：

步骤b1，声纹识别装置预先存储智能可穿戴设备的合法穿戴者的特征声音信号，并且在接收到当前穿戴者所输入的声音信号后，声纹识别装置自适应地获取针对所述合法穿戴者的当前声纹识别调整因子；其中，针对所述合法穿戴者的当前声纹识别调整因子标记为

s(i)表示声纹识别装置接收当前声音信号时刻之前，智能可穿戴设备的合法穿戴者在第i次所输入的声音信号幅度值；n表示在声纹识别装置接收当前声音信号时刻之前，智能可穿戴设备的合法穿戴者已经输入声音信号并且通过识别的总次数；ζ_m0表示声纹识别装置的降耗系数；表示智能可穿戴设备的整体耗电波动指数；标记声纹识别装置已存储的合法穿戴者的特征声音信号为s₀；标记当前穿戴者所输入的声音信号为s_T；

步骤b2，声纹识别装置根据所得当前声纹识别调整因子以及当前穿戴者所输入的声音信号s_T，识别当前所接收声音信号s_T与声纹识别装置已存储的合法穿戴者的特征声音信号s₀：在当前所接收声音信号s_T的自适应幅度指数与已存储合法穿戴者特征声音信号s₀的幅度等值时，即时，声纹识别装置判断当前所接收声音信号对应的当前穿戴者为该智能可穿戴设备的合法穿戴者，并由声纹识别装置将声纹识别通过的结果发送给中央处理器；否则，声纹识别装置发送未识别通过的结果给中央处理器；当前所接收声音信号s_T的自适应幅度指数标记为为针对所述合法穿戴者的当前声纹识别调整因子；已存储合法穿戴者特征声音信号s₀的幅度标记为

所述防摄像抖动处理装置自适应地调整获取摄像头的防抖动工作参数包括如下步骤c1至步骤c3：

步骤c1，防摄像抖动处理装置根据所获取的当前穿戴者的脉搏数据，得到当前穿戴者的晃动指数；当前穿戴者的晃动指数标记为W：F表示当前穿戴者的脉搏频率，R表示摄像头在未启动防抖动响应时所对应的预设晃动参数常量；ζ_m1表示所述摄像头的降耗系数；e为自然常数；步骤c2，防摄像抖动处理装置根据所得当前穿戴者的晃动指数以及智能可穿戴设备的整体耗电波动指数，得到摄像头在工作时各工作参数的自适应防抖动增益指数；设定摄像头在未启动防抖动响应时的第k个工作参数标记为V_k，自适应抖动增益指数标记为Φ：W为当前穿戴者的晃动指数，为智能可穿戴设备的整体耗电波动指数；k∈[1,K]，K表示摄像头在摄像时需要调整的所有工作参数的总数目；步骤c3，防摄像抖动处理装置将所得自适应防抖动增益指数发送给中央处理器，以由中央处理器控制摄像头启动防抖动响应并调整摄像头的各工作参数，以实现摄像头的防摄像抖动；其中，摄像头启动防抖动后所对应的第k个工作参数记为V'_k：V'_k＝Φ·V_k；k∈[1,K]；V_k表示摄像头在未启动防抖动响应时的第k个工作参数；

