專利名稱：：遠用眼點和近用眼點的瞳距及瞳高測量系統及方法
技術領域：
：本發明屬于醫療檢測儀器
技術領域：
，尤其是涉及一種非接觸的遠用眼點和近用眼點的光學瞳孔距離和瞳孔高度測量的系統及方法。
背景技術：
：隨者鏡片科學的進步，近年來非球面鏡片和漸進多焦鏡更多的進入了我們的生活，但是在使用中我們發現驗配非球面鏡片和漸進多焦鏡片時，測量瞳距和瞳高是難題，更別說是測量遠用眼點和近用眼點的瞳高和瞳距。目前測量瞳距使用瞳距尺或瞳距儀，它們都是接觸性測量，定位點難尋找，需要很高的經驗，這使得測量結果不穩定，存在較大的動態誤差和靜態誤差。測量瞳高是一個繁復過程，它一直困擾著眾多的視光師和驗配師，如用手電筒加直尺直接測量法、用記號筆直接在鏡片上點瞳高、還有用2/3計算法、有用黃金定位法等等。這些方法都不能精確，快速，客觀的提供配鏡用瞳高和瞳距數據，數據中人為主觀因素影響大，測量的不確定度很大；不同的人員使用相同的儀器，測量的結果誤差都很大；測量工具也沒有統一校準工具和流程。這一切就給測量帶來了嚴重的誤差，使鏡片的使用中因為裝配不當的原因產生"三棱鏡"效應，使得物像發生位移，使用者在配戴時出現重影，頭昏，誘發斜視，甚至導致眼位偏移，給患者帶來很大痛苦。
發明內容本發明的目的解決現有瞳距測量技術存在的不足，并提出了瞳高測量的新方法，提供一種雙眼瞳距和瞳高非接觸的測量系統及方法。該系統及方法可以客觀、定量、準確、迅速地對近用眼點和遠用眼點的瞳距和瞳高進行測量，進而可以提供正確配鏡可靠的數據依據，消除鏡片安裝過程的誤差，從而真正做到對眼視力的保護。本發明采用的技術方案是本發明的遠用眼點和近用眼點的瞳距及瞳高測量系統，包括用以讓被測試者配戴且未鑲嵌鏡片的鏡框以及中心計算機，所述中心計算機的輸出端上連接有用以向被測試者顯示測試圖像的圖像顯示器，輸入端上連接有用以采集被測試者眼部圖像的光學傳感器裝置，所述光學傳感器裝置設置于物距調整裝置上，所述物距調整裝置的控制電路與中心計算機的控制信號輸出端相連接，所述中心計算機上設有通信模塊、圖像處理模塊以及數據分析模塊；所述通信模塊負責向物距調整裝置的控制電路傳送物距調整指令，所述通信模塊還用以向中心計算機上傳物距調整裝置的控制電路發送過來的物距值；所述圖像處理模塊用以對獲取的眼部圖像進行灰度處理和二值化處理；所述數據分析模塊用以從經過處理后的圖像中分別找出左右眼的瞳孔中心并計算瞳距；所述數據分析模塊還用以從經過處理后的圖像中分別尋找鏡框左右下邊緣的水平下沿線，并分別計算左右眼瞳孔中心與鏡框左右水平下沿線的豎直距離，以得到左右眼的瞳高。這種遠用眼點和近用眼點的瞳距及瞳高測量方法，該方法通過中心顯示器、圖像顯示器、光學傳感器裝置以及物距調整裝置的配合工作進行瞳距和瞳高的測量，該方法包含如下步驟:(1)讓被測試者配戴好未安裝鏡片的鏡框，并通過專用工裝對被測試者的眼部進行定位;(2)中心計算機控制圖像顯示器顯示測試圖像，而后通過光學傳感器裝置采集被測試者眼部圖像并傳送到中心計算機；(3)中心計算機根據接收到的眼部圖像的質量，向物距調整裝置發出啟動物距調整指令，以帶動光學傳感器裝置移動，直到獲得清晰的眼部圖像停止；物距調整裝置在接到停止物距調整指令后，微型控制器將計算得到的物距值通過通信模塊傳送給中心計算機，所述物距值為測量圖像尺寸與實際尺寸轉化的比例基準；(4)中心計算機通過圖像處理模塊對獲取的眼部圖像進行灰度處理和二值化處理；(5)所述數據分析模塊從經過處理后的圖像中分別找出左右眼的瞳孔中心以及鏡框的左右下邊緣，以計算瞳距和左右眼瞳高。