标签: 智能穿戴设备

“未来，监测我们健康的将主要是光学传感器。” 光学测量，正在我们的生活中无处不在，将其统筹划分，可以分为以下3大类：生物特征识别，3D传感与交互，以及生命体征监测。 “我们目前正在经历健康监测领域的范式转变。光学正在取代电学。”Christoph Göltner博士说，身在加州的这位艾迈斯欧司朗光学传感器营销工程师对这一趋势无比确信。 一段时间以来，光学解决方案一直用于可穿戴健身臂带和智能手表，以监测我们的生命体征。其原理是通过LED 照亮皮肤和组织直至血管。光被血液中的血红蛋白吸收，根据吸收率，传感器可以算出脉搏数和血氧饱和度。例如，绿光主要用于测量脉搏，因为它最容易被红细胞吸收；红外光用于测量易于测量脉搏的地方，比如耳垂，同时也能与红光一起测量血氧饱和度。 1 、 “新”穿戴新在哪里？ 后疫情时代将生命体征监测推向一个新高度。健康，这个人人都关注的终身话题，正在以各式各样的产品形式聚集在人们周边，例如当下强调的“新”穿戴。 “新”穿戴跟前几年的可穿戴，有着怎样的区别？ 首先，需要具备医疗级的测试准确度。 当前，人们越来越强调测试的准确度，从而用可穿戴设备的数据做一些医疗方面的指导、建议。例如，我们已经可以看到，在准确的心率测试基础上，也会逐渐添加更多的测试指标，例如血氧、血压、甚至是血糖。 其次，需要具有持续监测能力。 我们每年都做体检，而体检报告中的很多指标都只是反映用户在当时特定时间点的健康状况。因此，“新”穿戴更讲求持续的监测，长期的跟踪。即便是针对一个简单的生命体征进行持续测量，例如体温或者心率，它随着时间累计的数据，对于我们判断身体健康状况都具有非常重要的意义。 第三，需要强化数据解读的能力。 基于健康的可穿戴到现在已经做了不止5、6年了，可穿戴生态系统逐渐在发展、完善，这个行业对于获得数据的解读能力也是在不断提高——通过对若干生命指标的交叉比对以及分析，来寻找它们之间的关联。当然，这本质上也是可穿戴健康与大数据、人工智能技术的一种结合。 2 、 “新”穿戴需要光学测量技术的新进阶 随着光学技术的进步，心率测量、光电容积脉搏波图 (PPG) 和心电图 (ECG)等生命体征监测功能在智能可穿戴设备中开始普及，个人用户或健康专业人士得以更便捷地获取个体生命体征的数据，及时、准确监测身体健康状态或评估疾病发作可能。 根据Strategy Analytics的数据，在2020年全球首次售出了超过 5亿部 可穿戴设备。而在这些可穿戴产品中，也越来越多地搭载医学测量模块，可以测量人体的心率、血氧饱和度、血压、血糖等生理参数，就像是一个随身携带的“24小时微型体检实验室”，为人们的健康提供全天候的监护。 心电图测量：从量化生活到拯救生命 统计数据表明，医疗应用对于监测血液循环十分重要。心血管疾病是西方工业化国家人口的主要死亡原因，约占40%。通过持续监测高危患者的生命体征，可以避免很多此类死亡病例。然而，常规的监测方法心电图 (ECG) 并不适合日常使用。 相反，配备了光学传感器的小型移动设备可以持续采集数据并发出即时警报。 Göltner 表示：“光学解决方案能够做到非常精确。它们提供长时段的无创测量，比贴在皮肤上的电极要舒服得多。” 这得益于 LED 技术的快速发展。近年来，具有窄幅光谱带宽的高效LED 在薄膜芯片技术的支持下进入市场。艾迈斯欧司朗通过用于生物监测的BIOFY 产品系列实现了40% 的绿色效率提升，这在以前是无法实现的。