Android平臺的眼睛保護軟件

【摘 要】當(dāng)今移動健康服務(wù)方面的理論和應(yīng)用研究已成為社會熱點，電子顯示終端在給人們帶來便利與樂趣的同時，也較大傷害我們的眼睛，在越來越多的人群中頻繁發(fā)生“視屏終端綜合征（VDT綜合征）”，本文簡要概述了“視屏終端綜合征（VDT綜合征）”，深入研究了視力的防治，采用標(biāo)準對數(shù)視力表實現(xiàn)對眼睛視力測試，最后，設(shè)計并開發(fā)一款基于android操作系統(tǒng)實現(xiàn)對眼睛保健功能的軟件，經(jīng)過測試，系統(tǒng)功能基本實現(xiàn)，具有一定的實用性。

【關(guān)鍵字】移動健康 android 視屏終端綜合征 視力測試眼睛保健

一、緒論

（一）視屏終端綜合征

大多數(shù)長期在電子顯示終端前面的人，會感覺眼睛干澀，部分人視力不穩(wěn)定或出現(xiàn)間歇性的視力模糊，嚴重者會感覺眼睛的眼皮比較沉重，眼球出現(xiàn)脹痛甚至眼部不適、頭痛、頭暈及全身不適，這是視屏終端綜合征的癥狀。視屏終端（ visual d isplay term ina，l VDT ）綜合征[1]， 又稱電腦視力綜合征或技術(shù)緊張性眼病，是由于長期操作視屏顯示終端而影響眼睛、生理及心理健康所產(chǎn)生的一種輕微疾病。

VDT對人的影響是多方面的，在視屏終端前學(xué)習(xí)或工作2h，就會出現(xiàn)視力疲勞且視力下降；長時間用眼使淚液變少并且改變其成分，進而致使眼睛發(fā)干發(fā)澀，如果眼睛長期分泌較少的淚液，眼角膜長時間得不到淚液的滋潤，眼球的表面就會變得干燥、眼結(jié)膜充血，致使眼角膜受損，眼睛會出現(xiàn)燒灼感，異物感，不及時制止，最后就會發(fā)展為干眼癥；長期使用視屏終端還會使人煩躁不安，還會出現(xiàn)精神萎靡、思睡、記憶減退、失眠等精神癥狀發(fā)生。

（二）Android的發(fā)展及現(xiàn)狀

Android是一種基于Linux的開源操作系統(tǒng)[2]，2007年11月5日，google公司向全世界發(fā)布了Android的操作系統(tǒng)，同時google宣布成立一個全球性的聯(lián)盟組織，該組織由軟件開發(fā)商、手機制造商、電信運營商和芯片制造商共34家共同組成。Google在2008年9月正式發(fā)布Android 1.0系統(tǒng)。2011年上半年，Android在智能系統(tǒng)市場份額中排世界首位。 2013年的下半年，Android系統(tǒng)手機的全世界市場份額超過了75%。2013年09月24日谷歌開發(fā)的Android操作系統(tǒng)剛好發(fā)布五年，據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界有10億臺電子設(shè)備采用了Android操作系統(tǒng)。迄今為止，在電視、平板電腦、手表等電子科技的領(lǐng)域也有Android操作系統(tǒng)的涉及，Android系統(tǒng)的影響范圍將會越來越大。

Android開發(fā)有四大組件[3]， Service：是后臺運行服務(wù)。Activity：是一個顯示窗口，用于表現(xiàn)功能。BroadcastReceiver：廣播接收器。Content Provider：支持多個應(yīng)用程序的存儲和讀取數(shù)據(jù)。Android系統(tǒng)具有開放性的優(yōu)勢，Android聯(lián)盟允許任何移動終端廠商加入。其開放性平臺的優(yōu)勢可以使Android系統(tǒng)的開發(fā)者和用戶越來越多。

二、需求分析

本項目將實現(xiàn)的是實現(xiàn)對眼睛的保健功能。根據(jù)舒爽清新或拉遠視距的方法減緩用戶使長期使用電子產(chǎn)品造成的眼疲勞。同時監(jiān)控用戶手機的屏幕，給長時間使用手機看小說和視頻的用戶予以友好提醒，同時提供視力測試和眼保健操的功能。

（一）功能需求分析

系統(tǒng)采用B/S（Browser/Server簡稱，瀏覽器/服務(wù)器）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式[4]。

服務(wù)器功能：1用戶管理（用戶注冊，登錄等）；2保存數(shù)據(jù)；3數(shù)據(jù)備份；4響應(yīng)客戶端的請求；4向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)。

