本發(fā)明屬于醫(yī)療驗(yàn)光設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能便攜式手持視力篩查儀及驗(yàn)光方法。

背景技術(shù)：

從醫(yī)療衛(wèi)生發(fā)展的方向看，自動(dòng)化/智能化、精確化、數(shù)字化和遠(yuǎn)程化是今后醫(yī)療發(fā)展的必然趨勢(shì)。國(guó)外在上世紀(jì)就進(jìn)行了數(shù)字化、自動(dòng)化、遠(yuǎn)程化的改造，國(guó)內(nèi)醫(yī)療現(xiàn)在在各個(gè)行業(yè)進(jìn)行遠(yuǎn)程化、智能化、數(shù)字化的改進(jìn)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)醫(yī)療方式逐漸出現(xiàn)自動(dòng)化程度低、醫(yī)療資源受限等不足之處，這就必然導(dǎo)致醫(yī)療檢測(cè)工具的不斷革新。智慧醫(yī)療是物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療健康行業(yè)應(yīng)用的結(jié)果，它整合了醫(yī)療檢測(cè)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)患者與醫(yī)務(wù)人員、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)療設(shè)備之間的互動(dòng)。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，目前青少年、學(xué)齡兒童近視的人越來(lái)越多，因此針對(duì)嬰幼兒、青少年、社會(huì)人員體檢驗(yàn)光篩查的技術(shù)日漸被大家重視起來(lái)。

現(xiàn)有技術(shù)中，深圳市斯?fàn)栴D科技有限公司的專利名稱一種自助式紅外偏心攝影驗(yàn)光儀及自助驗(yàn)光方法，如圖1所示，通過(guò)中央處理單元控制集成器運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)至合適的距離并接收成像透鏡的位置反饋信號(hào)，直到人眼處于工作位置；控制器控制陽(yáng)光系統(tǒng)與攝像系統(tǒng)動(dòng)作拍照。在整個(gè)過(guò)程中，中央處理設(shè)備通過(guò)控制集成控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)自助驗(yàn)光的過(guò)程；無(wú)需他人配合?，F(xiàn)有技術(shù)主要具有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：該裝置使用時(shí)忽略人眼的瞳間距，計(jì)算誤差較大；該設(shè)備自助使用時(shí)，對(duì)于人眼位置的識(shí)別比較難，該裝置調(diào)節(jié)距離的時(shí)間較長(zhǎng)，需要多次調(diào)節(jié)透鏡位置，對(duì)于孩子、老人等人員來(lái)說(shuō)使用時(shí)較難操作；該產(chǎn)品在大量人群使用時(shí)，區(qū)別個(gè)人信息較為復(fù)雜，易出錯(cuò)，而且數(shù)據(jù)量較大，記錄不方便。該產(chǎn)品忽略人體三維平面，直接按照二維空間計(jì)算，誤差較大且不能很好地檢測(cè)患者斜視。

手持自動(dòng)驗(yàn)光儀在幼兒、兒童、青少年群體可以測(cè)出球徑、柱徑屈光度，尋找出弱視高危人群和可疑人群。當(dāng)前的測(cè)試儀主要是使用者測(cè)試不方便，需要坐在固定位置，固定距離，調(diào)節(jié)攝像機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，人為操作誤差較大。并且用戶量大時(shí)，個(gè)人信息填寫等工作量巨大，信息填寫復(fù)雜，易出錯(cuò)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明涉及電子信息檢測(cè)和生物醫(yī)療技術(shù)兩個(gè)學(xué)科，針對(duì)目前人眼視力篩查基本采用專業(yè)人員通過(guò)臺(tái)式驗(yàn)光設(shè)備或者自動(dòng)驗(yàn)光設(shè)備來(lái)進(jìn)行篩查的現(xiàn)象，本發(fā)明具有無(wú)線通信和生物識(shí)別的功能，可以通過(guò)刷卡將人員信息與人眼或人臉或指紋綁定，減少大量的數(shù)據(jù)記錄并大大降低出錯(cuò)概率；本發(fā)明通過(guò)可見(jiàn)光鏡頭實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別或虹膜識(shí)別、并可根據(jù)圖像識(shí)別條形碼、二維碼、身份證等圖形文字信息與個(gè)人身份相關(guān)聯(lián)；雙鏡頭可以對(duì)人雙眼部分進(jìn)行3d重建，人眼部位和鼻梁是三維的，單獨(dú)一個(gè)鏡頭的采集的二維圖像存在誤差，而通過(guò)3d重建能更精確測(cè)量單眼瞳距，判斷是否存在顯斜，提高驗(yàn)光精度。本發(fā)明通過(guò)屏幕前面設(shè)置有全彩led和聲音模塊，不同顏色發(fā)光體針對(duì)不用年齡段的人進(jìn)行不同頻率和亮度的閃光配合不同的音頻信息來(lái)吸引人的注意力，尤其是吸引兒童以及配合不良好的人員的注意力。

