CN103356159A - 一种立体视觉检测图板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体视觉检测图板及其制作方法。它采用黑白交叉的随机点视图，设置在光栅板上，包括伪装背景和图像区域。伪装背景充满图板，布置伪装像素随机点；图像区域位于图板中央，布置视差像素随机点。伪装背景包括正常亮度像素区和渐变亮度像素区。正常亮度像素区位于中央部，渐变亮度像素区位于伪装背景的周边部，所布置的伪装像素随机点其亮度呈离心渐进式暗化；正常亮度像素区的面积大于所述图像区域的面积。本发明立体视觉检测图板采用现代计算机制图技术进行设计，选用透明数字化柱镜光栅板进行印刷，实现了立体视觉检查大视场、低噪声、裸镜化。

Description

一种立体视觉检测图板及其制作方法

技术领域

本发明涉及对人体眼睛实施医学检查的器具，涉及用于测试双眼立体视觉的检查器具。本发明还涉及该医学检查器具的制造方法。

背景技术

立体视觉，又称深度视觉、三维视觉、空间视觉，是眼科视功能诊断和疗效评价体系的标准之一，是航空器、车辆、船舶驾驶员、精密制造从业者、显微手术医师等职业人员体检选拔的重要项目。立体视觉检查可分为定性检查和定量检查。其中，定性检查是测定人的双眼有无立体感知功能，定量检查则是测定人的立体视锐度。立体视觉基于双眼视差。双眼视差是指两眼从不同角度扫描三维景物时，在两眼视网膜上的物像所形成的微小水平像位差。视差用角度单位秒、分、度表示，60秒为1分，60分为1度。人的立体视锐度是指双眼分辨最小双眼视差角的能力，又称近零视差。

目前眼科临床上使用的立体视觉检查器具主要有三类：

1.图像式立体视觉检查图：是应用光学原理设计而成，以几何线条为像素绘制成具有立体视差的图形，使用红绿或偏振光眼镜为载体，能做立体视定性和定量测定，使用方便。Titmus偏振光立体镜是这类器具的典型代表。但该法有单眼线索，答案可以猜测，假阴性概率高，不适应眼科发展的需要。

2.随机点立体视觉检查图，它以不规则斑点为像素，立体视差被乱斑点的噪声淹没，没有单眼线索，如同密码图，无法猜测，智能地检测立体视，标志着立体视觉检查图的制作步入了计算机时代，如图4所示。但是，由于它问世于1970、1980年代，受当时计算机软件技术的羁绊，图形制作粗糙。

3.随机点光栅立体视觉检查图卡，1980年由瑞士率先应用三维立体光栅技术制成，它是根据光的衍射原理和眼睛视觉生理功能设计的。如：中国专利“99205782.5一种不需配戴专用眼镜的立体视觉检测板”（见图5），该立体视觉检测板由一块透明介质做成的柱状板和粘结在该柱状板上的、一幅利用计算机技术输出在纸板或塑料等介质上、含有不同视差图形信息的随机点合成立体图构成。使用时，勿需佩戴眼镜，裸眼实时观察即可使人产生三维立体感知视觉，从而进行立体视觉的检查。

但是，它的不足之处在于：

（1）含有不同视差图形信息的随机点合成立体图只有一幅，产生三维立体感知的平面图形面积小、视差像素少，而位于平面图形外围的伪装背景面积相对较大、伪装像素多，导致立体视差信息弱，噪声高，只适于对儿童作立体视觉盲定性筛查，假阳性概率高。

（2）一幅随机点合成立体图，其立体视差精度最高只能达到200秒，而正常人的立体视锐度为60秒，因此不能对立体视锐度作精确定量检测。

（3）应用传统的三维立体光栅间接工艺技术印刷法制作，即：先将随机点立体视图对印刷在纸板或塑料等介质上，再粘贴在光栅板上。受工艺和材料的局限，随机点合成立体图的精度和清晰度均比较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种精确度高，使用方便的用于测定人体双眼三维立体感知功能的立体视觉检测图板及其制作方法。