再加上组件小型化和热稳定性方面的进展，全新的系统设计诞生了。 但就可靠的精度而言，医疗应用的门槛很高。除了提高制造精度，工程师们也在寻找新的方法。例如，他们让光通过多条路径，以此使用上最佳信号。下一个趋势是将VCSEL（垂直腔面发射激光器）用作更高级的光源。Göltner 解释说：“它们不仅能提高能源效率，而且由于辐射性能更佳，波长分布更窄，它们的精确度会更高。” 未来，改进的光学解决方案可以在 心房颤动 （心室纤维性颤动——能导致心跳停止的心脏短路）威胁生命时对心律失常患者发出警告。例如，加利福尼亚的一家初创公司目前正在开发一种腕带产品，通过使用 BIOFY 传感器对脉搏进行永久监测。其目的是及早发现心律失常，从而预防房颤甚至心脏病发作。 血氧饱和度：改善睡眠 另一个应用领域是监测血氧饱和度。这需要两种光源——红光和红外线。两者被红细胞吸收的方式不同，血氧饱和度可以通过此差异来确定——多年来，医院每天都在应用这一原则。 “对于患有睡眠呼吸暂停综合症这一常见病的人士来说，这可能是生与死的区别，”Göltner说，“患有这种疾病的患者在睡眠中会停止呼吸，这会损害人体重要功能，导致大脑缺氧。在这方面，也已经有经过初步认证的医疗产品能在夜间监测血氧饱和度，并在血液中的氧含量降低时提醒睡着的人。” 血糖：无痛测量 研究人员在无创血糖测量领域也进行了深入的研究。虽然目前糖尿病患者必须通过穿刺或植入物以测量血糖， 但红外光谱和光热检测技术的结合有望在未来实现持续且无痛的血糖测量。 一个持续监测血糖值是否过高或过低的手环，将极大地简化全球4 亿多糖尿病患者的生活。 心胜于物：脑电波测量 使用思想来控制设备是光学传感器的未来应用。 Göltner 对其可行性十分感兴趣：“我自己也测试过，很惊讶它竟然如此有效。只要集中注意力，我就能在屏幕上将球从右向左移动。”到目前为止，连接到头部的电极已被用于测量脑电波 (EEG)。光学测量方法更为精确，且不容易受到干扰。 “这不是噱头，”Göltner解释道，“数百名科学家和工程师已着手开发测量脑电波的传感器。其主要应用领域将是人机交互，但在遥远的未来，人们能够以这种方式刺激瘫痪患者的神经。” 尽管距离这样的应用出现还需要很多年，但已有证据表明光学技术确实有效。这就是为什么Göltner可以坚定地说：“从全球范围看，光学迈向医学领域的成功之路才刚刚开始。”

引言：探索AR的神奇世界，我们将从 二维码的 诞生谈起。在这个科技的海洋中， 二维码是 如何帮助AR实现数据获取与位姿识别的呢？让我们一起揭开这层神秘的面纱！ 一、 二维码的 由来 二维码是 将数据存储在图形中的技术，在1994年由 腾弘原 （Masahiro Hara）发明。这里还有一个趣闻， 腾弘原在 发明 二维码后 放弃了申请专利，他说了这么一句话：“这种技术其实随便找个网络工具就能实现，所以这么简单的东西，我就不收专利费啦。”，这也是二 维码得以 广泛应用的原因之一。 于1999年，加藤博一等人率先将AR技术与二 维码联系 起来，结合 二维码技术 ，开发了 ARToolKit 这一AR工具，这一工具在 当今仍 被广泛使用。让 我们切回主题 ，谈一谈 二维码是 如何在AR中得到应用的。 二、 二维码的 工作原理 二维码可以 为AR提供两样信息：ID和位姿，接下来让我们一一介绍 1. ID识别 首先，我们需要约定 二维码的 尺寸： 二维码存在 40 种尺寸，也就是 二维码每行 /列中的小方块的个数，在官方文档中，尺寸又被命名为 Version。