本發(fā)明涉及可穿戴的人機交互設備領域，是一種可穿戴式的輸入輸出系統(tǒng)。

背景技術：

微型投影機又稱口袋式投影，主要通過三色投影光機，把傳統(tǒng)龐大的投影機精巧化、便攜化、微小化、娛樂化、實用化，使投影技術更加貼近生活和娛樂。目前微型投影機技術可以從兩方面進行分類：一、從光源角度分為LED和激光光源;二、從顯示芯片角度分為LCOS技術和DLP技術，其中LCOS對色彩的實現(xiàn)方式又分為色序型以及彩色濾光型2種方式。

將微投影技術運用在穿戴式人機活動設備上已有企業(yè)進行了成功的嘗試，例如Google glass，不過其功能限制極大，只能作為手機等移動設備的輔助設備，例如Apple watch。但是值得注意的是早期美國士兵頭盔上的信息系統(tǒng)，的確減少了人機交互步驟，同時更快速的實現(xiàn)戰(zhàn)場信息同步，使得人機交互的數(shù)據(jù)量大幅增加，更加直觀便捷。上述設備所具有的優(yōu)勢正是如今便攜式設備期許的升級方向。圖像作為人類信息獲取的最主要方式，在便攜設備運用將更加不可或缺。

另外其他的一些人機互動領域也在不斷發(fā)展。其中語音識別技術是最熱門領域之一。語音識別聽寫機在一些領域的應用被美國新聞界評為1997年計算機發(fā)展十件大事之一。經(jīng)過多年的發(fā)展，語音識別技術取得顯著進步，從實驗室走向市場。大量的商業(yè)網(wǎng)站開始支持語音輸入等輸入方法。還有手勢識別，表情識別等一系列增進人機互通便利性和信息種類的方法都在日臻完善。

隨著手機等便攜設備越來越普及，現(xiàn)在的人機交互需要一種全新的更加親近人的方式方法，顯然手持設備仍舊大幅限制了人的活動，而且交互體驗也不盡如人意，長期使用手機或平板電腦易引起手臂疲勞僵硬，頸椎病變增生，視力下降等諸多問題，現(xiàn)在的移動設備形態(tài)亟待一次革新，一大方向即穿戴設備，Apple和Google做了很好的嘗試。

隨之移動處理器性能日益強大，體積和功耗日益減小和降低，將一整個完整的電腦系統(tǒng)或移動處理設備佩戴到身體某個部位變得現(xiàn)實而且容易實現(xiàn)。Apple watch即為很好的例證。

但是目前乃至未來10-20年的手機等重量和體積受限的設備都無法滿足所有用戶對設備功能和性能，連續(xù)使用時間等不斷提升的需求。人機交互界面模塊與負責處理和存儲數(shù)據(jù)，對外通信的處理模塊集總設計長期存在系統(tǒng)復雜，笨拙，功耗大，散熱困難等等不利因素，嚴重影響了人機交互體驗。所以必須注意到，佩戴位置應該不局限于肩臂，腰背，頭部等，分散佩戴也是很好的解決途徑。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種移動設備與交互系統(tǒng)相互獨立的可穿戴式的輸入輸出系統(tǒng)，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種可穿戴式的輸入輸出系統(tǒng)，包括直接人機交互子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)組成，所述直接人機交互子系統(tǒng)固定于人體頭部，所述數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)佩戴于人體肩、腰或手臂等其他部位；

所述直接人機交互子系統(tǒng)包括視頻投射模塊、音頻播放及拾取模塊、觸摸控制模塊、佩戴檢測模塊、姿態(tài)檢測模塊、環(huán)境光檢測模塊和數(shù)據(jù)轉換模塊A，所述數(shù)據(jù)轉換模塊A分別連接視頻投射模塊、音頻播放及拾取模塊、觸摸控制模塊、佩戴檢測模塊、姿態(tài)檢測模塊、環(huán)境光檢測模塊；

所述數(shù)據(jù)轉換模塊A負責將從數(shù)據(jù)轉換模塊B模塊送過來的串行數(shù)據(jù)解串并分離出要送到視頻投射部分的視頻數(shù)據(jù)，和用于音頻播放的音頻數(shù)據(jù)，以及配置和控制各個模塊的控制數(shù)據(jù)；同時將攝像頭模塊送出的視頻數(shù)據(jù)，音頻播放及拾取模塊編碼后的音頻數(shù)據(jù)，佩戴檢測模塊以及姿態(tài)檢測模塊獲取的數(shù)據(jù)重新進行串行化編碼傳給數(shù)據(jù)轉換模塊B；數(shù)據(jù)轉換模塊A還將數(shù)據(jù)轉換模塊B提供的電能解耦合，完成向直接人機交互子系統(tǒng)的供電；