本發(fā)明涉及一種智能便攜式手持視力篩查儀，包括分別與中央處理單元連接的驗(yàn)光系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)；其中驗(yàn)光系統(tǒng)由光源、光闌、透鏡組成，實(shí)現(xiàn)光源的發(fā)出、光闌隔離、透鏡透射；超聲波測(cè)距與溫度傳感器相結(jié)合能實(shí)現(xiàn)測(cè)距和測(cè)溫功能，并能夠根據(jù)溫度調(diào)節(jié)算法公式的參數(shù)；驗(yàn)光系統(tǒng)通過(guò)紅外鏡頭和可見(jiàn)光鏡頭拍攝人眼圖像，實(shí)現(xiàn)人眼屈光數(shù)據(jù)采集和人眼虹膜數(shù)據(jù)采集、人眼顏色信息采集；集成控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同的預(yù)覽模式、拍照模式、查閱模式的功能，并且提示驗(yàn)光者在合適的位置拍照，進(jìn)行聲、光、語(yǔ)音和文字報(bào)警以及指示，顯示屏顯示預(yù)覽模式以及測(cè)試結(jié)果，并可進(jìn)行觸摸操作及進(jìn)行指紋采集；無(wú)線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)社?？ā⒕歪t(yī)卡的讀卡功能及無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的功能，實(shí)現(xiàn)個(gè)人信息綁定、無(wú)線打??；中央處理單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集處理、圖像識(shí)別、灰度分析和屈光度計(jì)算。

更進(jìn)一步的，本發(fā)明中的智能便攜式手持視力篩查儀通過(guò)無(wú)線通信與智能醫(yī)療云平臺(tái)相連接，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理，結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)終端如pc機(jī)、手機(jī)、pad以及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備顯示，醫(yī)生可通過(guò)醫(yī)療云平臺(tái)查看數(shù)據(jù)結(jié)果，用戶可通過(guò)掃描二維碼或者綁定手機(jī)用戶等方式查詢及打印測(cè)試結(jié)果，也可登錄網(wǎng)絡(luò)查詢響應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)果。智能醫(yī)療平臺(tái)以云計(jì)算為基礎(chǔ)，患者實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上預(yù)約、查詢等自助服務(wù)，醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間實(shí)現(xiàn)同級(jí)檢查結(jié)果互認(rèn)，節(jié)省醫(yī)療資源，減少患者重復(fù)檢查和檢驗(yàn)的負(fù)擔(dān)。

