CN100466963C

CN100466963C - 一种视力检查方法及装置

Info

Publication number: CN100466963C
Application number: CNB2006100881870A
Authority: CN
Inventors: 曹阳
Original assignee: Individual
Current assignee: Shenzhen Dimetek Digital Medical Technologies Ltd
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2026-06-30
Also published as: CN1915161A

Abstract

本发明公开了一种视力检查方法及装置，由“最大分辩率明暗间隔阵列方法”在显示介质上产生背景，并使用相同亮度元素显示目标物图形，背景和目标物图形平均亮度相等，对比度可变；用“随机位置算法”在背景上显示图形，受检查者判断图形的位置，以“逐级逼近方法”来完成有限的检查步骤，能快速自我完成视力检查，可用于非语言交流者，不需要验光师现场指导，克服了显示介质亮度特性差异导致检查结果不准确的问题。

Description

一种视力检查方法及装置

技术领域

本发明公开了一种视力检查方法及装置。

背景技术

视力被定义为眼睛能分辨得出的最小目标物图形的能力。这个能力的衡量单位可以是视角(view angle)，即由目标物图形两端至眼球晶体相交处所夹的角度；或者是空间频率(spatial frequency)，即单位角度中目标物图形所含明暗变化的周期数。视角和空间频率是互为倒数的关系；受检查者能够识别的视角越小，或者空间频率越高，则视力越好。目前传统视力检查方法均使用对数视力表(如国际标准视力表)，即在白色的均匀背景光条件下，在固定位置上显示目标物图形，即不同朝向的黑色字形(如‘E’字)或符号(如花朵)。其检查过程是：受检查者双眼分别检查，先右后左，从上而下；在验光师现场指导下，受检查者迅速辨别并说出字形或符号的方向；验光师逐步增大或减小字形或符号，并主观判断受试者正确辨别的最小字形或符号作为受检查者的视力检查结果，由此给出检查结果。这种检查方法简单，但需要有验光师的现场指导；检查结果由验光师记录下来，并可受验光师主观判断的影响；另外，这种检查不适合不能识别字符或符号的受检查者，以及语言交流有困难的受检查者(如幼儿、文盲、聋哑患者等)，也不能同时检查双眼视力；对于受检查者不能分辨的小视角字形符号，受检查者仍能分辨其位置，并可能凭记忆说出正确结果。

目前少数视力检查装置生产厂家也开始尝试使用计算机显示器来显示传统的视力表字形符号，即白色背景上显示黑色的字形符号。由于各种图形显示器亮度的非线性及其亮度曲线的不一致性，视频输出为半亮度电平时无法保证每台显示器的亮度为半亮度；并且随着时间流逝，各种图形显示器亮度特性各有不同变化，以至影响检查结果的准确性。虽然产生图形的能力大大加强，这种使用计算机显示器的方法仍然具备传统检查方法的各种缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种视力检查方法及其装置。该方法不需要验光师现场指导、非字形符号、可测对比敏感度、可双眼同时检查、可自我检查、可用于幼儿至成人以及非语言交流者，保证了检查结果准确性不受显示介质亮度非线性及不同显示介质亮度特性的不一致性的影响。

本发明所采用的技术方案是：

一种视力检查方法，其实现条件如下，

在显示介质上显示一定亮度的背景，

在背景上显示与背景具有相同亮度的目标物图形，

目标物图形在背景上的位置是随机的，即每次位置和或移动方向不确定，

受检查者观察目标物图形的位置并作出判断，

根据受检查者是否正确分辨所述目标物图形，以“逐级逼近方法”改变所述目标物图形的视角大小，来完成有限的检查步骤：

开始时显示一个初始视角的目标物图形，如果受试者给出其正确位置，下一个检查的视角为最低可能分辨的视角与已被分辨视角的中点视角，如果受试者未能给出其正确位置，下一个检查的视角为最高可能分辨的视角与未能分辨视角的中点视角，如果中点视角与已经分辨的视角相同，则视力检查结束。

为实现上述条件，可以在显示介质上显示由两种不同亮度的像素组成的背景，相邻像素间隔使用两种亮度L1和L2，两种亮度的像素总数相等，所得背景的平均亮度L＝(L1+L2)/2。

