CN105380590B - 一种具有眼位检测功能的设备及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有眼位检测功能的设备及其实现方法。设备包括开关提醒模块、摄像模块、图像信息处理模块、计算分析模块、传输模块、数据输出模块。实现上述设备的方法是开关提醒模块控制整个设备的开关，摄像模块通过传输模块将拍摄眼部图像上传至云服务器，云服务器再将眼部图像传输至图像信息处理模块，图像信息处理模块对多张图像综合分析，确定相似度最高的一组作为所需的左右两眼图像,然后传输至计算分析模块，计算分析模块对图像进行分析，确定眼位信息，最终通过数据输出模块将结果数据传输至用户的移动终端。本发明给用户提供了一种更为便携式的眼位检测设备，解决了目前用户学习成本高，使用条件多等多方面制约的情况。

Description

一种具有眼位检测功能的设备及其实现方法
技术领域
本发明属于智能可穿戴技术领域，涉及一种具有眼位检测功能的设备及其实现方法，特别是一种基于图形采集技术和YUV颜色编码方法来检测眼位情况的方法。
背景技术
目前，在国际标准的验光程序中，眼位是一项必查的项目，但是在我国，眼位的检查并没有引起广大患者和验光师的关注，但是其实，这是一项对于验光配镜影响巨大的一个项目。
目前在医院中对于眼位的检查方法一般是四种：遮盖法、角膜映光法、单视标检查法和双视标检查法。但是这些都需要在医生的指导和帮助下才能进行，不仅携带不方便，而且需要患者能够配合。
随着谷歌眼镜的出现和苹果手表的走红，让我们看到可穿戴设备无限的可能性，可穿戴设备给了移动医疗，医疗自检的普及提供了巨大的可能性。
但是如何利用一种可穿戴式设备去科学，***地检测人的眼位信息，目前依旧没有一个***的方案。但是让患者们能够轻便的通过一个设备来自检眼位情况是十分有必要的。家长们也能够因此时刻关注孩子的眼位健康，而不是要等严重到一定的情况，才引起注意，到医院去让医生帮忙检测眼位情况。
目前，便携式检测眼位的方法一般有二种：
方法一：一种基于机器视觉定位技术和Hough变换原理来诊断斜视的方法，见专利名称基于移动平台的斜视诊断装置，公开号为CN 102961117A。该方法主要是利用移动终端来获取眼部图像，在初步处理之后通过机器视觉技术定位眼部的位置，利用Hough变换原理来定位角膜缘和反光点位置，利用Hirschberg发来计算偏移量，通过偏移量来判断是否斜视，何种斜视，斜视的度数值等。此方法有以下不足之处：1.对眼部图像的采样要求较高。患者要处于照明光源的正下方，不能面对其他直射光源，手持的移动设备要和患者眼睛保持水平，瞳孔灯要水平直射患者两眼正中间鼻梁上方位置。只要这样采集的图像才是有效图像。这样的要求在正常生活中是基本满足不全的，给患者造成了极大的学习成本，也大大的提高了要准确运用这个解决方案的门槛。2.在实际实施过程中，容易出现(1)图像中无法正确定位眼部，(2)图像中无法正确定位角膜缘，(3)图像中无法正确定位亮点等异常情况。
方法二：利用瞳孔区域的光强分布来得到眼位参数的方法，见专利名称一种自助式眼睛综合检测方法及检测设备，公开号为CN104068827A。该方法主要是通过摄像模块采集双眼的图像，通过算法分析瞳孔区域的光强分析来得到双眼的屈光、散光和眼位参数。
此方法有以下不足之处：1.其模糊了最核心的算法分析。如何根据光强分析来得出屈光、散光和眼位参数这是整个专利的核心，而这个专利显然模糊了这个核心。
发明内容
本发明的一个目的是针对现有技术的不足，提供一种具有眼位检测功能的设备，更为科学地把摄像模块置于双瞳正上方，夹在镜框上来采集图像信息,解决了现有方法中设备使用限制条件多，用户学习成本高等不足。
本发明具有眼位检测功能的设备包括开关提醒模块、摄像模块、图像信息处理模块、计算分析模块、传输模块、数据输出模块；开关提醒模块控制整个设备的开关，摄像模块通过传输模块将拍摄眼部图像上传至云服务器，云服务器再将眼部图像传输至图像信息处理模块，图像信息处理模块对多张图像综合分析，确定相似度最高的一组作为所需的左右两眼图像,然后传输至计算分析模块，计算分析模块对图像进行分析，确定眼位信息，最终通过数据输出模块将结果数据传输至用户的移动终端。