所述數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)，包括分別與物理接口模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、系統(tǒng)控制器模塊、藍牙模塊、電源模塊、狀態(tài)顯示模塊和數(shù)據(jù)轉換模塊B，所述電源模塊連接在物理接口模塊和數(shù)據(jù)轉換模塊B之間，所述數(shù)據(jù)接口模塊連接在數(shù)據(jù)轉換模塊B和物理接口模塊之間，所述系統(tǒng)控制器模塊連接在數(shù)據(jù)轉換模塊B和數(shù)據(jù)接口模塊之間，所述系統(tǒng)控制器模塊上還連接狀態(tài)顯示模塊；

所述數(shù)據(jù)轉換模塊B，將數(shù)據(jù)接口模塊送過來的音視頻數(shù)據(jù)，系統(tǒng)控制器模塊處理后數(shù)據(jù)進行串行化編碼后經(jīng)由物理線纜傳給數(shù)據(jù)轉換模塊A；同時數(shù)據(jù)轉換模塊B負責將數(shù)據(jù)轉換模塊A通過物理線纜傳送過來的數(shù)據(jù)進行串行數(shù)據(jù)解串然后分離出攝像頭模塊數(shù)據(jù)、拾取到的音頻數(shù)據(jù)、佩戴檢測模塊數(shù)據(jù)、姿態(tài)檢測模塊數(shù)據(jù)、環(huán)境光檢測模塊數(shù)據(jù)；并且由數(shù)據(jù)轉換模塊B和數(shù)據(jù)轉換模塊A共同建立起一個用于配置和控制各個模塊和傳輸信息的控制和輔助數(shù)據(jù)流通道；數(shù)據(jù)轉換模塊B還將電源模塊提供的電能耦合進串行數(shù)據(jù)總線，完成向直接人機交互子系統(tǒng)的供電，并且實時檢測線纜上是否有過流及開短路情況發(fā)生。

進一步的，所述直接人機交互子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)之間是物理線纜，采用屏蔽雙絞線或屏蔽同軸線，高帶寬配置下的上下行鏈路需要兩條物理線纜，當系統(tǒng)在某一使用場景下只有單向鏈路，或上下行鏈路分時使用，本發(fā)明系統(tǒng)可以只使用一條物理線纜。

進一步的，所述視頻投射模塊，將從數(shù)據(jù)轉換模塊A送來的圖像數(shù)據(jù)轉變?yōu)楣鈱W圖像，通過光學系統(tǒng)投影送入人眼，其可分辨率實現(xiàn)D1（704*576）以上的高分辨，并且投射鏡組配置有光學調整鏡組，使得投射視頻清晰與否不受佩戴人士近視或遠視影響，并且影像遠近可以調整。

進一步的，所述音頻播放及拾取模塊，將從數(shù)據(jù)轉換模塊A或藍牙模塊送來的音頻數(shù)據(jù)轉換為模擬音頻，將聲音送入人耳，另外拾取到的音頻轉換為i2s或pcm編碼音頻數(shù)據(jù)送到藍牙模塊。

