CN109645956B - 眼睛屈光度测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种眼睛屈光度测量装置，获取模块用于获取待测眼睛的光斑阵列图像，第一计算模块用于计算光斑阵列图像的水平向量和垂直向量，分别记为第一水平向量和第一垂直向量，第二计算模块用于以第一水平向量和第一垂直向量构建第一矩阵，以第二水平向量和第二垂直向量构建第二矩阵，并构建第三矩阵，第三计算模块用于根据第三矩阵与屈光度满足的预设关系计算待测眼睛的屈光度。本发明公开的眼睛屈光度测量装置，根据获取的待测眼睛光斑阵列图像将图像信息转换为矩阵，通过对矩阵正交变换计算获得屈光度信息，与现有方法相比，计算获得眼睛屈光度的运算过程更简化，有助于提高测量效率。

Description

眼睛屈光度测量装置
技术领域
本发明涉及眼部检测技术领域，特别是涉及一种眼睛屈光度测量装置。
背景技术
眼睛折射光线的作用称为屈光。眼睛是以光作为适应刺激的视觉器官，从光学角度可将眼球看作一种光学系统，外界物体发出或者反射出的光线，经过眼球将产生折射，在视网膜上形成清晰缩小的倒像。但是调节松弛的眼睛，会使得入射入眼球的平行光汇聚到视网膜前方或者后方，进而形成屈光不正。用屈光度表示眼睛的屈光能力大小，屈光度为眼睛的远点距离的倒数。
现有技术中，测量眼睛屈光度的方法是使用夏克哈特曼波前传感器采集获得眼睛的光斑阵列图像，将光斑阵列图像映射为一个椭圆，根据椭圆求取眼睛的屈光度信息。但是本方法计算过程复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种眼睛屈光度测量装置，与现有技术相比其计算获得眼睛屈光度的运算过程更简化，有助于提高测量效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种眼睛屈光度测量装置，包括：
获取模块，用于获取待测眼睛的光斑阵列图像；
第一计算模块，用于计算所述光斑阵列图像的水平向量和垂直向量，分别记为第一水平向量和第一垂直向量，光斑阵列图像的水平向量表征该光斑阵列图像中沿水平方向相邻的光斑之间相对位移，光斑阵列图像的垂直向量表征该光斑阵列图像中沿竖直方向相邻的光斑之间相对位移；
第二计算模块，用于以所述第一水平向量和所述第一垂直向量构建第一矩阵，以第二水平向量和第二垂直向量构建第二矩阵，所述第二水平向量和所述第二垂直向量分别为根据参考光斑阵列图像计算出的水平向量和垂直向量，并根据以下公式构建第三矩阵：
W＝(AB-1)丅AB-1；
其中W表示所述第三矩阵，A表示所述第一矩阵，B表示所述第二矩阵；
第三计算模块，用于根据所述第三矩阵与屈光度满足的预设关系计算待测眼睛的屈光度。
优选的，所述获取模块包括夏克哈特曼波前传感器。
优选的，所述第一计算模块包括预处理子模块、水平向量计算子模块和垂直向量计算子模块；
所述预处理子模块用于确定光斑阵列图像中每一光斑的质心；
所述水平向量计算子模块包括：
第一获取单元，用于对于所述光斑阵列图像中每一光斑，获得沿水平方向与该光斑相邻的光斑相对于该光斑的位移向量；
第一计算单元，用于对获得的位移向量求取平均值，计算得到所述光斑阵列图像的水平向量；
所述垂直向量计算子模块包括：
第二获取单元，用于对于所述光斑阵列图像中每一光斑，获得沿竖直方向与该光斑相邻的光斑相对于该光斑的位移向量；
第二计算单元，用于对获得的位移向量求取平均值，计算得到所述光斑阵列图像的垂直向量。
优选的，所述预处理子模块还用于在确定所述光斑阵列图像中每一光斑的质心之前，对所述光斑阵列图像进行二值化处理。
优选的，所述水平向量计算子模块还包括：
第一删除单元，用于在对获得的位移向量求取平均值之前，遍历获得的每一位移向量，判断位移向量的模是否处于[q11-iqr1，q13+iqr1]内，若是则保留该位移向量，若否则删除该位移向量，其中将对应各光斑计算获得的位移向量按照模从小到大排序，q11表示上四分位数，q13表示下四分位数，iqr1＝q13-q11；
所述垂直向量计算子模块还包括：
第二删除单元，用于在对获得的位移向量求取平均值之前，遍历获得的每一位移向量，判断位移向量的模是否处于[q21-iqr2，q23+iqr2]内，若是则保留该位移向量，若否则删除该位移向量，其中将对应各光斑计算获得的位移向量按照模从小到大排序，q21表示上四分位数，q23表示下四分位数，iqr2＝q23-q21。