在背景上显示目标物图形，目标物图形也由两种不同亮度的像素组成，相邻像素间隔使用与背景亮度相同的两种亮度L1和L2，并且两种亮度的像素总数相等，使得目标物图形的平均亮度与背景亮度完全一致也是L＝(L1+L2)/2。

最低/最高可能分辨的视角可以是目标物图形的最小/最大视角，也可以是未被/已被分辨的目标物图形的较低/较高视角。

还可以以“逐级逼近方法”改变目标物图形的对比度，以检查被检查者的视力敏感度。

用视野分隔板将左右眼视野分开，可同时检查双眼视力。

判断受检查者是否正确分辨所述目标物图形的方法为：检测眼睛的固视方位，并与所述目标物图形的位置进行互相关分析。

判断受检查者是否正确分辨所述目标物图形的方法为：由受检查者在显示介质上指示目标物图形。

实现上述方法的视力检查装置包括目标物图形显示部分、智能化控制部分、控制输入输出部分、受检查者信息输入部分，其中，

所述智能化控制部分将视力检查有关的背景和目标物图形信息传送至目标物图形显示部分显示。

所述智能化控制部分通过有线或无线连接方式与控制输入输出部分连接并接受其控制。

所述智能化控制部分，通过有线或无线连接方式与接受受检查者信息输入部分连接并接受其输入的信息。

所述的受检查者信息输入部分可以为瞄准受检查者的眼部并跟踪眼睛的固视方位的视频摄像头。

受检查者信息输入部分也可以为有线或无线鼠标类光标移动装置或触摸屏。

可以在目标物图形显示部分与受检查者之间装有分隔板将左右眼对目标物显示部分的视野分开以便同时检查双眼视力。

本发明具有显著的技术进步和有益效果：

1、产生的背景能够在不同显示介质上精确控制背景平均亮度，在不同对比度条件下维持与目标物图形的平均亮度一致，并解决显示介质亮度非线性的问题，以满足最低限度地校对各种显示介质亮度的要求。

2、受检查者仅需要判断目标物图形的位置而不需要识别并指出目标物图形的含义(如字符、方向等)。

3、视野分隔板将左右眼的视野分离，目标物图形位置在左右视野中随机出现，使得左右眼视力在一次视力检查中便能够完成，而不需要分别两次完成单眼视力检查，也不需要使用单眼眼罩。

4、无需验光师现场指导，即可快速检查单眼和双眼视力，适用于幼儿至成人、弱视、近视、远视、聋哑、以及其他眼科患者等视力受检查者，并适用于视力诊断中心和家庭，其检查结果能即时通过数字通讯网络送至诊疗机构并存入关系数据库，可用于临床上的远程诊断和弱视患者的远程治疗监控。

附图说明

图1是本发明所采用的装置的结构原理图。

图2是背景像素阵列示意图。

图3是显示在背景上的目标物图形像素阵列示意图。

图4是逐级逼近方法的逻辑控制流程图。

具体实施方式

视力检查装置包括以下部分：目标物图形显示部分1、智能化控制部分2、控制输入输出部分3、受检查者信息输入部分，见图1。其中，所述智能化控制部分2，通过有线或无线连接方式与键盘鼠标等输入设备相连，接受控制输入输出部分3的控制；所述智能化控制部分2又将视力检查有关的背景和目标物图形信息传送至目标物图形显示部分1；所述智能化控制部分2，通过有线或无线连接方式与鼠标4或视频摄像头5等输入设备相连，接受受检查者信息输入部分的提供的信息。

下面结合各部分的工作原理对本发明作详细说明。

(1)、目标物图形显示部分采用高分辨率(1024x768或更高如2560x1600)CRT/LCD/LED/PLASMA显示屏/投影仪，或者高分辨率印刷品作为所述视力检查的图形显示装置，用以最大限度地提高目标物图形空间频率的显示能力。图形显示装置的显示面积用长乘以宽(mm²或m²)表示，随具体使用的装置而不同，范围可在3500mm²-6m²。

