本發(fā)明涉及一種驗光方法及驗光儀，更具體地說，涉及一種基于vr眼鏡的驗光方法及vr眼鏡驗光儀。

背景技術：

傳統(tǒng)的驗光儀是利用光路(一種具有特定屬性的光學設備)來驗光，即度量人的眼睛度數(shù)、判斷是否有散光及有散光時對應的軸位等。光路原理是通過設備的一端發(fā)射出可見光、經(jīng)過一系列的凹凸透鏡后入射到人眼，然后通過人眼的瞳孔表面反射出相應的反射光，該反射光又經(jīng)過一系列的凹凸透鏡，最后會經(jīng)過一個孔鏡光欄，從而會在光路的另一端聚焦形成一個光環(huán)。對于不同度數(shù)的眼睛，會形成不同大小程度的光環(huán)，該光環(huán)被附加在光路中的數(shù)字攝像頭接收后采樣存入內(nèi)存中，驗光算法軟件通過分析接收的橢圓光環(huán)大小等方法來測量人眼度數(shù)。

傳統(tǒng)的驗光儀利用得到的橢圓環(huán)的不同大小來測量出人眼不同的度數(shù)。這種方法的優(yōu)點是測量比較精確，缺點卻有很多，具體如下：

1、測量的誤差嚴重依賴于光路和機械的制作精密程度。

2、嚴重依賴人眼的配合程度。例如患者的頭和眼配合不好，動來動去，眼睛注視驗光儀云霧圖(通常是一個清晰的小氣球或者小賽車圖片)不夠集中，以致放松調節(jié)不夠，造成采樣的圓環(huán)不規(guī)整，這樣必然影響屈光度檢查結果的準確性，甚至重復檢查的度數(shù)差異較大。

3、光路加上機身等其他外圍設備，驗光儀的重量大約25kg，笨拙、不適合移動驗光。

4、傳統(tǒng)驗光儀制作成本昂貴，最便宜售價也在1.5萬左右，不適合全民推廣使用。

5、傳統(tǒng)驗光儀互聯(lián)網(wǎng)化差，不方便通過互聯(lián)網(wǎng)在家就完成驗光配鏡。

技術實現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術問題

本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)驗光儀存在的上述不足，提供一種基于vr技術的驗光方法及vr眼鏡驗光儀，采用本發(fā)明的技術方案，該驗光方法簡單易行，可靠穩(wěn)定；該vr眼鏡驗光儀輕量便捷，方便移動，成本低廉，且能夠通過互聯(lián)網(wǎng)自助配鏡和購鏡，使用方便。

2.技術方案

為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術方案為：

本發(fā)明的一種基于vr技術的驗光方法，包括以下步驟：

(a)在vr系統(tǒng)中建立驗光專用圖像，并采樣擬合出人眼所看到的清晰圖像位置x與人眼度數(shù)y之間的關系式y(tǒng)＝f(x)；

(b)用戶通過調整圖像的位置來調節(jié)圖像的清晰程度，直至看到清晰的圖像為止；

(c)驗光算法記錄圖像的累積位置信息，并通過步驟(a)中擬合出的關系式計算出人眼的度數(shù)。

作為本發(fā)明進一步改進，在步驟(b)中，用戶通過肢體動作或語音與vr系統(tǒng)進行交互，vr系統(tǒng)進行識別、分析和處理用戶輸入的信息，并依據(jù)用戶的不斷輸入與反饋，按照驗光算法進行調整輸出到vr顯示器上的圖像清晰度。

作為本發(fā)明進一步改進，對于散光及散光軸位，通過在vr系統(tǒng)中模擬出“散光表”來初步確定眼睛是否存在散光，并利用“散光表30倍法則”來計算散光的軸位。

作為本發(fā)明進一步改進，在計算散光及散光軸位時，在vr系統(tǒng)中構造用于矯正散光的散光負柱鏡插片，構造出散光cyl和軸位ax的計算公式：cyl＝g(x)，ax＝k(cyl，θ)，

