本发明涉及疲劳检测技术领域，尤其涉及一种头戴设备的防疲劳方法和系统。
背景技术：
以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有技术。
随着科技的发展，视觉成像技术VR和AR受到越来越多人的关注。VR即虚拟现实，是通过头戴设备为用户视野呈现完全虚拟的环境，让用户感到处于另一3D场景中。AR即增强现实，通过头戴设备将外界现实的环境呈现于用户视野中，同时通过设备，将一些虚拟的景象叠加在所呈现的现实视野中。VR和AR的相同点是都需要使用头戴设备。
头戴设备即戴在头上的视觉设备，又称为头显或头戴显示设备。通常头戴设备需要完全或大部分囊括用户眼球所视区域，以此来实现特殊的视觉体验。
头戴设备的一大缺点是会让用户用眼疲劳。以当前视觉设备的刷新率，在较大距离上不会轻易造成视觉疲劳，所谓较大距离，例如使用台式电脑的视觉距离，或使用智能手机观看屏幕的设备和眼球距离。但在使用头戴设备时，成像屏幕和眼球的距离通常不足十厘米，在这个超短距离内，显示屏为了有效成像使用的极限刷新率(最不容易造成疲劳)仍然会让用户快速产生视疲劳。
然而，很多用户有着不好的习惯，当身体感到不适时会下意识的忽略这种不适感而继续疲劳作业，特别是在产生快感时。例如通宵打游戏，通宵看小说等，特别是青少年更容易如此放纵。在使用头戴设备时，如果频繁放纵自己，经常性的招致高度视疲劳，可能造成不可逆转的恶果。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种头戴设备的防疲劳方法和系统，能够自动判断用户是否进入用眼疲劳状态，并在用户进入用眼疲劳状态后向用户发送提示信息，帮助用户保护好自己的眼睛。
根据本发明的一个方面，提供一种头戴设备的防疲劳方法，包括：
S1、在每个检测周期内按照预设的成像周期获取用户的面部成像，记录当前检测周期的序列号，并从获取的面部成像中捕捉用户的瞳孔；
S2、根据是否能够从面部成像中捕捉到用户的瞳孔判断用户的用眼状态；用眼状态包括睁眼状态和闭眼状态；当用眼状态发生从睁眼状态到闭眼状态再到睁眼状态的改变时，判定用户发生一次眨眼；
S3、以检测周期的序列号和/或检测周期内的眨眼次数作为疲劳状态参数，若当前检测周期的疲劳状态参数满足预设的疲劳状态阈值的触发条件时，判定用户进入用眼疲劳状态；
S4、判定用户进入用眼疲劳状态后，向头戴设备发送示警信息，包括：文字信息、和/或语音信息、和/或视频信息。
其中，成像周期小于所述检测周期和用户眨眼一次所需的时间；疲劳状态阈值包括：序列号阈值和眨眼次数阈值；
触发条件为：
与条件：以检测周期的序列号和检测周期内的眨眼次数作为疲劳状态参数，当前检测周期的序列号达到序列号阈值、并且当前检测周期内的眨眼次数达到眨眼次数阈值；或者，
或条件：以检测周期的序列号和检测周期内的眨眼次数作为疲劳状态参数，当前检测周期的序列号达到序列号阈值、或者当前检测周期内的眨眼次数达到眨眼次数阈值；或者，
仅条件：仅以检测周期的序列号作为疲劳状态参数，当前检测周期的序列号达到序列号阈值；或者仅以检测周期内的眨眼次数作为疲劳状态参数，当前检测周期内的眨眼次数达到眨眼次数阈值。
优选地，步骤S2中根据是否能够从面部成像中捕捉到用户的瞳孔判断用户的用眼状态包括：
若连续N个面部成像中均能够捕捉到用户的瞳孔，判定用户处于睁眼状态；若连续N个面部成像中均无法捕捉到用户的瞳孔，判定用户处于闭眼状态；其中，N为不小于1的整数。
优选地，步骤S3之后进一步包括：
根据用户佩戴头戴设备的时间、每个检测周期的序列号和眨眼次数生成时间频次表，并将时间频次表上传至服务器；
时间频次表中包括：每个检测周期的序列号、与序列号对应的时间段和眨眼次数的映射关系。
优选地，步骤S1之前进一步包括：
设定疲劳状态阈值，包括：直接输入疲劳状态阈值，或者从时间频次表中选择一组数据作为疲劳状态阈值；一组数据是指一个序列号、以及与序列号对应的眨眼次数；
设定疲劳状态阈值的触发条件。