更進(jìn)一步的，本發(fā)明中的驗(yàn)光系統(tǒng)采用正六邊形光闌，光源采用led紅外光。采用改進(jìn)的光闌結(jié)構(gòu)，光闌采用正六邊形分布，紅外鏡頭中心有一個(gè)紅外led，在測(cè)試開(kāi)始階段發(fā)光，作為人眼定位用，其他6組紅外led光陣列呈正六邊形布置，每組led光陣列具有4組紅外光源，4組紅外光源均勻分布于由正六邊形中心向外延伸的直線上，。相鄰兩組紅外led光陣列之前設(shè)置有吸引配合的可見(jiàn)光led陣列，每組可見(jiàn)光led陣列包括3組或3組以上可見(jiàn)光光源，呈等邊三角形或其它對(duì)稱圖形，按照不同的頻率循環(huán)指示，吸引用戶的注意力。紅外鏡頭設(shè)置于正六邊形中心，超聲波傳感器設(shè)置于紅外鏡頭正上方且距紅外鏡頭約1-5cm，并且位于兩組紅外led光陣列中間，用于測(cè)量人體額頭部分與視力篩查儀間的距離，可見(jiàn)光鏡頭位于一組水平設(shè)置的紅外led光陣列外側(cè)延長(zhǎng)線上，該光闌結(jié)構(gòu)及雙鏡頭能夠快速拍照，1-2s即可完成拍照驗(yàn)光。

更進(jìn)一步的，本發(fā)明的攝像系統(tǒng)采用雙鏡頭模式，紅外鏡頭用來(lái)拍攝紅外led光陣列光源發(fā)出的紅外光在眼底的成像照片，可見(jiàn)光鏡頭用來(lái)拍攝人眼部照片，通過(guò)可見(jiàn)光鏡頭能夠進(jìn)行人眼識(shí)別，紀(jì)錄人眼虹膜信息進(jìn)行虹膜識(shí)別技術(shù)，另外可以測(cè)量人眼瞳孔間距，進(jìn)一步提高屈光度計(jì)算精度；人體生物特征具有隨身攜帶和難以偽造的優(yōu)點(diǎn)，在安全保密、便捷識(shí)別上有優(yōu)勢(shì)，且終身保持不變，穩(wěn)定性好。

可見(jiàn)光鏡頭可以識(shí)別不同的瞳孔顏色，不同人種眼睛色彩不同，因此計(jì)算式進(jìn)行圖像處理的照片也會(huì)有不同的計(jì)算公式，可見(jiàn)光鏡頭可以根據(jù)不同的瞳孔顏色進(jìn)行補(bǔ)償算法，進(jìn)行分類處理，有效提高計(jì)算的準(zhǔn)確度。雙鏡頭可以對(duì)人雙眼部分進(jìn)行3d重建，人眼部位和鼻梁是三維的，單獨(dú)一個(gè)鏡頭采集的二維圖像存在誤差，而通過(guò)3d重建能更精確測(cè)量單眼瞳距，判斷是否存在顯斜。目前的設(shè)備中都不具有該類功能。

設(shè)備設(shè)計(jì)有聲光裝置，以提示使用者正確與否，并能夠在采集圖像時(shí)，吸引使用者的注意力，引導(dǎo)使用者看向鏡頭，準(zhǔn)確采集圖像。兩個(gè)鏡頭距離為6cm，按照人眼之間的瞳距設(shè)計(jì)。

更進(jìn)一步的，本發(fā)明采用超聲波測(cè)距系統(tǒng)，超聲波測(cè)距測(cè)量人額頭平面到鏡頭之間的距離，通過(guò)3d模型修正人眼平面到鏡頭之間的距離，人臉部分額頭相對(duì)較為平整、對(duì)稱，個(gè)人差異較小，測(cè)量人到鏡頭距離誤差小。超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到精度要求。由于對(duì)人眼驗(yàn)光精度的要求較高，為了使超聲波測(cè)距精度達(dá)到1mm，本發(fā)明把超聲波傳播的環(huán)境溫度考慮進(jìn)去，超聲波測(cè)距系統(tǒng)還設(shè)置有環(huán)境溫度傳感器，使得系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境溫度來(lái)自動(dòng)計(jì)算，大大提高超聲波測(cè)距的計(jì)算精度。

更進(jìn)一步的，本發(fā)明利用無(wú)線通信系統(tǒng)，支持設(shè)備進(jìn)行無(wú)線刷卡功能，可識(shí)別社?？ā⒕驮\卡等一卡通信息，并將其與個(gè)人虹膜信息進(jìn)行綁定，進(jìn)行個(gè)人身份認(rèn)定，目前的設(shè)備中都不具有該類功能。

