CN109528156A - 一种自助式智能化视功能筛查系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自助式智能化视功能筛查系统。该系统包括单眼定向投射装置，用于同时投射第一视标图像与遮盖图像；交互控制装置，用于接收该观察者对所述第一视标图像的反馈信号；判断装置，用于根据所述观察者对所述第一视标图像的反馈信号与所述第一视标图像的对应度以判断该观察者的第一眼睛的视功能。上述视功能筛查系统在视功能筛查过程中无需单眼遮盖，减少医用耗材的使用。由于视功能筛选采用非接触式检测，无需佩戴其他设备，裸眼即可完成视功能筛查，满足现代智能医疗的需求，无需人工指引视标位置，省人力又高效。而且，该视功能筛查系统还可以及时将视功能检测数据上传至云平台进行大数据分析，与目前发展的人工智能医疗系统接轨。

Description

一种自助式智能化视功能筛查系统

技术领域

本发明涉及一种视力筛查系统，属于医疗视功能检查设备领域，更具体的，涉及一种自助式智能化视功能筛查系统。

背景技术

2018年8月31日，国家教育部、国家卫生健康委员会、国家体育总局、财政部、人力资源和社会保障部、国家市场监督管理总局、国家新闻出版署、国家广播电视总局等八部门联合印发了《综合防控儿童青少年近视实施方案》。方案中明确了家庭、学校、医疗卫生机构、学生、政府相关部门应采取的防控措施，其中包括建立青少年视力健康电子档案，每学期2次视力测试，加强对学生和家长的护眼健康教育。同时，也将儿童青少年近视防控工作、总体近视率和体质健康状况纳入政府绩效考核指标。

我国约有5.5亿近视患者，近视率世界第一，近视防控刻不容缓。据统计我国眼科疾病门诊患者数量已从2012年的8,740万人攀升至2016年的10,940万人，年复合增长率为5.8％。预计该人群2021年将达14,000万人，即2016-2021年间的复合增长率为5.1％。

传统视力筛查，需要借助视力表灯箱，操作医师用指挥棒指点视力表上的E字视标，被检者需要用遮挡板遮盖一侧眼睛，并站立在离视力表一定距离位置，指出医师所指E字的开口方向。

传统的检查方式存在人工主观测量误差，而且环境，设备亮度，测试距离，测量标准无法统一，也会影响诊断和随访数据误差；测量数据仅被记录在纸质病历上，不利于数据电子化，对后期大数据统计、科研造成一定的局限性；遮挡板的反复性接触使用，无疑在医疗环境中为病菌传播提供了途径。

另外，在现有的显示屏幕(如LCD和OLED显示器和电视)，都是以“漫射光”的方式，向不同的方向无规则地发射光线，使得两只眼睛都能同时看到相同的图像，无法实现图像的单眼定向投射。要只向一只眼睛投射图像，而不向另一只眼睛投射图像，必须要重新设计现有的屏幕结构，使得视标图像可以只被单眼定向投射到一只眼睛之中，才能被用于视力筛查。

发明内容

为解决现有技术上的不足，本发明的目的在于提供一种自助式智能化视功能筛查系统，真正实现无人工，无作弊，免遮盖，高效率，全自动的智能视功能筛查系统。

为此，本发明提供了一种自助式智能化视功能筛查系统，包括单眼定向投射装置、交互

控制装置、判断装置、无线通信装置、云平台、移动终端；

所述单眼定向投射装置，用于同时投射第一视标图像与遮盖图像，使得观察者的第一眼睛位于第一视标图像的视区范围内，第二眼睛位于遮盖图像的视区范围内；

所述交互控制装置，用于接收该观察者对所述第一视标图像的反馈信号；

所述判断装置，用于根据所述观察者对所述第一视标图像的反馈信号与所述第一视标图像的对应度以判断该观察者的第一眼睛的视功能。

优选地，所述单眼定向投射装置还用于同时投射第一视标图像与第二视标图像，使得观察者的第一眼睛位于第一视标图像的视区范围内，第二眼睛位于第二视标图像的视区范围内，并且所述第一视标图像不同于所述第二视标图像，以及，

