CN109431452A - 无人眼健康筛查仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人眼健康筛查仪，包括主控制机和多自由度机械臂，机械臂的末端固定有多个近景摄像头，主控制机包括定位用图像识别分析模块、智能初诊图像分析模块以及机械臂运动路径规划模块，定位用图像识别分析模块用于对被检查者的眼睛进行定位,机械臂运动路径规划模块用于对机械臂的运动路径进行规划，使得机械臂的末端跟随被检查者的眼睛运动，多个近景摄像头还用于拍摄对被检查者的眼前节健康状况、眼球运动健康状况以及眼视野健康状况进行分析所需要的图像，智能初诊图像分析模块用于根据近景摄像头拍摄的图像对被检查者的眼健康状况进行诊断分析。本发明可以实现对被检查者进行无人化的眼健康筛查。

Description

无人眼健康筛查仪

技术领域

本发明涉及眼健康检查领域，尤其涉及一种无人眼健康筛查仪。

背景技术

眼部筛查可以应用于先天性眼球运动障碍、眼部感染过敏、青少年屈光发育监测、糖尿病早筛、白内障和青光眼筛查中，通常使用的检查工具是视野仪、裂隙灯、验光仪、眼生物参数检查设备、眼底照相机和眼部OCT设备，通常检查方法还有眼球运动判定、视野检查和眼前节检查。国家提出了2030健康中国的规划，其中很重要的部分就是从被动治疗转向为主动防控，因此定期筛查和监测是发展的重要内容，如果能作为国家基本公共卫生服务进行供给将会加快人民群众的对健康意识和提升，进而大幅降低全民眼部医疗卫生费用开支。

但目前制约筛查监测作为基础公共卫生服务提供很大的一个原因就是成本，通常成本由检查设备和筛查人员场地等构成，以眼底筛查为例，一般一台国外便携式眼底照设备在10万元左右，可以筛查30万人左右，通常需要5年时间，因此其人员场地和运输等成本将近25万元。根据相关文献，设备在筛查中所占成本只有30%，其他都是人工场地成本。因此要大力发展眼科筛查和检查设备，无人化筛查设备显得尤为重要。

目前市面上还没有能够对多种眼健康问题进行筛查的无人化筛查设备。要实现无人化筛查需要克服目前市面眼健康检查设备无法解决的若干核心问题：

1. 被筛查人员在无人情况下依从性不高，在检查时头部会乱动或轻微移动，同时眼睛也间歇式眨眼，影响检查精度；2. 筛查时结果诊断通常需要专门医疗人员进行判定，而在筛查人流较大情况或者偏远地区基层医疗区域缺乏具备诊断能力的人力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人眼健康筛查仪，旨在用于解决现有的眼健康检查设备不能够实现对多种眼健康问题进行无人化筛查的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种无人眼健康筛查仪，包括主控制机和多自由度机械臂，所述机械臂的末端固定有多个近景摄像头，所述多个近景摄像头与所述主控制机通信连接，所述主控制机包括定位用图像识别分析模块、智能初诊图像分析模块以及机械臂运动路径规划模块，所述多个近景摄像头用于采集被检查者的人脸图像并传递给所述定位用图像识别分析模块，所述定位用图像识别分析模块用于根据多个近景摄像头采集的人脸图像对被检查者的眼睛进行定位，并将定位数据传递给所述机械臂运动路径规划模块，所述机械臂运动路径规划模块用于根据被检查者眼睛的定位数据以及检查项目操作要求对机械臂的运动路径进行规划，使得机械臂的末端跟随被检查者的眼睛运动，所述机械臂上与所述近景摄像头相邻的位置固定有用于吸引被检查者注意力的LED目标，所述多个近景摄像头还用于拍摄对被检查者的眼前节健康状况、眼球运动健康状况以及眼视野健康状况进行分析所需要的图像，所述智能初诊图像分析模块用于根据所述近景摄像头拍摄的图像对被检查者的眼健康状况进行诊断分析。

进一步地，所述机械臂的末端安装有夹具转盘，所述夹具转盘上固定有多种眼科检查装备，所述主控制机还包括眼科检查装备控制模块，所述眼科检查装备控制模块用于控制夹具转盘旋转以切换不同的眼科检查装备，还用于控制相应的眼科检查装备对被检查者的眼健康状况进行检测。

进一步地，所述眼科检查装备包括验光仪、眼生物参数检查设备、眼底照相机、眼部OCT设备中的一种或多种。

进一步地，当所述眼科检查装备包括眼底照相机或眼部OCT设备时，所述眼底照相机或所述眼部OCT设备与所述智能初诊图像分析模块通信连接，所述智能初诊图像分析模块用于根据所述眼底照相机或所述眼部OCT设备采集的图像对被检查者的眼健康状况进行诊断分析。

