CN106963334B - 一种基于vr技术的验光方法及vr眼镜验光仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于VR技术的验光方法及VR眼镜验光仪，属于验光技术领域。本发明的一种基于VR技术的验光方法，包括以下步骤：(a)在VR系统中建立验光专用图像，并采样拟合出人眼所看到的清晰图像位置x与人眼度数y之间的关系式y＝f(x)；(b)用户通过调整图像的位置来调节图像的清晰程度，直至看到清晰的图像为止；(c)验光算法记录图像的累积位置信息，并通过步骤(a)中拟合出的关系式计算出人眼的度数。本发明还公开了一种VR眼镜验光仪。本发明的验光方法简单易行，可靠稳定；VR眼镜验光仪轻量便捷，方便移动，成本低廉，且能够通过互联网自助配镜和购镜，使用方便。

Description

一种基于VR技术的验光方法及VR眼镜验光仪

技术领域

本发明涉及一种验光方法及验光仪，更具体地说，涉及一种基于VR眼镜的验光方法及VR眼镜验光仪。

背景技术

传统的验光仪是利用光路(一种具有特定属性的光学设备)来验光，即度量人的眼睛度数、判断是否有散光及有散光时对应的轴位等。光路原理是通过设备的一端发射出可见光、经过一系列的凹凸透镜后入射到人眼，然后通过人眼的瞳孔表面反射出相应的反射光，该反射光又经过一系列的凹凸透镜，最后会经过一个孔镜光栏，从而会在光路的另一端聚焦形成一个光环。对于不同度数的眼睛，会形成不同大小程度的光环，该光环被附加在光路中的数字摄像头接收后采样存入内存中，验光算法软件通过分析接收的椭圆光环大小等方法来测量人眼度数。

传统的验光仪利用得到的椭圆环的不同大小来测量出人眼不同的度数。这种方法的优点是测量比较精确，缺点却有很多，具体如下：

1、测量的误差严重依赖于光路和机械的制作精密程度。

2、严重依赖人眼的配合程度。例如患者的头和眼配合不好，动来动去，眼睛注视验光仪云雾图(通常是一个清晰的小气球或者小赛车图片)不够集中，以致放松调节不够，造成采样的圆环不规整，这样必然影响屈光度检查结果的准确性，甚至重复检查的度数差异较大。

3、光路加上机身等其他外围设备，验光仪的重量大约25kg，笨拙、不适合移动验光。

4、传统验光仪制作成本昂贵，最便宜售价也在1.5万左右，不适合全民推广使用。

5、传统验光仪互联网化差，不方便通过互联网在家就完成验光配镜。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服传统验光仪存在的上述不足，提供一种基于VR技术的验光方法及VR眼镜验光仪，采用本发明的技术方案，该验光方法简单易行，可靠稳定；该VR眼镜验光仪轻量便捷，方便移动，成本低廉，且能够通过互联网自助配镜和购镜，使用方便。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种基于VR技术的验光方法，包括以下步骤：

(a)在VR系统中建立验光专用图像，并采样拟合出人眼所看到的清晰图像位置x与人眼度数y之间的关系式y＝f(x)；

(b)用户通过调整图像的位置来调节图像的清晰程度，直至看到清晰的图像为止；

(c)验光算法记录图像的累积位置信息，并通过步骤(a)中拟合出的关系式计算出人眼的度数。

作为本发明进一步改进，在步骤(b)中，用户通过肢体动作或语音与VR系统进行交互，VR系统进行识别、分析和处理用户输入的信息，并依据用户的不断输入与反馈，按照验光算法进行调整输出到VR显示器上的图像清晰度。

作为本发明进一步改进，对于散光及散光轴位，通过在VR系统中模拟出“散光表”来初步确定眼睛是否存在散光，并利用“散光表30倍法则”来计算散光的轴位。

作为本发明进一步改进，在计算散光及散光轴位时，在VR系统中构造用于矫正散光的散光负柱镜插片，构造出散光cyl和轴位ax的计算公式：cyl＝g(t)，ax＝k(cyl，θ)，

其中，t为VR系统建模出的不同散光度数的图表，g为不断进行插片调整的函数关系式，θ为调整的散光插片的角度；

当人眼看到散光表内黑线的深浅、粗细一致时，ax＝θ。

本发明的一种VR眼镜验光仪，包括VR眼镜和封装在VR眼镜系统内的VR验光软件APP，该VR验光软件APP基于上述的验光方法制作。

作为本发明进一步改进，所述的VR验光软件APP互联网化，用户能够通过VR眼镜的在线配镜商城完成自助配镜和购机。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种基于VR技术的验光方法及VR眼镜验光仪，其通过在VR系统中建立验光专用图像，并采样拟合出人眼所看到的清晰图像位置与人眼度数之间的关系式，从而通过人眼看到清晰图像的位置即可确定人眼度数，与传统验光仪相比，完全不使用光路，简单易用，可实现快速方便地自助验光；