進一步的，所述攝像頭模塊將外部獲取到圖像轉換為編碼視頻數(shù)據(jù)，送入數(shù)據(jù)轉換模塊A。

進一步的，所述觸摸控制模塊，提供了人手觸摸控制功能，實現(xiàn)簡單的控制菜單選擇；另外可以作為直接命令下達的快捷鍵，比如接聽電話，開啟攝像頭。

進一步的，所述佩戴檢測模塊，檢測設備是否已經(jīng)佩戴，并且佩戴是否到位。

進一步的，所述姿態(tài)檢測模塊，包含3軸加速度、3軸陀螺儀、3軸地磁傳感器，獲取人員姿態(tài)和頭部動作數(shù)據(jù)。

進一步的，所述環(huán)境光感測模塊，獲取人所處環(huán)境亮度及變化情況，系統(tǒng)用以動態(tài)調整視頻投射的亮度及調整色差。

進一步的，所述數(shù)據(jù)轉換模塊A，負責將從數(shù)據(jù)轉換模塊B模塊送過來的串行數(shù)據(jù)解串并分離出要送到視頻投射部分的視頻數(shù)據(jù)，和用于音頻播放的音頻數(shù)據(jù)，以及配置和控制各個模塊的控制數(shù)據(jù)等。同時將攝像頭模塊送出的視頻數(shù)據(jù)，音頻播放及拾取模塊編碼后的音頻數(shù)據(jù)，佩戴檢測模塊以及姿態(tài)檢測模塊獲取的數(shù)據(jù)重新進行串行化編碼傳給數(shù)據(jù)轉換模塊B模塊；數(shù)據(jù)轉換模塊A還將數(shù)據(jù)轉換模塊B提供的電能解耦合，完成向直接人機交互子系統(tǒng)的供電。

進一步的，所述物理接口模塊負責獲取移動設備傳輸過來的音視頻信息，同時向移動設備提供穿戴外設分辨率設置信息、音頻回放性能等一些適應設備工作的設置信息；另外還包括usb hub接口，hub下接虛擬的usb mouse，keyboard和搖桿等設備。

進一步的，所述系統(tǒng)控制器模塊，負責配置和管理直接人機交互子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)以及透過物理接口對外向移動設備提供設備信息和控制數(shù)據(jù)（比如穿戴設備獲取的觸摸按鍵信息等）。

進一步的，所述藍牙模塊，作為語音的雙向通道和藍牙輔助外設的無線接口，與移動設備進行無線連接。

進一步的，所述電源模塊，提供系統(tǒng)各個模塊工作需要的不同電壓的電能，同時也可以向移動設備提供電能。

進一步的，所述狀態(tài)顯示模塊，提供系統(tǒng)工作的狀態(tài)、錯誤提示、電量顯示等。

進一步的，所述數(shù)據(jù)接口模塊，負責將移動設備送過來的音視頻數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)轉換，以符合本發(fā)明系統(tǒng)對數(shù)據(jù)格式要求。另外還包括攝像頭數(shù)據(jù)橋接到USB總線，控制器信息和上傳數(shù)據(jù)橋接到USB總線供移動設備調用。

進一步的，所述數(shù)據(jù)轉換模塊B，將數(shù)據(jù)接口模塊送過來的音視頻數(shù)據(jù)，系統(tǒng)控制器處理后數(shù)據(jù)進行串行化編碼后經(jīng)由物理線纜傳給數(shù)據(jù)轉換模塊A；同時負責將數(shù)據(jù)轉換模塊A 模塊通過物理線纜傳送過來的數(shù)據(jù)進行串行數(shù)據(jù)解串然后分離出攝像頭數(shù)據(jù)，拾取到的音頻數(shù)據(jù)，佩戴檢測模塊和姿態(tài)檢測模塊數(shù)據(jù)，環(huán)境光檢測模塊數(shù)據(jù)；并且由數(shù)據(jù)轉換模塊B和數(shù)據(jù)轉換模塊A共同建立起一個用于配置和控制各個模塊和傳輸信息的控制和輔助數(shù)據(jù)流通道；另外數(shù)據(jù)轉換模塊B還將電源模塊提供的電能耦合進串行數(shù)據(jù)總線，完成向直接人機交互子系統(tǒng)的供電，并且實時檢測線纜上是否有過流，開短路情況發(fā)生，

進一步的，所述系統(tǒng)控制器主要調度協(xié)調各個模塊，檢測使用者發(fā)出的命令，根據(jù)情況進入開機，關機，待機；檢測系統(tǒng)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)短路，電池電量低等異常報警等功能。

本發(fā)明系統(tǒng)主體的工作流程是這樣的：

系統(tǒng)的組織關系如圖4中所示，系統(tǒng)各模塊的主要連接關系和控制關系用連接線給與了標明，“━━━”線連接系統(tǒng)工作時主要數(shù)據(jù)流，“┄┄┄┄”線是系統(tǒng)主要控制和輔助數(shù)據(jù)流通道，“┉┉┉┉”是兩子系統(tǒng)之間的主要供電路徑。

系統(tǒng)工作狀態(tài)下的數(shù)據(jù)流程如圖4所示，需要分為視頻投射和攝像頭數(shù)據(jù)兩大主數(shù)據(jù)流，這兩大數(shù)據(jù)流正好是相互反向的。