尺寸与 Version 存在线性关系：Version 1 是 21×21 的矩阵，Version 2 是 25×25 的矩阵，每增加一个 Version，尺寸都会增加 4。 接下来，我们会为 二维码划分 区域，并编码： 二维码的 各部分都有自己的作用，基本上可被分为定位、功能数据、数据内容三部分： 1） 定位区域 ： 定位图形 ：用于标记 二维码矩形 的大小；用三个定位图案即可标识并确定一个 二维码矩形 的位置和方向 定位图案分隔符 ：用白边框将定位图案与其他区域区分； 校正图形 ：只有在 Version 2 及其以上才会需要，用于矫正 二维码的 形变 2） 功能数据 ： 格式信息 ：存在于所有尺寸中，存放格式化的数据 版本信息 ：用于 Version 7 以上，需要预留两块 3×6 的区域存放 部分版本信息； 3） 数据内容 ：剩余部分存储 二值化的 数据内容，例如黑色方块代表1，白色方块代表0，此外数据内容还包括补齐符、纠错码、结束符等 接下来是识别 ： 输入图像，通过相机捕获图像 图像二值化，通过图形算法将图像进行 二值化处理 ，即将图像变为黑白两色的图像 提取具有一定面积的连续区域 提取 矩形 区域的轮廓 对矩形区域内部的图案进行解析，识别标识内容 由此，相机可以“认出”二 维码及二维码 的内容，将 二维码的 功能数据中的ID提取出来，这些ID可以是网站，可以是一个登录申请，也可以是激活设备某个功能的字符串 2. 位姿识别 此外，二 维码也 可帮助AR设备进行位姿识别，什么是位姿识别呢？就是让设备知道自己和二 维码之间 的距离和相对的姿态关系，也即 二维码离我 多远？ 二维码是 左右倾斜、还是前后俯仰？ 位姿识别过程与ID识别类似，不过不同之处是，在提取各区域的轮廓后，位姿识别最需要的信息，是二 维码区域 4个角的顶点坐标（ Xi ​ , Yi ​ ）。 首先，我们用示意图表示摄像机的坐标系、图像坐标系（摄像机拍摄的平面图形的坐标系）、标识坐标系（二维码在现实中所在的坐标系） 我们通过相机拍摄到的图像坐标系的点（ Xi ​ , Yi ​ ），与相机内置的矫正矩阵 K ，可以求得旋转变换矩阵 R 与平移向量 t ，其中， R 表示二 维码相对 相机发生的旋转， t 表示二 维码相对 相机发生的平移 大致求解流程如下： 结合对二维码在图像坐标系的4个顶点所得的4项公式，我们便可求得矩阵 R 与 t ，得到 二维码的 旋转方位与平移方位，也可由此利用二 维码实现 各式的AR应用 。 三、 各式各样的二维码 以上是对 二维码工作 原理的简单介绍，而在实际生活中， 二维码的 形态也在不断更迭，除了我们日常见到的二维码，现在已经出现了防遮挡二维码、红外隐形二维码、随机点二维码、微透镜 片二维码 等，这些新型二维码，也可以和AR结合，帮助我们更好地与现实世界的物体进行交互。 参考文献 :版权声明：本文为CSDN博主「琦小虾」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。 原文链接： 二维码生成 原理及解析代码 :《 增强现实（A R ）技术权威指南》