設(shè)備支持?jǐn)?shù)據(jù)的無(wú)線收發(fā)，將個(gè)人的眼睛采集信息進(jìn)行處理后可以上傳至云平臺(tái)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)保存、紀(jì)錄，為醫(yī)院和使用機(jī)構(gòu)節(jié)省很多數(shù)據(jù)備份、保存時(shí)間，能夠很好的進(jìn)行管理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并能對(duì)個(gè)人的眼睛數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤，適用于眼部疾病人員以及學(xué)生等長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，對(duì)于醫(yī)療機(jī)構(gòu)和政府部門來(lái)說(shuō)，能夠很容易得出幼兒、青少年等不同人群的橫向數(shù)據(jù)對(duì)比，對(duì)于政府和醫(yī)療機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)很具有社會(huì)意義。設(shè)備可支持無(wú)線打印功能，支持測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)無(wú)線打印。

更進(jìn)一步的，本發(fā)明中的中央處理單元具有低功耗設(shè)計(jì)，支持設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行；能夠根據(jù)測(cè)距控制紅外led光陣列燈亮并控制鏡頭進(jìn)行拍照，對(duì)測(cè)距進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)圖像位置與面積計(jì)算近視和散光度數(shù)。

更進(jìn)一步的，本發(fā)明涉及一種利用智能便攜式手持視力篩查儀的驗(yàn)光方法，驗(yàn)光方法為：在驗(yàn)光儀處于預(yù)覽狀態(tài)下，通過(guò)超聲波測(cè)距能夠提示被測(cè)者距離并在觸摸屏上顯示距離，通過(guò)可見(jiàn)光鏡頭識(shí)別人眼位置，當(dāng)人眼與攝像平面距離調(diào)節(jié)至100cm時(shí)觸摸屏有字幕提示及聲音提示；然后，集成控制器控制照明光源和攝像元件同步閃燈及拍照，完成對(duì)人眼圖像采集，通過(guò)計(jì)算最終完成自動(dòng)驗(yàn)光，并在觸摸屏上顯示驗(yàn)光結(jié)果；在整個(gè)過(guò)程中，中央處理器通過(guò)檢測(cè)位置及距離調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)驗(yàn)光的過(guò)程；整個(gè)過(guò)程自動(dòng)完成并將數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)于被測(cè)人的信息中心，該過(guò)程無(wú)需他人配合。

更進(jìn)一步的，本發(fā)明的驗(yàn)光方法中利用改進(jìn)的光闌結(jié)構(gòu)，采用適應(yīng)因結(jié)構(gòu)的偏心攝影驗(yàn)光算法：光源發(fā)出光線，在視網(wǎng)膜上形成發(fā)射圖像，圖像的亮暗區(qū)域可以根據(jù)眼睛的屈光度不同有不同的位置和面積大小的變化；采用大量的紅外光光源短時(shí)間發(fā)光，紅光照相機(jī)同步拍照照片，并通過(guò)照片拍攝的人眼灰度圖像分析光斑的亮度、位置、面積來(lái)計(jì)算人眼的屈光度。