进一步地，所述夹具转盘上还固定有用于对被检查者进行翻眼皮和撑大眼皮操作的柔性机械爪。

进一步地，还包括智能语音系统，用于对被检查者进行语音提示，引导被检查者进行测试。

进一步地，所述机械臂上还固定有用于拍摄被检查者人脸图像的远景摄像头，所述主控制机还包括人脸识别登记模块，所述人脸识别登记模块通过无线通信网络连接有云服务器，所述人脸识别登记模块用于将远景摄像头采集的人脸图像与云服务器中的人脸库进行实时比对，实现身份识别，并进行被检查者身份登记。

进一步地，还包括客户端，所述客户端与所述云服务器通信连接，用于供用户将个人信息及标准图像上传至云服务器。

进一步地，还包括与所述主控制机通信连接的后台操控模块，所述后台操控模块与客户端通信连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的这种无人眼健康筛查仪，采用具有多个自由度的机械臂，通过近景摄像头采集被检查者的人脸图像，结合定位用图像识别分析模块以及机械臂运动路径规划模块，可以实现机械臂末端跟随人眼运动，方便对人眼进行跟踪，解决被筛查人员在无人情况下依从性不高的问题；通过LED目标吸引被检查者的眼球运动，并通过多个近景摄像头拍摄对被检查者的眼前节健康状况、眼球运动健康状况以及眼视野健康状况进行分析所需要的图像，智能初诊图像分析模块可以对被检查者的眼前节健康状况、眼球运动健康状况以及眼视野健康状况进行诊断分析，实现无人化检测，能够减少诊断的人力；该无人眼健康筛查仪对于眼球运动障碍和视野检查可以比人工检查更统一规范。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种无人眼健康筛查仪的结构图；

图2为本发明实施例提供的一种无人眼健康筛查仪的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种无人眼健康筛查仪，包括主控制机和多自由度机械臂1，机械臂1可以采用四轴机械臂或六轴机械臂，所述机械臂1上固定有远景摄像头2和多个近景摄像头3，所述远景摄像头2和所述多个近景摄像头3均与所述主控制机通信连接，所述远景摄像头2用于搜索并拍摄被检查者的人脸图像，从而实现在大范围内对被检查者进行寻找；所述近景摄像头3固定于所述机械臂1的末端，所述主控制机包括定位用图像识别分析模块7、智能初诊图像分析模块8以及机械臂运动路径规划模块9，所述多个近景摄像头3用于采集被检查者的人脸图像并传递给所述定位用图像识别分析模块7，所述定位用图像识别分析模块7用于根据多个近景摄像头3采集的人脸图像实现人眼与近景摄像头3之间的测距，具体可采用双目测距的原理，从而实现对被检查者的眼睛进行定位，定位数据传递给所述机械臂运动路径规划模块9，所述机械臂运动路径规划模块9用于根据定位数据以及检查项目操作要求对机械臂1的运动路径进行规划，使得机械臂1的末端跟随被检查者的眼睛运动，对人眼进行跟踪并与人眼保持适当的距离，所述机械臂上1与所述近景摄像头3相邻的位置固定有用于吸引被检查者注意力的LED目标，所述多个近景摄像头3还用于拍摄对被检查者的眼前节健康状况、眼球运动健康状况以及眼视野健康状况进行分析所需要的图像，所述智能初诊图像分析模块8用于根据近景摄像头3拍摄的图像对被检查者的眼前节健康状况、眼球运动健康状况以及眼视野健康状况进行诊断分析。

为了实现对眼球运动健康状况以及眼视野健康状况进行检测，在测试时通过机械臂1的运动以及LED目标吸引被检查者的眼球运动，通过对眼球跟随状况录像分析实现无人检查。具体地，通过近景摄像头3连续拍照可以分析两眼是否有视线向量未指向近景摄像头3的情况，视线向量的分析主要利用瞳仁呈现圆形的对称性，在描绘出瞳仁外轮廓的基础上进行椭圆形还原，从而得到视线相对近景摄像头3向量方向，以得到眼睛是否能够注视以及正视。关于眼视野是否正常，通过机械臂1在平面进行四个自由度方向移动，固定被检查者头部情况下看被检查者眼睛是否能够跟随近景摄像头3，这个分析里面有一定时滞，可以沿时间轴平移图像，分析每帧中视线向量与近景摄像头3偏移情况，以判断眼睛是否能够扫视跟踪目标。关于眼前节健康状况的检测，具体包括角膜、虹膜、睫状体等的检测，可以通过深度学习进行眼睛正常状况和异常情况的拍照与人工标记，建立神经网络特征，实现对眼前节健康状况的检测。

