(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710492647.4
(22)申请日 2017.06.26
(71)申请人 廖亮举
地址 100000 北京市朝阳区北苑家园清友
园10-902
(72)发明人 廖亮举
(51)Int.Cl.
A61B 3/103(2006.01)
A61B 3/11(2006.01)
G06F 21/32(2013.01)
G06K 7/10(2006.01)
G06T 17/00(2006.01)
(54)发明名称
法
(57)摘要
本发明属于医疗验光设备技术领域，尤其涉
及一种智能便携式手持视力筛查仪及验光方法。
包括分别与中央处理单元连接的验光系统、摄像
系统、集成控制系统、无线通信系统；其中验光系
统由光源、光阑、透镜组成，实现光源的发出、光
阑隔离、透镜透射；超声波测距与温度传感器相
结合实现测距和测温功能；验光系统通过红外镜
现不同的预览模式、拍照模式和查阅模式；无线
通信系统实现社保卡、就医卡的读卡功能及无线
数据传输；中央处理单元实现数据采集处理、图
像识别、灰度分析和屈光度计算。智能便携式手
持视力筛查仪通过无线通信系统与智能医疗云
平台相连接。权利要求书2页 说明书6页 附图4页CN 107184178 A 2017.09.22
C N 107184178
A
1.一种智能便携式手持视力筛查仪，其特征在于：包括分别与中央处理单元连接的验光系统、摄像系统、集成控制系统、无线通信系统；其中验光系统由光源、光阑、透镜组成，实现光源的发出、光阑隔离、透镜透射；超声波测距与温度传感器相结合实现测距和测温功能，并根据温度调节算法公式的参数；验光系统通过红外镜头和可见光镜头拍摄人眼图像，实现人眼屈光数据采集和人眼虹膜数据采集、人眼颜信息采集；集成控制系统实现不同的预览模式、拍照模式和查阅模式，并提示验光者在合适的位置拍照，进行声、光、语音和文字报警以及指示，显示屏显示预览模式以及测试结果，并可进行触摸操作及进行指纹采集；无线通信系统实现社保卡、就医卡的读卡功能及无线数据传输，实现个人信息绑定、无线打印；中央处理单元实现数据采集处理、图像识别、灰度分析和屈光度计算。智能便携式手持视力筛查仪通过无线通信系统与智能医疗云平台相连接，对数据进行大数据处理，结果通过数据终端显示。
2.如权利要求1所述的一种智能便携式手持视力筛查仪，其特征在于：验光系统采用正六边形光阑，光阑采用正六边形分布，红外镜头中心有一个红外LED，在测试开始阶段发光，作为人眼定位用，其他6组红外LED光阵列呈正六边形布置，每组LED光阵列具有4组红外光源，4组红外光源均匀分布于由正六边形中心向外延伸的直线上，相邻两组红外LED光阵列之前设置有吸引配合的可见光LED阵列，每组可见光LED阵列包括3组或3组以上可见光光源，呈等边三角形或其它对称图形，按照不同的频率循环指示，吸引用户的注意力。
3.如权利要求2所述的一种智能便携式手持视力筛查仪，其特征在于：红外镜头设置于正六边形光阑中心，超声波传感器设置于红外镜头正上方且距红外镜头约1-5cm，并且位于两组红外LED光阵列中间，用于测量人体额头部分与视力筛查仪间的距离，可见光镜头位于一组水平设置的红外LED光阵列外侧延长线上，该光阑结构及双镜头能够快速拍照，1-2s即可完成拍照验光。两个镜头距离为6cm。
4.如权利要求3所述的一种智能便携式手持视力筛查仪，其特征在于：摄像系统采用双镜头模式，红外镜头用来拍摄红外LED光阵列光源发出的红外光在眼底的成像照片，可见光镜头用来拍摄人眼部照片，通过可见光镜头能够进行人眼识别，纪录人眼虹膜信息进行虹膜识别技术，另外可以测量人眼瞳孔间距，进一步提高屈光度计算精度；双镜头可以对人双眼部分进行3D重建，人眼部位和鼻梁是三维的，单独一个镜头采集的二维图像存在误差，而通过3D重建能更精确测量单眼瞳距，判断是否存在显斜。
5.如权利要求4所述的一种智能便携式手持视力筛查仪，其特征在于：可见光镜头可以识别不同的瞳孔颜，根据不同的瞳孔颜，图像处理的照片会具有不同的计算公式，可见光镜头可以根据不同的瞳孔颜进行补偿算法及分类处理，有效提高计算的准确度。可见光镜头可识别医院条码、二维码、身份证以自动对应患者信息。
6.如权利要求5所述的一种智能便携式手持视力筛查仪，其特征在于：超声波测距系统精度为1mm，超声波测距系统还设置有环境温度传感器，使得系统可以根据环境温度来自动计算，大大提高超声波测距的计算精度。