首先是視頻投射和音頻播放數(shù)據(jù)流即正向數(shù)據(jù)流：從移動設備（包含藍牙）->音視頻接口->數(shù)據(jù)接口->數(shù)據(jù)轉換模塊B->數(shù)據(jù)轉換模塊A->視頻投射和音頻播放->人眼和人耳。

攝像頭數(shù)據(jù)流即反向數(shù)據(jù)流：從攝像頭->數(shù)據(jù)轉換模塊A->數(shù)據(jù)轉換模塊B->數(shù)據(jù)接口->物理接口內(nèi)之USB和音視頻接口->移動設備。

控制和輔助數(shù)據(jù)流通道（低速雙向數(shù)據(jù)流）為“┄┄┄┄”：觸摸控制 、環(huán)境光檢測 、姿態(tài)檢測 、佩戴檢測<->數(shù)據(jù)轉換模塊A<->數(shù)據(jù)轉換模塊B<->系統(tǒng)控制器（部分數(shù)據(jù)已由控制器自行處理）<-> 數(shù)據(jù)接口<->移動處理設備。

直接人機交互系統(tǒng)的取電路徑為“┉┉┉┉”，數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)內(nèi)的電源由內(nèi)部電池或由USB從移動設備獲取電能->電源內(nèi)的電源管理->數(shù)據(jù)轉換模塊B耦合電能->物理線纜 ->數(shù)據(jù)轉換模塊A分離電能->視頻投射、攝像頭等模塊。

Mic拾取音頻的回傳：首先藍牙模塊與移動設備之間通過藍牙配對，藍牙模塊配置為免提藍牙耳機。音頻播放和拾取模塊將mic拾取到的模擬音頻編碼后穿輸?shù)剿{牙模塊，藍牙模塊將數(shù)據(jù)通過藍牙鏈接傳回移動設備。

本發(fā)明系統(tǒng)還支持3D視頻內(nèi)容投射，是這樣實現(xiàn)的：要人員觀看到3D效果的圖像，移動設備需實時輸出兩幅略有不同的畫面能夠分別送到人的左眼和右眼，大腦視覺處理神經(jīng)加工后，人就能看到3D圖像。而電腦和移動設備常用的使用單一視頻輸出口輸出兩幅不同畫面的方法通常采用如下方案：

行交錯， 即所有奇數(shù)行數(shù)據(jù)與偶數(shù)行數(shù)分別傳輸不同的圖像，由接收端針對奇行，偶行分離出左右兩幅圖像；

幀交錯，即前一幀數(shù)據(jù)和緊接著的后一幀數(shù)據(jù)分別傳輸不同的圖像，由接收端隔幀各自抽取出左右兩幅圖像；

分屏切割，即將輸出畫面從垂直中線分割為左右兩個畫面，或者從水平中線分割為上下兩個畫面。由接收端根據(jù)分割方法，分離出左右兩幅圖像。

上述三種方法都利用了同一音視頻接口來發(fā)送復合（復合了兩種差異圖像）立體圖像。本發(fā)明系統(tǒng)中直接人機交互子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)音視頻數(shù)據(jù)需經(jīng)過數(shù)據(jù)接口模塊，上述3種立體視頻內(nèi)容傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接口模塊時，數(shù)據(jù)接口模塊內(nèi)部處理單元對移動設備傳輸過來的復合立體圖像根據(jù)復合規(guī)則分離出投射視頻所需左右眼數(shù)據(jù)，分離后數(shù)據(jù)通過左右兩套獨立的視頻投射模塊完成左右眼視頻投射，人員即可看到立體圖像。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明系統(tǒng)能實現(xiàn)移動設備和交互系統(tǒng)成為兩個獨立的子系統(tǒng)，從而極大降低了全部整合系統(tǒng)的設計難度，并且各方面系統(tǒng)性能得到了極大提升。

同時本發(fā)明給出多個優(yōu)質合理的實施方案，可以實現(xiàn)單雙眼視頻投射及音頻播放，多種復合3D視頻內(nèi)容投射及播放，以及單攝像頭拍攝錄制或雙攝像頭拍攝錄制視頻內(nèi)容的較完整系統(tǒng)。

附圖說明

圖1 –圖3是本發(fā)明實施例一提供的直接人機交互子系統(tǒng)的單眼和雙眼投射系統(tǒng)三種配置狀態(tài)下的較佳實現(xiàn)圖；

圖4 是本發(fā)明系統(tǒng)模塊關系及數(shù)據(jù)流程圖；

圖5和圖6 是本發(fā)明實施例二提供的直接人機交互子系統(tǒng)的單雙眼投射核心組件較佳實現(xiàn)圖；

圖7是本發(fā)明實施例二提供的視頻投射光學光路部分的較佳實現(xiàn)圖；

圖8和圖9 是本發(fā)明實施例三提供的數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)與手機或平板電腦相組合較佳實現(xiàn)圖；