所述交互控制装置还用于接收该观察者对第一视标图像与第二视标图像的反馈信号；

所述判断装置还根据所述观察者对第一视标图像与第二视标图像的反馈信号与所述第一视标图像与第二视标图像的对应度以判断该观察者的第一眼睛与第二眼睛的视功能。

优选地，所述无线通信装置与所述云平台无线连接，所述单眼定向投射装置、判断装置和所述交互控制装置分别通过无线与所述无线通信装置连接，使得所述判断装置通过无线与所述单眼定向投射装置和交互控制装置交互并且通过无线上传所述视功能检测数据至所述云平台。

优选地，所述云平台用于接收并保存所述判断装置上传的视功能检测数据，其中，所述视功能检测数据包括该观察者的身份信息以及与该身份信息对应的第一眼睛和第二眼睛的检测结果。

优选地，所述单眼定向投射装置包括：指向光源、光学膜层、图像显示屏幕、摄像与测距模块、控制模块，所述指向光源包括第一背光单元和第二背光单元，所述控制模块控制所述图像显示屏幕显示第一视标图像时，所述第一背光单元发出的光线依次通过所述光学膜层和图像显示屏幕向所述观察者的第一眼睛投射所述第一视标图像，以及控制所述图像显示屏幕显示遮盖图像或第二视标图像时，所述第二背光单元发出的光线依次通过所述光学膜层和图像显示屏幕向所述观察者的第二眼睛投射所述遮盖图像或第二视标图像。

优选地，所述摄像与测距模块包括两个镜头，其中的一个镜头为摄像模块，另一个镜头为测距模块，且所述测距模块的精度≤2cm；

所述摄像模块用于所述第一眼睛和第二眼睛位置跟踪，若所述第一眼睛和第二眼睛处于所述摄像模块的拍摄范围内，则所述控制模块结合所述第一眼睛和第二眼睛的当前位置和所述图像显示屏幕的时序开启对应的第一背光单元和第二背光单元，使所述第一眼睛在每一时刻看到所述第一视标图像以及所述第二眼睛在每一时刻看到所述遮盖图像或第二视标图像，且第一视标图像和第二视标图像的视标大小、清晰度、色差保持不变；

所述测距模块用于检测所述观察者到所述图像显示屏幕的距离，所述单眼定向投射装置根据所述观察者选定的测试距离换算所述第一视标图像和第二视标图像中的视标大小，以及在所述图像显示屏幕上显示文字提示以指引所述观察者向前或向后调整距离，若观察者不在选定的距离范围内测试，则所述图像显示屏幕中视标图像消失，并且所述交互控制装置发出异常警报，以提示所述观察者调整测试距离，确保检测结果的准确性。

优选地，所述第一视标图像和第二视标图像为视力视标或视功能视标，所述视力视标包括E字视标、C字视标、儿童视标；所述视功能视标包括色盲视标、散光视标、斜弱视视标、立体视视标；所述遮盖图像与除去视标的第一视标图像或第二视标图像的图像相同；根据对比度公式设置遮盖图像，以降低串扰光线产生的串扰视标对比度，当对比度低于1％时，遮盖图像的遮盖效果最优。

优选地，所述交互控制装置包括手机、平板电脑、体感设备及其他网络设备中的一种，用于接收观察者通过触屏控制、语音控制、手势控制中的一种发出的反馈信号，并在完成视功能测试后，显示所述视功能检测数据。

优选地，所述判断装置与所述云平台无线连接时，所述判断装置将所述视功能检测数据上传至云平台，在所述判断装置与所述云平台断开时，所述判断装置保存所述视功能检测数据。

优选地，所述移动终端，与所述云平台连接，用于查询从所述云平台获取的所述视功能检测数据。

与现有技术相比，上述的视功能筛查系统通过单眼定向装置分别对第一眼睛投射第一视标图像或者第二眼睛投射遮盖图像或第二视标图像，然后根据观察者反馈信号检测第一眼睛和第二眼睛的视功能，在视功能筛选过程中无需单眼遮盖，减少医用耗材的使用。而且，由于视功能筛选采用非接触式检测，无需佩戴其他设备，裸眼即可完成视功能筛查，安全又卫生。