所述机械臂1的末端安装有夹具转盘4，所述夹具转盘4上固定有多种眼科检查装备5，所述主控制机还包括眼科检查装备控制模块10，所述眼科检查装备控制模块10用于控制夹具转盘旋转以切换不同的眼科检查装5备，使得相应的眼科检查装备5对准人眼，还用于控制眼科检查装备5对被检查者的眼健康状况进行检测。所述眼科检查装备5包括验光仪、眼生物参数检查设备、眼底照相机、眼部OCT设备中的一种或多种。其中所述验光仪用于对被检查者的屈光发育状况进行直接检测，所述眼生物参数检查设备用于对被检查者的眼生物参数进行直接检测，所述眼底照相机和所述眼部OCT设备用于拍摄对被检查者的眼底健康状况进行分析所需要的图像，当所述眼科检查装备5包括眼底照相机或眼部OCT设备时，所述眼底照相机或所述眼部OCT设备与所述智能初诊图像分析模块8通信连接，所述智能初诊图像分析模块8用于根据所述眼底照相机或所述眼部OCT设备采集的图像对被检查者的眼底健康状况进行诊断分析，具体可以通过深度学习的原理，将采集的图像与眼底异常情况的图像进行对比，实现对眼底健康状况的诊断分析。

优选地，所述夹具转盘4上还固定有柔性机械爪，提供与人眼柔软的接触，用于对被检查者进行翻眼皮和撑大眼皮的工作，保证对眼睛进行检查和拍摄人眼图像时瞬时不眨眼。

优选地，该筛查仪还包括智能语音系统11，用于对被检查者进行语音提示，引导被检查者进行测试。还用于当幼儿等出现哭闹不配合情况时进行情绪化安抚和互动，具体可采用唱歌、讲故事等方式。

优选地，所述主控制机还包括人脸识别登记模块6，所述人脸识别登记模块6通过无线通信网络与云服务器13连接，所述人脸识别登记模块6用于将远景摄像头2采集的人脸图像与云服务器13中的人脸库进行实时比对，实现身份识别，并进行被检查者身份登记，确保被检查人员信息和被检查人一一对应。还包括与无人眼健康筛查仪配套的客户端14，所述客户端14与所述云服务器13通信连接，用于供用户将个人信息及标准图像上传至云服务器13。进一步优选地，该检测仪还包括手动触摸屏，对于信息不全的用户可以通过手动触摸屏补录信息。

所述人脸识别登记模块6进行身份识别的的具体过程包括人脸图像预处理、人脸图像特征提取以及匹配与识别。其预处理过程主要包括人脸图像的光线补偿、灰度变换、直方图均衡化、归一化、几何校正、滤波以及锐化等。人脸识别系统可使用的特征通常分为视觉特征、像素统计特征、人脸图像变换系数特征、人脸图像代数特征等。人脸特征提取就是针对人脸的某些特征进行的，人脸特征提取的方法分为两大类：一种是基于知识的表征方法；另外一种是基于代数特征或统计学习的表征方法。人脸图像匹配与识别具体是将提取的人脸图像的特征数据与数据库中存储的特征模板进行搜索匹配，通过设定一个阈值，当相似度超过这一阈值，则把匹配得到的结果输出。人脸识别就是将待识别的人脸特征与已得到的人脸特征模板进行比较，根据相似程度对人脸的身份信息进行判断。

进一步地，该筛查仪还包括与所述主控制机通信连接的后台操控模块12，主控制机将检查结果发送给所述后台操控模块12，后台操控模块12与检查组织者间的交互通过WEB端的界面来实现。后台操控模块12中会提供给群体视力检查组织者WEB端的界面用于被检查者信息导入和下载，并能够对检查结果进行分析和统计。所述客户端14还通过无线通信网络与后台操控模块12连接，客户端14为手机客户端14的APP模块、PC电脑的WEB界面或手机客户端14的微信公众平台等，视力检测结果的数据的呈现是通过后后台操控模块12向客户端14进行数据推送，视力检测结果的数据通过手机客户端14的APP模块、PC电脑的 WEB界面或手机客户端14的微信公众平台接收，实现个体视力检查结果分析和群体视力状况统计分析功能。同时，后台操控模块12自动把测试结果通过wifi上传至云服务器13，学校校医和家长可以实时通过客户端14查看学生个人检测数据与群体检测统计分析。