优选地，步骤S1之前进一步包括：
从服务器的历史数据库中获取当前用户的历史序列号阈值或历史眨眼次数阈值，以历史序列号阈值的最小值或历史眨眼次数阈值的最小值所对应的历史触发条件作为当前的触发条件；从服务器的历史数据库中获取与当前的触发条件对应的所有历史序列号阈值和所有历史眨眼次数阈值，以所有历史序列号阈值的期望值作为当前的序列号阈值、以所有历史眨眼次数阈值的期望值作为当前的眨眼次数阈值；或者，
从服务器的历史数据库中获取所有用户的历史序列号阈值或历史眨眼次数阈值，以所有用户的历史序列号阈值的最小值或历史眨眼次数阈值的最小值所对应的历史触发条件作为当前的触发条件；从服务器的历史数据库中获取与当前的触发条件对应的所有用户历史序列号阈值和所有用户历史眨眼次数阈值，以所有用户历史序列号阈值的期望值作为当前的序列号阈值、以所有用户历史眨眼次数阈值的期望值作为当前的眨眼次数阈值。
本发明还提供了一种头戴设备的防疲劳系统，包括：摄像模块、眼球捕捉模块、记录模块、判断模块和提示模块；其中，
摄像模块按照预设的成像周期获取用户的面部成像并发送至眼球捕捉模块；
眼球捕捉模块从获取的面部成像中捕捉用户的瞳孔，根据是否能够从面部成像中捕捉到用户的瞳孔判断用户的用眼状态；用眼状态包括睁眼状态和闭眼状态；当用眼状态发生从睁眼状态到闭眼状态再到睁眼状态的改变时，判定用户发生一次眨眼、并向记录模块发送眨眼信号；
记录模块按照预设的检测周期记录每个检测周期的序列号；记录模块中眨眼次数的初始值为零，每接收到一个眨眼信号，记录模块将眨眼次数加一；记录模块还用于实时将当前检测周期的序列号和眨眼次数发送至判定模块；
判断模块以检测周期的序列号和/或检测周期内的眨眼次数作为疲劳状态参数，若当前检测周期的疲劳状态参数满足预设的疲劳状态阈值的触发条件时，判定用户进入用眼疲劳状态、并向提示模块发送示警信号；
提示模块接收到示警信号后向头戴设备发送示警信息，包括：文字信息、和/或语音信息、和/或视频信息；
其中，成像周期小于检测周期和用户眨眼一次所需的时间；疲劳状态阈值包括：序列号阈值和眨眼次数阈值；
触发条件为：
与条件：以检测周期的序列号和检测周期内的眨眼次数作为疲劳状态参数，当前检测周期的序列号达到序列号阈值、并且当前检测周期内的眨眼次数达到眨眼次数阈值；或者，
或条件：以检测周期的序列号和检测周期内的眨眼次数作为疲劳状态参数，当前检测周期的序列号达到序列号阈值、或者当前检测周期内的眨眼次数达到眨眼次数阈值；或者，
仅条件：仅以检测周期的序列号作为疲劳状态参数，当前检测周期的序列号达到序列号阈值；或者仅以检测周期内的眨眼次数作为疲劳状态参数，当前检测周期内的眨眼次数达到眨眼次数阈值。
优选地，若连续N个面部成像中均能够捕捉到用户的瞳孔，眼球捕捉模块判定用户处于睁眼状态；若连续N个面部成像中均无法捕捉到用户的瞳孔，眼球捕捉模块判定用户处于闭眼状态；其中，N为不小于1的整数。
优选地，防疲劳系统进一步包括：服务器；
记录模块进一步用于：记录每个检测周期的序列号对应的用户佩戴头戴设备的时间，根据用户佩戴头戴设备的时间、每个检测周期的序列号和眨眼次数生成时间频次表，并将时间频次表上传至服务器；
时间频次表中包括：每个检测周期的序列号、与序列号对应的时间段和眨眼次数的映射关系。
优选地，防疲劳系统进一步包括：输入输出模块，用于：设定疲劳状态阈值和所述疲劳状态阈值的触发条件；
设定疲劳状态阈值包括：接收用户输入的疲劳状态阈值；或者，根据用户的查询指令从服务器获取并显示当前用户的时间频次表，将用户从时间频次表中选择的一组数据发送给判断模块；
判断模块将接收的一组数据作为疲劳状态阈值并存储；一组数据是指一个序列号、以及与序列号对应的眨眼次数。
优选地，服务器进一步用于：确定当前的疲劳状态阈值和疲劳状态阈值的触发条件、并发送至判断模块；
确定当前的疲劳状态阈值和疲劳状态阈值的触发条件具体包括：