进一步，上述的视功能筛查系统可以通过设置第一视标图像和第二视标图像的内容来对观察者的视力与视功能一起检查，满足现代智能医疗的需求，真正实现全自动智能视功能筛查，无需人工指引视标位置，省人力又高效。而且，该视功能筛查系统还可以及时将视功能检测数据上传至云平台进行大数据分析，与目前发展的人工智能医疗系统接轨。

附图说明

图1是视功能筛查系统的使用示意图。

图2是视功能筛查系统的结构示意图。

图3是单眼定向投射装置的结构示意图。

图4是光束定向投射的示意图。

图中元件符号说明：

单眼定向投射装置	10
		指向光源	11
光学膜层	12
		图像显示屏幕	13
控制模块	14
		测距模块	15
摄像模块	16
		交互控制装置	20
判断装置	30
		无线通信装置	40
云平台	50
		移动终端	60
观察者	70

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明。

图1是视功能筛查系统的使用示意图，图2是视功能筛查系统的结构示意图。如图1和图2所示，该视功能筛查系统包括单眼定向投射装置10、交互控制装置20、判断装置30、云平台50和移动终端60。使用时，单眼定向装置向观察者70投射视标图像(第一视标图像或者遮盖图像或者第二视标图像)使得观察者70的一只眼睛可以看到视标图像，另外一只眼睛看不到该视标图像，或者使得观察者两只眼同时看到不同的视标图像。然后，观察者70通过交互控制装置20输入反馈信号，判断装置30根据观察者70的反馈信号与视标图像的对应度以判断该观察者70的视功能情况。

本实施方式中，所述单眼定向投射装置10用于投射第一视标图像，使得观察者70的第一眼睛位于该第一视标图像的视区范围内。此外，所述单眼定向投射装置10还用于投射遮盖图像或第二视标图像，使得观察者70的第二眼睛位于该遮盖图像或第二视标图像的视区范围内，并且所述第一视标图像不同于所述第二视标图像。其中，所述第一视标图像和第二视标图像为视力视标或视功能视标，所述视力视标包括E字视标、C字视标、儿童视标；所述视功能视标包括色盲视标、散光视标、斜弱视视标、立体视视标；所述遮盖图像与除去视标的第一视标图像或第二视标图像的图像相同。根据对比度公式设置遮盖图像，可大幅度降低串扰光线产生的串扰视标对比度，当对比度低于1％时，遮盖图像的遮盖效果最优。

图3是单眼定向投射装置10的结构示意图。如图3所示，所述单眼定向投射装置10包括：指向光源11、光学膜层12、图像显示屏幕13、控制模块14、摄像模块16和测距模块15。

所述指向光源11包括第一背光单元和第二背光单元，所述控制模块14控制所述图像显示屏幕13显示第一视标图像时，所述第一背光单元发出的光线依次通过所述光学膜层12和图像显示屏幕13向所述观察者70的第一眼睛投射所述第一视标图像，以及控制所述图像显示屏幕13显示遮盖图像或第二视标图像时，所述第二背光单元发出的光线依次通过所述光学膜层12和图像显示屏幕13向所述观察者70的第二眼睛投射所述遮盖图像或第二视标图像。所述光学膜层12包括透镜膜、线性扩散膜、偏振膜，可实现光束由指向光源11发出，经过透镜透射、线性扩散与偏振，在距离图像显示屏幕13在50cm以上的观看位置形成一系列可独立开关的视区。配备高刷新率的图像显示屏幕13，观察者70一只眼睛处于一个视区内，开启该视区的照明，便可观看到图像显示屏幕13显示的视标图像，观察者70另一只眼睛处在视区外，则不能看到显示屏幕上的视标图像。因此，通过高频率交替开启左眼和右眼所在视区的照明，且图像显示屏幕13中左、右眼图像的切换频率与之相同，使左眼的图像进入左眼，右眼的图像进入右眼，完成视标图像或遮盖图像的定向投射。