客戶端需求：1登錄服務(wù)器；2發(fā)送請求到服務(wù)器； 3將數(shù)據(jù)顯示到客戶端交互頁面；4響應(yīng)用戶的操作，為用戶提供眼保健操、視力測試等服務(wù)。

（二）性能需求分析

1運行本軟件的設(shè)備：android手持設(shè)備，系統(tǒng)版本2.2.3或更高，windows操作系統(tǒng)的服務(wù)器；2易用性：系統(tǒng)提供清晰明確的操作菜單及流程指向，用戶一看即明、一看即會；3安全性：系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)功能；4正確性：保證軟件正常運行，客戶端響應(yīng)時間<5s；5編碼實現(xiàn)MVC是一個框架模式，使代碼模塊化，易讀、易改。

三、功能實現(xiàn)

（一）系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖（圖1）如下：

用戶通過android應(yīng)用程序，向服務(wù)器端發(fā)送請求，如：驗證登錄注冊、請求數(shù)據(jù)。服務(wù)器在得到請求后，及時正確的響應(yīng)請求，完成一次會話。數(shù)據(jù)庫管理員（Database Administrator，簡稱DBA）的作用是：對數(shù)據(jù)庫進行改進和重組重構(gòu)，同時監(jiān)控數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定運行，確保數(shù)據(jù)安全；。從圖2可以看出，客戶端是本系統(tǒng)的重要組成部分，除了是連接客戶和服務(wù)器的橋梁之外，客戶端還為用戶提供眼睛保健的核心服務(wù)。在無網(wǎng)絡(luò)連接情況下，客戶端也能單機獨立運行，為用戶提供系統(tǒng)的部分服務(wù)。

（二）服務(wù)器管理員用例圖

對于服務(wù)器端，系統(tǒng)可對用戶的基本信息和數(shù)據(jù)信息資源進行管理，包括增加、修改、刪除、查詢等，還要求服務(wù)器管理員對數(shù)據(jù)庫進行基本的維護。

（三）用戶獲取服務(wù)用例圖

客戶端的使用會涉及到不同類型的用戶，用戶訪問的服務(wù)較多，部分人群可能會比較陌生，但是憑借客戶端的UI界面簡潔明了，操作快速方便，并不要求用戶對客戶端特別的熟悉，就夠在短時間內(nèi)借助簡易的說明快速熟悉該并使用該應(yīng)用。為了使系統(tǒng)有較高實用性，要求客戶端的吞吐量和可靠性都應(yīng)該最優(yōu)。

四、相關(guān)技術(shù)問題的處理

（一）UI設(shè)計

由于本系統(tǒng)是眼睛健康服務(wù)的應(yīng)用，有一定的特殊性，在UI及其風(fēng)格設(shè)計上要求較高。不同的顏色對眼睛的影響程度是有差異的。在不同顏色紙張對眼睛視力影響的研究中，綠色和白色在顏色飽和度低的情況下對眼睛的影響沒有根本性的差異。但是，如果紙張顏色飽和度過高就會使眼睛更容易疲勞，這是因為高飽和度顏色會影響文字的對比度，使紙張背景和內(nèi)容反差降低，同時也降低了文字內(nèi)容的辨識度。

有文獻[5]說明，使用綠色紙張和黃色紙張對眼睛的影響有很明顯的差異，使用綠色紙張時，大視角、中視角對比敏感度降低的眼數(shù)比使用黃色紙張時降低的眼數(shù)低。影響視力功能方面，在閱讀和寫作時黃色紙張要比綠色紙張的影響程度大。復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)院眼科專家褚仁遠認為，保護眼睛最佳的顏色是藍和綠兩種顏色，用眼過度或眼睛疲勞時，經(jīng)常看遠處的藍天和綠地，同時讓眼球適當(dāng)?shù)男菹?，視力疲勞就能在一定程度上得到緩解?/p>

所以，本系統(tǒng)采用的低飽和度的綠色為主要設(shè)計風(fēng)格，對用戶的眼睛影響較小。

（二）功能實現(xiàn)的處理方法

1.視力測試的實現(xiàn)。本項目采用常用的標(biāo)準對數(shù)視力測試表，將其映射到本項目中，主要檢查眼睛視網(wǎng)膜黃斑區(qū)中心凹視敏度，也就是中心視力，能簡單、快速了解眼睛視力的部分準確信息。該功能主要實現(xiàn)步驟：