本发明无人眼健康筛查仪的使用方法如下：

机械臂1上的远景摄像头2搜索并拍摄被检查者的人脸图像，利用人脸识别登记模块6进行人脸识别和登记，被检查者坐在指定检查位置，多个近景摄像头3实时拍摄被检查者人眼图像，定位用图像识别分析模块7实现人眼与近景摄像头3的测距以及眼球的定位，机械臂1带动近景摄像头3、柔性机械爪以及各种眼科检查装备5跟随人眼及眼球的运动，对于针对拍照为基础的筛查，包括眼球运动、眼视野、眼前节以及眼底状况的检测，通过近景摄像头3、眼底照相机以及眼部OCT设备拍摄人眼图像，利用智能初诊图像分析模块8对眼健康状况进行诊断，对于眼睛屈光发育以及眼生物参数的筛查，可以直接通过验光仪以及眼生物参数检查设备进行筛查，筛查结果传递给后台操控模块12，后台操控模块12再将筛查结果推送给客户端14，同时对个体视力检查结果进行分析以及对群体视力状况进行统计分析。

本发明提供的这种无人眼健康筛查仪，可以实现对被检查者进行无人化的眼健康筛查，多个自由度的机械臂1可以带动眼科检查装备5以及近景摄像头3跟随人眼运动，方便对人眼进行跟踪，通过智能初诊图像分析模块8可以实现眼健康状况的自动识别诊断，自动化程度较高，且能够减少人力。通过柔性机械爪对被检查者进行翻眼皮和撑大眼皮的工作，保证眼前节检查和拍摄人眼图像时瞬时不眨眼。通过智能语音系统11引导被检查者进行测试，还可以对幼儿情绪进行安抚。通过人脸识别登记模块6实现被检查者自动登记，登记方便且准确度高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无人眼健康筛查仪，其特征在于：包括主控制机和多自由度机械臂，所述机械臂的末端固定有多个近景摄像头，所述多个近景摄像头与所述主控制机通信连接，所述主控制机包括定位用图像识别分析模块、智能初诊图像分析模块以及机械臂运动路径规划模块，所述多个近景摄像头用于采集被检查者的人脸图像并传递给所述定位用图像识别分析模块，所述定位用图像识别分析模块用于根据多个近景摄像头采集的人脸图像对被检查者的眼睛进行定位，并将定位数据传递给所述机械臂运动路径规划模块，所述机械臂运动路径规划模块用于根据被检查者眼睛的定位数据以及检查项目操作要求对机械臂的运动路径进行规划，使得机械臂的末端跟随被检查者的眼睛运动，所述机械臂上与所述近景摄像头相邻的位置固定有用于吸引被检查者注意力的LED目标，所述多个近景摄像头还用于拍摄对被检查者的眼前节健康状况、眼球运动健康状况以及眼视野健康状况进行分析所需要的图像，所述智能初诊图像分析模块用于根据所述近景摄像头拍摄的图像对被检查者的眼健康状况进行诊断分析。

2.如权利要求1所述的无人眼健康筛查仪，其特征在于：所述机械臂的末端安装有夹具转盘，所述夹具转盘上固定有多种眼科检查装备，所述主控制机还包括眼科检查装备控制模块，所述眼科检查装备控制模块用于控制夹具转盘旋转以切换不同的眼科检查装备，还用于控制相应的眼科检查装备对被检查者的眼健康状况进行检测。

3.如权利要求2所述的无人眼健康筛查仪，其特征在于：所述眼科检查装备包括验光仪、眼生物参数检查设备、眼底照相机、眼部OCT设备中的一种或多种。

4.如权利要求3所述的无人眼健康筛查仪，其特征在于：当所述眼科检查装备包括眼底照相机或眼部OCT设备时，所述眼底照相机或所述眼部OCT设备与所述智能初诊图像分析模块通信连接，所述智能初诊图像分析模块用于根据所述眼底照相机或所述眼部OCT设备采集的图像对被检查者的眼健康状况进行诊断分析。

5.如权利要求2所述的无人眼健康筛查仪，其特征在于：所述夹具转盘上还固定有用于对被检查者进行翻眼皮和撑大眼皮操作的柔性机械爪。

6.如权利要求1所述的无人眼健康筛查仪，其特征在于：还包括智能语音系统，用于对被检查者进行语音提示，引导被检查者进行测试。

7.如权利要求1所述的无人眼健康筛查仪，其特征在于：所述机械臂上还固定有用于拍摄被检查者人脸图像的远景摄像头，所述主控制机还包括人脸识别登记模块，所述人脸识别登记模块通过无线通信网络连接有云服务器，所述人脸识别登记模块用于将远景摄像头采集的人脸图像与云服务器中的人脸库进行实时比对，实现身份识别，并进行被检查者身份登记。

8.如权利要求7所述的无人眼健康筛查仪，其特征在于：还包括客户端，所述客户端与所述云服务器通信连接，用于供用户将个人信息及标准图像上传至云服务器。

9.如权利要求8所述的无人眼健康筛查仪，其特征在于：还包括与所述主控制机通信连接的后台操控模块，所述后台操控模块与客户端通信连接。