7.如权利要求6所述的一种智能便携式手持视力筛查仪，其特征在于：中央处理单元根据测距控制红外LED光阵列灯亮并控制镜头进行拍照，对测距进行计算，通过图像位置与面积计算瞳距、轴向偏移、瞳孔大小、近视、远视、斜视和散光度数。
8.一种利用如权利要求1-7任一项所述的一种智能便携式手持视力筛查仪的验光方
法，其特征在于：在验光仪处于预览状态下，通过超声波测距能够提示被测者距离并在触摸屏上显示距离，通过可见光镜头识别人眼位置，当人眼与摄像平面距离调节至100cm时触摸屏有字幕提示及声音提示；然后，集成控制器控制照明光源和摄像元件同步闪灯及拍照，完成对人眼图像采集，通过计算最终完成自动验光，并在触摸屏上显示验光结果；在整个过程中，中央处理器通过检测位置及提示用户距离
调整来实现整个验光的过程；整个过程自动完成并将数据采集、计算处理并将数据显示存储于被测人的信息中心。
9.如权利要求8所述的验光方法，其特征在于：验光方法中利用改进的光阑结构，采用适应因结构的偏心摄影验光算法：光源发出光线，在视网膜上形成发射图像，图像的亮暗区域可以根据眼睛的屈光度不同有不同的位置和面积大小的变化；采用大量的红外光光源短时间发光，红外光照相机同步拍照照片，并通过照片拍摄的人眼灰度图像分析光斑的亮度、位置、面积来计算人眼的屈光度。按照每两组红外光LED阵列间以正三角形位置排布3组用全彩LED，根据对称性可大大减少计算量，可见光采阵列按照不同的频率循环显示，并配合不同的声音提示，对用户有友好互动并能够吸引用户注意力及配合。
10.如权利要求9所述的验光方法，其特征在于：视力筛查仪支持数据的无线收发，将个人的眼睛采集信息进行处理后上传至智能医疗云平台，并进行数据保存、纪录；验光仪支持无线打印功能。云平台数据进行处理后，终端用户可通过网络查看相关检查结果，终端用户包括台式机、PAD、手机及其他网络设备，医疗机构之间可实现数据共享。医生可通过医疗云平台查看数据结果，用户可通过扫描二维码或者绑定手机用户方式查询及打印测试结果，也可登录网络查询响应数据结果。智能医疗平台以云计算为基础，患者实现网上预约、查询服务，医疗机构之间实现同级检查结果互认，节省医疗资源，减少患者重复检查和检验的负担。
一种智能便携式手持视力筛查仪及验光方法
技术领域
[0001]本发明属于医疗验光设备技术领域，尤其涉及一种智能便携式手持视力筛查仪及验光方法。
背景技术
[0002]从医疗卫生发展的方向看，自动化/智能化、精确化、数字化和远程化是今后医疗发展的必然趋势。国外在上世纪就进行了数字化、自动化、远程化的改造，国内医疗现在在各个行业进行远程化、智能化、数字化的改进。随着物联网技术的发展，传统医疗方式逐渐出现自动化程度低、医疗资源受限等不足之处，这就必然导致医疗检测工具的不断革新。智慧医疗是物联网在医疗健康行业应用的结果，它整合了医疗检测技术、物联网技术、大数据技术，实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动。
[0003]随着电子技术的发展，目前青少年、学龄儿童近视的人越来越多，因此针对婴幼儿、青少年、社会人员体检验光筛查的技术日渐被大家重视起来。
[0004]现有技术中，深圳市斯尔顿科技有限公司的专利名称一种自助式红外偏心摄影验光仪及自助验光方法，如图1所示，通过中央处理单元控制集成器运动，调节至合适的距离并接收成像透镜的位置反馈信号，直到人眼处于工作位置；控制器控制阳光系统与摄像系统动作拍照。在整个过程中，中央处理设
备通过控制集成控制器来实现整个自助验光的过程；无需他人配合。现有技术主要具有以下几个缺点：该装置使用时忽略人眼的瞳间距，计算误差较大；该设备自助使用时，对于人眼位置的识别比较难，该装置调节距离的时间较长，需要多次调节透镜位置，对于孩子、老人等人员来说使用时较难操作；该产品在大量人使用时，区别个人信息较为复杂，易出错，而且数据量较大，记录不方便。该产品忽略人体三维平面，直接按照二维空间计算，误差较大且不能很好地检测患者斜视。
[0005]手持自动验光仪在幼儿、儿童、青少年体可以测出球径、柱径屈光度，寻出弱视高危人和可疑人。当前的测试仪主要是使用者测试不方便，需要坐在固定位置，固定距离，调节摄像机时间较长，人为操作误差较大。并且用户量大时，个人信息填写等工作量巨大，信息填写复杂，易出错。