所述图像加密装置加密处理合法穿戴者所选择图像的过程包括如下步骤d1至步骤d4：

步骤d1，图像加密装置预先生成加密秘钥序列，并对合法穿戴者所选择的图像进行割区处理，以得到预设数量的分割图像区域序列；其中，所述合法穿戴者所选择的图像标记为JPG，所述分割图像区域序列标记为Picture，Picture＝{Picture_x}；对应分割图像区域的预设数量标记为X,Picture_x为第x个分割图像区域,预先生成的加密秘钥序列标记为Key，Key＝{key_y}，key_y表示第y个加密秘钥；x∈[1,X]，y∈[1,Y]；Y表示加密秘钥的总数量；步骤d2，图像加密装置根据预设的错位加密方法，利用加密秘钥序列对所得分割图像区域序列中的部分分割图像区域进行错位加密，以得到经加密处理后的加密分割图像区域序列，剩余的分割图像区域不做加密处理；其中，所述加密分割图像区域序列记为Picture'，Picture'＝{Picture'_y}，所述错位加密方法为：Picture'_y：key_y→Picture_x；x+y＝Y+1；x∈[1,X]，y∈[1,Y]；步骤d3，图像加密装置根据所得加密分割图像区域序列进行图像融合，以得到加密后的图像；加密后的图像标记为JPG'：JPG'＝{Picture'_y}；其中，Picture'_y表示原有分割图像区域Picture_y经加密处理后所显示的加密图像区域；y∈[1,Y]；步骤d4，在智能可穿戴设备需要将加密后的图像发送给已验证合法的外界终端设备时，图像加密装置将步骤d3中加密后的图像以及对应的解密秘钥序列经无线通信装置发送给外界终端设备，以由外界终端设备将所述加密图像进行解密后作出显示；解密秘钥序列标记为DisKey，DisKey＝{diskey_y}，diskey_y＝key_y，diskey_y表示第y个解密秘钥，y∈[1,Y]；

所述智能可穿戴设备根据穿戴者的预设生理数据控制外界终端设备交互相应动作的过程包括如下步骤e1至步骤e4：步骤e1，在声纹识别装置发送当前穿戴者为智能可穿戴设备的合法穿戴者的识别结果给中央处理器后，中央处理器命令人体生理数据采集装置采集当前穿戴者的当前脉搏值、当前手腕弯折度值、所述智能可穿戴设备的当前加速度值以及智能可穿戴设备的当前实时速度值；当前穿戴者的当前脉搏值标记为F_T'，当前穿戴者的当前手腕弯折度值标记为θ_T'，智能可穿戴设备的当前加速度值标记为a_T'，智能可穿戴设备的当前实时速度值标记为v_T'；步骤e2，智能可穿戴设备的中央处理器预设情绪激动识别阈值以及情绪激动识别规则，并且根据所采集的当前穿戴者的脉搏值和当前手腕弯折度值识别出当前穿戴者的情绪状况；中央处理器预设的情绪激动识别阈值标记为F_th0，F_T'为当前穿戴者的当前脉搏值，θ_T'为当前穿戴者的当前手腕弯折度值，情绪激动识别规则标记为Rule：Rule:

步骤e3，智能可穿戴设备将当前穿戴者的情绪状况识别结果、智能可穿戴设备的当前加速度值以及智能可穿戴设备的当前实时速度值均发送给外界终端设备后，由外界终端设备调整配合智能可穿戴设备的交互响应速度增益指数；外界终端设备所调整后配合智能可穿戴设备的交互响应速度增益指数标记为ε_Machine，外界终端设备调整前的配合智能可穿戴设备的交互响应速度值标记为v_Machine，外界终端设备调整后的配合智能可穿戴设备的交互响应速度值标记为v'_Machine：v'_Machine＝(1+ε_Machine)·v_Machine；a_T'为智能可穿戴设备的当前加速度值，θ_T'为当前穿戴者的当前手腕弯折度值，v_T'为智能可穿戴设备的当前实时速度值，F_T'为当前穿戴者的当前脉搏值；步骤e4，智能可穿戴设备的中央处理器根据所得当前穿戴者的情绪状况命令音频播放器播放预设的音频，以调整当前穿戴者的情绪至正常情绪状态；

所述身体健康状况分析器融合处理各身体数据以得到当前穿戴者的身体健康状况数据包括如下步骤f1至步骤f7：

步骤f1，身体健康状况分析器预设数据处理周期，并分别得到预设数据处理周期内对应的各身体数据集合；其中：预设数据处理周期标记为人体脉搏数据集合标记为P，Pul＝{Pulse_p}，Pulse_p表示人体脉搏数据集合中的第p个人体脉搏数据；人体皮肤温度数据集合记为Tem，Tem＝{Tem_g}，Tem_g表示人体皮肤温度数据集合中的第g个人体皮肤温度数据；人体皮肤湿度数据集合记为Hum，Hum＝{Hum_h}，Hum_h表示人体皮肤湿度数据集合中的第h个人体皮肤湿度数据；人体汗液数据集合记为Sweat，Sweat＝{Sweat_u}，Sweat_u表示人体汗液数据集合中的第u个人体汗液数据；人体肌电信号数据集合记为Emg，Emg＝{Emg_v}，Emg_v表示人体肌电信号数据集合中的第v个人体肌电信号数据；步骤f2，身体健康状况分析器根据步骤f1所得各身体数据集合，得到对应各身体数据的归一化数据值；其中：人体脉搏数据的归一化数据标记为τ_Pul，人体皮肤温度数据的归一化数据标记为τ_Tem，人体皮肤湿度数据的归一化数据标记为τ_Hum，人体汗液数据的归一化数据标记为τ_Sweat，人体肌电信号数据的归一化数据标记为τ_Emg：