其中，x為vr系統(tǒng)建模出的不同散光度數(shù)的圖表，g為不斷進行插片調整的函數(shù)關系式，θ為調整的散光插片的角度；

當人眼看到散光表內(nèi)黑線的深淺、粗細一致時，ax＝θ。

本發(fā)明的一種vr眼鏡驗光儀，包括vr眼鏡和封裝在vr眼鏡系統(tǒng)內(nèi)的vr驗光軟件app，該vr驗光軟件app基于上述的驗光方法制作。

作為本發(fā)明進一步改進，所述的vr驗光軟件app互聯(lián)網(wǎng)化，用戶能夠通過vr眼鏡的在線配鏡商城完成自助配鏡和購機。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果：

(1)本發(fā)明的一種基于vr技術的驗光方法及vr眼鏡驗光儀，其通過在vr系統(tǒng)中建立驗光專用圖像，并采樣擬合出人眼所看到的清晰圖像位置與人眼度數(shù)之間的關系式，從而通過人眼看到清晰圖像的位置即可確定人眼度數(shù)，與傳統(tǒng)驗光儀相比，完全不使用光路，簡單易用，可實現(xiàn)快速方便地自助驗光；

(2)本發(fā)明的一種基于vr技術的驗光方法及vr眼鏡驗光儀，其用戶通過肢體動作或語音與vr系統(tǒng)進行交互，vr系統(tǒng)進行識別、分析和處理用戶輸入的信息，并依據(jù)用戶的不斷輸入與反饋，按照驗光算法進行調整輸出到vr顯示器上的圖像清晰度，操作簡單，靈活方便；

(3)本發(fā)明的一種基于vr技術的驗光方法及vr眼鏡驗光儀，可靠穩(wěn)定，使用vr驗光儀測量不需用戶一直注視畫面，不會產(chǎn)生傳統(tǒng)驗光儀由于用戶測量中眨眼等引起的測量誤差；

(4)本發(fā)明的一種vr眼鏡驗光儀，將vr驗光軟件封裝成vr系統(tǒng)中的一款app，安裝在vr眼鏡后，可實現(xiàn)用戶自助驗光及眼睛防護等，輕量便捷，使用基于vr眼鏡作為驗光基礎設施，顛覆了傳統(tǒng)驗光儀采用光路的方式，機身輕量，方便移動驗光等；

(5)本發(fā)明的一種vr眼鏡驗光儀，利用互聯(lián)網(wǎng)+技術，將vr驗光軟件互聯(lián)網(wǎng)化，用戶可以通過vr眼鏡的在線配鏡商城完成一站式自助配鏡、購鏡等。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種基于vr技術的驗光方法的系統(tǒng)流程圖；

圖2為本發(fā)明的一種vr眼鏡驗光儀的驗光軟件原理示意圖；

圖3為人眼屈光不正原理示意圖，其中圖3(a)為正視眼，圖3(b)為近視眼，圖3(c)為遠視眼；

圖4為發(fā)明的一種基于vr技術的驗光方法的球鏡度計算原理示意圖；

圖5為發(fā)明中用于計算散光的散光表及散光軸位圖，其中圖5(a)為散光表，圖5(b)為tabo散光軸位圖；

圖6為人眼散光原理示意圖；

圖7為人眼散光矯正原理示意圖。

具體實施方式

為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結合附圖對本發(fā)明作詳細描述。

圖1為本發(fā)明的一種基于vr技術的驗光方法的系統(tǒng)流程圖，由圖1可知，本發(fā)明的一種基于vr技術的驗光方法，包括以下步驟：

(a)在vr(虛擬與現(xiàn)實)系統(tǒng)中建立驗光專用圖像，并采樣擬合出人眼所看到的清晰圖像位置x與人眼度數(shù)y之間的關系式y(tǒng)＝f(x)；參見圖3所示，由于不同視力的人眼看到的畫面清晰度不一致，如圖3(a)所示，正視眼看到的初始畫面是清晰的，而圖3(b)和圖3(c)所示的非正視眼看到的圖像是模糊的。通過大量的采樣，設定采樣點的兩個維度：畫面清晰位置x與人眼度數(shù)y，然后通過二值曲線擬合算法推理出清晰位置與人眼度數(shù)的關系，求得y＝f(x)，如圖4所示。