优选的，所述第二计算模块具体用于分别根据以下公式构建所述第一矩阵和所述第二矩阵：
A＝[Hae，Vae]，B＝[Het，Vet]；
其中，Hae表示所述第一水平向量，Vae表示所述第一垂直向量，Het表示所述第二水平向量，Vet表示所述第二垂直向量。
优选的，所述第三计算模块具体用于求取所述第三矩阵的特征值，根据所述第三矩阵的特征值与屈光度满足的预设关系计算待测眼睛的屈光度。
优选的，所述第三计算模块具体用于根据以下公式计算对角矩阵C和正交矩阵Q：Q丅WQ＝C，并根据以下公式计算待测眼睛的屈光度：
Figure BDA0001920854210000031
其中，D表示待测眼睛的屈光度，λ表示对角矩阵C的对角线元素，a、b、c和d分别为常数系数。
由上述技术方案可知，本发明所提供的一种眼睛屈光度测量装置包括获取模块、第一计算模块、第二计算模块和第三计算模块，其中获取模块用于获取待测眼睛的光斑阵列图像，第一计算模块计算该光斑阵列图像的水平向量和垂直向量，记为第一水平向量和第一垂直向量，第二计算模块以第一水平向量和第一垂直向量构建第一矩阵，以第二水平向量和第二垂直向量构建第二矩阵，第二水平向量和第二垂直向量为根据参考光斑阵列图像计算出的水平向量和垂直向量，并构建第三矩阵，第三计算模块根据第三矩阵和屈光度满足的预设关系计算出待测眼睛的屈光度。本发明公开的眼睛屈光度测量装置，根据获取的待测眼睛光斑阵列图像将图像信息转换为矩阵，通过对矩阵正交变换计算获得屈光度信息，与现有方法相比，计算获得眼睛屈光度的运算过程更简化，有助于提高测量效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种眼睛屈光度测量装置的示意图；
图2(a)为一具体实例中获取的正视眼的光斑阵列图像；
图2(b)为一具体实例中获取待测眼睛的光斑阵列图像；
图3为本发明实施例提供的一种眼睛屈光度测量装置中第一计算模块的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种眼睛屈光度测量装置，包括：
获取模块，用于获取待测眼睛的光斑阵列图像；
第一计算模块，用于计算所述光斑阵列图像的水平向量和垂直向量，分别记为第一水平向量和第一垂直向量，光斑阵列图像的水平向量表征该光斑阵列图像中沿水平方向相邻的光斑之间相对位移，光斑阵列图像的垂直向量表征该光斑阵列图像中沿竖直方向相邻的光斑之间相对位移；
第二计算模块，用于以所述第一水平向量和所述第一垂直向量构建第一矩阵，以第二水平向量和第二垂直向量构建第二矩阵，所述第二水平向量和所述第二垂直向量分别为根据参考光斑阵列图像计算出的水平向量和垂直向量，并根据以下公式构建第三矩阵：
W＝(AB-1)丅AB-1；
其中W表示所述第三矩阵，A表示所述第一矩阵，B表示所述第二矩阵；
第三计算模块，用于根据所述第三矩阵与屈光度满足的预设关系计算待测眼睛的屈光度。
眼睛的光斑阵列图像是指对眼睛进行波前相位测量而获得的光斑阵列图像。参考光斑阵列图像是指对屈光度已知的眼睛进行波前相位测量而获得的光斑阵列图像，以作为计算待测眼睛的屈光度信息的参考依据。优选的，参考光斑阵列图像可选择正视眼(即视力正常的眼睛)的光斑阵列图像。
所构建的第三矩阵通过对第一矩阵和第二矩阵变换获得，其包含待测眼睛光斑阵列图像的信息，该第三矩阵与眼睛屈光度间满足预设关系。
本实施例眼睛屈光度测量装置根据获取的待测眼睛光斑阵列图像将图像信息转换为矩阵，通过对矩阵正交变换计算获得屈光度信息，与现有方法相比，计算获得眼睛屈光度的运算过程更简化，有助于提高测量效率。
下面结合附图及具体实施方式对本实施例眼睛屈光度测量装置进行详细说明。
请参考图1，图1为本实施例提供的一种眼睛屈光度测量装置的示意图。由图可知，所述眼睛屈光度测量装置包括获取模块10、第一计算模块11、第二计算模块12和第三计算模块13。
获取模块10用于获取待测眼睛的光斑阵列图像。在实际应用中，获取模块10可以使用夏克哈特曼波前传感器获取眼睛的光斑阵列图像。请参考图2(a)和图2(b)，图2(a)为一具体实例中获取的正视眼的光斑阵列图像，图2(b)为一具体实例中获取待测眼睛的光斑阵列图像。