发明内容
[0006]针对现有技术中存在的缺陷，本发明涉及电子信息检测和生物医疗技术两个学科，针对目前人眼视力筛查基本采用专业人员通过台式验光设备或者自动验光设备来进行筛查的现象，本发明具有无线通信和生物识别的功能，可以通过刷卡将人员信息与人眼或人脸或指纹绑定，减少大量的数据记录并大大降低出错概率；本发明通过可见光镜头实现人脸识别或虹膜识别、并可根据图像识别条形码、二维码、身份证等图形文字信息与个人身份相关联；双镜头可以对人双眼部分进行3D重建，人眼部位和鼻梁是三维的，单独一个镜头的采集的二维图像存在误差，而通过3D重建能更精确测量单眼瞳距，判断是否存在显斜，提高验光精度。本发明通过屏幕前面设置有全彩LED和声音模块，不同颜发光体针对不用年
龄段的人进行不同频率和亮度的闪光配合不同的音频信息来吸引人的注意力，尤其是吸引儿童以及配合不良好的人员的注意力。
[0007]本发明涉及一种智能便携式手持视力筛查仪，包括分别与中央处理单元连接的验光系统、摄像系统、集成控制系统、无线通信系统；其中验光系统由光源、光阑、透镜组成，实现光源的发出、光阑隔离、透镜透射；超声波测距与温度传感器相结合能实现测距和测温功能，并能够根据温度调节算法公式的参数；验光系统通过红外镜头和可见光镜头拍摄人眼图像，实现人眼屈光数据采集和人眼虹膜数据采集、人眼颜信息采集；集成控制系统实现不同的预览模式、拍照模式、查阅模式的功能，并且提示验光者在合适的位置拍照，进行声、光、语音和文字报警以及指示，显示屏显示预览模式以及测试结果，并可进行触摸操作及进行指纹采集；无线通信系统实现社保卡、就医卡的读卡功能及无线传输数据的功能，实现个人信息绑定、无线打印；中央处理单元实现数据采集处理、图像识别、灰度分析和屈光度计算。
[0008]更进一步的，本发明中的智能便携式手持视力筛查仪通过无线通信与智能医疗云平台相连接，对数据进行大数据处理，结果通过数据终端如PC机、手机、PAD以及其他网络设备显示，医生可通过医疗云平台查看数据结果，用户可通过扫描二维码或者绑定手机用户等方式查询及打印测试结果，也可登录网络查询响应数据结果。智能医疗平台以云计算为基础，患者实现网上预约、查询等自助服务，医疗机构之间实现同级检查结果互认，节省医疗资源，减少患者重复检查和检验的负担。
[0009]更进一步的，本发明中的验光系统采用正六边形光阑，光源采用LED红外光。采用改进的光阑结构，光阑采用正六边形分布，红外镜头中心有一个红外LED，在测试开始阶段发光，作为人眼定位用，其他6组红外LED光阵列呈正六边形布置，每组LED光阵列具有4组红外光源，4组红外光源均匀分布于由正六边形中心向外延伸的直线上，。相邻两组红外LED光阵列之前设置有吸引配合的可见光LED阵列，每组可见光LED阵列包括3组或3组以上可见光光源，呈等边三角形或其它对称图形，按照不同的频率循环指示，吸引用户的注意力。红外镜头设置于正六边形中心，超声波传感器设置于红外镜头正上方且距红外镜头约1-5cm，并且位于两组红外LED光阵列中间，用于测量人体额头部分与视力筛查仪间的距离，可见光镜头位于一组水平设置的红外LED光阵列外侧延长线上，该光阑结构及双镜头能够快速拍照，1-2s即可完成拍照验光。
[0010]更进一步的，本发明的摄像系统采用双镜头模式，红外镜头用来拍摄红外LED光阵列光源发出的红外光在眼底的成像照片，可见光镜头用来拍摄人眼部照片，通过可见光镜头能够进行人眼识别，纪录人眼虹膜信息进行虹膜识别技术，另外可以测量人眼瞳孔间距，进一步提高屈光度计算精度；人体生物特征具有随身携带和难以伪造的优点，在安全保密、便捷识别上有优势，且终身保持不变，稳定性好。
[0011]可见光镜头可以识别不同的瞳孔颜，不同人种眼睛彩不同，因此计算式进行图像处理的照片也会有不同的计算公式，可见光镜头可以根据不同的瞳孔颜进行补偿算法，进行分类处理，有效提高计算的准确度。双镜头可以对人双眼部分进行3D重建，人眼部位和鼻梁是三维的，单独一个镜头采集的
二维图像存在误差，而通过3D重建能更精确测量单眼瞳距，判断是否存在显斜。目前的设备中都不具有该类功能。
[0012]设备设计有声光装置，以提示使用者正确与否，并能够在采集图像时，吸引使用者
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