(2)本发明的一种基于VR技术的验光方法及VR眼镜验光仪，其用户通过肢体动作或语音与VR系统进行交互，VR系统进行识别、分析和处理用户输入的信息，并依据用户的不断输入与反馈，按照验光算法进行调整输出到VR显示器上的图像清晰度，操作简单，灵活方便；

(3)本发明的一种基于VR技术的验光方法及VR眼镜验光仪，可靠稳定，使用VR验光仪测量不需用户一直注视画面，不会产生传统验光仪由于用户测量中眨眼等引起的测量误差；

(4)本发明的一种VR眼镜验光仪，将VR验光软件封装成VR系统中的一款APP，安装在VR眼镜后，可实现用户自助验光及眼睛防护等，轻量便捷，使用基于VR眼镜作为验光基础设施，颠覆了传统验光仪采用光路的方式，机身轻量，方便移动验光等；

(5)本发明的一种VR眼镜验光仪，利用互联网+技术，将VR验光软件互联网化，用户可以通过VR眼镜的在线配镜商城完成一站式自助配镜、购镜等。

附图说明

图1为本发明的一种基于VR技术的验光方法的系统流程图；

图2为本发明的一种VR眼镜验光仪的验光软件原理示意图；

图3为人眼屈光不正原理示意图，其中图3(a)为正视眼，图3(b)为近视眼，图3(c)为远视眼；

图4为发明的一种基于VR技术的验光方法的球镜度计算原理示意图；

图5为发明中用于计算散光的散光表及散光轴位图，其中图5(a)为散光表，图5(b)为TABO散光轴位图；

图6为人眼散光原理示意图；

图7为人眼散光矫正原理示意图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

图1为本发明的一种基于VR技术的验光方法的系统流程图，由图1可知，本发明的一种基于VR技术的验光方法，包括以下步骤：

(a)在VR(虚拟与现实)系统中建立验光专用图像，并采样拟合出人眼所看到的清晰图像位置x与人眼度数y之间的关系式y＝f(x)；参见图3所示，由于不同视力的人眼看到的画面清晰度不一致，如图3(a)所示，正视眼看到的初始画面是清晰的，而图3(b)和图3(c)所示的非正视眼看到的图像是模糊的。通过大量的采样，设定采样点的两个维度：画面清晰位置x与人眼度数y，然后通过二值曲线拟合算法推理出清晰位置与人眼度数的关系，求得y＝f(x)，如图4所示。

(b)在VR系统中显示验光专用图像，用户通过调整图像的位置来调节图像的清晰程度，直至看到清晰的图像为止；

(c)验光算法记录图像的累积位置信息，并通过步骤(a)中拟合出的关系式计算出人眼的度数；并通过在VR系统中模拟出“散光表”来初步确定眼睛是否存在散光，利用“散光表30倍法则”来计算散光的轴位，最后输出显示验光结果。图5至图7中给出了散光及散光轴位的计算原理。

在图1中，可以将VR系统接入互联网，从而能够通过在线眼镜商城配镜和购镜。

图2为本发明的一种VR眼镜验光仪的验光软件原理示意图，由图2所示，VR眼镜验光仪的验光软件主要包含用户端、硬件部分和软件部分，硬件部分主要可以有VR-镜头、TFT-显示器、麦克风与耳麦、手柄与控制杆、键盘与鼠标、桌面计算单元或图形计算单元等；软件部分主要有操作系统、图形子系统、音频子系统和外视觉与显示程序输入子系统等，用于根据用户输入反馈进行清晰幅度计算；用户端主要通过人眼、手、嘴和耳朵来实时反馈所见验光图像清晰度，然后通过语音或手柄输入以通知验光算法程序进行清晰度调整，直至清晰为止。将图2中的验光软件制作成该VR验光软件APP，并封装在VR眼镜系统内即可得到VR眼镜验光仪。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例

如图1所示，本实施例的一种基于VR技术的验光方法，包括以下步骤：

(a)使用VR软件技术，比如Unity开发工具，利用三维图像重建技术，在VR系统中建立验光专用图像，该图像为验光领域专用的3D情景图像，并大规模采样人眼所看到的清晰图像位置x与人眼度数y，通过曲线拟合算法拟合出人眼所看到的清晰图像位置x与人眼度数y之间的关系式y＝f(x)，如图4所示。