所述的开关提醒模块作为设备的手动开关，并提醒眼睛直视正前方持续t秒钟；
本发明整个装置采用卡扣或夹的方式位于眼镜镜框边沿，其中所述的摄像模块设于眼睛瞳孔中心正前方的垂直上方，且眼睛瞳孔中心和摄像模块的连线与水平线形成的仰角为20～45°，该摄像模块用于获取眼睛的图形信息；
所述的图像信息处理模块根据"感知哈希算法"(Perceptual hash algorithm)对每张眼部图像生成一个"指纹"(fingerprint)字符串，然后比较不同眼部图像的指纹；结果越接近，说明眼部图像越相似，从而删选出摄像模块采集的眼部图像中最相似的一组，可避免因其他因素对整体结果的影响；
所述的计算分析模块运用YUV颜色编码方法来分析瞳孔和眼白的位置，从而确定眼位情况。
本发明的另一个目的是提供上述设备的实现方法。
该方法包括以下步骤：
步骤(1)、用户佩戴眼镜，将本发明设备采用卡扣或夹的方式位于眼镜镜框边沿上，使得两个摄像模块分别位于眼睛瞳孔中心正前方的垂直上方，且眼睛瞳孔中心和摄像模块的连线与水平线形成的夹角为20～45°；
步骤(2)、用户手动开启设备的开关即提醒模块开关，同时提醒模块开关提醒眼睛直视正前方，并持续t秒钟；
步骤(3)、在这t秒时间内，摄像模块批量拍摄眼部图像；
步骤(4)、眼部图像经传输模块上传至云服务器；
步骤(5)、图像信号处理模块接收云服务器传输过来的眼部图像，对多张图像综合分析，确定最相似的一组数据为所需的左右两眼图像，排除用户因睁闭眼，准备直视等阶段照成的影响。
步骤(6)、计算分析模块接收到图像信号处理模块传输的一组眼部图像，计算分析模块运用YUV颜色编码方法进行分析，确定瞳孔与眼白的眼位信息，同时把眼睛瞳孔中心和摄像模块的连线与水平线形成的仰角作为修正因素，分析处理瞳孔在整个眼睛中所处的具***置；将上述用户的眼位信息与正常直视前方的数据相比较，即可判断用户是否斜视，是何种斜视。
所述的运用YUV颜色编码方法确定瞳孔与眼白的眼位信息，具体是由于图像点越亮，Y值越小，其中Y为图像的亮度参数，同时可知瞳孔的反光点是整个眼睛最亮的，故Y值最小的地方即为瞳孔反光点，所以通过判断图像上Y值最小的区域位置，即能定位反光点；又因为瞳孔是黑色的，所以相对的Y值会较大，故通过在上述反光点周围寻找Y值最大的区域，即能定位瞳孔；然后由于眼白是白色的，故Y值较小，通过以瞳孔为边界，寻找Y值最小的区域，即能定位眼白，如此便定位了整个眼睛的眼位位置。
步骤(7)、将步骤(6)判断结果经传输模块下达到用户移动终端。
步骤(8)、用户移动终端得到眼位信息。
本发明提供了一个运用位于双瞳正上方，夹在眼眶上的摄像模块来采集分析眼位信息的方法，结合图像信号处理和YUV颜色编码方法综合分析的方法，给用户提供了一种更为便携式的眼位检测设备，解决了目前用户学习成本高，使用条件多等多方面制约的情况。
附图说明
图1为本发明设备的模块流程图；
图2为本发明设备的应用示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的分析。
如图1所示，本发明具有眼位检测功能的设备包括开关提醒模块、两个摄像模块、图像信息处理模块、计算分析模块、传输模块、数据输出模块；开关提醒模块控制整个设备的开关，两个摄像模块通过传输模块将拍摄眼部图像上传至云服务器，云服务器再将眼部图像传输至图像信息处理模块，图像信息处理模块对多张图像综合分析，确定相似度最高的一组作为所需的左右两眼图像,然后传输至计算分析模块，计算分析模块对图像进行分析，确定眼位信息，最终通过数据输出模块将结果数据传输至用户的移动终端。
所述的开关提醒模块作为设备的手动开关，并提醒眼睛直视正前方持续t秒钟；
本发明整个装置采用卡扣或夹的方式位于眼镜镜框边沿，其中所述的两个摄像模块分别设于左右两眼睛瞳孔中心正前方的垂直上方，且眼睛瞳孔中心和与其相对应摄像模块的连线与水平线形成的夹角为20～45°，该摄像模块用于获取眼睛的图形信息；
所述的图像信息处理模块根据"感知哈希算法"(Perceptual hash algorithm)对每张眼部图像生成一个"指纹"(fingerprint)字符串，然后比较不同眼部图像的指纹；结果越接近，说明眼部图像越相似，从而删选出摄像模块采集的眼部图像中最相似的一组，可避免因其他因素对整体结果的影响。