(b)在vr系統(tǒng)中顯示驗光專用圖像，用戶通過調整圖像的位置來調節(jié)圖像的清晰程度，直至看到清晰的圖像為止；

(c)驗光算法記錄圖像的累積位置信息，并通過步驟(a)中擬合出的關系式計算出人眼的度數(shù)；并通過在vr系統(tǒng)中模擬出“散光表”來初步確定眼睛是否存在散光，利用“散光表30倍法則”來計算散光的軸位，最后輸出顯示驗光結果。圖5至圖7中給出了散光及散光軸位的計算原理。

在圖1中，可以將vr系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)，從而能夠通過在線眼鏡商城配鏡和購鏡。

圖2為本發(fā)明的一種vr眼鏡驗光儀的驗光軟件原理示意圖，由圖2所示，vr眼鏡驗光儀的驗光軟件主要包含用戶端、硬件部分和軟件部分，硬件部分主要可以有vr-鏡頭、tft-顯示器、麥克風與耳麥、手柄與控制桿、鍵盤與鼠標、桌面計算單元或圖形計算單元等；軟件部分主要有操作系統(tǒng)、圖形子系統(tǒng)、音頻子系統(tǒng)和外視覺與顯示程序輸入子系統(tǒng)等，用于根據(jù)用戶輸入反饋進行清晰幅度計算；用戶端主要通過人眼、手、嘴和耳朵來實時反饋所見驗光圖像清晰度，然后通過語音或手柄輸入以通知驗光算法程序進行清晰度調整，直至清晰為止。將圖2中的驗光軟件制作成該vr驗光軟件app，并封裝在vr眼鏡系統(tǒng)內(nèi)即可得到vr眼鏡驗光儀。

下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

實施例

如圖1所示，本實施例的一種基于vr技術的驗光方法，包括以下步驟：

(a)使用vr軟件技術，比如unity開發(fā)工具，利用三維圖像重建技術，在vr系統(tǒng)中建立驗光專用圖像，該圖像為驗光領域專用的3d情景圖像，并大規(guī)模采樣人眼所看到的清晰圖像位置x與人眼度數(shù)y，通過曲線擬合算法擬合出人眼所看到的清晰圖像位置x與人眼度數(shù)y之間的關系式y(tǒng)＝f(x)，如圖4所示。

(b)在測量過程中，用戶通過手、嘴等姿體的輸入反饋來調整圖像的位置來調節(jié)圖像的清晰程度，直至看到清晰的圖像為止；具體地，用戶通過肢體動作或語音與vr系統(tǒng)進行交互，vr系統(tǒng)進行識別、分析和處理用戶輸入的信息，并依據(jù)用戶的不斷輸入與反饋，按照驗光算法進行調整輸出到vr顯示器上的圖像清晰度，操作簡單，靈活方便。

(c)驗光算法記錄圖像的累積位置信息，并通過步驟(a)中擬合出的關系式計算出人眼的度數(shù)，最后將驗光結果顯示在顯示器上。為了更加精細地計算出人眼的度數(shù)，在測量過程中，還需要對佩戴的vr設備的瞳距vd等參數(shù)進行適當調整。

本實施例的一種基于vr技術的驗光方法，與傳統(tǒng)驗光儀相比，完全不使用光路，簡單易用，可實現(xiàn)快速方便地自助驗光；并且驗光可靠穩(wěn)定，使用vr驗光儀測量不需用戶一直注視畫面，不會產(chǎn)生傳統(tǒng)驗光儀由于用戶測量中眨眼等引起的測量誤差。

