CN105380592A - 一种用于瞳距检测的可穿戴设备及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于瞳距检测的可穿戴设备及其实现方法。该设备是包括佩戴于鼻梁的基准模块和图像处理模块,图像处理模块至少拥有摄像头、屏幕、DSP处理芯片；DSP处理芯片针对屏幕中左右眼所在的虚拟框进行对焦，通过寻找左右眼所在的虚拟框中两个最亮的点，从而获得眼睛的反光点，然后通过上述反光点找到左右眼瞳孔中心位置，并计算得到图像呈现的瞳孔距离以及基准模块在虚拟框中的长度；最后根据上述数据计算出左右眼瞳孔中心的实际瞳距。本发明利用带有DSP处理芯片的图像处理模块可以让用户独立完成整个测量过程而不需要依赖他人，使得使用更加便捷。
Description
技术领域
本发明属于智能穿戴技术领域，涉及一种用于瞳孔检测的可穿戴设备及其实现方法，特别涉及一种通过极简易装置配合DSP图像处理模块的自动定位瞳孔中心，并通过透视距离来计算得到瞳距的方法。
背景技术
现有技术中，测量瞳距通常采用以下方法：
瞳距测量仪，见专利公布号CN104042183A。设备模块如图1所示。该发明通过单片机控制单元接收传感器检测到的光点信号，查找到瞳孔的反光点，然后控制游丝定位模块对准反光点测量得到瞳距。
该方法的不足之处在于三个方面。首先，这种类型的瞳距检测都必须使用比较大型的专业设备作为依托，并需要专业的医疗人员进行测量，无法自己完成；其次，通过单片机这种处理能力的芯片去做图像检测并定位到反光点的功能存在耗时过长，误差过大的问题；第三，反光点很多情况下并不等价于瞳孔中心，与当前的光照环境有关，这样的计算方式也会带来误差。
发明内容
本发明的一个目的是针对现有技术的不足，本发明提供一种用于瞳距检测的可穿戴设备。
本发明包括佩戴于鼻梁的基准模块和图像处理模块,基准模块为拥有横向毫米级别刻度的鼻托结构装置；所述的图像处理模块至少拥有摄像头、屏幕、DSP处理芯片，其中摄像头用于采集用户眼部图像，通过屏幕展现给用户，DSP处理芯片具有图像处理功能、测距功能以及实际瞳距计算功能；
所述的屏幕上设有三个虚拟框，分别用于限定左眼、右眼、基准模块的位置；用于呈现用户的眼部，并使得用户的左右眼以及基准模块分别位于各自的虚拟框内；
所述的DSP处理芯片针对屏幕中左右眼所在的虚拟框进行对焦，通过寻找左右眼所在的虚拟框中两个最亮的点，从而获得眼睛的反光点，然后通过上述反光点找到左右眼瞳孔中心位置，并计算得到图像呈现的瞳孔距离以及基准模块在虚拟框中的长度；最后根据上述数据计算出左右眼瞳孔中心的实际瞳距。
进一步地，在摄像头拍摄时，摄像头设于用户眼睛的正前方，且基准模块不会挡住用户眼睛；
进一步地，所述的基准模块与用户的左右眼连线平行设置。
本发明的另一个目的是提供上述用于瞳距检测的可穿戴设备的实现方法，该方法包括以下步骤：
步骤(1)、测量时，将基准模块佩戴于鼻梁根部，尽量使其贴近眼睛平面的方向；
步骤(2)、开启后，将摄像头对准眼睛，使左右眼睛与基准模块同时出现在屏幕所限定的各自虚拟框内；
步骤(3)、通过DSP处理芯片获取屏幕中左右眼所在的虚拟框内图像的亮度值，获得左右眼区域范围中最亮的两个点，得到眼睛的反光点；
步骤(4)、因为瞳孔是黑色的，故以上述反光点为中心，通过图像的亮度值计算得出最暗区域，得到瞳孔的区域范围，此范围的中心区域即瞳孔中心；