第一计算模块11用于计算所述光斑阵列图像的水平向量和垂直向量，分别记为第一水平向量和第一垂直向量。具体的，请参考图3所示，第一计算模块11包括预处理子模块110、水平向量计算子模块111和垂直向量计算子模块112。
其中，预处理子模块110用于确定光斑阵列图像中每一光斑的质心。进一步具体的，预处理子模块110还用于在确定所述光斑阵列图像中每一光斑的质心之前，对所述光斑阵列图像进行二值化处理。在具体实施时，对于获取的光斑阵列图像，先由预处理子模块110选取合适阈值对光斑阵列图像进行二值化处理，而后求取图像中每一光斑的质心，得到对应光斑阵列图像的光斑质心坐标阵列图。
水平向量计算子模块111包括第一获取单元1110和第一计算单元1111，第一获取单元1110用于对于所述光斑阵列图像中每一光斑，获得沿水平方向与该光斑相邻的光斑相对于该光斑的位移向量，第一计算单元1111用于对获得的位移向量求取平均值，计算得到所述光斑阵列图像的水平向量。
进一步优选的，水平向量计算子模块111还包括：第一删除单元1112，用于在对获得的位移向量求取平均值之前，遍历获得的每一位移向量，判断位移向量的模是否处于[q11-iqr1，q13+iqr1]内，若是则保留该位移向量，若否则删除该位移向量，其中将对应各光斑计算获得的位移向量按照模从小到大排序，q11表示上四分位数，q13表示下四分位数，iqr1＝q13-q11。对于对应各光斑计算获得的沿水平方向的相邻光斑的位移向量，将模处于[q11-iqr1，q13+iqr1]内的保留，其余删除，将保留下的各位移向量求取平均，得到光斑阵列图像的水平向量。
垂直向量计算子模块112包括第二获取单元1120和第二计算单元1121，第二获取单元1120用于对于所述光斑阵列图像中每一光斑，获得沿竖直方向与该光斑相邻的光斑相对于该光斑的位移向量，第二计算单元1121用于对获得的位移向量求取平均值，计算得到所述光斑阵列图像的垂直向量。
进一步优选的，垂直向量计算子模块还包括：第二删除单元1122，用于在对获得的位移向量求取平均值之前，遍历获得的每一位移向量，判断位移向量的模是否处于[q21-iqr2，q23+iqr2]内，若是则保留该位移向量，若否则删除该位移向量，其中将对应各光斑计算获得的位移向量按照模从小到大排序，q21表示上四分位数，q23表示下四分位数，iqr2＝q23-q21。对于对应各光斑计算获得的沿竖直方向相邻光斑的位移向量，将模处于[q21-iqr2，q23+iqr2]内的保留，其余删除，将保留下的各位移向量求取平均，得到光斑阵列图像的垂直向量。
第二计算模块12用于以第一水平向量和第一垂直向量构建第一矩阵，以第二水平向量和第二垂直向量构建第二矩阵。其中第二水平向量和第二垂直向量分别为根据参考光斑阵列图像计算出的水平向量和垂直向量。本实施例方法中，参考光斑阵列图像为采集正视眼的光斑阵列图像，计算参考光斑阵列图像的水平向量和垂直向量可通过第一计算模块计算水平向量和垂直向量的方法得到。
具体的，第二计算模块12具体用于分别根据以下公式构建所述第一矩阵和所述第二矩阵：
A＝[Hae，Vae]，B＝[Het，Vet]；
其中，Hae表示所述第一水平向量，Vae表示所述第一垂直向量，Het表示所述第二水平向量，Vet表示所述第二垂直向量。
第二计算模块12还用于根据以下公式构建第三矩阵：
W＝(AB-1)丅AB-1；
其中W表示所述第三矩阵，A表示所述第一矩阵，B表示所述第二矩阵；
第三计算模块13用于根据所述第三矩阵与屈光度满足的预设关系计算待测眼睛的屈光度。第三计算模块13具体用于求取所述第三矩阵的特征值，根据所述第三矩阵的特征值与屈光度满足的预设关系计算待测眼睛的屈光度。
具体的，第三计算模块13具体用于根据以下公式计算对角矩阵C和正交矩阵Q：Q丅WQ＝C；并根据以下公式计算待测眼睛的屈光度；
Figure BDA0001920854210000081
其中，D表示待测眼睛的屈光度，λ表示对角矩阵C的对角线元素，a、b、c和d分别为常数系数。
由光学的高斯公式可得，屈光度D与采集眼睛的光斑阵列图像中的光斑放大率k是双曲线关系，而光斑放大率k与
Figure BDA0001920854210000082
也是双曲线关系，双曲线函数的复合函数依然满足双曲线函数关系，根据此可知，屈光度D与
Figure BDA0001920854210000083
