一种用于VR场景检测用户疲劳的小型设备

本技术涉及vr领域，尤其涉及一种用于vr场景检测用户疲劳的小型设备。

背景技术：

1、近年来，虚拟现实技术迅速发展，并且在多个领域取得了显著的应用进展，比如教育领域中的虚拟实验室、虚拟展厅等应用已经取得了不小的成就。然而，虚拟现实技术还未在学校中得到广泛普及，主要原因在于高度沉浸感的vr设备相对昂贵，考虑到教育成本，学校更倾向于经济实惠的vr头显，但是这些头显通常具有有限的功能，容易导致用户产生眩晕等不适状况，同时因为沉浸感有限，用户可能会失去兴趣并感到疲劳，从而影响教学效果。

2、为了促使虚拟现实技术更好地辅助教育，本技术设计了一个小型设备，该设备通过接收来自vr头显的用户眼部图像，分析出用户的注视点以及用户的疲劳度，实现帮助vr头显进行注视点渲染，进一步提高用户的沉浸感，同时该设备能够在检测到用户疲劳时，给予用户一定的提示，帮助用户重新集中注意力。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种用于vr场景检测用户疲劳的小型设备，能够为vr设备提供注视点渲染所需要的注视点，还能够检测用户在使用vr设备时是否疲劳，如果疲劳会及时给予用户提醒，使其重新集中注意力，为虚拟现实技术应用到教育领域提供了一种新的解决方案。

2、本实用新型的技术方案为：一种用于vr场景检测用户疲劳的小型设备，包括处理器模块、供电模块、通讯模块、提示模块和存储模块；处理器模块分别与供电模块、通讯模块、提示模块和存储模块电连接；

3、其中处理器模块与通讯模块通过扩展usb接口连接，处理器模块与提示模块直接连接；

4、其中处理器模块包含处理器芯片和电源管理模块，处理器芯片采用bcm2835_53pin芯片，电源管理模块采用5v电压直接供电和5v电压转3v3电压供电；5v电压直接供电给提示模块，5v电压转3v3电压给通信模块、存储模块和处理器模块中的处理器芯片供电。

5、进一步的，供电模块采用5v电压给处理器模块直流供电。

6、进一步的，处理器模块与通讯模块通过扩展usb接口连接，具体为：处理器模块中电源管理模块的5v电压连接通讯模块，通讯模块发送信号线连接电阻r2，电阻r2另一端分别与5v电压转3v3电压、usb转串口芯片连接，通讯模块接收信号线连接电阻r1，电阻r1另一端分别与5v电压转3v3电压、usb转串口芯片连接，usb转串口芯片连接处理器模块中的处理器芯片。其中通讯模块为外置的具有usb接口的集成通讯模块，例如具有usb接口的集成蓝牙模块，具有usb接口的集成wifi模块等，外置的具有usb接口的集成通讯模块插入集成的usb接口。

7、进一步的，处理器模块与提示模块直接连接，即提示模块包含一个有源蜂鸣器和一个电极片，有源蜂鸣器和电极片分别与处理器模块中的处理器芯片直接连接，具体为：处理器芯片的引脚口连接电阻r3，电阻r3连接第一三极管npn1，第一三极管npn1分别连接处理器模块中电源管理模块的5v电压、有源蜂鸣器；处理器芯片的引脚口连接电阻r4，电阻r4连接第二三极管npn2，第二三极管npn2分别连接电感l1、电极片，电感l1连接处理器模块中电源管理模块的5v电压。

8、进一步的，存储模块通过扩展tf-ckt01-009d卡座接入sd卡，存储模块与处理器电连接，具体为：存储模块连接5v电压转3v3电压，存储模块连接5v电压转3v3电压之间引出一条支路，支路先并联连接电容c3和电容c4，再连接电阻r5，电阻r5另一端接地。