步骤(5)、DSP处理芯片根据两个左右眼的瞳孔中心位置，计算获得呈现在屏幕上的瞳孔距离L1；
步骤(6)、在基准模块的虚拟框内，利用基准颜色为黑色，亮度值Y小于10(明显小于鼻梁附件皮肤亮度)的特性，定位出基准的准确位置，DSP处理芯片测量得到基准模块呈现在虚拟框上的长度L2。
步骤(7)、由于基准模块与眼睛处于一个水平面上，因此在屏幕上的基准与瞳距的比例与实际中的基准与瞳距的比例是相同的。从屏幕中可观察到限定在虚拟框中基准模块长度为L3(即为标准距离)，根据X/L3＝L1/L2，可获得实际瞳距长度X。
本发明利用简易的基准模块与专用的图像处理模块，即可计算出实际瞳距的功能。通过佩戴基准模块，提供一个测量标准，DSP处理芯片的强大处理能力与高像素的摄像头，能够轻松定位用户眼部的反光点，并通过反光点再次定位得到瞳孔中心，配合基准模块给予的标准距离数据，就可得到瞳距的真实距离。本发明利用带有DSP处理芯片的图像处理模块可以让用户独立完成整个测量过程而不需要依赖他人，使得使用更加便捷。
附图说明
图1为专利公布号CN104042183A的瞳距测量仪设备模块示意图；
图2为本发明操作方法模块流程图；
图3为本发明显示模块的示意图，其中A为限定左眼虚拟框、B为限定右眼虚拟框、C为限定鼻托虚拟框、D为显示屏；
图4为用户佩戴基准模块的使用状态图，其中1为基准模块。
具体实施方式
下面结合具体实施例本发明作进一步的分析。
本发明用于瞳距检测的可穿戴设备包括佩戴于鼻梁的基准模块1(如图4所示)和图像处理模块,基准模块1为拥有横向毫米级别刻度的鼻托结构装置；
本实施例图像处理模块设于手机移动设备，手机端需要使用Android系统或者ios系统，并拥有前置摄像头；图像处理模块至少拥有摄像头(本实施例采用手机端前置摄像头)、屏幕(本实施例采用手机屏幕)、DSP处理芯片，其中前置摄像头用于采集用户眼部图像，通过手机屏幕展现给用户，DSP处理芯片具有图像处理功能、测距功能以及实际瞳距计算功能；
如图3所示，所述的手机屏幕上设有三个虚拟框，分别用于限定左眼、右眼、基准模块的位置；用于呈现用户的眼部，并使得用户的左右眼以及基准模块分别位于各自的虚拟框内；
所述的DSP处理芯片针对手机屏幕中左右眼所在的虚拟框进行对焦，通过寻找左右眼所在的虚拟框中两个最亮的点，从而获得眼睛的反光点，然后通过上述反光点找到左右眼瞳孔中心位置，并计算得到图像呈现的瞳孔距离以及基准模块在虚拟框中的长度；最后根据上述数据计算出左右眼瞳孔中心的实际瞳距。本实施例采用的DSP处理芯片的型号为DM6437。
进一步地，在前置摄像头拍摄时，前置摄像头设于用户眼睛的正前方，且基准模块不会挡住用户眼睛；
进一步地，所述的基准模块与用户的左右眼连线平行设置。
上述用于瞳距检测的可穿戴设备的实现方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤(1)、测量时，将基准模块佩戴于鼻梁根部，尽量使其贴近眼睛平面的方向；
步骤(2)、开启后，将前置摄像头对准眼睛，使左右眼睛与基准模块同时出现在手机屏幕所限定的各自虚拟框内；
步骤(3)、DSP处理芯片通过获取手机屏幕中左右眼所在的虚拟框内图像的亮度值，获得左右眼区域范围中最亮的两个点，得到眼睛的反光点；
步骤(4)、因为瞳孔是黑色的，故以上述反光点为中心，通过图像的亮度值计算得出最暗区域，得到瞳孔的区域范围，此范围的中心区域即瞳孔中心；