满足双曲线关系，进而基于此根据上述公式计算得到屈光度。
本实施例提供的眼睛屈光度测量装置，根据获取的待测眼睛光斑阵列图像将图像信息转换为矩阵，通过对矩阵正交变换计算获得屈光度信息，与现有方法相比，计算获得眼睛屈光度的运算过程更简化，有助于提高测量效率。
以上对本发明所提供的眼睛屈光度测量装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种眼睛屈光度测量装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待测眼睛的光斑阵列图像；
第一计算模块，用于计算所述光斑阵列图像的水平向量和垂直向量，分别记为第一水平向量和第一垂直向量，光斑阵列图像的水平向量表征该光斑阵列图像中沿水平方向相邻的光斑之间相对位移，光斑阵列图像的垂直向量表征该光斑阵列图像中沿竖直方向相邻的光斑之间相对位移；
第二计算模块，用于以所述第一水平向量和所述第一垂直向量构建第一矩阵，以第二水平向量和第二垂直向量构建第二矩阵，所述第二水平向量和所述第二垂直向量分别为根据参考光斑阵列图像计算出的水平向量和垂直向量，并根据以下公式构建第三矩阵：
W＝(AB-1)丅AB-1；
其中W表示所述第三矩阵，A表示所述第一矩阵，B表示所述第二矩阵；
第三计算模块，用于根据所述第三矩阵与屈光度满足的预设关系计算待测眼睛的屈光度，所述第三计算模块具体用于根据以下公式计算对角矩阵C和正交矩阵Q：Q丅WQ＝C，并根据以下公式计算待测眼睛的屈光度：
Figure FDA0003101050300000011
其中，D表示待测眼睛的屈光度，λ表示对角矩阵C的对角线元素，a、b、c和d分别为常数系数。
2.根据权利要求1所述的眼睛屈光度测量装置，其特征在于，所述获取模块包括夏克哈特曼波前传感器。
3.根据权利要求1所述的眼睛屈光度测量装置，其特征在于，所述第一计算模块包括预处理子模块、水平向量计算子模块和垂直向量计算子模块；
所述预处理子模块用于确定光斑阵列图像中每一光斑的质心；
所述水平向量计算子模块包括：
第一获取单元，用于对于所述光斑阵列图像中每一光斑，获得沿水平方向与该光斑相邻的光斑相对于该光斑的位移向量；
第一计算单元，用于对获得的位移向量求取平均值，计算得到所述光斑阵列图像的水平向量；
所述垂直向量计算子模块包括：
第二获取单元，用于对于所述光斑阵列图像中每一光斑，获得沿竖直方向与该光斑相邻的光斑相对于该光斑的位移向量；
第二计算单元，用于对获得的位移向量求取平均值，计算得到所述光斑阵列图像的垂直向量。
4.根据权利要求3所述的眼睛屈光度测量装置，其特征在于，所述预处理子模块还用于在确定所述光斑阵列图像中每一光斑的质心之前，对所述光斑阵列图像进行二值化处理。
5.根据权利要求3所述的眼睛屈光度测量装置，其特征在于，所述水平向量计算子模块还包括：
第一删除单元，用于在对获得的位移向量求取平均值之前，遍历获得的每一位移向量，判断位移向量的模是否处于[q11-iqr1，q13+iqr1]内，若是则保留该位移向量，若否则删除该位移向量，其中将对应各光斑计算获得的位移向量按照模从小到大排序，q11表示上四分位数，q13表示下四分位数，iqr1＝q13-q11；
所述垂直向量计算子模块还包括：
第二删除单元，用于在对获得的位移向量求取平均值之前，遍历获得的每一位移向量，判断位移向量的模是否处于[q21-iqr2，q23+iqr2]内，若是则保留该位移向量，若否则删除该位移向量，其中将对应各光斑计算获得的位移向量按照模从小到大排序，q21表示上四分位数，q23表示下四分位数，iqr2＝q23-q21。
6.根据权利要求1-5任一项所述的眼睛屈光度测量装置，其特征在于，所述第二计算模块具体用于分别根据以下公式构建所述第一矩阵和所述第二矩阵：
A＝[Hae，Vae]，B＝[Het，Vet]；
其中，Hae表示所述第一水平向量，Vae表示所述第一垂直向量，Het表示所述第二水平向量，Vet表示所述第二垂直向量。
7.根据权利要求1-5任一项所述的眼睛屈光度测量装置，其特征在于，所述第三计算模块具体用于求取所述第三矩阵的特征值，根据所述第三矩阵的特征值与屈光度满足的预设关系计算待测眼睛的屈光度。
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