左右眼的瞳孔中心的連線的水平距離是瞳距；左眼的瞳孔中心到左鏡框的下邊緣的水平下沿線的距離是左眼瞳高；右眼的瞳孔中心到右鏡框的下邊緣的水平下沿線的距離是右眼瞳高；當圖象顯示器顯示遠景圖象，中心計算機測量得到的數據是遠用眼點的瞳距和瞳高；當圖象顯示器顯示近景圖象，中心計算機測量得到的數據是近用眼點的瞳距和瞳高。(6)圖像顯示器根據中心計算機發出的指令，變換測試圖像。本發明的有益效果是由于采用了數字圖像的采集和計算機程序進行分析處理，所得到的技術數據更準確，客觀；此外，由于采用數字化非接觸光學采集分析系統，第一次做到了消除了人為因素誤差，數據具有通用性、唯一性和可重復性。數據還可以保留，作為醫療證據或會診的依據。下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。圖1是本發明的簡易系統結構圖。圖2是本發明的組織系統結構圖。圖3是本發明的圖像顯示器顯示近景圖像的工作狀態示意圖。圖4是本發明物距調整裝置的構造示意圖。圖5是本發明物距調節的電器控制原理圖。圖6是本發明物距調節原理圖。圖7是本發明的光學傳感器裝置采集到的圖像經灰度處理和二值化處理后的效果圖。圖8是本發明的測量結果示意圖。具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步說明如圖1和圖2所示，本發明的遠用眼點和近用眼點的瞳距及瞳高測量系統，包括用以讓被測，配戴且未鑲嵌鏡片的鏡框、用以輔助固定被測試者頭部的專用工裝以及中心計算機，所述中心計算機的輸出端上連接有用以向被測試者顯示測試圖像的圖像顯示器，輸入端上連接有用以采集被測試者眼部圖像的光學傳感器裝置，所述光學傳感器裝置設置于物距調整裝置上，所述物距調整裝置的控制電路與中心計算機的控制信號輸出端相連接，所述中心計算機上設有通信模塊、圖像處理模塊以及數據分析模塊；所述通信模塊負責向物距調整裝置的控制電路傳送物距調整指令，所述通信模塊還用以向中心計算機上傳物距調整裝置的控制電路發送過來的物距值；所述圖像處理模塊用以對獲取的眼部圖像進行灰度處理和二值化處理；所述數據分析模塊用以從經過灰度處理和二值化處理后的圖像中分別找出左右眼的瞳孔中心并計算瞳距；所述數據分析模塊還用以從經過灰度處理和二值化處理后的圖像中分別尋找鏡框左右下邊緣的水平下沿線，并分別計算左右眼瞳孔中心與鏡框左右水平下沿線的豎直距離，此左右眼瞳孔中心到鏡框左右水平下沿線的距離就分別是左右眼的瞳高。上述光學傳感器裝置包括輔助照明系統、光學透鏡和光電耦合器CCD。在本實施例中，測量數據的精度是+A0.02毫米，在實際應用中，這主要取決于光電耦合器CCD的精度。上述圖像顯示器根據中心計算機發出的指令，在遠用眼點測量圖像或近用眼點測量圖像之間進行測試圖像的變換。所述遠用眼點測量圖像或近用眼點測量圖像分別為遠景圖像或近景圖像，以模擬人眼觀看遠方或注視近物時瞳孔變化的情況。遠景圖像是焦距為無限遠的圖片，近景圖像是含一段文字的圖片。圖3中圖像顯示器顯示的即為含有一段文字的近景圖像。不同的景物圖像，對瞳孔的刺激也是不同的。