在一些实施方式中，单眼定向投射装置10用于单眼视功能检测，为单眼定向投射装置10同时向同一只眼睛(第一眼睛或第二眼睛)投射带有视标的第一视标图像，向另一只眼睛投射没有视标的遮盖图像。在另外一些实施方式中，单眼定向投射装置10还用于双眼视功能检测，所述单眼定向投射装置10同时向第一眼睛投射带有视标的第一视标图像和向第二眼睛投射带有视标的第二视标图像。观察者70根据看到的视标方向及内容，通过所述交互控制装置20做出反馈完成检测。

所述摄像模块16用于第一眼睛和第二眼睛位置跟踪，若所述第一眼睛和第二眼睛处于所述摄像模块16的拍摄范围内，则所述控制模块14结合所述第一眼睛和第二眼睛的当前位置和所述图像显示屏幕13的时序开启对应的第一背光单元或第二背光单元，使所述第一眼睛每一时刻都能看到所述第一视标图像以及所述第二眼睛每一时刻都能看到所述遮盖图像或第二视标图像，且第一视标图像和第二视标图像的视标大小、清晰度、色差不会发生任何变化。

所述测距模块15用于检测所述观察者70到所述图像显示屏幕13的距离，优选测距精度≤2cm。所述单眼定向投射装置10根据所述观察者70选定的测试距离换算所述第一视标图像和第二视标图像中的视标大小，以及在所述图像显示屏幕13上显示文字提示以指引所述观察者70向前或向后调整距离。本实施方式中，所述测距模块15包括两个摄像头(其中一个可以和摄像模块16的摄像头共用)，根据双摄像头测距原理，通过算法计算实时监测观察者70到图像显示屏幕13的距离。本实施方式中，观察者70的测试距离设定为四种：1m、2.5m、3m、5m。在选定其中一种测试距离后，所述单眼定向投射装置10会自动换算第一视标图像和第二视标图像的视标大小，同时图像显示屏幕13出现文字提示，指引观察者70向前或向后调整距离。若观察者70不在选定的距离范围内测试，则图像显示屏幕13中视标图像会消失，而且所述交互控制装置20会发出警报，此时观察者70需调整测试距离才能继续测试，以确保测试结果的准确性。

图4是光束定向投射的示意图。如图4所示，作为示例性的，控制模块14控制图像显示屏幕13显示E字(第一视标图像或第二视标图像)，控制所述第一背光单元或第二背光单元发出光线，所述光线依次通过光学膜层12和图像显示屏幕13向所述观察者70的第一眼睛或第二眼睛投射该E字，以测定观察者70的视力。

交互控制装置20用于接收该观察者70的反馈信号。所述交互控制装置20包括手机、平板电脑、体感设备中的一种，用于接收该观察者70通过触屏控制、语音控制、手势控制中的一种发出的反馈信号，并在完成视功能测试后，显示所述视功能检测数据。

判断装置30用于根据所述观察者70对所述第一视标图像的反馈信号与所述第一视标图像的对应度以判断该观察者70的第一眼睛的视功能。对应的，所述判断装置30还根据所述观察者70对第一视标图像与第二视标图像的反馈信号与所述第一视标图像与第二视标图像的对应度以判断该观察者70的第一眼睛与第二眼睛的视功能。实际应用中，判断装置30可以集成在单眼定向投射装置10的控制模块14内，也可以设置为独立的电子设备，并且与无线通信装置40或者单眼定向投射装置10或者交互控制装置20信号连接。

云平台50用于接收并保存所述判断装置30上传的视功能检测数据，其中，所述视功能检测数据包括该观察者70的身份信息以及与该身份信息对应的第一眼睛和第二眼睛的检测结果。本实施方式中，所述无线通信装置40与一云平台50无线连接，所述单眼定向投射装置10、判断装置30和所述交互控制装置20分别通过无线与所述无线通信装置40连接，使得所述判断装置30通过无线与所述单眼定向投射装置10和交互控制装置20交互并且通过无线上传所述视功能检测数据至所述云平台50。在所述判断装置30与所述云平台50无线连接时，所述判断装置30将所述视功能检测数据上传至云平台50，在所述判断装置30与所述云平台50断开时，所述判断装置30保存所述视功能检测数据。

