一种手持式视力检测系统和方法 |
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| 申请号 | CN201710223173.3 | 申请日 | 2017-04-07 | 公开(公告)号 | CN107411700A | 公开(公告)日 | 2017-12-01 |
| 申请人 | 天津大学; | 发明人 | 黄琪; 周鹏; 孙士松; 高雄飞; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种手持式视 力 检测系统和方法，包括设置在手持式设备上的视标显示单元、语音单元、分析判断单元、实时计算单元、视标变换控制单元、实时距离监测单元、结果显示单元和综合分析单元等功能单元，本发明的有益效果是提供了一种利用手持式设备在视功能检测过程中实时、准确测量人眼与视标之间测试距离的方法，解决了以往检测方法中测距过程复杂、结果不准确的问题，避免了因身体晃动等原因导致的测试距离改变对检测结果的影响，同时能够在任意距离处进行视功能检测，增强了视标出现的随机性，有效增加了判断方法使用的灵活性，提高了检测速度与检测结果的准确性，对视力保护以及视力 疾病 的 预防 有着重要意义。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种手持式视力检测系统的检测方法，其特征在于：检测系统包括视标显示单元、语音单元、分析判断单元、实时计算单元、视标变换控制单元、实时距离监测单元、结果显示单元和综合分析单元；主要包括以下几个步骤： |
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| 说明书全文 | 一种手持式视力检测系统和方法技术领域[0001] 本发明属于视力检测技术领域，尤其是涉及一种手持式视力检测系统和方法。 背景技术[0002] 传统的视力检测需要先看病情指着视力检测表上的防伪符号E，再看受检者的指示结果，由于占用空间大、视标固定、使用一根小棍子指点视标容易产生指点位置不准确病情操作复杂，由于种种因素的限制已经难以满足人们日益多样化的需求。而小巧便携、操作简单、价格便宜的手持式电子设备的普及，为视力检测的发展提供了新的方向。 [0003] 目前已有的视力检测系统主要是对视力指标进行检测，利用液晶屏幕显示各种不同的视标，通过软件控制检测中视标显示、变换、分析以及结果计算等过程，利用蓝牙等无线通讯技术实现数据的传输，利用附加的红外、激光等外部测距设备进行测距，解决了传统视功能检测方法灵活性差、视标易被记忆等问题，然而采用固定的测试距离，对检测环境空间有较大的要求，导致适应性较差，结果误差较大且在检测过程中测试者难免会移动身体导致测试距离发生变化，增加了成本和操作的复杂度。 发明内容[0004] 本发明要解决的问题是提供一种手持式视力检测系统和方法，利用手持式设备控制视功能检测时视标显示、分析判断和结果计算等过程，实现视功能视力指标的准确检测，同时实时监测人眼到视标的测试距离，并根据监测所得距离计算当前显示视标所对应的视力值，实现了在任意测试距离下的视功能检测，降低了系统对检测环境的要求。 [0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是： [0006] 一种利用手持式视力检测系统的检测方法，检测系统包括视标显示单元、语音单元、分析判断单元、实时计算单元、视标变换控制单元、实时距离监测单元、结果显示单元和综合分析单元； [0007] 主要包括以下几个步骤： [0010] S3：所述分析判断单元将语音单元输出的可识别字符和当前显示视标的实际状态对比分析； [0011] S4：所述视标变换单元根据所述分析判断单元的分析结果控制下一个显示视标的大小，并通过所述视标显示单元显示； [0012] S5：所述实时距离监测单元在检测过程中实时监测测试者双眼到手持式设备屏幕中心的距离并显示； [0013] S6：:所述实时计算单元根据当前显示视标的大小和所述实时距离监测单元获取的实时距离计算出当前视标对应的视力值结果； [0014] S7：循环执行S1-S5各个步骤，当测试结束时，由所述结果显示单元在屏幕上显示检测结果； [0015] S8：所述综合分析单元根据检测结果对测试者的视力情况做出评价并提出相应的保护视功能的建议。 [0016] 进一步地，所述语音单元包括实现语音信号的接收和转换，主要包括以下几个步骤： [0017] S21:启动语音识别功能； [0018] S22:等待接收测试者的语音反馈信号； [0019] S23:系统判断是否接收到语音反馈信号； [0020] S24:视功能检测结束同时关闭语音识别功能。 [0021] 进一步地，所述S23中如果已经接收到信号，则关闭语音接收功能，将已收到信号转换为系统可识别字符后输入到分析判断单元，如果一段时间内未接收到语音反馈信号，则返回S2继续执行； [0022] 进一步地，所述分析判断单元对一系列大小相同视标的清晰度判断步骤为： [0023] S31:定义参考值； [0024] S32:分析受试者对视标的反馈结果； [0025] 进一步地，所述实时距离监测单元的实时测试距离监测方法，主要包括以下步骤： [0026] S51：测量测试者双眼的实际距离； [0027] S52：双眼识别与定位； [0028] S53：像素距离与物理距离的转换； [0029] S54：计算双眼到视标的距离。 [0030] 本发明具有的优点和积极效果是：提供了一种利用手持式设备在视功能检测过程中实时、准确测量人眼与视标之间测试距离的方法，解决了以往检测方法中测距过程复杂、结果不准确的问题，避免了因身体晃动等原因导致的测试距离改变对检测结果的影响，同时能够在任意距离处进行视功能检测，增强了视标出现的随机性，有效增加了判断方法使用的灵活性，提高了检测速度与检测结果的准确性，对视力保护以及视力疾病的预防有着重要意义。附图说明 [0031] 图1是本发明的系统结构框图示意图； 具体实施方式[0032] 如图1所示，本实例一种手持式视力检测系统，主要包括视标显示单元、语音单元、分析判断单元、实时计算单元、视标变换单元、实时距离监测单元、结果显示单元和综合分析单元手持设备，视标显示单元、语音单元、分析判断单元、实时计算单元、视标变换单元、实时距离监测单元、结果显示单元和综合分析单元均为设置在手持式设备上的功能单元。 [0033] 利用手持式视力检测系统，视标显示单元根据手持设备的屏幕尺寸和屏幕分辨率计算得到屏幕上单个像素点的大小，将需要显示视标的大小转换为相应的像素点个数，然后控制手持设备的屏幕上像素点的颜色进而显示不同大小的视标； [0034] 语音单元接收测试者反馈的语音信号，包括“上”、“下”、“左”、“右”四个方向或者“看不清”，并将语音信号转换为相应的软件可识别字符； [0035] 分析判断单元将语音单元输出的可识别字符和当前显示视标的实际状态对比，判断测试者反馈的信息是否正确、测试者能否看清当前大小的视标； [0036] 实时距离监测单元利用手持设备在检测过程中实时监测测试者双眼到视标的距离并显示于屏幕左上角，由实时计算单元根据当前显示视标的大小和实时距离监测单元获取的实时距离计算出视标对应的视力值结果； [0037] 视标变换单元根据分析判断单元的分析结果控制下一个显示视标的大小，并通过视标显示单元显示。 [0038] 检测过程中循环执行以上各个步骤，当测试结束时，由结果显示单元在屏幕上显示检测结果，综合分析单元根据检测结果对测试者的视力情况做出评价并提出相应的保护视功能的建议。 [0039] 其中，语音单元实现语音信号的接收和转换，主要包括以下几个步骤：S21：启动语音识别功能；S22：手持设备发出提示音，等待接收测试者的语音反馈信号；S23：系统判断是否接收到语音反馈信号，如果已经接收到信号，则关闭语音接收功能，将已收到信号转换为系统可识别字符后输入到分析判断单元，之后返回步骤S2继续执行；S24：如果一段时间t内未接收到语音反馈信号，则返回步骤S2继续执行；S25：视功能检测结束同时关闭语音识别功能。 [0040] 其中，分析判断单元3对一系列大小相同视标的清晰度判断步骤为： [0041] S31:定义三个参考值：最大测试次数N，次数阈值M和比例阈值P，其中，最大测试次数N指对一系列大小相同的视标允许连续判断的最大次数，次数阈值M表示对一系列大小相同的视标测试时，反馈结果连续正确(错误)次数不小于M时，判定测试者看清(看不清)当前视标，阈值P(正确次数/N)指在对一系列大小相同的视标测试时，反馈正确次数与最大测试次数N的比值；S32:当受试者对一系列大小相同的视标进行反馈时，如果反馈结果连续正确M次，则说明测试者能看清当前视标，如果反馈结果连续错误M次，则说明测试者看不清当前视标；S33:如果连续反馈N次依旧没有连续正确或错误M次的情况，则将N次反馈中正确次数和总次数N做商，结果和阈值P比较，如果不小于P，则认为测试者能看清当前视标，否则，认为测试者看不清当前视标。 [0042] 其中，实时距离监测单元6的实时测试距离监测方法，主要包括以下步骤： [0043] S51：测量测试者双眼的实际距离：利用测量工具手动测量出测试者双眼的实际物理尺寸L1，精确到mm； [0044] S52：双眼识别与定位：检测时令测试者正对屏幕且屏幕上能显示完整的测试者脸部，利用人脸识别方法获取屏幕显示图像中测试者脸部对应的区域，然后将该区域平均分割为左右两个区域，使得两个区域各有一只人眼，对两个区域图像分别进行人眼识别，获得图像中双眼对应的区域及坐标位置，计算左右眼之间的像素距离，以及左右眼连线中心点到屏幕中心的像素距离d1和屏幕中心到短边的像素距离d2； [0045] S53：像素距离与物理距离的转换：根据手持设备屏幕尺寸和分辨率计算屏幕上每个像素点的物理大小，并将S52中得到的双眼像素距离转换为实际物理距离L2； [0046] S54：双眼到视标距离的计算：由手持设备参数得到感光元件到屏幕图像的放大倍数β，透镜到成像光敏元件的固定距离f，摄像头的视角2θ，设备的长度a和宽度b，则有以下公式： [0047] [0048] [0049] [0050] 通过以上公式得到视功能检测过程中人眼到屏幕中心的实时距离D。 [0051] 其中，视标变换单元中视标变换的具体过程为： [0052] (1)将视力值4.0对应的视标大小设定为视标大小范围的最大值，将视力值5.2对应的视标大小设定为视标大小范围的最小值； [0053] (2)令I代表当前显示视标的大小，I0代表已显示过的所有视标中比I小且相差最小的视标的大小，初始化为5.2视力对应视标的大小，I1代表已显示过的所有视标中比I大且相差最小的视标的大小，初始化为4.0视力对应视标的大小； [0054] (3)显示I大小的视标，如果测试者能看得清，则令I1等于I，否则令I0等于I； [0055] (4)系统判断是否满足I1比I0大5个像素，满足则检测结束，否则令 然后继续执行步骤(3)(4)。 [0056] 本发明的有益效果是： [0057] 1.本发明提供了一种手持式视力检测过程中实时、准确测量人眼与视标之间测试距离的方法，解决了以往检测方法中测距过程复杂、结果不准确的问题，同时能够在任意距离处进行视功能检测，解决了传统检测方法中固定的测试距离对使用场合的限制。 [0058] 2.本发明根据测试距离与视标大小、视力值三者之间的计算关系，能够在检测过程中依据实时得到的距离实时计算出当前显示视标对应的视力值，避免了因身体晃动等原因导致的测试距离改变对检测结果的影响，提高了检测结果的准确性。 [0059] 3.本发明提出了一种新的视标变换方法，在检测过程中能够在较短的时间内快速定位到测试者的视力值，相比于一般从大到小依次变换视标的方法大大缩短了检测时间。 [0060] 4.本发明提出了一种判断测试者对某一视力值对应的一系列视标是否能够看清的方法，保证了判断的准确性，同时相关参数值可由使用者自行设定，有效增加了判断方法使用的灵活性。 |
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