由于基于vr技術的驗光方法與傳統(tǒng)的電腦驗光儀采用光路精確計量散光的方法不同，原理也就不同。缺少了光路部分會對人眼散光的計算產(chǎn)生影響，所以vr技術驗光方法不能精確的測量散光，只能粗略計算。在vr系統(tǒng)中，沿用了傳統(tǒng)非自動計算散光的方法，即通過模擬出“散光表”來初步確定眼睛是否存在散光，如果存在散光，再計算其軸位。在本實施例中，對于散光及散光軸位，通過在vr系統(tǒng)中模擬出“散光表”來初步確定眼睛是否存在散光，并利用“散光表30倍法則”來計算散光的軸位，即初驗散光軸位＝鐘表最清晰線條對應的最小阿拉伯數(shù)字×30。如圖5所示，在測量散光時，以鐘表面為例，用戶看散光表內(nèi)黑線的深淺、細粗是否一致，如不一致，則說明此眼有散光存在；如看到2點與8點鐘方向比較清晰、黑，說明此眼粗驗散光軸位在2×30°＝60°，如看到1～2點(7～8點)之間清晰，那么粗驗散光軸位就是1.5×30°＝45°。

在計算散光及散光軸位時，在vr系統(tǒng)中構造用于矯正散光的散光負柱鏡插片，當用戶看“散光表”時，如果眼睛看到黑線深淺不一致時，那眼睛內(nèi)的散光就是有正散存在。如圖6所示，假設人眼睛的驗光度數(shù)為：+0.50ds/+1.00dc×90°，根據(jù)眼內(nèi)屈光成像原理：兩個焦點都成像在視網(wǎng)膜前，其中水平焦點靠前(成像為垂線)，垂直焦點靠后(成像為水平線)，兩線中點就是最小彌散圈。此時，需用－1.00dc×90°(軸位方向為最低屈光力的方向)負散光來矯正眼內(nèi)的正散光，就形成了圖7所示：加入-1.00dc×90°眼內(nèi)度數(shù)+0.50/+1.00dc×90°，這樣散光就被中和了，只有+0.50d沒矯正。另外，屈光不正的矯正原理，也是用中和法來矯正眼睛多余的度數(shù)。當用戶覺得看6點～12點最清晰時，所有的散光表想成是小豎線組成的，最模糊的方向在水平方向，也就是用戶散光軸在180°，而矯正的散光必須是負散才能中和用戶眼內(nèi)多余的正散光。因此，通過如上所述的原理，可以構造出散光cyl和軸位ax的計算公式：cyl＝g(x)，ax＝k(cyl，θ)，

其中，x為vr系統(tǒng)3d建模出的不同散光度數(shù)的圖表，可以認為是散光鏡片，g為不斷進行插片調整的函數(shù)關系式，θ為調整的散光插片的角度；當人眼看到散光表內(nèi)黑線的深淺、粗細一致時，ax＝θ。

vr眼鏡是應用vr技術的典型vr設備，未來vr眼鏡可能會像現(xiàn)在的手機一樣普遍使用。結合圖1和圖2所示，本實施例的一種vr眼鏡驗光儀，包括vr眼鏡和封裝在vr眼鏡系統(tǒng)內(nèi)的vr驗光軟件app，該vr驗光軟件app基于上述的驗光方法制作，從而利用vr眼鏡即可實現(xiàn)快速、簡單、方便地自助驗光。并且，vr驗光軟件app可以互聯(lián)網(wǎng)化，利用互聯(lián)網(wǎng)+技術，用戶能夠通過vr眼鏡的在線配鏡商城完成一站式自助配鏡和購鏡?；趘r眼鏡，驗光廠商不再需要利用光路進行人眼驗光，即不需要通過繁雜精密的光路、龐大的機身及精密的機械等來計算人眼的球鏡度、柱鏡(散光)及軸位進行驗光；而是通過vr眼鏡內(nèi)建立的3d情景圖像的清晰度與人眼度數(shù)之間的對應關系測量人眼的度數(shù)，可以去掉傳統(tǒng)驗光儀使用的光路，比如0d眼，戴上vr眼鏡，看到的圖像一定會是清晰的，近視眼或者遠視眼看到的就是模糊的，如果看到的圖像模糊，用于可與vr眼鏡進行交互，輸入圖像前后位置調整信息，直到看到清晰的圖像為止，而獲得清晰圖像所在的位置即可計算出人眼的球鏡度。需要說明的是，為了更加精細地計算出人眼的度數(shù)，在測量過程中，還需要對佩戴的vr眼鏡的瞳距vd等參數(shù)進行適當調整，現(xiàn)有vr眼鏡大部分也均具有瞳距vd調節(jié)功能。