所述的计算分析模块运用YUV颜色编码方法来分析瞳孔和眼白的位置，从而确定眼位情况。
本发明的另一个目的是提供上述设备的实现方法。
该方法包括以下步骤：
步骤(1)、用户佩戴眼镜，将本发明设备采用卡扣或夹的方式位于眼镜镜框边沿上，使得两个摄像模块分别位于左右两只眼睛瞳孔中心正前方的垂直上方，且眼睛瞳孔中心和与之相对应摄像模块的连线与水平线形成的夹角为20～45°；
步骤(2)、用户手动开启设备的开关即提醒模块开关，同时提醒模块开关提醒眼睛直视正前方，并持续10秒钟；
步骤(3)、在这10秒时间内，摄像模块批量拍摄眼部图像；
步骤(4)、眼部图像经传输模块上传至云服务器；
步骤(5)、图像信号处理模块接收云服务器传输过来的眼部图像，对多张图像综合分析，确定最相似的一组数据为所需的左右眼图像，排除用户因睁闭眼，准备直视等阶段照成的影响。
步骤(6)、计算分析模块接收到图像信号处理模块传输的一组眼部图像，计算分析模块运用YUV颜色编码方法进行分析，确定瞳孔与眼白的眼位信息，同时把眼睛瞳孔中心和摄像模块的连线与水平线形成的仰角作为修正因素，分析处理瞳孔在整个眼睛中所处的具***置；将上述用户的眼位信息与正常直视前方的数据相比较，即可判断用户是否斜视，是何种斜视。
所述的运用YUV颜色编码方法确定瞳孔与眼白的眼位信息，具体是由于图像点越亮，Y值越小，其中Y为图像的亮度参数，同时可知瞳孔的反光点是整个眼睛最亮的，故Y值最小的地方即为瞳孔反光点，所以通过判断图像上Y值最小的区域位置，即能定位反光点；又因为瞳孔是黑色的，所以相对的Y值会较大，故通过在上述反光点周围寻找Y值最大的区域，即能定位瞳孔；然后由于眼白是白色的，故Y值较小，通过以瞳孔为边界，寻找Y值最小的区域，即能定位眼白，如此便定位了整个眼睛的眼位位置。
步骤(7)、将步骤(6)判断结果经传输模块下达到用户移动终端。
步骤(8)、用户移动终端得到眼位信息。
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种具有眼位检测功能的设备，采用卡扣或夹的方式位于眼镜镜框边沿，其特征在于设备内设有开关提醒模块、摄像模块、图像信息处理模块、计算分析模块、传输模块、数据输出模块；开关提醒模块控制整个设备的开关，摄像模块通过传输模块将拍摄眼部图像上传至云服务器，云服务器再将眼部图像传输至图像信息处理模块，图像信息处理模块对多张图像综合分析，确定相似度最高的一组作为所需的左右两眼图像,然后传输至计算分析模块，计算分析模块对图像进行分析，确定眼位信息，最终通过数据输出模块将结果数据传输至用户的移动终端；
所述的摄像模块设于眼睛瞳孔中心正前方的垂直上方，眼睛瞳孔中心和相对应摄像模块的连线与水平线形成的仰角为20～45°；
所述的图像信息处理模块根据"感知哈希算法"对每张眼部图像生成一个"指纹"字符串，然后比较指纹字符串；结果越接近，说明眼部图像越相似，从而删选出摄像模块采集的眼部图像中最相似的一组；
所述的计算分析模块运用YUV颜色编码方法进行分析，确定瞳孔与眼白的眼位信息，同时把眼睛瞳孔中心和摄像模块的连线与水平线形成的仰角作为修正因素，分析处理瞳孔在整个眼睛中所处的具***置；将上述用户的眼位信息与正常直视前方的数据相比较，进而判断用户是否斜视，是何种斜视；其中运用YUV颜色编码方法确定瞳孔与眼白的眼位信息，具体是由于图像点越亮，Y值越小，其中Y为图像的亮度参数，同时可知瞳孔的反光点是整个眼睛最亮的，故Y值最小的地方即为瞳孔反光点，所以通过判断图像上Y值最小的区域位置，即能定位反光点；又因为瞳孔是黑色的，所以相对的Y值会较大，故通过在上述反光点周围寻找Y值最大的区域，即能定位瞳孔；然后由于眼白是白色的，故Y值较小，通过以瞳孔为边界，寻找Y值最小的区域，即能定位眼白，如此便定位了整个眼睛的眼位位置。
2.如权利要求1所述的一种具有眼位检测功能的设备，其特征在于所述的开关提醒模块作为设备的手动开关，同时还可提醒眼睛直视正前方持续t秒钟。
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