圖10是本發(fā)明實施例四提供的數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)臂腕式可穿戴設備較佳實現(xiàn)圖。

圖11是本發(fā)明實施例五直接人機交互子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)的單雙眼投射視頻和單雙攝像頭視頻拍攝系統(tǒng)的兩種高低帶寬配置下的較佳實施圖。

圖12是本發(fā)明實施例六直接人機交互子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)的高帶寬配置電路系統(tǒng)較佳實現(xiàn)圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例一

圖1-圖3是本發(fā)明直接人機交互子系統(tǒng)S221中雙眼投射和單眼投射較佳實現(xiàn)圖，詳述如下：

S103為視頻投射器，S102為使用者佩戴時使用的固定架，S101是決定環(huán)境圖像是否進入人眼的翻板裝置。

S103，S106為直接人機交互子系統(tǒng)S221的主要部件。完成視頻投射音頻播放，視頻拍攝等功能。

遮蔽板S101安裝在S103上，遮蔽板S106安裝在S107上，打開或關閉外界圖像進入人眼。

設備鏡架S102固定設備到人體頭部，并使投射視頻以合適的角度和距離進入人眼。

于本實施例中，直接人機交互子系統(tǒng)S221有三種實施配置，詳述如下：

單眼投射視頻和單攝像頭視頻拍攝，配置如圖1，該配置下只有單眼視頻投射和單攝像頭視頻拍攝。同時視頻投射和攝像頭拍攝同時進行時需分時使用帶寬，并降低各自幀率。

雙眼視頻投射和雙攝像頭較低帶寬的配置如圖2，即實施例5之低帶寬配置。本配置下S105為低速音視頻原始數(shù)據(jù)線，即實施例5，圖11中S751和S752，此配置只有一根連接直接人機交互子系統(tǒng)S221與數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)S222的線纜。圖2中增加S108還可轉換為高帶寬配置，即實施例5之高帶寬配置，如圖11中S747為帶寬擴展線。

雙眼視頻投射和雙攝像頭高帶寬使用的配置如圖3，本配置下S104為連接直接人機交互子系統(tǒng)S221與數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)S222的擴展線纜，本配置可同時滿足雙眼視頻投射和雙攝像頭錄像。

以上多個不同的實施配置，都具備視頻投射、語音播放、語音采集、觸摸操作等功能（詳述見各實施例）。不同點在于系統(tǒng)成本、復雜度、帶寬需求、線纜數(shù)量等不同，本實施例中每種配置都是本發(fā)明的具體配置形態(tài)。

實施例二

圖5、圖6和圖7是本發(fā)明實施例直接人機交互子系統(tǒng)S221 雙眼投射和單眼投射使用的主要部件較佳實現(xiàn)圖，詳述如下：

S302（即S405）為LED光源；

S301（即S409）為棱鏡板、柔光板、偏振片組合，LED發(fā)出的光經(jīng)過S301后光變得均勻度基本一致，并限制光線出射方向范圍，提高光的使用效率，另外過濾出偏振光線。

S305（即S402）為光學鏡組，為適應近視患者和調整投射入人眼的視在圖像距離而設。

S304（即S403）為光學半透半反立方體（也可使用偏振分光棱鏡PBS），起到半透射環(huán)境圖像和投射本系統(tǒng)圖像進入人眼的功能。

S303（即S408）為微型快速插拔同軸接頭。在系統(tǒng)待機情況下，接頭插入后，“直接人機交互系統(tǒng)”重新上電并初始化配置，快速進入工作狀態(tài)。工作狀態(tài)下，接頭拔出，系統(tǒng)控制器根據(jù)行為配置要求，進入待機，關機，或發(fā)出警告。