步骤(5)、DSP处理芯片根据两个左右眼的瞳孔中心位置，计算获得呈现在屏幕上的瞳孔距离L1；
步骤(6)、在基准模块的虚拟框内，利用基准模块亮度值Y小于10(本实施例基准模块采用黑色颜色)的特性，定位出基准的准确位置，DSP处理芯片利用测距功能测量得到基准模块呈现在虚拟框上的长度L2。
步骤(7)、由于基准模块与被测眼睛处于一个水平面上，因此在屏幕上的基准与瞳距的比例与实际中的基准与瞳距的比例是相同的。从屏幕中可观察到限定在虚拟框中基准模块长度为L3(即为标准距离)，根据X/L3＝L1/L2，可获得实际瞳距长度X。
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 (9)
1.一种用于瞳距检测的可穿戴设备，其特征在于包括佩戴于鼻梁的基准模块和图像处理模块；所述的图像处理模块至少拥有摄像头、屏幕、DSP处理芯片，其中摄像头用于采集用户眼部图像，通过屏幕展现给用户，DSP处理芯片具有图像处理功能、测距功能以及实际瞳距计算功能。
2.如权利要求1所述的一种用于瞳距检测的可穿戴设备，其特征在于所述的基准模块为拥有横向毫米级别刻度的鼻托结构装置。
3.如权利要求1所述的一种用于瞳距检测的可穿戴设备，其特征在于所述的屏幕上设有三个虚拟框，分别用于限定左眼、右眼、基准模块的位置；用于呈现用户的眼部，并使得用户的左右眼以及基准模块分别位于各自的虚拟框内。
4.如权利要求1所述的一种用于瞳距检测的可穿戴设备，其特征在于所述的DSP处理芯片针对屏幕中左右眼所在的虚拟框进行对焦，通过寻找左右眼所在的虚拟框中两个最亮的点，从而获得眼睛的反光点；然后通过上述反光点找到左右眼瞳孔中心位置，并计算得到图像呈现的瞳孔距离以及基准模块在虚拟框中的长度；最后根据基准模块提供的标准距离计算获得实际瞳距。
5.如权利要求1所述的一种用于瞳距检测的可穿戴设备，其特征在于在摄像头拍摄时，摄像头设于用户眼睛的正前方，且基准模块不会挡住用户眼睛。
6.如权利要求1所述的一种用于瞳距检测的可穿戴设备，其特征在于所述的基准模块与用户的左右眼连线平行设置。
7.如权利要求1所述的一种用于瞳距检测的可穿戴设备，其特征在于所述的基准模块与使用者皮肤色差较大。
8.如权利要求1所述的一种用于瞳距检测的可穿戴设备，其特征在于所述的基准模块亮度值Y小于10。
9.如权利要求1所述的一种用于瞳距检测的可穿戴设备的实现方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
将基准模块佩戴于用户鼻梁根部；
将摄像头对准用户眼睛，使左右眼睛与基准模块同时出现在屏幕所限定的各自虚拟框内；
DSP处理芯片通过获取屏幕中左右眼所在的虚拟框内图像的亮度值，获得左右眼区域范围中最亮的两个点，得到眼睛的反光点；
以上述反光点为中心，通过图像的亮度值计算得出最暗区域，得到瞳孔的区域范围，此范围的中心区域即瞳孔中心；
DSP处理芯片根据左右眼的瞳孔中心位置，计算获得呈现在屏幕上的瞳孔距离L1；
在基准模块的虚拟框内，利用基准与使用者色差较大的特性，定位出基准的准确位置，DSP处理芯片测量得到基准模块呈现在虚拟框上的长度L2；
根据屏幕中观察到限定在虚拟框中基准模块长度L3，通过公式X/L3＝L1/L2，可获得实际瞳距长度X。
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