感光百科：芯片级滤光技术 芯片级滤光技术，是一种在成像传感器上集成的像素级光谱滤光器技术。 这种技术可以提供更高的光谱分辨率（例如5-30nm），并且可以在大批量制造中实现。与传统的RGB滤光片不同，芯片级滤光技术不需要复杂且笨重的光学元件或包装，或是慢速扫描与复杂的校准。 01、为什么滤光要做到芯片级？ 以可穿戴健康监测领域为例，在接收端，即PD（光电二极管）部分，接收光信号时环境当中可能存在各种颜色、各种波段的光干扰。 但作为接收端仅仅需要有用的光信号，此时就要考虑在PD上应用滤光技术。 “讲到滤光技术，它其实分很多种，”艾迈斯欧司朗亚太区健康监测高级市场经理王亚琴介绍道，“比如，下图左侧的封装材料滤光技术，它是一种基于封装的滤光膜技术。” 从图上可以看到，封装材料滤光技术的封装表面都是黑色的，这正是因为在表面材料中掺了黑色因子以改变PD的光敏曲线，从而实现滤光。“这类技术在传统的汽车、工业领域中应用普遍，但对于消费电子中的可穿戴健康监测而言则不行。” 可穿戴健康监测设备（比如手表、手环）普遍尺寸较小，采用封装材料滤光技术，当光从不同角度入射时，比如说侧面入射和正面入射，光所穿越的散射层路径长短是不一样的，这就导致光从不同角度入射时，PD的光谱特性改变了。 “如果是这样，在随后去除环境噪声时将更为麻烦。” 此时，芯片级滤光技术的优势将真正显现，基于硅材芯片表面做微米级别的多层滤光膜，大约5μm左右，通过一层微观的光学镀膜从而改变PD的光谱特性曲线，而且由于采用芯片级技术，也将极大改善上文提到的角度差异性问题。 可以起到什么作用？ 通过改变设备中光敏器件的光敏曲线，起到滤光作用，比如，可以根据具体应用需求，去增强芯片对于某一特定波段的敏感度，也可以去降低该芯片对于某一特定波段的敏感度；当然如果是发射管的话，也可以通过镀膜改变它的发射光谱。 02、应用于产品？ 将芯片级滤光技术应用于产品，可以以艾迈斯欧司朗的SFH 2201为例具体分析。 这是一款蓝绿增强的光电二极管。那什么是蓝绿增强？ 以下图中右侧的图为准，图中蓝色的曲线是艾迈斯欧司朗上一代产品SFH 2200——一款常规的基于硅的光敏二级管。它的典型光敏曲线是峰值在940nm的蓝色曲线。 通过对SFH 2200进行芯片级滤光技术，也就是蓝绿增强的镀膜，即可提高它对蓝光及绿光波段的敏感度（如图中所示的绿色曲线）。 根据测试数据，在530nm的绿光波段，利用了芯片级滤光技术的SFH 2201比上一代产品的敏感度提升了30%左右，此波段的光电转化效率提升到了0.45A/W。 “这在业内也是比较高的转换指标了。” 而这也将极大提升可穿戴健康监测设备在获取脉率、血压测量值等生命监测结果时的测量精度。 03、提升系统效率 “我们去年新上了2款PD产品，SFH 2705和SFH 2706，同样采用了蓝绿增强镀膜。” 这两款产品最主要的区别在尺寸，SFH 2705近似正方形，而SFH 2706近似长方形，便于客户匹配不同应用场景。 以SFH 2706为准，它是SFH 2703的下一代产品，由于采用蓝绿增强镀膜，它对绿光（530nm）波段的敏感度提升了近30%，对于红光（660nm）波段的敏感度提升了将近10%，因此在这些波段下的信号也更强。 灵敏度的大幅提高，也能让客户进而优化功率预算，通过减小LED驱动电流来延长应用的电池续航时间，特别是与高亮度的单绿光发射器，比如CT DBLP32.12结合使用时，由于LED产品亮度以及PD端灵敏度的大幅增加，心率监测应用系统的整体效率都将进一步提升。