瞳孔應對不同的刺激會發生大小和位置的變化，瞳孔受刺激前后變化位置就是我們需要尋找的近用眼點或遠用眼點的位置。所述遠用眼點測量圖像或近用眼點測量圖像邊際都設有髙亮色標線，以在左右眼的角膜表面分別形成反光色標，所述數據分析模塊從經過處理后的圖像中分別尋找左右眼中的反光色標，并連線相交，以分別找到左眼和右眼的反光色標的匯聚點，這兩個匯聚點即為左右眼的瞳孔中心。本發明的遠用眼點和近用眼點的瞳距及瞳高測量方法，通過中心顯示器、圖像顯示器、光學傳感器裝置以及物距調整裝置的配合工作進行瞳距和瞳高的測量，該方法包含如下步驟:(1)讓被測試者配戴好未安裝鏡片的鏡框，并通過專用工裝對被測試者的眼部進行定位;(2)中心計算機控制圖像顯示器顯示測試圖像，而后通過光學傳感器裝置采集被測試者眼部圖像并傳送到中心計算機；(3)中心計算機根據接收到的眼部圖像的質量，向物距調整裝置發出啟動物距調整指令，以帶動光學傳感器裝置移動，直到獲得清晰的眼部圖像停止；(4)中心計算機通過圖像處理模塊對獲取的眼部圖像進行灰度處理和二值化處理，灰度處理用以過濾圖像中的噪聲點，二值化處理用以提高圖像中物體邊沿的對比度，突出所測量圖形的特征；(5)數據分析模塊從經過灰度處理和二值化處理的圖像中分別找出左右眼的瞳孔中心并計算瞳距；數據分析模塊從經過灰度處理和二值化處理的圖像中分別尋找鏡框左右下邊緣的水平下沿線，并分別計算左右眼瞳孔中心與鏡框左右下沿線的豎直距離，即左右眼的瞳高，從而得到如圖8所示的測量結果示意圖。在本實施例中，所有的測量數據都經過了多次測量求平均值處理。(6)圖像顯示器在測量小周期結束后，根據中心計算機發出的指令，變換測試圖像，圖像使注視圖像的被測量者的瞳孔位置和大小發生變化，此后光學傳感器再次工作，重復上述步驟(2)—步驟(5)的過程。在多個小周期的圖像變換后，測量結束。如圖4所示，上述物距調整裝置包括用于放置光學傳感器裝置的運動平臺1204、平臺滑移導軌1203、用以驅動運動平臺1204的絲桿1202以及用以帶動絲桿1202運轉的步進電機1201，物距調整裝置的控制電路包括微型控制器1300、與微型控制器1300相連接的位置傳感器1205和電機驅動模塊1201B，所述微型控制器1300通過電機驅動模塊1201B對步進電機1201進行控制，并通過位置傳感器1205測得的絲桿角位移計算物距數值。如圖5所示，中心計算機將物距調整指令通過通信模塊發送到微型控制器，微型控制器發出脈沖信號經過電機驅動模塊信號放大后，驅動步進電機按指令運行，步進電機通過絲桿把旋轉運動變換成直線運動，驅動運動平臺滑移，以對光學傳感器裝置進行位置調整，位置傳感器檢測絲桿的角位移并傳輸給微型控制器，根據公式運動距離=絲桿角位移*絲桿導程(此數據是絲桿的本質特性)，微型控制器運算得到精確的物距數值，并通過通信模塊傳遞給中心計算機。如圖6說明了物距調整裝置在調整結束以后，測量出的物距數值在計算中的原理。像素的個數*像素點距=像實際距離(毫米)。像素點距是單個像素所代表的實際物體距離，單位毫米。像素點距=物距+焦距+此方向的圖像分辯率。如圖7所示，圖像經過了灰度值和二值化處理。灰度值處理的方法為在全圖像的每個像素點做巻積，尋找像素值特別小或特別大的微小區間內的點，統一用的新灰度值賦值。此新灰度值的取值是全圖像灰度值的平均值。