本實施例的一種vr眼鏡驗光儀，開機啟動vr系統(tǒng)后，用戶將看到一幅視標圖像，對于視力正常的用戶將會看得非常清晰，對于非正常視力則會模糊不清。用戶可以通過手、嘴等來與vr系統(tǒng)進行輸入交互，然后vr系統(tǒng)的驗光軟件控制系統(tǒng)會前后移動圖像來使用戶看到最清晰的畫面，依據(jù)vr驗光儀球鏡度計算原理即可以測量出人眼度數(shù)。同理根據(jù)散光與軸位的計算原理計算出人是否有散光及有散光時的軸位。如果用戶的vr眼鏡可以連互聯(lián)網(wǎng)并且有第三方vr眼鏡店話，則可以實現(xiàn)自助完成在線試鏡及配鏡需求。

與傳統(tǒng)驗光儀相比，傳統(tǒng)驗光儀嚴重依賴人眼的配合程度，例如用戶的頭和眼配合不好，動來動去，眼睛注視驗光儀云霧圖不夠集中，以致放松調節(jié)不夠，造成采樣受影響，則必然影響驗光的準確性；而使用vr驗光儀，只需要用戶在測量過程中稍微反饋一下清晰畫面所在的位置即可完成驗光，測量誤差小，可靠穩(wěn)定。傳統(tǒng)驗光儀一臺機身重量大約25kg，而vr眼鏡最多2kg，機身輕量，使用便捷，用戶佩戴vr眼鏡、配合vr驗光軟件即可完成移動自助驗光，完全顛覆了傳統(tǒng)驗光儀采用光路的方式。另外價格方面，vr眼鏡一臺大概2千元，配合vr驗光軟件不會超過3千元。而傳統(tǒng)驗光儀大概1.5萬一臺，相差4倍的成本，相信使用了vr驗光儀用戶的配鏡成本將大大降低，這樣將極大提高驗光儀性價比。由于用戶的vr眼鏡中安裝了vr驗光應用程序，所以用戶可以隨時進行自助驗光，這樣既不需要去實體眼鏡店驗光，也可以經(jīng)常根據(jù)自助驗光結果做相應的眼睛防護。如果vr眼鏡使用廣泛，將可全民推廣使用，就像現(xiàn)在的手機中的微信等應用程序一樣，即開即用，簡易方便。另外，利用互聯(lián)網(wǎng)+技術，如果用戶需要配置新的眼鏡，用戶可以在完成自助驗光后，通過已經(jīng)連接互聯(lián)網(wǎng)的vr連接到網(wǎng)上第三方配鏡商城，就可以實現(xiàn)在線的選鏡、虛擬試戴等，最后用戶一健下單即可以買到自己心儀的眼鏡。

本發(fā)明的一種基于vr技術的驗光方法及vr眼鏡驗光儀，顛覆了傳統(tǒng)驗光儀的驗光方法，完全不使用光路，而是基于vr技術及vr眼鏡，配合使用最新的vr技術、互聯(lián)網(wǎng)+與驗光儀等相關技術，創(chuàng)新出一種全新的vr驗光儀。該驗光方法簡單易行，可靠穩(wěn)定；該vr眼鏡驗光儀輕量便捷，方便移動，成本低廉，且能夠通過互聯(lián)網(wǎng)自助配鏡和購鏡，使用方便。

以上示意性地對本發(fā)明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性地設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。