怀揣创业梦 实现中国梦 ——2014“英特尔-清华”全国大学生创新创业营圆满落幕   2014年7月22日，北京——2014“英特尔—清华”全国大学生创新创业营（以下简称“创业营”）近日在清华大学圆满落幕，来自全国22所大学的39支大学生创业团队参加了本届创业营。创业营活动将全国有志于创业的青年学子集聚一堂，以优质的资源、广阔的平台，助力青年创业者实现梦想，促进我国创新事业的发展和创新人才的培养。   今年“创业营”的一大特点便是90后已担当大任。这些创业团队从小处着眼，心系社会责任，创业项目更多关注残疾人扶持、环境治理、孕妇关爱、手机防辐射等社会方面。与去年相比，今年的创业项目通过学校推荐和推选委员会推荐两个渠道进行筛选，项目主题更加丰富，项目质量明显提升。   本届“创业营”获得特等奖的三支团队分别是大连理工大学Opti-faith团队、浙江大学回车科技团队和清华大学紫晶立方团队。他们将于2014年11月代表中国队出征在美国举办的2014年英特尔®全球挑战赛——伯克利*总决赛。他们的创业项目主要在智能穿戴、脑电波设备和3D打印三个方面。   来自大连理工的Opti-faith团队专注于智能穿戴设备的开发，他们的智能手环可通过监测手势运动所引起的肌腱变化，将手部物理动作转换成机器语言；紫晶立方团队来自清华大学，他们致力于开发低成本、高质量的桌面级3D打印机，专注于为教育应用、家庭应用、艺术设计、快速原型开发等领域提供3D打印技术解决方案；浙江大学的回车科技团队致力于可穿戴式设备的研发与推广，他们的产品EEGandEMG主要有三个方向：科技展览、脑电波注意力培训，以及脑电产品技术与服务。   清华大学党委副书记史宗凯表示，“培养和造就创新人才，是我国高校的使命和价值。作为清华大学和英特尔的长期合作项目，创业营通过不断整合各级各类的优质资源，为青年创业者提供了多样化、高质量的创业课程和活动内容，获得了高校师生的一致好评。大学生的创业计划不仅别出心裁，也逐渐更加接近实际操作和市场运作，有些创业项目的商业价值甚至在世界范围内获得了极高的认可。希望同学们继续发挥自己的优势，再创佳绩。”   英特尔企业事务部全球战略计划与营销总监斯泰西•帕尔默出席闭幕式并受邀致辞，他表示，“全国大学生创业营活动是属于大学生创业者的盛会，有创业梦想的大学生在这里互相协作，取长补短，绽放出非凡的激情和活力。英特尔非常荣幸能够参与这样一个重要的活动，我们努力为在创业路上深耕的年轻人提供最好的平台，同时鼓励更多大学生怀揣梦想，实践梦想。”   为更好地对接创业资源，满足学生对创业知识和技能的渴求，“创业营”为学院精心设计了一系列课程，涵盖创业营销、团队管理、投资沟通、商务谈判、商业计划书的撰写等各个实用领域。由学术专家、行业领袖、资深创业导师和英特尔投资经理授业解惑，引导讨论，分享创业经验和行业见解。据“创业营”的调查问卷结果显示，超过七成的学员认为课程设置合理有趣，“创业营销：给顾客一个购买理由”、“创业与投资”和“中美高科技创业感悟”成为最受学员欢迎的三门课程。   为更加贴近真实的创业环境，“创业营”在课程之外开设投融资峰会，旨在为投资人和创业团队搭建有效的沟通平台。创业团队有机会与投资人面对面自由洽谈，获得投资人的直接反馈。今年的参展项目多以技术创业为主，涉及互联网、生物科技、电子、制造、医疗、教育等多个行业。此次参与“创业营”的大部分团队已注册公司，投入生产，并开始获利。   自2009年开营以来，中国大学生的创业热情日趋高涨，创业项目日益成熟。作为创新的引领者和支持者，英特尔深知青年人最富有创业的梦想和激情，是全球应对未来挑战的关键力量。通过大力支持创业营活动，英特尔号召更多年轻人走上创业之路，通过技术能力和创新精神解决社会问题，促进经济、民生和社会的发展。