有益效果：

智能便攜式手持視力篩查儀在幼兒、兒童、青少年群體可以測(cè)出球徑、柱徑屈光度，尋找出弱視高危人群和可疑人群。與傳統(tǒng)手持自動(dòng)驗(yàn)光儀不同，為提高產(chǎn)品性能，本設(shè)備增加超聲波測(cè)距傳感器，能有效校準(zhǔn)人體與鏡頭之間的距離，提高產(chǎn)品精度；本產(chǎn)品采用雙鏡頭技術(shù)，增加彩色lcd鏡頭，通過(guò)人臉識(shí)別方式識(shí)別雙眼自動(dòng)拍照，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)功能；另外通過(guò)先進(jìn)的虹膜識(shí)別技術(shù)，提取虹膜信息，通過(guò)讀卡器讀取社?？ɑ蛘哚t(yī)療卡等相關(guān)卡片，在檢測(cè)時(shí)時(shí)與個(gè)人信息關(guān)聯(lián)，減少醫(yī)務(wù)人員大量冗繁的信息登記。大量冗余信息進(jìn)行復(fù)雜的算法校準(zhǔn)，進(jìn)而得到準(zhǔn)確的近視度數(shù)，篩查兒童、青少年的近視、散光度數(shù)，盡早做到預(yù)防和治療。生物識(shí)別技術(shù)是一種新興技術(shù)，國(guó)內(nèi)外虹膜技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用智能醫(yī)療等方向，得益于新的芯片和新的算法帶來(lái)的計(jì)算能力的提升，在該類型設(shè)備中首次使用該技術(shù)。

本發(fā)明的智能便攜式手持視力篩查儀能夠自動(dòng)測(cè)距拍照，一個(gè)人就可以方便使用驗(yàn)光設(shè)備，簡(jiǎn)化驗(yàn)光流程；增加超聲測(cè)距和環(huán)境溫度傳感器，能夠通過(guò)超聲測(cè)距并加以溫度補(bǔ)償算法，有效準(zhǔn)確的測(cè)量人臉到攝像平面的距離；通過(guò)可見(jiàn)光鏡頭采集的人眼瞳距的計(jì)算，結(jié)合人臉平面到攝像平面的距離計(jì)算人眼到攝像平面的距離用來(lái)計(jì)算屈光度更精確，有效提高計(jì)算精度；根據(jù)可見(jiàn)光鏡頭采集的人眼瞳仁顏色，采用色彩補(bǔ)償算法，提高不同瞳色人種的計(jì)算精度；智能化驗(yàn)光設(shè)備的無(wú)線通信技術(shù)適應(yīng)現(xiàn)代智能醫(yī)療的需求，精準(zhǔn)測(cè)量并保存信息至云平臺(tái)，與目前發(fā)展的智能醫(yī)療系統(tǒng)接軌。

附圖說(shuō)明

圖1現(xiàn)有技術(shù)

圖2眼睛成像原理

圖3智能便攜式手持視力篩查儀的組成示意圖

圖4光闌結(jié)構(gòu)及雙鏡頭位置示意圖

圖5設(shè)備使用流程圖

圖6眼睛到鏡頭之間的距離

圖7預(yù)覽界面提示

具體實(shí)施方式

偏心攝影驗(yàn)光系統(tǒng)原理如圖2所示，該部分主要由光源、眼瞳、光闌及攝像機(jī)組成。光線通過(guò)光源發(fā)出，投射到人眼，根據(jù)眼睛的屈光度不同，反射光線經(jīng)過(guò)攝像鏡頭前的光闌在攝像平面上形成不同的眼瞳圖像。

正常人眼睛屈光沒(méi)有異常，光源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)聚焦在視網(wǎng)膜上；近視眼眼球前后軸加長(zhǎng)，眼角膜變凸(瞳孔的角膜外凸)，外接光線聚焦在視網(wǎng)膜前面；遠(yuǎn)視眼眼球前后軸變短、眼角膜變凹(瞳孔的角膜凹陷)，外接光線聚焦在視網(wǎng)膜后面。在光源后面的紅外鏡頭在光源發(fā)光的同時(shí)對(duì)人眼進(jìn)行拍照，然后對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行圖像處理分析，計(jì)算出屈光度。光源到攝像的距離＝r+2l，其中r是鏡頭鏡面到攝像期間之間的距離，l是人眼到光源的距離。設(shè)備通過(guò)雙鏡頭通過(guò)圖像建立人臉3d模型，相比之前的單鏡頭二維圖像，該設(shè)計(jì)精確計(jì)算人眼到額頭平面的距離、人眼瞳間距，提高人眼屈光度的計(jì)算精度。