移动终端60与所述云平台50连接，用于显示从所述云平台50获取的所述视功能检测数据。云平台50数据进行处理后，用户可使用移动终端60通过网络查看相关的视功能检测数据，移动终端60包括台式电脑、平板电脑、手机及其他网络设备。用户可通过扫描二维码、登录APP或者绑定手机用户等方式查询检查结果，也可登录网络进行查询。

使用时，观察者70可通过人脸识别、指纹识别、扫描二维码中的一种方式进入视功能筛查系统。

进入系统后，交互控制装置20中的应用程序会提示观察者70选择测试距离，观察者70可从1m、2.5m、3m、5m中选择其中的一种，测试距离选定后测距模块15启动并测量观察者70当前到单眼定向投射装置10的距离，同时图像显示屏幕13出现相应文字提示，指引观察者70向前或向后调整距离直到测试距离正确。

测试距离调整完成后，通过交互控制装置20选择眼别测试。其中：

单眼测试包括视力测试与散光测试，观察者70根据看到的E、C字的开口方向或者儿童视标内容或者散光表各方向线条粗细，通过交互控制系统11给予反馈；双眼测试包括视力与视功能测试，观察者70根据看到的E、C字的开口方向或者儿童视标内容或者视功能视标的内容，通过交互控制系统11给予反馈，直到所有测试全部完成。

上述的单眼测试，视标图像均为单眼定向投射，观察者70只有被测试的眼睛能够看到视标图像，另一只眼睛看不到视标图像。而双眼测试，视标图像为双眼定向投射，观察者70两只眼睛能够同时看到不同的视标图像。

整个测试过程中，判断装置30会自动判断反馈信息的正确性，并完成数据采集、计算与处理，视功能检测数据会通过无线通信装置40一方面发送到交互控制装置20，方便观察者70当时查看，另一方面上传至云平台50进行数据保存。

与传统的检查方式不同，本视功能筛查系统通过单眼定向装置10分别对第一眼睛投射第一视标图像或者第二眼睛投射遮盖图像或第二视标图像，然后根据观察者反馈信号检测第一眼睛和第二眼睛的视功能，在视功能筛选过程中无需单眼遮盖，减少医用耗材的使用。而且，由于视功能筛选采用非接触式检测，无需佩戴其他设备，裸眼即可完成视功能筛查，安全又卫生。

进一步，本视功能筛查系统可以通过设置第一视标图像和第二视标图像的内容来对观察者的视力与视功能一起检查，满足现代智能医疗的需求，真正实现全自动智能视功能筛查，无需人工指引视标位置，省人力又高效。而且，该视功能筛查系统还可以及时将视功能检测数据上传至云平台进行大数据分析，与目前发展的人工智能医疗系统接轨。

应该理解，本发明并不局限于上述实施方式，凡是对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意味着包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种自助式智能化视功能筛查系统，其特征在于：包括单眼定向投射装置、交互控制装置、判断装置、无线通信装置、云平台、移动终端；

所述单眼定向投射装置，用于同时投射第一视标图像与遮盖图像，使得观察者的第一眼睛位于第一视标图像的视区范围内，第二眼睛位于遮盖图像的视区范围内；

所述交互控制装置，用于接收该观察者对所述第一视标图像的反馈信号；

所述判断装置，用于根据所述观察者对所述第一视标图像的反馈信号与所述第一视标图像的对应度以判断该观察者的第一眼睛的视功能。

2.如权利要求1所述的自助式智能化视功能筛查系统，其特征在于：

所述单眼定向投射装置还用于同时投射第一视标图像与第二视标图像，使得观察者的第一眼睛位于第一视标图像的视区范围内，第二眼睛位于第二视标图像的视区范围内，并且所述第一视标图像不同于所述第二视标图像，以及，