S306為音頻播放耳機。

S307為設備觸摸鍵區(qū)，中間長條區(qū)域允許用戶使用滑動觸摸控制。

S308為設備環(huán)境光感測器窗口，為投射視頻亮度自適應提供調整依據(jù)。

S309為設備攝像頭，提供拍攝，錄像，或者智能圖像分析所需的圖像數(shù)據(jù)。

S310為設備夜晚照明LED，同時也作為攝像頭補光用閃光燈。

S311設備調整光學鏡組的手動調整滑動柄，與S305對應鏡片是聯(lián)動的。

S406為微投影關鍵核心模組，LCOS（Liquid Crystal on Silicon）或者DLP（Digital Light Processing）

S407為設備電路板及電路部件等。

本發(fā)明實施例（本例使用LCOS）的圖像是這樣進入人眼的：

如圖7，S405（即S302）按照時間前后逐一發(fā)出紅綠藍三色光，經(jīng)過S409（即S301）濾出偏振光后，偏振光到達S401（偏振分光棱鏡PBS）被反射后到達S406（LCOS），在S407（電路板及電路）驅動下S406的每個像素按比例選擇性的旋轉入射到S406工作區(qū)域的三色光偏振角，被S406反射回來的光又到達S401的偏振分光面。被S406旋轉過后的光線根據(jù)偏振角度成比例穿透S401的偏振反射膜，透過S401偏振反射膜的光線即為光圖像，然后通過S402光學鏡組，圖像經(jīng)過放大，重新對焦，到達S403 （即S304）的半透反射面，被半反面反射后最終進入人眼。S403（半反分光或者偏振分光）由于是部分反射入射光線，外部的環(huán)境光可以部分穿過S403直接進入人眼，于是環(huán)境圖像和視頻投射圖像疊加到一起。從而實現(xiàn)在環(huán)境圖像上疊加視頻信息的目的，若將S403換為全反棱鏡或者用遮擋片（如圖3中S101）阻擋進入S403的自然光線，人眼將只看到本系統(tǒng)的視頻圖像。

實施例三

圖8和圖9是本發(fā)明實施例是數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)S222 搭配手機或平板時較佳實現(xiàn)，詳述如下：

S501為移動手持設備，類型為手機，平板，或者mini pc等移動設備。

S502為附圖9中數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)S222較佳外觀實體。

S503為微型同軸物理線纜及快速插拔接頭。

S504為HDMI/MHL/DP或者蘋果產(chǎn)品配備的Lightning等音視頻接口。

S505為移動設備的USB 接口，需要支持OTG，或者切換為host模式。

S506為S502與S501結合用卡扣式固定支架。

S507為S222的信息顯示屏。

本實體設計專為數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)S222配合移動設備（手機，平板電腦，超級本）使用，將后者轉變?yōu)榭纱┐魇皆O備的處理核心和移動通信通道，本發(fā)明“一種可穿戴式的輸入輸出系統(tǒng)”則成為移動設備與人交互更加優(yōu)異的輸入輸出穿戴設備。

實施例四

圖10是本發(fā)明實施例是數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)S222與可運行windows8以上或android4.2以上等移動系統(tǒng)的主機整合設備的較佳實現(xiàn)，詳述如下：

S601為數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)S222與可運行windows8或android4.2等移動系統(tǒng)的主機整合設備的較佳外觀實體。

S602為系統(tǒng)供電電池。

S603為手臂佩戴使用綁帶。

本實體設計為佩戴于手臂使用，可以盡可能的縮短與圖1-圖3中設備的連接線距離，適合專業(yè)人士佩戴，比如機械設備的裝配工程師，戶外運動愛好者等。由于其同時包含了數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)S222，移動處理和移動通信部分以及儲能電池，連接上直接人機交互子系統(tǒng)S221后即可成為完整的穿戴式設備。

實施例五

圖11是本發(fā)明實施例直接人機交互子系統(tǒng)S221和數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)S222 單眼投射視頻和單攝像頭視頻拍攝（如圖1）系統(tǒng)，雙眼視頻投射和雙攝像頭視頻拍攝高低帶寬（如圖2）兩種配置下系統(tǒng)的較佳實施，詳述如下：