(2)、所述图形显示装置的全部显示面积用来显示背景，目标物图形则显示在背景之上。背景的亮度由图形显示装置的像素(pixels)的亮度(或称灰度)来决定，其亮度范围为0-2000cd/m²，每个像素的宽度和长度的范围为0.1-10mm。背景的生成是根据“最大分辩率明暗间隔阵列方法”，即每个相邻像素交替使用两种亮度L1和L2，两种亮度的像素总数相等，所得背景的平均亮度L＝(L1+L2)/2。放大的部分像素阵列所示如图2(每一方格表示一个像素，图示不代表真实尺寸和亮度)。

(3)、目标物图形由智能化控制部分生成，使用与背景亮度相同的两种亮度L1和L2，并且两种亮度的像素总数相等，所得目标物图形的平均亮度与背景亮度完全一致。目标物图形是明暗相间的图形(含棋格盘样图形)组成的阵列，其明区间或暗区间的宽度S等于每个像素的宽度乘以像素的个数，S与受试者至显示屏的距离D决定目标物图形的视角，关系为：视角A＝arc-tangent(S/D)，空间频率F＝0.5/A。改变S和D值可以得到不同的视角和空间频率，其常用范围为5-1/120度(0.1-60周期/度)。目标物图形的对比度(contrast)计算方法为：对比度C＝abs(L1-L2)/(L1+L2)，对比度的范围为0-100％。目标物总是显示在所述背景(2)之上，占背景总面积<50％，图示明(暗)区间为3个像素时的目标物图形的一部分如图3(图示不代表真实尺寸)。

(4)、“随机位置算法”控制目标物图形的位置，目标物图形位置的随机改变可为跳跃(hopping)或移动(moving)方式，其算法为：设显示屏的左上右下角坐标为(X1，Y1，X2，Y2)并为常数，目标物图形的左上右下角坐标为(x1，y1，x2，y2)并为随机变数，其中abs(x2-x1)<abs(X2-X1)，abs(y2-y1)<abs(Y2-Y1)，恒有x2<X2，x1>X1，y2<Y2，y2>Y1。对于跳跃方式，随机产生的目标物图形坐标服从条件[x1>X1 AND x1<X2-abs(x2-x1)ANDy1>Y1 AND y1<Y2-abs(y2-y1)]；对于移动方式，移动增量(dx，dy)为随机产生的有理数，并且当目标物图形坐标不满足[x1>X1 AND x1<X2-abs(x2-x1)AND y1>Y1 ANDy1<Y2-abs(y2-y1)]条件时，移动增量从新产生。

(5)目标物图形与背景显示也可以直接制成印刷品，作为手动检查视力的工具。

(6)受检查者判断目标物图形的位置并通过受检查者信息输入部分将信息输入到智能化控制部分，受检查者信息输入有两种方式：i)视频摄像头瞄准受检查者的眼部，其数字化视频输入信号经USB口输入计算机，眼睛的固视方位由眼跟踪(eye tracking)算法得出，并与所述目标物图形的位置进行互相关分析，从而得到受检查者对目标物图形位置的判断结果，作为分析受检查者眼睛跟踪目标物图形的方法；ii)有线或无线鼠标类光标移动装置或触摸屏，作为分析受检查者注视和判断目标物图形并点击分辨目标物图形的方法。当使用所述光标移动装置时，目标物图形显示部分显示大尺寸的移动光标(128x128像素)，并且与背景色调不同，使受检查者能够跟踪移动光标。

(7)为实现自动化的视力检查，本发明采用智能化的计算机控制方法判断受检查者的输入信息。如果使用印刷品进行手动检查视力，则不需要计算机的控制和分析。智能化控制的算法为“逐级逼近方法”，其动态调节目标物图形的视角直至检查结束。所述“逐级逼近方法”的原理是：视力检查开始为一个初始视角的目标物，如果受试者给出目标物的正确位置，下一个检查的视角为最低可能分辨的视角与已被分辨视角的中点视角；如果受试者给出目标物的错误位置，下一个检查的视角为最高可能分辨的视角与未能分辨视角的中点视角。最低/最高可能分辨的视角可以是目标物图形的最小/最大视角，也可以是未被/已被分辨的目标物图形的较低/较高视角。如果中点视角与已经分辨的视角相同，则视力检查结束。其控制逻辑流程如图4。

