CN110353622A - 一种视力检测方法及视力检测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种视力检测方法及视力检测器，所述视力检测器包括：信息采集组件、数据存储器、方向信息处理器、显示控制器和显示器。本发明实施例基于手势识别和/或语音识别在视力检测上的应用，直接用手势动作和/或语音信息确定方向，通过摄像头和/或语音采集器直接获取视力检测者的指示方向，进而判断视力值，代替传统的遥控或按键，实现了更为简便智能的人机交流方式。
Description
技术领域
本发明涉及视力检测技术领域，具体涉及一种视力检测方法及视力检测器。
背景技术
一些传统的人工医疗检测都被智能的电子仪器所替代，如血压血糖检测仪、心率测量仪等。然而，视力检测这一基本的体检项目却仍旧沿用老旧的人工检测方法，每位测量者都需要在医生的配合下完成测量。检测效率低，且消耗大量人力资源，极不方便。市面上已出现电子视力检测仪，主要由电脑、显示屏、电源适配器、遥控器等组成。其外部设备繁多，连接线杂乱，体积庞大，不易于工作携带转移，而且普及程度极低，基本没有得到应用。
解决视力检测器向人工智能化、结构精巧易携带、易于市场化推广发展的问题有着重要意义。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种视力检测方法及视力检测器，用以解决现有视力检测器没有实现人工智能化、结构不精巧且不易携带的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种视力检测方法，所述方法包括：随机显示若干不同开口方向的视力图标；采集视力检测者对视力图标开口方向作出的视力检测判断信息；识别采集的视力检测判断信息并判断视力检测者指示的图标方向是否与视力图标开口方向一致；根据判断结果得到所述视力检测者的检测视力值；及通知所述视力检测者视力检测得到的检测视力值。
优选地，所述视力检测判断信息包括所述采集视力检测者的手势视频图像和/或语音，通过所述采集视力检测者的手势和/或语音进行视力检测。
优选地，所述手势视频图像的手势识别方法包括：从采集到的视频数据获取视频图像序列；提取相关手势视频图像；进行人体肤色识别及灰度处理；筛除无用信息的并提取有用的手部区域信息；通过提取到的手部区域信息判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向。
优选地，所述手势视频图像为静态手势图像，通过静态手势图像提取出的手部区域信息，通过手型匹配方法与存储的通过标准手型图像得到的手型外部模型对比判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向。
优选地，所述手势视频图像为动态手势图像，通过动态手势图像提取出的手部区域信息，通过手势跟踪方法判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向。
优选地，所述手势视频图像包括静态手势图像和动态手势图像，先通过静态手势图像提取出的手部区域信息，通过手型匹配方法与存储的通过标准手型图像得到的手型外部模型对比判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向；当手部区域信息无法与手型外部模型匹配时，再通过动态手势图像提取出的手部区域信息，通过手势跟踪方法判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向。
优选地，所述手势跟踪方法通过帧间差分来实现，其包括：将若干帧图像数据连续地前后帧做减法，不同帧图像数据中，相同的数据相减为零，不同的数据相减不为零，其中，相对静止的图像为相同数据，运动的图像为不同数据，追踪不为零的数据即可判断手势指示的图标方向。
优选地，在随机显示若干不同开口方向的视力图标之前，所述视力检测方法还包括：通过显示提示信息对所述视力检测者进行测试引导，在检测过程中通过采集视力检测者的图像和/或语音来获得所述视力检测者对测试引导的反馈；和/或检测所述视力检测者距离显示的视力图标的距离，将检测距离与预设的标准距离进行比较，如果所述检测距离大于或小于预设标准距离时，不启动视力检测并提示视力检测者相应移动距离，如果所述检测距离等于预设标准距离时，启动视力检测。
优选地，视力检测结束之后，所述视力检测方法还包括：自动存储最终检测结果，所述最终检测结果包括视力检测者的头像信息以及检测视力值。