主要數(shù)據(jù)上行路徑：

移動設備S743或S745（蘋果設備需要經(jīng)過S744轉換出HDMI或MHL信號）輸出視頻信號->S734（HDMI/MHL Receiver）解析并分離出音視頻信號（RGB88或標準視頻流，比如BT.1120以及I2S格式的音頻信號）->S737（FPGA）的S733（視頻接口）和S735 （音頻I2S）信號接口，F(xiàn)PGA收到后進行內(nèi)部重新編碼，去除過多的直流成分，然后發(fā)由S727（SERDES Transmitter）串行化后發(fā)送到S726（選通器），S726選通S727信號送到S725（信號合并疊加），疊加后的信號饋進S746（物理線纜）->S720->S721選通信號送至S712（SERDES Receiver），S712接收到串行數(shù)據(jù)后，解串行->S713（FPGA）恢復并分離出音視頻數(shù)據(jù)，通過S711（視頻數(shù)據(jù)接口）將視頻數(shù)據(jù)送到S707（投影部件LCOS/DLP等），S707通過S706（光學投影）部件，實現(xiàn)視頻投射。本實施例中，本系統(tǒng)作為3D視頻播放設備時，移動設備可通過交錯幀，交錯行，左右或上下分屏等多種方法輸出立體圖像。假設移動設備使用奇數(shù)幀，偶數(shù)幀來分別傳輸左右眼視頻數(shù)據(jù)，本設備左眼視頻投射單元最終可以取到偶數(shù)幀或奇數(shù)幀，對應的右眼視頻投射單元最終可以取到奇數(shù)或偶數(shù)幀，從而實現(xiàn)立體視頻播放。S713（FPGA）還通過S710（音頻數(shù)據(jù)口）將音頻數(shù)據(jù)送到音頻CODEC芯片S705（WM8988），S705內(nèi)部DAC輸出模擬音頻到S704（耳機）。S721和S726（選通器）為同步同側導通，數(shù)據(jù)上行時處于S727發(fā)射-S712通路建立狀態(tài)。

主要數(shù)據(jù)下行路徑：

S708（攝像頭模組）送出MIPI信號->S713（FPGA）的S714（MIPI接口）接收到視頻數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA內(nèi)部將MIPI數(shù)據(jù)流重新拆解，還原出原始視頻數(shù)據(jù)，內(nèi)部重新編碼，去除過多的直流成分，然后經(jīng)由S723（SERDES Transmitter）串行化后發(fā)送到S721（選通器），S721選擇S723的信號送到S725（信號合并疊加），疊加后的信號饋進S746（物理線纜）-> S725->S726選通信號送至S739（SERDES Receiver），S739接收到串行數(shù)據(jù)后，解串行->S737（FPGA） 恢復并分離出視頻數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)接口S740輸出->S741（CYPRESS的可編程usb橋接ic），S741設置為USB高清camera，透過S738（USB hub）掛載到S743或S745（移動設備）->S743或S745通過驅動程序獲取S738通過USB協(xié)議送上來的視頻數(shù)據(jù)，并在操作系統(tǒng)內(nèi)建立一個系統(tǒng)攝像機接口（API），供其他程序使用。S721和S726（選通器）為同步同側導通，數(shù)據(jù)下行時處于S739接收S723通路建立狀態(tài)。

上述數(shù)據(jù)通信是在S746單一物理線纜上分享時間片來實現(xiàn)數(shù)據(jù)上行和下行分時傳輸?shù)?，當視頻投射停用，或者攝像頭停用時，單一上行或單一下行可占用全部時間片用于擴大數(shù)據(jù)帶寬，上述為本實施例的低帶寬配置。

當設備需要同時滿足上行高帶寬，和下行高帶寬時，下行數(shù)據(jù)可走S747獨立的物理線纜，視屏投射數(shù)據(jù)通道的S721和S726（選通器）可以刪除，變?yōu)橹蓖磮D11中如S748和S749，此為本發(fā)明實施例擴展數(shù)據(jù)通信帶寬的較佳途經(jīng)，為本實施例高帶寬配置，如實施例一，即圖2中高帶寬配置，S108虛線所示即為S747物理線纜。

控制和輔助數(shù)據(jù)流通道：

S742（系統(tǒng)控制器）通過I2C等通信協(xié)議向S732（即S737內(nèi)的8051單片機軟核）發(fā)出數(shù)據(jù)通信請求，S732將數(shù)據(jù)請求轉換為數(shù)據(jù)通信包（通信包基本可分為3類，讀取類，寫出類，控制類）發(fā)出，數(shù)據(jù)包為異步串口（為了避免干擾復合在線纜上高頻率信號，本實施例采用波特率小于50KHz）數(shù)據(jù)格式，而后被發(fā)送到S731（AM調制解調）單元，本實施例中使用AM（載波1MHz）調制，載波信號經(jīng)過S750（帶通濾波器）隔離并濾除帶外雜波成分，經(jīng)S725后饋入傳輸線纜中。在S722（數(shù)據(jù)轉換模塊A）中，信號處理過程逆轉，S709（FPGA內(nèi)軟核8051單片機）最終獲得恢復后的通信包，S709解析通信包后，根據(jù)通信包要求執(zhí)行配置自身或者相應外設的工作模式和狀態(tài)切換任務。另外，通信包要求獲取信息的，由S709在隨后的控制和輔助數(shù)據(jù)流通道回發(fā)時間片，回發(fā)相應信息。在本實施例中發(fā)送接收為半雙工通信，乒乓操作。