二值化處理的方法為在經過灰度處理后的全圖像中提取灰度數值，對于相鄰點間灰度數值的變化量在設定范圍內的像素點進行統一用加深后的新灰度值賦值處理，而對于灰度數值的變化量在設定范圍之外的像素點則不做處理，以提高圖像的區別特性，有利于數值測量和分析。數據分析模塊在經過灰度處理和二值化處理后的圖像的中下側鏡框可能出現的位置設置一矩形搜索區間，這里需要說明的是，由于被測試者佩帶的鏡框有一定的尺寸規范且被測試者的頭部經過專用工裝定位，因此，鏡框下沿在采集到的被測試者眼部圖像中的相對位置是不會有很大的變化的，只要選擇適當矩形搜索區間，就能保證鏡框下沿落在矩形搜索區間內。在所述矩形搜索區間內分別做多條水平的小線段，提取位于小線段上的圖像灰度數值數據，沿小線段對滿足圖像灰度數據變化范圍的像素點進行長度積分計算，就可得到一線段，此線段即為鏡框的水平下沿線。因鏡框分為左右兩部分，在本實施例中，正是采用上訴方法同時計算和測量出左和右鏡框的水平下沿線，如圖8所示。現對灰度值和二值化處理方法舉例如下在采集到的圖像處理后，提取圖像的灰度數值，并建立橫縱坐標，如表1所示。表1-1中的數據是選取一局部圖像的灰度值。表1-2是灰度值處理后的結果，把噪聲點al和c5濾處。表1-3是二值化處理后的結果，圖示中把相對應的三個點a3、b3、c3(像素值滿足比較范圍)做積分計算，這就可以得到線段a3^c3。表1-1\^橫坐標縱i^abc1988580280858231201211214110115120511511095表l-2\\橫坐標縱i^abc183母858028085823120m12141101151205115110菅>表1-3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>以上是本發明的較佳實施例，凡依本發明技術方案所作的改變，所產生的功能作用禾超出本發明技術方案的范圍時，均屬于本發明的保護范圍。權利要求1、一種遠用眼點和近用眼點的瞳距及瞳高測量系統，其特征在于包括用以讓被測試者配戴且未鑲嵌鏡片的鏡框以及中心計算機，所述中心計算機的輸出端上連接有用以向被測試者顯示測試圖像的圖像顯示器，輸入端上連接有用以采集被測試者眼部圖像的光學傳感器裝置，所述光學傳感器裝置設置于物距調整裝置上，所述物距調整裝置的控制電路與中心計算機的控制信號輸出端相連接，所述中心計算機上設有通信模塊、圖像處理模塊以及數據分析模塊；所述通信模塊負責向物距調整裝置的控制電路傳送物距調整指令，所述通信模塊還用以向中心計算機上傳物距調整裝置的控制電路發送過來的物距值；所述圖像處理模塊用以對獲取的眼部圖像進行灰度處理和二值化處理；所述數據分析模塊用以從經過處理后的圖像中分別找出左右眼的瞳孔中心并計算瞳距；所述數據分析模塊還用以從經過處理后的圖像中分別尋找鏡框左右下邊緣的水平下沿線，并分別計算左右眼瞳孔中心與鏡框左右水平下沿線的豎直距離，以得到左右眼的瞳高。2、根據權利要求1所述的遠用眼點和近用眼點的瞳距及瞳高測量系統，其特征在于還包括用以輔助固定被測試者頭部的專用工裝，以使被測試者在測量過程保持相對穩定。