从服务器的历史数据库中获取当前用户的历史序列号阈值或历史眨眼次数阈值，以历史序列号阈值的最小值或历史眨眼次数阈值的最小值所对应的历史触发条件作为当前的触发条件；从服务器的历史数据库中获取与当前的触发条件对应的所有历史序列号阈值和所有历史眨眼次数阈值，以所有历史序列号阈值的期望值作为当前的序列号阈值、以所有历史眨眼次数阈值的期望值作为当前的眨眼次数阈值；或者，
从服务器的历史数据库中获取所有用户的历史序列号阈值或历史眨眼次数阈值，以所有用户的历史序列号阈值的最小值或历史眨眼次数阈值的最小值所对应的历史触发条件作为当前的触发条件；从服务器的历史数据库中获取与当前的触发条件对应的所有用户历史序列号阈值和所有用户历史眨眼次数阈值，以所有用户历史序列号阈值的期望值作为当前的序列号阈值、以所有用户历史眨眼次数阈值的期望值作为当前的眨眼次数阈值。
本发明通过将当前检测周期的序列号和/或当前检测周期内的眨眼次数与预设的疲劳状态阈值进行比较，当前检测周期的疲劳状态参数满足预设的疲劳状态阈值的触发条件时，能够及时判定用户进入用眼疲劳状态，从而能够及时提醒用户，保护用户的眼睛；通过将检测周期的序列号与预设的序列号阈值进行比较，能够根据用户佩戴头戴设备的时长判定用户是否进入用眼疲劳状态；通过将当前检测周期内的眨眼次数与预设的眨眼次数阈值进行比较，能够根据用户的用眼频率判定用户是否进入用眼疲劳状态；通过以是否能够从面部成像中捕捉到用户的瞳孔判断用户的用眼状态、进而确定用户的眨眼次数，与现有技术的根据用户眼部肌肉确定用眼状态相比，数据计算量小，判定过程简单方便，容易实现。
附图说明
通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：
图1是示出根据本发明的头戴设备的防疲劳方法示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
为了解决现有技术中存在的问题，本发明以检测周期的序列号和/或眨眼次数作为疲劳状态参数，当用户佩戴头戴设备后的某个检测周期的疲劳状态参数满足预设的疲劳状态阈值的触发条件，判定用户进入用眼疲劳状态，然后向头戴设备发送示警信息。
下面结合图1对根据本发明的头戴设备的防疲劳方法进行详细说明。本发明中，防疲劳方法包括：
S1、在每个检测周期内按照预设的成像周期获取用户的面部成像，记录当前检测周期的序列号，并从获取的面部成像中捕捉用户的瞳孔；
S2、根据是否能够从面部成像中捕捉到用户的瞳孔判断用户的用眼状态。通过以是否能够从面部成像中捕捉到用户的瞳孔判断用户的用眼状态、进而确定用户的眨眼次数，与现有技术的根据用户眼部肌肉确定用眼状态相比，数据计算量小，判定过程简单方便，容易实现。用眼状态包括睁眼状态和闭眼状态；当用眼状态发生从睁眼状态到闭眼状态再到睁眼状态的改变时，判定用户发生一次眨眼；
S3、以检测周期的序列号和/或检测周期内的眨眼次数作为疲劳状态参数，若当前检测周期的疲劳状态参数满足预设的疲劳状态阈值的触发条件时，判定用户进入用眼疲劳状态；
S4、判定用户进入用眼疲劳状态后，向头戴设备发送示警信息，包括：文字信息、和/或语音信息、和/或视频信息。
用户佩戴头戴设备的时间越长，眼睛越容易疲劳，因此可以通过用户佩戴头戴设备的时长判定用户是否进入用眼疲劳状态。用户佩戴头戴设备后，现有技术往往连续记录用户在每个时刻的用眼状态，在确定用户佩戴头戴设备的时长时，由于需要根据用户佩戴头戴设备的起止时间进行计算，因此数据采集和计算量较大，尤其是当佩戴时间跨越两个不同的时段，比如跨越两天或两年等时，采集用户佩戴头戴设备的起始时间时必须记录包括日期在内的数据，使得根据时长判定用户是否进入用眼疲劳状态的过程较繁琐。此外，上述方式也不利于比较用户佩戴头戴设备后的不同时段内的用眼状态。
本发明以检测周期的序列号表征用户佩戴头戴设备的时长，通过将检测周期的序列号与预设的序列号阈值进行比较，能够根据用户佩戴头戴设备的时长判定用户是否进入用眼疲劳状态。以检测周期的序列号表征用户佩戴头戴设备的时长，一方面能够避免由于根据用户佩戴头戴设备的起止时间计算用户佩戴头戴设备的时长而导致的繁琐过程，简化数据采集方式和采集量；另一方面，通过获取与检测周期的序列号对应的眨眼次数即可比较不同检测周期内用户的用眼状态，简单方便。