本发明立体视觉检测图板，包括随机点视图，该随机点视图设置在光栅板的面板上，随机点视图被光栅化，所述随机点视图包括伪装背景和图像区域。其中伪装背景充满立体视觉检测图板，布置伪装像素的随机点；图像区域位于立体视觉检测图板的中央部位，叠置于伪装背景之上，由具有视差的、产生立体感知的的图像组成，该图像布置视差像素的随机点；所述图像区域的中心与伪装背景的中心相重合；所述伪装像素和视差像素的色相是黑色与白色两色交叉。

所述伪装背景包括正常亮度像素区和渐变亮度像素区，其中,正常亮度像素区位于伪装背景的中央部，布置正常亮度的伪装像素随机点；渐变亮度像素区位于伪装背景的周边部，所布置的伪装像素随机点其亮度呈离心渐进式暗化。正常亮度像素区的面积大于所述图像区域的面积，在图像区域的边缘与正常亮度像素区的边缘之间形成一个环形带，该环形带的面积为伪装背景未被所述图像区域叠覆部分的面积的1/6-1/4。

如此在伪装背景设置正常亮度像素区和渐变亮度像素区，既保持视差像素的随机点被伪装像素的随机点淹没、没有任何单眼线索的效果，又弱化了部分伪装像素的随机点，使部分伪装背景中的黑色伪装像素随机点与图像区域的黑色视觉像素随机点形成一个反差分明的光学辐射区，从而变干扰为增益，信噪比可提高70%以上，提升立体视差信息的纯真性，进而使被检测者产生的三维立体感知的敏感度提高。

本发明立体视觉检测图板，在图像区域的图像布置多个，各图像的中心相重合，彼此相互叠覆，各图像的视差自基础视差依次递增，并各图像的面积随视差的增大而逐渐缩小。如此结构所产生的立体感知的图像为多层图形，一个视差一个层次，呈上下垂直排列。根据制作图像时两原始图水平位移的不同方向，多层图形可以形成“凸显”型或“凹显”型。在“凸显”型，视差最小的为基础视差，其图形在最底层，视差最大的图形在最高层。在“凹显”的型，视差最小的图形在最高层，视差最大的图形在最低层。

如此在图像区域中布置多个具有不同视差的图像，其图像的视差像素成倍增扩，视差信息量充足，可有效驱动和激活受检者立体视差反应，能够准确筛查立体盲。

作为一种优选的设计，图像区域所布置的具有不同视差的图像为2～3个，其中图像的基础视差为800秒，各层图像的视差依次递增800秒，并随视差的增大其各图像的面积依次缩小。即，视差最小的图像面积最大，视差最大的图像面积最小。在“凸显”型，所产生的立体感知图像效果是自下而上逐层变小，形如“宝塔”形；在“凹显”型，所产生的立体感知图像效果是自上而下逐层变小，形如“倒立的塔”形。

本发明立体视觉检测图板，所述随机点视图可制作多个，在每个随机点视图中的图像区域布置一个图像，各图像具有不同的视差。视差范围应适用于所有被检查者，能够定量地区分立体视锐度的值。根据方便使用、方便携带、符合阅读习惯的原则，可将多个随机点视图印制在一块光栅板上或印制在多块光栅板上。

上述任何一种图像所采用的图案应当是被检查者所熟悉、容易辨认的图形，可以选用几何形或阿拉伯数字或物体象形形状。

作为一种优选的设计，立体视觉检测图板的背面还设有保护层，该保护层为珠光膜。

本发明立体视觉检测图板的制造方法，其步骤包括：

(1)应用计算机制图软件，建立一个画图区域，，分辨率为2000；

(2)在步骤(1)所述画图区域内生成随机点图，其中：随机点形状和分布随机生成，随机点密度为每平方厘米80～100个，每个随机点大小为长径1～7mm，制成随机点母图；