“逐级逼近方法”的初始视角，检测者可以根据用途和被检查者的类型进行自定义。常用于成人视力检查的初始视角范围为1/2-1/10度，幼儿视力检查的初始视角范围为1-1/5度。

“逐级逼近方法”也用于对比敏感度视力的检查，其变量不仅有视角，也有对比度的变化。对比度变化的智能化控制也是逐级逼近的过程，逻辑流程与图4相同，但变量包括对比度而不单纯是视角。

智能化控制将视力检查结果自动存入关系数据库，被授权用户可以根据受检查者姓名、身份号码等搜索关系数据库中的视力检查结果。智能化控制亦可将视力检查结果通过数字通讯网络方法传送至诊疗机构或处方者，用于临床上的远程诊断和弱视患者的远程治疗监控。

(8)控制输入输出部分使检测者可以对上述检查过程进行调控并得到检查结果，字符输入键盘和鼠标等常用计算机输入设备构成控制输入部分；计算机用显示器构成其输出部分。输出部分也可利用“目标物图形显示部分”中的显示屏。

(9)、可采用视野分隔板将左右眼睛的视野分开，目标物图形位置在左右视野中随机出现，使得左右眼视力在一次视力检查中便能够完成，用于同时检查双眼视力。隔板尺寸大约为280 x 360 x 30mm³(长x宽x厚)，为无反光深色材料。分隔板厚度可调节，以适应不同的眼距。

Claims

1、一种视力检查装置，包括目标物图形显示部分[1]、智能化控制部分[2]、控制输入输出部分[3]、受检查者信息输入部分[4]，其特征在于：

所述智能化控制部分[2]将与视力检查有关的背景和目标物图形信息传送至目标物图形显示部分[1]显示，

所述智能化控制部分[2]通过有线或无线连接方式与控制输入输出部分[3]连接并接受其控制，

所述智能化控制部分[2]，通过有线或无线连接方式与受检查者信息输入部分[4]连接并接受其输入的信息；

其中，所述视力检查装置是通过如下方法进行视力检查的：

在显示介质上显示一定亮度的背景，

在背景上显示与背景具有相同亮度的目标物图形，所述目标物图形在背景上的位置是随机的，即每次位置和/或移动方向不确定，

受检查者观察目标物图形的位置并作出判断，

根据受检查者是否正确分辨所述目标物图形，以“逐级逼近方法”改变所述目标物图形的视角大小，来完成有限的检查步骤；

所述有限的检查步骤是：开始时显示一个初始视角的目标物图形，如果受检查者给出其正确位置，下一个检查的视角为最低可能分辨的视角与已被分辨视角的中点视角，如果受检查者未能给出其正确位置，下一个检查的视角为最高可能分辨的视角与未能分辨视角的中点视角，如果中点视角与已经分辨的视角相同，则视力检查结束。

2、如权利要求1所述的视力检查装置，其中，

所述在显示介质上显示的一定亮度的背景由两种不同亮度的像素组成的背景，相邻像素间隔使用亮度L1和亮度L2，两种亮度的像素总数相等，所得背景的平均亮度L＝(L1+L2)/2，

所述在背景上显示的目标物图形，也由两种不同亮度的像素组成，相邻像素间隔使用与背景亮度相同的亮度L1和亮度L2，并且两种亮度的像素总数相等，使得目标物图形的平均亮度与背景亮度完全一致，其平均亮度也是L＝(L1+L2)/2。

3、如权利要求1或2所述视力检查装置，其中

用视野分隔板将左右眼视野分开，以便同时检查双眼视力。

4、如权利要求1或2所述视力检查装置，其中

5、如权利要求1或2所述视力检查装置，其中

判断受检查者是否正确分辨所述目标物图形位置的方法为：由受检查者在显示介质上指示目标物图形位置。

6、如权利要求1或2所述的视力检查装置，其特征在于：受检查者信息输入部分[4]为瞄准受检查者的眼部并跟踪眼睛的固视方位的视频摄像头。

7、如权利要求1或2所述的视力检查装置，其特征在于：受检查者信息输入部分[4]为有线或无线鼠标或触摸屏。

8、如权利要求1或2所述的视力检查装置，其特征在于：在目标物图形显示部分[1]与受检查者之间装有分隔板将左右眼对目标物显示部分的视野分开。