所述交互控制装置还用于接收该观察者对第一视标图像与第二视标图像的反馈信号；

所述判断装置还根据所述观察者对第一视标图像与第二视标图像的反馈信号与所述第一视标图像与第二视标图像的对应度以判断该观察者的第一眼睛与第二眼睛的视功能。

3.如权利要求2所述的自助式智能化视功能筛查系统，其特征在于：所述无线通信装置与所述云平台无线连接，所述单眼定向投射装置、判断装置和所述交互控制装置分别通过无线与所述无线通信装置连接，使得所述判断装置通过无线与所述单眼定向投射装置和交互控制装置交互并且通过无线上传所述视功能检测数据至所述云平台。

4.如权利要求3所述的自助式智能化视功能筛查系统，其特征在于：所述云平台用于接收并保存所述判断装置上传的视功能检测数据，其中，所述视功能检测数据包括该观察者的身份信息以及与该身份信息对应的第一眼睛和第二眼睛的检测结果。

5.如权利要求4所述的自助式智能化视功能筛查系统，其特征在于：所述单眼定向投射装置包括：指向光源、光学膜层、图像显示屏幕、摄像与测距模块、控制模块，所述指向光源包括第一背光单元和第二背光单元，所述控制模块控制所述图像显示屏幕显示第一视标图像时，所述第一背光单元发出的光线依次通过所述光学膜层和图像显示屏幕向所述观察者的第一眼睛投射所述第一视标图像，以及控制所述图像显示屏幕显示遮盖图像或第二视标图像时，所述第二背光单元发出的光线依次通过所述光学膜层和图像显示屏幕向所述观察者的第二眼睛投射所述遮盖图像或第二视标图像。

6.如权利要求5所述的自助式智能化视功能筛查系统，其特征在于：所述摄像与测距模块包括两个镜头，其中一个镜头为摄像模块，另一个镜头为测距模块，且所述测距模块的精度≤2cm；

所述摄像模块用于所述第一眼睛和第二眼睛位置跟踪，若所述第一眼睛和第二眼睛处于所述摄像模块的拍摄范围内，则所述控制模块结合所述第一眼睛和第二眼睛的当前位置和所述图像显示屏幕的时序开启对应的第一背光单元和第二背光单元，使所述第一眼睛在每一时刻看到所述第一视标图像以及所述第二眼睛在每一时刻看到所述遮盖图像或第二视标图像，且第一视标图像和第二视标图像的视标大小、清晰度、色差保持不变；

所述测距模块用于检测所述观察者到所述图像显示屏幕的距离，所述单眼定向投射装置根据所述观察者选定的测试距离换算所述第一视标图像和第二视标图像中的视标大小，以及在所述图像显示屏幕上显示文字提示以指引所述观察者向前或向后调整距离，若观察者不在选定的距离范围内测试，则所述图像显示屏幕中视标图像消失，并且所述交互控制装置发出异常警报，以提示所述观察者调整测试距离，确保检测结果的准确性。

7.如权利要求6所述的自助式智能化视功能筛查系统，其特征在于：所述第一视标图像和第二视标图像为视力视标或视功能视标，所述视力视标包括E字视标、C字视标、儿童视标；所述视功能视标包括色盲视标、散光视标、斜弱视视标、立体视视标；所述遮盖图像与除去视标的第一视标图像或第二视标图像的图像相同；根据对比度公式设置遮盖图像，以降低串扰光线产生的串扰视标对比度，当对比度低于1％时，遮盖图像的遮盖效果最优。

8.如权利要求7所述的自助式智能化视功能筛查系统，其特征在于：所述交互控制装置包括手机、平板电脑、体感设备及其他网络设备中的一种，用于接收观察者通过触屏控制、语音控制、手势控制中的一种发出的反馈信号，并在完成视功能测试后，显示所述视功能检测数据。

9.如权利要求8所述的自助式智能化视功能筛查系统，其特征在于：所述判断装置与所述云平台无线连接时，所述判断装置将所述视功能检测数据上传至云平台，在所述判断装置与所述云平台断开时，所述判断装置保存所述视功能检测数据。

10.如权利要求9所述的自助式智能化视功能筛查系统，其特征在于：所述移动终端，与所述云平台连接，用于查询从所述云平台获取的所述视功能检测数据。