自定義View加載到Activity中，重寫onDraw方法用Paint繪出界面，onTouchEvent方法識別觸屏根據(jù)屏幕所選擇的方向后調(diào)用invalidate方法重繪界面，最后測試完成之后，將測試數(shù)據(jù)存入SQLiet數(shù)據(jù)中。其中觸屏選擇方向主要邏輯代碼如下：

2.眼保健操的實現(xiàn)。本功能選用2008年新版眼保健操的音頻和圖解教程，北京市疾控中心通過老版和新版眼保健操使用前后，比較學(xué)生的視力、腦力及其他指數(shù)變化趨勢，評估結(jié)果為：新版眼保健操對學(xué)生視力的改善、緩解眼睛疲勞的效果較為明顯，各項指標(biāo)的評估都超過了老版的眼保健操。該功能主要實現(xiàn)步驟：

1創(chuàng)建android原生類MediaPlayer的實例，加載R.rew下的音頻文件，調(diào)用start方法播放音頻。部分代碼如下：

2創(chuàng)建繼承了android原生類PhoneStateListener覆寫onCallStateChanged方法用于手機通話狀態(tài)來暫停、開始音頻的播放。部分代碼如下：

3申請監(jiān)聽手機通話狀態(tài)的權(quán)限，通過Activity調(diào)用getSystemService方法，傳入Context.TELEPHONY_SERVICE系統(tǒng)常量得到TelephonyManager對象，即可設(shè)置監(jiān)聽類3.屏幕的監(jiān)控及提醒。在android設(shè)備喚醒時就觸發(fā)本系統(tǒng)監(jiān)控服務(wù)，開始計時，當(dāng)時間達到一個閥值（系統(tǒng)默認45min，用戶可自定義），則在消息欄推送消息提醒。主要實現(xiàn)步驟：

1創(chuàng)建類ScreenOnBroadcastReceiver和類ScreenOffBroadcastReceiver繼承android原生類BroadcastReceiver，并重寫onReceive方法，接收到廣播Intent之后要發(fā)出、取消Notification的代碼放在其中[6]。

2在主線程中動態(tài)注冊android.intent.action.SCREEN_ON與android.intent.action.SCREEN_OFF這兩個廣播監(jiān)聽。在廣播發(fā)出之后，android系統(tǒng)會自動創(chuàng)建注冊類的實例，在執(zhí)行onReceive方法后銷毀這兩個監(jiān)聽。部分代碼如下：

3在發(fā)送通知消息時用到了Java原生類Timer開啟用于取消、定時開啟TimerTask新線程。在TimerTask中會創(chuàng)建Notification實例后設(shè)置相關(guān)參數(shù)，用系統(tǒng)服務(wù)NotificationManager來發(fā)送Notification[7]。部分代碼如下：

4.緩壓圖的處理。在android客戶端上的有如下相似的圖片，目的是松弛眼睛睫狀肌，調(diào)整視力的焦距，使眼睛得到生理休息，在這種情況下，眼睛就會輕松許多，同時促使眼睛分泌淚液，使眼眶濕潤，眼睛疲勞得到緩解。輕度視力的情況下，長期堅持使用該功能眼睛的視力也會提高。

將每張圖片設(shè)計成由外到里的flash動畫[8]，嵌入到客戶端中，沒每張動畫播放之后自動切換到下一張動畫，當(dāng)一輪動畫播放完，提示用戶是否繼續(xù)新一輪的播放。

總結(jié)

本項目設(shè)計并開發(fā)了一款基于android系統(tǒng)的眼睛保護軟件，有一定的推廣性和實用性。

參考文獻：

[1] 任道鳳.視屏顯示終端對操作人員眼睛的影響.職業(yè)醫(yī)學(xué).1989年06期

[2] 高彩麗. Android應(yīng)用開發(fā)范例精解.清華大學(xué)出版社. 2012、1

[3] 李剛.瘋狂Android講義（第2版）.電子工業(yè)出版社. 2011、6

[4] 張海藩 牟永敏.軟件工程導(dǎo)論（第6版）.清華大學(xué)出版社. 2013、8

[5] 時粉周 王玨 包德海.不同顏色紙張對視功能的影響 . 《海軍醫(yī)學(xué)雜志》 . 2003年03期

[6]Bruce Eckel.Thinking in Java.Prentice Hall.2006、2

[7]Reto Meier（作） 佘建偉（譯） 趙凱（譯）.Android 4高級編程（第3版）.清華大學(xué)出版社.2013、4

[8]吳一珉宋軍胡巧玲鐘菁琳 .FLASH CS6動畫制作與特效設(shè)計200例 .中國青年出版社. 2013、1

本項目受國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201310649004）資助