(b)在测量过程中，用户通过手、嘴等姿体的输入反馈来调整图像的位置来调节图像的清晰程度，直至看到清晰的图像为止；具体地，用户通过肢体动作或语音与VR系统进行交互，VR系统进行识别、分析和处理用户输入的信息，并依据用户的不断输入与反馈，按照验光算法进行调整输出到VR显示器上的图像清晰度，操作简单，灵活方便。

(c)验光算法记录图像的累积位置信息，并通过步骤(a)中拟合出的关系式计算出人眼的度数，最后将验光结果显示在显示器上。为了更加精细地计算出人眼的度数，在测量过程中，还需要对佩戴的VR设备的瞳距VD等参数进行适当调整。

本实施例的一种基于VR技术的验光方法，与传统验光仪相比，完全不使用光路，简单易用，可实现快速方便地自助验光；并且验光可靠稳定，使用VR验光仪测量不需用户一直注视画面，不会产生传统验光仪由于用户测量中眨眼等引起的测量误差。

由于基于VR技术的验光方法与传统的电脑验光仪采用光路精确计量散光的方法不同，原理也就不同。缺少了光路部分会对人眼散光的计算产生影响，所以VR技术验光方法不能精确的测量散光，只能粗略计算。在VR系统中，沿用了传统非自动计算散光的方法，即通过模拟出“散光表”来初步确定眼睛是否存在散光，如果存在散光，再计算其轴位。在本实施例中，对于散光及散光轴位，通过在VR系统中模拟出“散光表”来初步确定眼睛是否存在散光，并利用“散光表30倍法则”来计算散光的轴位，即初验散光轴位＝钟表最清晰线条对应的最小阿拉伯数字×30。如图5所示，在测量散光时，以钟表面为例，用户看散光表内黑线的深浅、细粗是否一致，如不一致，则说明此眼有散光存在；如看到2点与8点钟方向比较清晰、黑，说明此眼粗验散光轴位在2×30°＝60°，如看到1～2点(7～8点)之间清晰，那么粗验散光轴位就是1.5×30°＝45°。

在计算散光及散光轴位时，在VR系统中构造用于矫正散光的散光负柱镜插片，当用户看“散光表”时，如果眼睛看到黑线深浅不一致时，那眼睛内的散光就是有正散存在。如图6所示，假设人眼睛的验光度数为：+0.50DS/+1.00DC×90°，根据眼内屈光成像原理：两个焦点都成像在视网膜前，其中水平焦点靠前(成像为垂线)，垂直焦点靠后(成像为水平线)，两线中点就是最小弥散圈。此时，需用－1.00DC×90°(轴位方向为最低屈光力的方向)负散光来矫正眼内的正散光，就形成了图7所示：加入-1.00DC×90°眼内度数+0.50/+1.00DC×90°，这样散光就被中和了，只有+0.50D没矫正。另外，屈光不正的矫正原理，也是用中和法来矫正眼睛多余的度数。当用户觉得看6点～12点最清晰时，所有的散光表想成是小竖线组成的，最模糊的方向在水平方向，也就是用户散光轴在180°，而矫正的散光必须是负散才能中和用户眼内多余的正散光。因此，通过如上所述的原理，可以构造出散光cyl和轴位ax的计算公式：cyl＝g(t)，ax＝k(cyl，θ)，

其中，t为VR系统3D建模出的不同散光度数的图表，可以认为是散光镜片，g为不断进行插片调整的函数关系式，θ为调整的散光插片的角度；当人眼看到散光表内黑线的深浅、粗细一致时，ax＝θ。

VR眼镜是应用VR技术的典型VR设备，未来VR眼镜可能会像现在的手机一样普遍使用。结合图1和图2所示，本实施例的一种VR眼镜验光仪，包括VR眼镜和封装在VR眼镜系统内的VR验光软件APP，该VR验光软件APP基于上述的验光方法制作，从而利用VR眼镜即可实现快速、简单、方便地自助验光。并且，VR验光软件APP可以互联网化，利用互联网+技术，用户能够通过VR眼镜的在线配镜商城完成一站式自助配镜和购镜。基于VR眼镜，验光厂商不再需要利用光路进行人眼验光，即不需要通过繁杂精密的光路、庞大的机身及精密的机械等来计算人眼的球镜度、柱镜(散光)及轴位进行验光；而是通过VR眼镜内建立的3D情景图像的清晰度与人眼度数之间的对应关系测量人眼的度数，可以去掉传统验光仪使用的光路，比如0D眼，戴上VR眼镜，看到的图像一定会是清晰的，近视眼或者远视眼看到的就是模糊的，如果看到的图像模糊，用于可与VR眼镜进行交互，输入图像前后位置调整信息，直到看到清晰的图像为止，而获得清晰图像所在的位置即可计算出人眼的球镜度。需要说明的是，为了更加精细地计算出人眼的度数，在测量过程中，还需要对佩戴的VR眼镜的瞳距VD等参数进行适当调整，现有VR眼镜大部分也均具有瞳距VD调节功能。