其中，P表示所得人体脉搏数据的总个数，G表示所得人体皮肤温度数据的总个数，H表示所得人体皮肤湿度数据的总个数，U表示所得人体汗液数据的总个数，V表示所得人体肌电信号数据的总个数；

步骤f3，身体健康状况分析器根据所得各身体数据的归一化数据值，得到当前穿戴者的身体健康状态归一化实时参数值；其中，身体健康状态归一化实时参数值记为Ω：

步骤f4，身体健康状况分析器根据预设的身体健康状态归一化参数阈值以及所得当前穿戴者的身体健康状态归一化实时参数值，判断当前穿戴者的实时身体健康状况：

当所得当前穿戴者的身体健康状态归一化实时参数值Ω小于或者等于预设的身体健康状态归一化参数阈值Ω₀时，表明当前穿戴者的身体健康状况正常并由触摸式显示屏显示健康状况正常；否则，表明当前穿戴者的身体健康状况异常并由触摸式显示屏显示健康状况异常，并转至执行步骤f5；步骤f5，身体健康状况分析器预设病症模型数据库，且由身体健康状况分析器将所获取的当前穿戴者的各身体数据输入至预设病症模型数据库中的各预设病症模型中进行匹配；步骤f6，身体健康状况分析器判断当前穿戴者的各身体数据与预设病症模型数据库中的一个预设病症模型匹配一致时，则身体健康状态分析器将所匹配的该预设病症判断当前穿戴者的当前病症；身体健康状况分析器将所得当前穿戴者的当前病症信息发送给中央处理器；步骤f7，身体健康状况分析器判断当前穿戴者的人体肌电信号变化速率与人体脉搏数据的变化速率超过预设报警阈值时，则身体健康状态分析器告知身体异常的报警信息给中央处理器，以由中央处理器命令GPS定位装置和无线通信装置启动，以由GPS定位装置获取当前穿戴者的具体位置信息后，无线通信装置将报警信息和当前穿戴者的具体位置信息发送给急救中心以及当前穿戴者的亲朋好友，以及时给出现病症危险的当前穿戴者进行救援帮助；并由所述智能可穿戴设备将对应的自我应急措施提供给当前穿戴者，以由当前穿戴者和/或周围人员在第一时间采取应急救援；

所述智能可穿戴设备针对外界进行自适应投影画面过程包括如下步骤g1至步骤g5：

步骤g1，智能可穿戴设备的中央处理器命令智能可穿戴设备的摄像头采集获取到作为投影屏幕的物体；步骤g2，摄像头分析得到作为投影屏幕的物体三维形状区域分布，并根据物体三维形状区域分布，得到物体上投影区域的顶点坐标；步骤g3，根据所得投影区域的顶点坐标，得到投影平面并得到投影平面与投影装置之间的距离；步骤g4，中央处理器根据投影平面与投影装置之间的距离，对投影装置所投射出的图像区域按如下公式做自适应调整：τ为投影装置所投射出的投射画面经压缩处理的压缩比例，S₁为物体上投影平面的表面积，S₀为投影装置所预设投射画面未经压缩处理时的原始投射画面面积；D₀为投影装置中心点与物体之间的垂直距离，D₁为预设投影画面中心点与投影平面之间的垂直距离；步骤g5，所述投影装置根据中央处理器所得投射画面的压缩比例，将合法穿戴者所选择的视频画面或图像画面投射到外界的所述物体上，以实现利用智能可穿戴设备向外界投射画面的效果。