藍牙鏈接：

S702（藍牙）在S713（FPGA）內(nèi)的S709即MCU軟核的配置和管理下與S743（移動設備）和S745（蘋果移動設備）進行藍牙鏈接，并在之間建立起藍牙免提Had Phone通道和一個串口通信通道。在S743或S745設備內(nèi)安裝對應驅動，可提供除音頻播放，通話以外如獲取電話本，訪問移動設備文件夾等額外功能支持。

如圖4中S221（人機直接交換子系統(tǒng)）供電在本實施例中是這樣完成的：

S729（電源）模塊提供的電能送到S724（供電耦合單元），S724保留其直流成分，通過S725電源與信號疊加在一起通過S746（物理線纜），經(jīng)過S746送至S719（供電分離單元）分離出直流電能后，送到S717（隸屬于圖4中S221的電源系統(tǒng)），經(jīng)過S717重新穩(wěn)壓供圖4中S221（直接人機交互系統(tǒng)）使用，即本實施例中，圖11中物理線纜作為分界限以上的所有電路和模塊。

實施例六

圖12是本發(fā)明實施例直接人機交互子系統(tǒng)S221和數(shù)據(jù)處理及對接子系統(tǒng)S222高帶寬配置，如實施例一中所述圖3，其電路系統(tǒng)較佳實現(xiàn)，詳述如下：

圖12中是系統(tǒng)模塊簡化圖（主要模塊在實施例五中有更詳盡的描述），從物理線纜作為分界，該圖上半部包含了兩個主體基本相同的直接人機交互子系統(tǒng)S221，由兩條物理線纜分別連接它們。

本實施例可實現(xiàn)音視頻上下行帶寬基本為實施例五低帶寬配置（區(qū)別于高帶寬配置）的兩倍。

系統(tǒng)上行數(shù)據(jù)路徑為S820和S821（移動設備）送出音視頻信號->S818（接口模塊）->S815（左FPGA）接收到滿幀視頻數(shù)據(jù)（2D或復合3D數(shù)據(jù)），由S819（系統(tǒng)控制器）配置告知S815（左FPGA）和S816（右FPGA）移動設備送出是2D數(shù)據(jù)還是復合3D數(shù)據(jù)，如果是2D數(shù)據(jù)，S815和S816直接讀取原始數(shù)據(jù)處理后向下一級處理單元傳輸，如果是3D復合數(shù)據(jù)，S815和S816根據(jù)系統(tǒng)控制器告知的復合數(shù)據(jù)特征分離出左眼圖像數(shù)據(jù)和右眼圖像數(shù)據(jù)，然后再向通信下一級傳輸。音頻數(shù)據(jù)始終被S815，S816分離為左右聲道，分別傳輸?shù)阶笥一胤烹娐?。左視頻數(shù)據(jù)路徑，S813（左數(shù)據(jù)轉換模塊B）->S811（左數(shù)據(jù)轉換模塊A）->S806（LCOS/DLP）->S804（光學投影）。右視頻數(shù)據(jù)路徑，S814（右數(shù)據(jù)轉換模塊B）->S812（右數(shù)據(jù)轉換模塊A）->S809（LCOS/DLP）->S808（光學投影）。

系統(tǒng)下行數(shù)據(jù)路徑為，左攝像頭S805送出數(shù)據(jù)->S811（左數(shù)據(jù)轉換模塊A）->S813（左數(shù)據(jù)轉換模塊B）->S818（接口模塊）內(nèi)部攝像頭橋接芯片。另外右攝像頭S807送出數(shù)據(jù)->S812（右數(shù)據(jù)轉換模塊A）->S814（右數(shù)據(jù)轉換模塊B）->S818（接口模塊）內(nèi)部攝像頭橋接芯片。攝像頭橋接芯片最后被S820等移動設備透過S818內(nèi)部的hub枚舉并識別為USB攝像頭。左右攝像頭數(shù)據(jù)在本實施例中使用行交錯方式向移動設備傳輸。

對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。