如圖3所示為智能便攜式手持視力篩查儀的組成示意圖，包括分別與中央處理單元連接的驗(yàn)光系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)；其中驗(yàn)光系統(tǒng)由光源、光闌、透鏡組成，實(shí)現(xiàn)光源的發(fā)出、光闌隔離、透鏡透射；超聲波測(cè)距與溫度傳感器相結(jié)合能實(shí)現(xiàn)測(cè)距和測(cè)溫功能，并能夠根據(jù)溫度調(diào)節(jié)算法公式的參數(shù)；驗(yàn)光系統(tǒng)通過(guò)紅外鏡頭和可見(jiàn)光鏡頭拍攝人眼圖像，實(shí)現(xiàn)人眼屈光數(shù)據(jù)采集和人眼虹膜數(shù)據(jù)采集、人眼顏色信息采集；集成控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同的預(yù)覽模式、拍照模式、查閱模式的功能，并且提示驗(yàn)光者在合適的位置拍照，進(jìn)行聲、光、語(yǔ)音和文字報(bào)警以及指示，顯示屏顯示預(yù)覽模式以及測(cè)試結(jié)果，并可進(jìn)行觸摸操作及進(jìn)行指紋采集；無(wú)線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)社保卡、就醫(yī)卡的讀卡功能及無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的功能，實(shí)現(xiàn)個(gè)人信息綁定、無(wú)線打?。恢醒胩幚韱卧獙?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集處理、圖像識(shí)別、灰度分析和屈光度計(jì)算。

智能便攜式手持視力篩查儀通過(guò)無(wú)線通信與智能醫(yī)療云平臺(tái)相連接，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理，結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)終端如pc機(jī)、手機(jī)、pad以及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備顯示，醫(yī)生可通過(guò)醫(yī)療云平臺(tái)查看數(shù)據(jù)結(jié)果，用戶可通過(guò)掃描二維碼或者綁定手機(jī)用戶等方式查詢及打印測(cè)試結(jié)果，也可登錄網(wǎng)絡(luò)查詢響應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)果。智能醫(yī)療平臺(tái)以云計(jì)算為基礎(chǔ)，患者實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上預(yù)約、查詢等自助服務(wù)，醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間實(shí)現(xiàn)同級(jí)檢查結(jié)果互認(rèn)，節(jié)省醫(yī)療資源，減少患者重復(fù)檢查和檢驗(yàn)的負(fù)擔(dān)。

如圖4所示為光闌結(jié)構(gòu)及雙鏡頭位置示意圖，驗(yàn)光系統(tǒng)采用正六邊形光闌，光源采用紅外光。本發(fā)明采用改進(jìn)的光闌結(jié)構(gòu)，光闌采用正六邊形分布，紅外鏡頭中心有一個(gè)紅外led，在測(cè)試開(kāi)始階段發(fā)光，作為人眼定位用，其他6組紅外led光陣列呈正六邊形布置，每組led光陣列具有4組紅外光源，4組紅外光源均勻分布于由正六邊形中心向外延伸的直線上，相鄰兩組紅外led光陣列之前設(shè)置有吸引配合的可見(jiàn)光led陣列，每組可見(jiàn)光led陣列包括3組或3組以上可見(jiàn)光光源，呈等邊三角形或其它對(duì)稱圖形，按照不同的頻率循環(huán)指示，吸引用戶的注意力。紅外鏡頭設(shè)置于正六邊形中心，超聲波傳感器設(shè)置于紅外鏡頭正上方且距紅外鏡頭約1-5cm，并且位于兩組紅外led光陣列中間，用于測(cè)量人體額頭部分與視力篩查儀間的距離，可見(jiàn)光鏡頭位于一組水平設(shè)置的紅外led光陣列外側(cè)延長(zhǎng)線上，該光闌結(jié)構(gòu)及雙鏡頭能夠快速拍照，1-2s即可完成拍照驗(yàn)光。