⑶应用步骤⑴所述绘图软件中的“渐变叠加”菜单，对步骤⑵的随机点母图的周边地带的黑色随机点的亮度作渐变处理，操作为：a混合模式选“强光”；b不透明度为100%；c渐变编辑器为黑色/白色选项；d样式为径向；e角度为180度；f缩放率为130%；g渐变亮度像素区黑色随机点亮度变异，向所述立体视觉检测图板的边缘逐渐发展，渐变最明显处位于所述立体视觉检测图板的边缘四周，中心部的像素亮度正常；

⑷重新拷贝一张步骤（2）的随机点母图，在新拷贝的随机点母图中画出所述图像区域的图像，平移该图像中的随机点，从而产生与步骤（3）中g的正常亮度像素存在像位视差的匹配图对；

⑸根据立体成像视差计算公式，将所述图像区域的图像视差通过a切条、b合成、c拉伸、d按比例缩放与柱镜光栅阵列完全平行匹配，其误差小于万分之一，使所述图像在光轴中心的两侧分割、压缩，形成两个独立互不干扰的平行光束分别进入左右双眼，与所述柱镜光栅板融为一体，实现图像区域的光栅化，并生成随机点视图制版格式文件，通过输出流程制版；

⑹选用透明数字化柱镜光栅板，光栅线数为大于100，厚度为0.3～0.6毫米；

⑺选用抗紫外线、抗高温、快速干燥的黑色油墨，直接将所述随机点视图制版格式文件复制印刷设置在光栅板的面板上。

总之，本发明立体视觉检测图板，用于测定人体双眼三维立体感知功能，告别了红绿、偏振光、液晶眼镜的束缚，实现了大视场、低噪声、裸镜化。其精确度高，使用方便。其视差分级细化，能够检测周边立体视、黄斑立体视和黄斑中心凹立体视，立体盲筛查的假阴性概率为零。

本发明立体视觉检测图板的制作方法，应用立体视觉新理论，使用当代计算机技术和材料科学发展的成果，以计算机图像处理软件为工具，以三维立体数字化柱镜光栅板为载体，使随机点立体视图与柱镜光栅匹配，在光栅板上直接印刷设置随机点视图，既提高了平面印刷图像的精度和清晰度，又简化了制作工艺，降低了制作成本。

附图说明

图1是本发明立体视觉检测图板外观图。其中，伪装背景的中央部为正常亮度像素区，周边为渐变亮度像素区，渐变亮度像素区的伪装像素的随机点亮度呈离心渐进式暗化。

图2是伪装背景的正常亮度像素区、渐变亮度像素区与图像区域布局结构示意图。图中标号所表示的部位分别为，1-立体视觉检测图板外边缘线；2-伪装背景的正常亮度像素区外边缘线，即，伪装背景的正常亮度像素区与渐变亮度像素区交界线；3-伪装背景的正常亮度像素区未被图像区域叠复的部分，成环形带；4-图像区域；5-图像区域外边缘线；6-伪装背景的渐变亮度像素区。

图3是实施例1适用于立体盲筛查的立体视觉检测图板结构布局示意图。其中，S表示伪装背景；S1-3为图像区域布置的三个图像：S1表示视差最小、视觉效果在下层的正方形图形；S2表示视差次小、视觉效果在第二层的圆形图形；S3表示视差最小、视觉效果在上层的五角星形图形。

图4是本发明立体视觉检测图板制作原理示意图。图示左、右眼睛分别输入随机点视图。

图5是背景技术“一种不需配戴专用眼镜的立体视觉检测板”结构示意图。其特点是伪装背景的伪装像素色相均匀，布满整个检测图板。

具体实施方式

本发明立体视觉检测图板，包括色相具有黑色与白色两色交加的随机点视图。该随机点视图设置在光栅板面板上，随机点视图被光栅化。所述随机点视图包括中心相重合的伪装背景和图像区域；其中伪装背景充满立体视觉检测图板，布置伪装像素的随机点；图像区域位于立体视觉检测图板的中央部位，隐藏于伪装背景之中，由具有视差的、产生立体感知的图像组成，该图像布置视差像素的随机点。