本实施例的一种VR眼镜验光仪，开机启动VR系统后，用户将看到一幅视标图像，对于视力正常的用户将会看得非常清晰，对于非正常视力则会模糊不清。用户可以通过手、嘴等来与VR系统进行输入交互，然后VR系统的验光软件控制系统会前后移动图像来使用户看到最清晰的画面，依据VR验光仪球镜度计算原理即可以测量出人眼度数。同理根据散光与轴位的计算原理计算出人是否有散光及有散光时的轴位。如果用户的VR眼镜可以连互联网并且有第三方VR眼镜店话，则可以实现自助完成在线试镜及配镜需求。

与传统验光仪相比，传统验光仪严重依赖人眼的配合程度，例如用户的头和眼配合不好，动来动去，眼睛注视验光仪云雾图不够集中，以致放松调节不够，造成采样受影响，则必然影响验光的准确性；而使用VR验光仪，只需要用户在测量过程中稍微反馈一下清晰画面所在的位置即可完成验光，测量误差小，可靠稳定。传统验光仪一台机身重量大约25kg，而VR眼镜最多2kg，机身轻量，使用便捷，用户佩戴VR眼镜、配合VR验光软件即可完成移动自助验光，完全颠覆了传统验光仪采用光路的方式。另外价格方面，VR眼镜一台大概2千元，配合VR验光软件不会超过3千元。而传统验光仪大概1.5万一台，相差4倍的成本，相信使用了VR验光仪用户的配镜成本将大大降低，这样将极大提高验光仪性价比。由于用户的VR眼镜中安装了VR验光应用程序，所以用户可以随时进行自助验光，这样既不需要去实体眼镜店验光，也可以经常根据自助验光结果做相应的眼睛防护。如果VR眼镜使用广泛，将可全民推广使用，就像现在的手机中的微信等应用程序一样，即开即用，简易方便。另外，利用互联网+技术，如果用户需要配置新的眼镜，用户可以在完成自助验光后，通过已经连接互联网的VR连接到网上第三方配镜商城，就可以实现在线的选镜、虚拟试戴等，最后用户一健下单即可以买到自己心仪的眼镜。

本发明的一种基于VR技术的验光方法及VR眼镜验光仪，颠覆了传统验光仪的验光方法，完全不使用光路，而是基于VR技术及VR眼镜，配合使用最新的VR技术、互联网+与验光仪等相关技术，创新出一种全新的VR验光仪。该验光方法简单易行，可靠稳定；该VR眼镜验光仪轻量便捷，方便移动，成本低廉，且能够通过互联网自助配镜和购镜，使用方便。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种VR眼镜验光仪，其特征在于：包括VR眼镜和封装在VR眼镜系统内的VR验光软件APP，该VR验光软件APP基于以下验光方法制作：

(a)在VR系统中建立验光专用图像，并采样拟合出人眼所看到的清晰图像位置x与人眼度数y之间的关系式y＝f(x)；

(b)用户通过调整图像的位置来调节图像的清晰程度，直至看到清晰的图像为止；

(c)验光算法记录图像的累积位置信息，并通过步骤(a)中拟合出的关系式计算出人眼的度数。

2.根据权利要求1所述的一种VR眼镜验光仪，其特征在于：在步骤(b)中，用户通过肢体动作或语音与VR系统进行交互，VR系统进行识别、分析和处理用户输入的信息，并依据用户的不断输入与反馈，按照验光算法进行调整输出到VR显示器上的图像清晰度。

3.根据权利要求1所述的一种VR眼镜验光仪，其特征在于：对于散光及散光轴位，通过在VR系统中模拟出“散光表”来初步确定眼睛是否存在散光，并利用“散光表30倍法则”来计算散光的轴位。

4.根据权利要求3所述的一种VR眼镜验光仪，其特征在于：在计算散光及散光轴位时，在VR系统中构造用于矫正散光的散光负柱镜插片，构造出散光cyl和轴位ax的计算公式：cyl＝g(t)，ax＝k(cyl，θ)，

其中，t为VR系统建模出的不同散光度数的图表，g为不断进行插片调整的函数关系式，θ为调整的散光插片的角度；

当人眼看到散光表内黑线的深浅、粗细一致时，ax＝θ。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种VR眼镜验光仪，其特征在于：所述的VR验光软件APP互联网化，用户能够通过VR眼镜的在线配镜商城完成自助配镜和购镜。