成像周期是指相邻两次获取面部成像所间隔的时间，即获取面部成像的周期。检测周期大于成像周期，通过获取每个检测周期内的多个面部成像，能够确定用户在每个检测周期内的眨眼次数，进而可以根据用户在每个检测周期内的用眼频率判定用户是否进入用眼疲劳状态。
成像周期小于用户眨眼一次所需的时间。若成像周期大于或等于用户眨眼一次所需的时间时，用户在该成像周期的用眼状态有可能从一种用眼状态变为另一种用眼状态，使得按照该成像周期采集的面部成像无法真实反应用户的用眼状态。
本发明中的触发条件可以是如下条件中的任意一种：与条件、或条件、仅条件。与条件是指：以检测周期的序列号和检测周期内的眨眼次数作为疲劳状态参数，当前检测周期的序列号达到序列号阈值、并且当前检测周期内的眨眼次数达到眨眼次数阈值。或条件是指：以检测周期的序列号和检测周期内的眨眼次数作为疲劳状态参数，当前检测周期的序列号达到序列号阈值、或者当前检测周期内的眨眼次数达到眨眼次数阈值。仅条件是指：仅以检测周期的序列号作为疲劳状态参数，当前检测周期的序列号达到序列号阈值；或者仅以检测周期内的眨眼次数作为疲劳状态参数，当前检测周期内的眨眼次数达到眨眼次数阈值。
为了提高对用户用眼状态判定的准确性，步骤S2可以按照如下方式判断用户的用眼状态：
若连续N个面部成像中均能够捕捉到用户的瞳孔，判定用户处于睁眼状态；若连续N个面部成像中均无法捕捉到用户的瞳孔，判定用户处于闭眼状态；其中，N为不小于1的整数。
为了便于用户了解其佩戴头戴设备时的用眼状态，步骤S3之后可以进一步包括：根据用户佩戴头戴设备的时间、每个检测周期的序列号和眨眼次数生成时间频次表，并将时间频次表上传至服务器；时间频次表中包括：每个检测周期的序列号、与序列号对应的时间段和眨眼次数的映射关系。
本发明以检测周期的序列号表征用户佩戴头戴设备的时长，用户查看时间频次表时，无法根据时间频次表中的检测周期序列号准确判断佩戴头戴设备的具体时间，尤其是当服务器中存储用户多次佩戴头戴设备的多个时间频次表、或者每次佩戴头戴设备的检测周期都不同时。本发明将与序列号对应的时间段包含在时间频次表中，能够避免上述问题。用户可以通过登录头戴设备或其他移动终端上安装的APP(应用软件)查询时间频次表，也可以通过登录服务器查询时间频次表，一方面便于了解每次佩戴头戴设备的用眼状态信息，另一方面也可以为下次使用头戴设备时设定疲劳阈值提供参考。
在本发明的一些实施例中，步骤S1之前进一步包括：
设定疲劳状态阈值，包括：直接输入疲劳状态阈值，或者从时间频次表中选择一组数据作为疲劳状态阈值；一组数据是指一个序列号、以及与序列号对应的眨眼次数；
设定疲劳状态阈值的触发条件。
用户将每次佩戴头戴设备的时间频次表上传至服务器之后，服务器可以基于接收的时间频次表为用户提供设定疲劳状态阈值的建议，也可以直接为用户确定当前的疲劳状态阈值及触发条件。
在一些实施例中，步骤S1之前包括：
从服务器的历史数据库中获取当前用户的历史序列号阈值或历史眨眼次数阈值，以历史序列号阈值的最小值或历史眨眼次数阈值的最小值所对应的历史触发条件作为当前的触发条件；
从服务器的历史数据库中获取与当前的触发条件对应的所有历史序列号阈值和所有历史眨眼次数阈值，即获取历史数据库中具有相同触发条件的当前用户的所有历史序列号阈值和所有历史眨眼次数阈值。以所有历史序列号阈值的期望值作为当前的序列号阈值、以所有历史眨眼次数阈值的期望值作为当前的眨眼次数阈值。
在另一些实施例中，步骤S1之前包括：
从服务器的历史数据库中获取所有用户的历史序列号阈值或历史眨眼次数阈值，以所有用户的历史序列号阈值的最小值或历史眨眼次数阈值的最小值所对应的历史触发条件作为当前的触发条件；