从图1眼观可见图的周边为渐变亮度像素区，随机点亮度呈离心渐进式暗化。如图2所示，所述伪装背景分为正常亮度像素区和渐变亮度像素区6，其中,正常亮度像素区位于伪装背景的中央部，布置正常亮度的伪装像素随机点；渐变亮度像素区6位于伪装背景的周边部，充满检测图板1，所布置的伪装像素随机点其亮度呈离心渐进式暗化。正常亮度像素区的面积3与4大于所述图像区4的面积，在图像区域的边缘5与正常亮度像素区的边缘2之间形成一个环形带3，是伪装背景的正常亮度像素区未被图像区域叠复的部分。环形带3的面积为伪装背景未被所述图像区域叠覆部分3与+6）的面积的1/6-1/4。

这样，在保持伪装背景的中心部设计正常亮度像素区的情形下，通过对伪装背景的周边地带设计渐变亮度像素区，使其色相中的黑色随机点伪装像素的亮度由明逐渐变暗，最终至伪装背景的边缘周边处为白色，特别是立体视觉检测图板的四角为白色，从而降低了伪装背景伪装像素对图像区域视差像素的噪声干扰，弱化了伪装背景伪装像素的随机点所产生的负能量。

在所述伪装背景的边缘设置宽度为1～2mm的黑色边框，有利于被检查者辨认。

本发明立体视觉检测图板，根据实际需要，通过图像区域的具有视差的、产生立体感知图像的数量设计，可以是立体盲筛查检测图板，也可以是立体视锐度检测图板。其中：

立体盲筛查检测图板的图像为多个，各图像的中心相重合，彼此相互叠覆，各图像的视差自基础视差依次递增，并随视差增大其各图像面积依次缩小，图像大小以其边长或长径表示为，随基础视差的增大而依次逐渐缩小2～4cm。即，视差最小的图形面积最大，视差最大的图形面积最小，所产生的三维立体感知图像效果：在“凸显”型，图形由下而上逐次变小，形如“宝塔”状；在“凹显”型，图形由上而下逐次变小，形如“倒立的塔”状。

立体视锐度检测图板的随机点视图为多个，设置在一块或多块光栅板面板上，每个随机点视图中的图像区域布置一个图像，各图像具有不同的视差。从而形成系列立体视锐度检测图板。

以下通过实施例对本发明立体视觉检测图板作进一步说明。

第一实施例制作适用于立体盲筛查的立体视觉检测图板

为筛查立体盲检测需要，本发明立体视觉检测图板的图像区域布置三个具有不同视差的图像，采用“凸显”型布局方式，其中，基础视差设计为800秒，另两个图像的视差依次递增800秒，分别为1600秒和2400秒。

如图3所示，各图像所选用的图形和图形大小按与视差对应关系为，S1视差800秒，正方形，边长7cm；S2视差1600秒，圆形，直径5.5cm；S3视差2400秒，五角星形，横径4.5cm。图中S为伪装像素区域。

如此设计所产生的立体感知图像效果为，底层为正方形，中间层为圆形，顶层五角星形，由下而上，图形逐次缩小。

底层正方形边长7cm，使被检查者产生三维立体感知图像的图形面积M1为49cm²；中间层圆形，直径5.5cm，使被检查者产生三维立体感知图像的图形面积M2约为23cm²；顶层五角星形，横径4.5cm，使被检查者产生三维立体感知图像的图形面积M3约为6cm²。三层感知图像的图形面积累计之和M1+M2+M3为约78cm²。同时，三层感知图像的图形能够形成六个视差变量，具体是：