3、根據權利要求1所述的遠用眼點和近用眼點的瞳距及瞳高測量系統，其特征在于所述物距調整裝置包括用于放置光學傳感器裝置的運動平臺、平臺滑移導軌、用以驅動運動平臺的絲桿以及用以帶動絲桿運轉的步進電機，物距調整裝置的控制電路包括微型控制器、與微型控制器相連接的位置傳感器和電機驅動模塊，所述微型控制器通過電機驅動模塊對步進電機進行控制，并通過位置傳感器測得的絲桿角位移計算物距數值。4、根據權利要求l所述的遠用眼點和近用眼點的瞳距及瞳高測量系統，其特征在于所述光學傳感器裝置包括輔助照明系統、光學透鏡和光電耦合器CCD。5、根據權利要求l所述的遠用眼點和近用眼點的瞳距及瞳高測量系統，其特征在于所述中心計算機上還設有智能專家模塊，以根據測試者輸入被測試者的驗光數據，從中心計算機數據庫中優選配鏡方案。6、根據權利要求1所述的遠用眼點和近用眼點的瞳距及瞳高測量系統，其特征在于所述圖像顯示器根據中心計算機發出的指令，變換遠用眼點測量圖像或近用眼點測量圖像。7、根據權利要求6所述的遠用眼點和近用眼點的瞳距及瞳高測量系統，其特征在于圖像顯示器顯示的遠用眼點測量圖像或近用眼點測量圖像分別為遠景圖像或近景圖像，以模擬人眼觀看遠方或注視近物時受到的不同的刺激情況，所述遠景圖像是焦距為無限遠的圖片，近景圖象是含一段文字的圖片。8、根據權利要求6所述的遠用眼點和近用眼點的瞳距及瞳高測量系統，其特征在于所述遠用眼點測量圖像或近用眼點測量圖像邊際都設有高亮色標線，以在左右眼的角膜表面分別形成反光色標，所述數據分析模塊從經過處理后的圖像中分別尋找左右眼中的反光色^^，并連線相交，以分別找到左眼和右眼的反光色標的匯聚點，這兩個匯聚點即為左右眼的瞳孔中心。9、一種遠用眼點和近用眼點的瞳距及瞳高測量方法，其特征在于該方法通過中心顯示器、圖像顯示器、光學傳感器裝置以及物距調整裝置的配合工作進行瞳距和瞳高的測量，該方法包含如下步驟-(1)讓被測試者配戴好未安裝鏡片的鏡框，并通過專用工裝對被測試者的眼部進行定位；(2)中心計算機控制圖像顯示器顯示測試圖像，而后通過光學傳感器裝置采集被測試者眼部圖像并傳送到中心計算機；(3)中心計算機根據接收到的眼部圖像的質量，向物距調整裝置發出啟動物距調整指令，以帶動光學傳感器裝置移動，直到獲得清晰的眼部圖像停止；(4)中心計算機通過圖像處理模塊對獲取的眼部圖像進行灰度處理和二值化處理；(5)所述數據分析模塊從經過處理后的圖像中分別找出左右眼的瞳孔中心以及鏡框的左右下邊緣，以計算瞳距和左右眼瞳高；(6)圖像顯示器根據中心計算機發出的指令，變換測試圖像。全文摘要本發明涉及一種非接觸的遠用眼點和近用眼點的光學瞳孔距離和瞳孔高度測量的系統及方法，系統包括中心計算機，中心計算機的輸出端上連接有用以向被測試者顯示測試圖像的圖像顯示器，輸入端上連接有用以采集被測試者眼部圖像的光學傳感器裝置，光學傳感器裝置設置于物距調整裝置上，物距調整裝置的控制電路與中心計算機的控制信號輸出端相連接，中心計算機上設有通信模塊、圖像處理模塊以及數據分析模塊，該方法通過系統各部分的配合工作進行瞳距和瞳高的測量。本發明的系統及方法可以客觀、定量、準確、迅速地對近用和遠用眼點的瞳距和瞳高進行測量，進而可以提供正確配鏡可靠的數據依據，消除鏡片安裝過程的誤差，從而真正做到對眼視力的保護。文檔編號A61B3/11GK101474060SQ20081007192公開日2009年7月8日申請日期2008年10月14日優先權日2008年10月14日發明者朱家亮申請人:朱家亮