攝像系統(tǒng)采用雙鏡頭模式，紅外lcd鏡頭用來(lái)拍攝紅外led陣列光源發(fā)出的紅外光在眼底的成像照片，可見(jiàn)光鏡頭用來(lái)拍攝人眼部照片，通過(guò)可見(jiàn)光鏡頭能夠進(jìn)行人眼識(shí)別，紀(jì)錄人眼虹膜信息進(jìn)行虹膜識(shí)別技術(shù)，人體生物特征具有隨身攜帶和難以偽造的優(yōu)點(diǎn)，在安全保密、便捷識(shí)別上有優(yōu)勢(shì)，且終身保持不變，穩(wěn)定性好。

可見(jiàn)光鏡頭可以識(shí)別不同的瞳孔顏色，不同人種眼睛色彩不同，因此計(jì)算式進(jìn)行圖像處理的照片也會(huì)有不同的計(jì)算公式，但是可見(jiàn)光鏡頭可以根據(jù)不同的瞳仁色彩進(jìn)行補(bǔ)償算法，進(jìn)行分類處理，有效提高計(jì)算的準(zhǔn)確度。雙鏡頭可以對(duì)人雙眼部分進(jìn)行3d重建，人眼部位和鼻梁是三維的，單獨(dú)一個(gè)鏡頭的采集的二維圖像存在誤差，而通過(guò)3d重建能更精確測(cè)量單眼瞳距，判斷是否存在顯斜，進(jìn)一步提高屈光度計(jì)算精度；鏡頭可識(shí)別醫(yī)院條碼、二維碼、身份證等自動(dòng)對(duì)應(yīng)患者信息。目前的設(shè)備中都不具有該類功能。

設(shè)備設(shè)計(jì)有聲光裝置，以提示使用者正確與否，并能夠在采集圖像時(shí)，吸引使用者的注意力，引導(dǎo)使用者看向鏡頭，準(zhǔn)確采集圖像。兩個(gè)鏡頭距離為6cm，按照人眼之間的瞳距設(shè)計(jì)。

如圖5所示為設(shè)備使用流程圖，在驗(yàn)光儀處于預(yù)覽狀態(tài)下，通過(guò)超聲波測(cè)距能夠提示被測(cè)者距離并在觸摸屏上顯示距離，通過(guò)可見(jiàn)光鏡頭識(shí)別人眼位置，當(dāng)人眼與透鏡距離調(diào)節(jié)至100cm時(shí)觸摸屏有字幕提示及聲音提示；然后，集成控制器控制照明光源和攝像元件同步閃燈及拍照，完成對(duì)人眼圖像采集，通過(guò)計(jì)算最終完成自動(dòng)驗(yàn)光，并在觸摸屏上顯示驗(yàn)光結(jié)果；在整個(gè)過(guò)程中，中央處理器通過(guò)檢測(cè)位置及距離調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)驗(yàn)光的過(guò)程；整個(gè)過(guò)程自動(dòng)完成并將數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)于被測(cè)人的信息中心，該過(guò)程無(wú)需他人配合。

如圖6所示為驗(yàn)光儀所使用算法中的眼睛到鏡頭之間的距離，計(jì)算原理：我們?cè)O(shè)定人眼到攝像平面的固定距離100cm計(jì)算。由圖6可知，眼睛平面到攝像機(jī)鏡頭平面的距離l’²＝l²+(d/2)²。其中l(wèi)’是眼睛平面到攝像機(jī)鏡頭平面的距離，l是超聲波安裝平面到到人臉平面的測(cè)量距離；d是雙眼的瞳距。目前很多計(jì)算都是去除眼睛瞳間距，這樣的話誤差比較大。

根據(jù)檢測(cè)到的人與鏡頭的距離l’：我們?cè)O(shè)定人眼到攝像平面的固定距離100cm，設(shè)備根據(jù)超聲波測(cè)距測(cè)出人臉平面與鏡頭平面之間的距離，雙鏡頭可以對(duì)人臉部分進(jìn)行3d重建，人眼平面對(duì)人額頭平面是一個(gè)三維的，二維圖像存在誤差，而通過(guò)3d重建能更精確測(cè)量眼平面與鏡頭之間的間距，提高測(cè)量精度。并通過(guò)聲音或者文字、燈光提示我們向前/向后移動(dòng)，為了吸引嬰幼兒并保護(hù)兒童眼睛，我們采用紅綠藍(lán)色等顏色較為艷麗的旋轉(zhuǎn)燈光旋轉(zhuǎn)顯示并配合輕柔的音樂(lè)。