三个800秒的视差变量：S-S1=0-800；S1-S2=800-1600；S2-S3=1600-2400；

两个1600秒的视差变量：S-S2=0-1600；S1-S3=800-2400；

一个2400秒的视差变量：S-S3=0-2400。

由上述可知，在被检查者进行立体盲筛检测时，经人体视中枢加工处理后能够产生三层依次自下而上“凸显”状的立体感知图像，并且该三层立体感知图像能够形成六个视差变量，从而在弱化伪装背景伪装像素随机点负能量的基础上，进一步强化和提升图像区域的正能量，使本发明立体视觉检测图板具有超常量地增加视差像素和三维立体感知的平面图形面积，能够更加给力地驱动和激活人体立体视的反应，相对于现有技术具有“大视场”的效果，提高了立体盲筛检查的准确率，扩大了应用范围。

第二实施例制作适用于立体视锐度检查的立体视觉检测图板

为检测立体视锐度的需要，本发明立体视觉检测图板可以设计为系列检测图板。

一种优选的组合为，系列检测图板由八幅检测图板构成，其中每个检测图板图像区域设计一个图像，各检测图板的图像视差值分别为1200秒、1000秒、800秒、600秒、400秒、200秒、100秒、60秒，共八个级别。视差范围应适用于所有被检查者，能够定量区分其立体视锐度的值。其中，视差大于200秒的能够检测周边立体视；视差为100秒～200秒的能够检测黄斑立体视，视差为60秒的能够检测黄斑中心凹立体视。

上述系列检测图板可以制成一体的，也可以制成分体的。

上述第一、二实施例，其中图像的形状可以设计为几何形如正方形、圆形、环形、十字形等，或阿拉伯数字如“3、8”等，或物体象形如猫、狗、燕子等图形。

此外，为延长使用寿命，在立体视觉检测图板的背面还设有保护层，该保护层为珠光膜。

本发明立体视觉检测图板的制作方法，如图4所示，其步骤包括：

⑴应用计算机制图软件，建立一个画图区域，分辨率为2000；

⑵在步骤⑴的所述画图区域内生成随机点图，其中：随机点形状和分布随机生成，随机点密度为每平方厘米80～100个，每个随机点大小为长径1～7mm，制成随机点母图；

⑶应用步骤⑴所述绘图软件中的“渐变叠加”菜单，对步骤⑵的随机点母图的周边地带的黑色随机点的亮度作渐变处理，操作为：a混合模式选“强光”；b不透明度为100%；c渐变编辑器为黑色/白色选项；d样式为径向；e角度为180度；f缩放率为130%；g渐变亮度像素区黑色随机点亮度变异，向所述立体视觉检测图板的边缘逐渐发展，渐变最明显处位于所述立体视觉检测图板的边缘四周，中心部的像素亮度正常；

⑷重新拷贝一张步骤（2）的随机点母图，在新拷贝的随机点母图中画出所述图像区域的图像，平移该图像中的随机点，从而产生与步骤（3）中g的正常亮度像素存在像位视差的匹配图对；

⑸根据立体成像视差计算公式，将所述图像区域的图像视差通过a切条、b合成、c拉伸、d按比例缩放与柱镜光栅阵列完全平行匹配，其误差小于万分之一，使所述图像在光轴中心的两侧分割、压缩，形成两个独立互不干扰的平行光束分别进入左右双眼，与所述柱镜光栅板融为一体，实现图像区域的光栅化，并生成随机点视图制版格式文件，通过输出流程制版；

⑹选用透明数字化柱镜光栅板，光栅线数为大于100，厚度为0.3～0.6毫米；

⑺选用抗紫外线、抗高温、快速干燥的黑色油墨，直接将所述随机点视图制版格式文件复制印刷设置在光栅板的面板上。

Claims (8)