9、本实用新型的有益效果是：通讯模块首先接收来自vr头显的眼部图像，并将其发送给处理器模块，处理器模块通过公开的眼动追踪算法和眼部疲劳检测算法进行处理分析得出注视点和疲劳程度等数据，将这些数据发送给通讯模块、提示模块和存储模块，通讯模块将接收来自处理器模块的注视点等数据发送给vr头显，vr头显便可以利用注视点数据进行注视点渲染，即通过降低外围区域的分辨率，实现增加用户沉浸感的同时提升vr头显中的计算机图像处理器（gpu)的性能，提示模块根据处理器发送的疲劳预测结果判断是否需要给用户提供提示信息，若是需要则会通过蜂鸣器给予提示以及通过电极片给予用户轻微的电刺激，存储模块存储数据，以便处理器模块能够随时调用相关数据进行处理以及转发。

10、总而言之，本设备能够通过接收来自vr设备的眼部图像，并对图像进行处理分析得到注视点和用户的疲劳程度等数据，注视点数据发送给vr头显帮助其进行注视点渲染，使其增加沉浸感的同时提升vr头显中的计算机图像处理器（gpu)的性能，还能够依据用户的疲劳程度判断用户是否疲劳，在用户感到疲劳时给予用户一定的提示，来督促用户使用vr设备的学习状态，为虚拟现实技术应用到教育领域提供了一种新的解决方案，并且该设备还有望能够为其他领域服务，比如检测疲劳驾驶等。

技术特征：

1.一种用于vr场景检测用户疲劳的小型设备，包括处理器模块、供电模块、通讯模块、提示模块和存储模块；其特征在于：处理器模块分别与供电模块、通讯模块、提示模块和存储模块电连接；

2.根据权利要求1所述的一种用于vr场景检测用户疲劳的小型设备，其特征在于：供电模块采用5v电压给处理器模块直流供电。

3.根据权利要求1所述的一种用于vr场景检测用户疲劳的小型设备，其特征在于：处理器模块中电源管理模块的5v电压连接通讯模块，通讯模块发送信号线连接电阻r2，电阻r2另一端分别与5v电压转3v3电压、usb转串口芯片连接，通讯模块接收信号线连接电阻r1，电阻r1另一端分别与5v电压转3v3电压、usb转串口芯片连接，usb转串口芯片连接处理器模块中的处理器芯片。

4.根据权利要求1所述的一种用于vr场景检测用户疲劳的小型设备，其特征在于：提示模块包含一个有源蜂鸣器和一个电极片，有源蜂鸣器和电极片分别与处理器模块中的处理器芯片直接连接；处理器芯片的引脚口连接电阻r3，电阻r3连接第一三极管npn1，第一三极管npn1分别连接处理器模块中电源管理模块的5v电压、有源蜂鸣器；处理器芯片的引脚口连接电阻r4，电阻r4连接第二三极管npn2，第二三极管npn2分别连接电感l1、电极片，电感l1连接处理器模块中电源管理模块的5v电压。

5.根据权利要求1所述的一种用于vr场景检测用户疲劳的小型设备，其特征在于：存储模块通过扩展tf-ckt01-009d卡座接入sd卡，存储模块连接5v电压转3v3电压，存储模块连接5v电压转3v3电压之间引出一条支路，支路先并联连接电容c3和电容c4，再连接电阻r5，电阻r5另一端接地。

技术总结
本技术公开了一种用于VR场景检测用户疲劳的小型设备，包括处理器模块、供电模块、通讯模块、提示模块和存储模块；处理器模块分别与供电模块、通讯模块、提示模块和存储模块电连接；其中处理器模块与通讯模块通过扩展USB接口连接，处理器模块与提示模块直接连接；其中处理器模块包含处理器芯片和电源管理模块，电源管理模块采用5V电压直接供电和5V电压转3V3电压供电。本技术的有益效果是：本设备能够检测用户是否疲劳，在用户感到疲劳时给予用户一定的提示，来督促用户使用VR设备的学习状态，为虚拟现实技术应用到教育领域提供了一种新的解决方案，并且该设备还有望能够为其他领域服务。

技术研发人员：程艳,何慧娟,姚宇肖,姚楠楠
受保护的技术使用者：江西师范大学
技术研发日：20230928
技术公布日：2024/1/15