顏色是計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的重要信息，在特種提取、目標(biāo)識(shí)別、運(yùn)動(dòng)跟蹤等領(lǐng)域中常用到，但是真實(shí)的場(chǎng)景中，光源不是理想的，光源的顏色和亮度以及環(huán)境的變化都會(huì)使目標(biāo)的顏色在圖像中有變化。本發(fā)明拍攝后對(duì)于人眼形成的圖像光斑的圖片來(lái)說(shuō)，主要是查找光斑的邊緣以及去除瞳孔的影響。在實(shí)際操作中我們先對(duì)圖片進(jìn)行截取，截取合適尺寸的眼底圖片，進(jìn)行基本的濾波處理，然后使用顏色補(bǔ)償技術(shù)，根據(jù)可見(jiàn)光鏡頭識(shí)別人眼瞳孔的顏色對(duì)黑白圖片的圖像進(jìn)行補(bǔ)償，采取邊緣檢測(cè)算法濾波方法進(jìn)行邊界查找，然后根據(jù)最小二乘法方式擬合逼近亮暗邊界和瞳孔邊界。

如圖7所示為預(yù)覽界面提示，超聲波測(cè)距測(cè)量人額頭平面到鏡頭之間的距離，通過(guò)3d模型修正人眼平面到鏡頭之間的距離，根據(jù)瞳孔間距提示我們向左/向右移動(dòng)，以達(dá)到人眼平面與鏡頭平行的位置。該驗(yàn)光儀只需要根據(jù)在預(yù)覽模式下根據(jù)采集到的圖像對(duì)比提示我們向前/向后/向左/向右移動(dòng)即可。該設(shè)備使用時(shí)，對(duì)于人眼位置的識(shí)別非常容易，調(diào)節(jié)距離的時(shí)間短，對(duì)于孩子、老人等使用非常簡(jiǎn)單。

本發(fā)明的智能手持驗(yàn)光儀能夠自動(dòng)測(cè)距拍照，一個(gè)人就可以方便使用驗(yàn)光設(shè)備，簡(jiǎn)化驗(yàn)光流程；增加超聲測(cè)距和環(huán)境溫度傳感器，能夠通過(guò)超聲測(cè)距并加以溫度補(bǔ)償算法，有效準(zhǔn)確的測(cè)量人臉到攝像平面的距離；通過(guò)可見(jiàn)光鏡頭采集的人眼瞳距的計(jì)算，結(jié)合人臉平面到攝像平面的距離計(jì)算人眼到攝像平面的距離用來(lái)計(jì)算屈光度更精確，有效提高計(jì)算精度；根據(jù)可見(jiàn)光鏡頭采集的人眼瞳仁顏色，采用色彩補(bǔ)償算法，提高不同瞳色人種的計(jì)算精度；雙鏡頭可以對(duì)人臉部分進(jìn)行3d重建，人眼部位和鼻梁是三維的，人眼部位對(duì)于額頭部分也是三維的，單獨(dú)一個(gè)鏡頭的采集的二維圖像存在誤差，而通過(guò)3d重建能更精確測(cè)量單眼瞳距，判斷是否存在顯斜，提高測(cè)量精度；智能化驗(yàn)光設(shè)備的無(wú)線通信技術(shù)適應(yīng)現(xiàn)代智能醫(yī)療的需求，精準(zhǔn)測(cè)量并保存信息至云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)共享，并實(shí)現(xiàn)個(gè)人的網(wǎng)上預(yù)約、查詢、打印功能，與目前發(fā)展的智能醫(yī)療系統(tǒng)接軌。