1.一种立体视觉检测图板，包括色相具有黑色与白色两色交叉的随机点视图，该随机点视图设置在光栅板的面板上，随机点视图被光栅化，所述随机点视图包括中心相重合的伪装背景和图像区域；其中伪装背景充满立体视觉检测图板，布置伪装像素的随机点；图像区域位于立体视觉检测图板的中央部位，隐藏于伪装背景之中，由具有视差的、产生立体感知的图像组成，该图像布置视差像素的随机点，其特征在于，所述伪装背景包括正常亮度像素区和渐变亮度像素区，其中,正常亮度像素区位于伪装背景的中央部，布置正常亮度的伪装像素随机点，渐变亮度像素区位于伪装背景的周边部，所布置的伪装像素随机点其亮度呈离心渐进式暗化；正常亮度像素区的面积大于所述图像区域的面积，在图像区域的边缘与正常亮度像素区的边缘之间形成一个环形带，该环形带的面积为伪装背景未被所述图像区域叠覆部分的面积的1/6-1/4。

2.根据权利要求1所述的立体视觉检测图板，其特征在于,所述图像区域的图像为多个，各图像的中心相重合，彼此相互叠覆，各图像的视差自基础视差依次递增，并随视差增大其各图像面积依次缩小。

3.根据权利要求2所述的立体视觉检测图板，其特征在于，所述图像区域的图像为2～3个，其中图像的基础视差为800秒，各层图像的视差依次递增800秒。

4.根据权利要求1所述的立体视觉检测图板，其特征在于，所述随机点视图为多个，设置在一块或多块光栅板面板上，每个随机点视图中的图像区域布置一个图像，各图像具有不同的视差。

5.根据权利要求4所述的立体视觉检测图板，其特征在于，所述随机点视图为8个，各随机点视图中图像区域的图像的视差分别为1200秒、1000秒、800秒、600秒、400秒、200秒、100秒、60秒。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的立体视觉检测图板，其特征在于，所述图像的形状为几何形状或阿拉伯数字形状或物体象形形状。

7.根据权利要求6所述的立体视觉检测图板，其特征在于，在立体视觉检测图板的背面还设有保护层，该保护层为珠光膜。

8.权利要求1所述立体视觉检测图板的制作方法，其步骤包括：

⑴应用计算机制图软件建立一个画图区域，分辨率为2000；

⑵在步骤⑴的所述画图区域内生成随机点图，其中，随机点形状和分布随机生成，随机点密度为每平方厘米80～100个，每个随机点大小为长径1～7mm，制成随机点母图；

⑶应用步骤⑴所述绘图软件中的“渐变叠加”菜单，对步骤⑵的随机点母图的周边地带的黑色随机点的亮度作渐变处理，操作为：a混合模式选“强光”；b不透明度为100%；c渐变编辑器为黑色/白色选项；d样式为径向；e角度为180度；f缩放率为130%；g渐变亮度像素区黑色随机点亮度变异，向所述立体视觉检测图板的边缘逐渐发展，渐变最明显处位于所述立体视觉检测图板的边缘四周，中心部的像素亮度正常；

⑷重新拷贝一张步骤（2）的随机点母图，在新拷贝的随机点母图中画出所述图像区域的图像，平移该图像中的随机点，从而产生与步骤（3）中g的正常亮度像素存在像位视差的匹配图对；

⑸根据立体成像视差计算公式，将所述图像区域的图像视差通过a切条、b合成、c拉伸、d按比例缩放与柱镜光栅阵列完全平行匹配，其误差小于万分之一，使所述图像在光轴中心的两侧分割、压缩，形成两个独立互不干扰的平行光束分别进入左右双眼，与所述柱镜光栅板融为一体，实现图像区域的光栅化，并生成随机点视图制版格式文件，通过输出流程制版；

⑹选用透明数字化柱镜光栅板，光栅线数为大于100，厚度为0.3～0.6毫米；

⑺选用抗紫外线、抗高温、快速干燥的黑色油墨，直接将所述随机点视图制版格式文件复制印刷设置在光栅板的面板上。

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