从服务器的历史数据库中获取与所述当前的触发条件对应的所有用户历史序列号阈值和所有用户历史眨眼次数阈值，即获取历史数据库中具有相同触发条件的所有用户的所有历史序列号阈值和所有历史眨眼次数阈值。以所有用户历史序列号阈值的期望值作为当前的序列号阈值、以所有用户历史眨眼次数阈值的期望值作为当前的眨眼次数阈值。
本发明还提供了实现上述防疲劳方法的系统，如图1所示，包括：摄像模块10、眼球捕捉模块20、记录模块30、判断模块40和提示模块50：
摄像模块按照预设的成像周期获取用户的面部成像并发送至眼球捕捉模块；
眼球捕捉模块从获取的面部成像中捕捉用户的瞳孔，根据是否能够从面部成像中捕捉到用户的瞳孔判断用户的用眼状态；当用眼状态发生从睁眼状态到闭眼状态再到睁眼状态的改变时，判定用户发生一次眨眼、并向记录模块发送眨眼信号；优选地，若连续N个面部成像中均能够捕捉到用户的瞳孔，眼球捕捉模块判定用户处于睁眼状态，若连续N个面部成像中均无法捕捉到用户的瞳孔，眼球捕捉模块判定用户处于闭眼状态，N为不小于1的整数。
记录模块按照预设的检测周期记录每个检测周期的序列号；记录模块中眨眼次数的初始值为零，每接收到一个眨眼信号，记录模块将眨眼次数加一；记录模块还用于实时将当前检测周期的序列号和眨眼次数发送至判定模块；
判断模块以检测周期的序列号和/或检测周期内的眨眼次数作为疲劳状态参数，若当前检测周期的疲劳状态参数满足预设的疲劳状态阈值的触发条件时，判定用户进入用眼疲劳状态、并向提示模块发送示警信号；
提示模块接收到示警信号后向头戴设备发送示警信息，包括：文字信息、和/或语音信息、和/或视频信息；
其中，成像周期小于检测周期和用户眨眼一次所需的时间；疲劳状态阈值包括：序列号阈值和眨眼次数阈值。
优选地，防疲劳系统进一步包括：服务器(图中未示出)；
记录模块进一步用于：记录每个检测周期的序列号对应的用户佩戴头戴设备的时间，根据用户佩戴头戴设备的时间、每个检测周期的序列号和眨眼次数生成时间频次表，并将时间频次表上传至服务器；
时间频次表中包括：每个检测周期的序列号、与序列号对应的时间段和眨眼次数的映射关系。
优选地，防疲劳系统进一步包括：输入输出模块(图中未示出)，用于：设定疲劳状态阈值和疲劳状态阈值的触发条件；
设定疲劳状态阈值包括：接收用户输入的疲劳状态阈值；或者，根据用户的查询指令从服务器获取并显示当前用户的时间频次表，将用户从时间频次表中选择的一组数据发送给判断模块；
判断模块将接收的一组数据作为疲劳状态阈值并存储；一组数据是指一个序列号、以及与序列号对应的眨眼次数。
优选地，服务器进一步用于：确定当前的疲劳状态阈值和疲劳状态阈值的触发条件、并发送至判断模块；
在一些实施例中，确定当前的疲劳状态阈值和疲劳状态阈值的触发条件具体包括：
从服务器的历史数据库中获取当前用户的历史序列号阈值或历史眨眼次数阈值，以历史序列号阈值的最小值或历史眨眼次数阈值的最小值所对应的历史触发条件作为当前的触发条件；
从服务器的历史数据库中获取与当前的触发条件对应的所有历史序列号阈值和所有历史眨眼次数阈值，以所有历史序列号阈值的期望值作为当前的序列号阈值、以所有历史眨眼次数阈值的期望值作为当前的眨眼次数阈值。
在另一些实施例中，确定当前的疲劳状态阈值和疲劳状态阈值的触发条件具体包括：
从服务器的历史数据库中获取所有用户的历史序列号阈值或历史眨眼次数阈值，以所有用户的历史序列号阈值的最小值或历史眨眼次数阈值的最小值所对应的历史触发条件作为当前的触发条件；
从服务器的历史数据库中获取与当前的触发条件对应的所有用户历史序列号阈值和所有用户历史眨眼次数阈值，以所有用户历史序列号阈值的期望值作为当前的序列号阈值、以所有用户历史眨眼次数阈值的期望值作为当前的眨眼次数阈值。
与现有技术相比，本发明能够自动判断用户是否进入用眼疲劳状态，并在用户进入用眼疲劳状态后向用户发送提示信息，帮助用户保护好自己的眼睛，并且简单方便，容易实现。
虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。