本发明公开的实施例的另外一方面，还提供了一种视力检测器，所述视力检测器包括：用于采集视力检测者的视力检测判断信息的信息采集组件、用于存储视力检测者的视力检测判断信息的数据存储器、用于识别视力检测判断信息的方向信息处理器、显示控制器和显示器；所述显示控制器连接至所述显示器，所述显示控制器控制显示器随机显示不同开口方向的视力图标，所述信息采集组件采集视力检测者对显示器上显示的视力图标的开口方向作出的视力检测判断信息，所述信息采集组件的输出端连接至所述数据存储器的输入端并将采集到的信息数据发送至所述数据存储器；所述数据存储器的输出端连接至所述方向信息处理器的输入端并将接收到的信息数据发送至所述方向信息处理器，所述方向信息处理器的输出端连接至所述显示控制器，所述显示控制器控制所述显示器显示相应图像信息。
优选地，所述信息采集组件包括用于采集视力检测者的手势视频图像的摄像头，所述摄像头通过12C总线连接有视频解码器；和/或用于采集视力检测者语音的语音采集器，所述语音采集器连接有A/D转换器。
优选地，所述摄像头和/或语音采集器安装于所述显示器的前面或与所述显示器分体安装。
优选地，所述数据存储器包括输入端连接至所述摄像头输出端的SDRAM控制器和/或输入端连接至所述A/D转换器输出端的语音存储器，所述SDRAM控制器连接有外部SDRAM存储器。
优选地，所述方向信息处理器包括：输入端连接至所述SDRAM控制器输出端的手势识别处理器，所述手势识别处理器连接有存储有若干标准手型图像及手型外部模型的手型模板存储库；和/或输入端连接至所述语音存储器输出端的语音识别处理器，所述语音识别处理器连接有用于存储语音信号数据的语音数据库。
优选地，所述显示控制器包括：输出端连接至所述显示器输入端的CPU和视力图标开口方向显示控制器，所述CPU的第一输入端连接至所述视力图标开口方向显示控制器的输出端，所述CPU的第二输入端连接至所述手势识别处理器和/或语音识别处理器输出端，所述CPU的第一输出端连接至所述显示器的输入端。
优选地，所述显示控制器还包括：测试引导控制器，所述测试引导控制器的输出端连接至所述CPU的第四输入端；和/或检测结果存储器，所述检测结果存储器连接至所述CPU。
优选地，所述视力检测器还包括：输入端连接至所述CPU第二输出端的扬声器。
优选地，所述视力检测器还包括：输出端连接至所述显示控制器的红外测距传感器和/或连接至所述显示控制器的通信发射器。
优选地，所述数据存储器、所述方向信息处理器和所述显示控制器集成安装至所述显示器的后面。
本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例提出的一种视力检测方法及视力检测器，基于手势识别和/或语音识别在视力检测上的应用，省去了电脑、遥控、连接线等繁杂的外部设施，当视力检测者看到显示的“E”开口方向时，直接用手势动作和/或语音信息确定方向，通过摄像头和/或语音采集器直接获取视力检测者的指示方向，进而判断视力值，代替传统的遥控或按键，实现了更为简便智能的人机交流方式。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种视力检测器的控制板结构示意图。
图2为本发明实施例提供的一种视力检测器的显示器面板示意图。
图3为本发明实施例提供的一种视力检测方法的流程示意图。
图中：01-信息采集组件、02-数据存储器、03-方向信息处理器、04-显示控制器、05-显示器、06-摄像头、07-视频解码器、08-SDRAM控制器、09-外部SDRAM存储器、10-手势识别处理器、11-手型模板存储库、12-CPU、13-视力图标开口方向显示控制器、14-测试引导控制器、15-检测结果存储器、16-扬声器、17-红外测距传感器、18-通信发射器、19-语音采集器、20-A/D转换器、21-语音存储器、22-语音识别处理器、23-语音存储器。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提出一种视力检测器包括：用于采集视力检测者的视力检测判断信息的信息采集组件01、用于存储视力检测者的视力检测判断信息的数据存储器02、用于识别视力检测判断信息的方向信息处理器03、显示控制器04和显示器05；显示控制器04连接至显示器05，显示控制器04控制显示器05随机显示不同开口方向的视力图标，信息采集组件01采集视力检测者对显示器05上显示的视力图标的开口方向作出的视力检测判断信息，信息采集组件01的输出端连接至数据存储器02的输入端并将采集到的信息数据发送至数据存储器02；数据存储器02的输出端连接至方向信息处理器03的输入端并将接收到的信息数据发送至方向信息处理器03，方向信息处理器03的输出端连接至显示控制器04，显示控制器04将其输入端接收的信息处理并控制显示器05显示相应图像信息，并检测完成后显示控制器04将最终检测结果显示在显示器05上。
进一步地，信息采集组件01包括用于采集视力检测者的手势视频图像的摄像头06，摄像头06通过12C总线连接有视频解码器07；和/或用于采集视力检测者语音的语音采集器19，语音采集器连接有A/D转换器20。参考图2，摄像头06和/或语音采集器19安装于显示器05的前面，另外，摄像头06和/或语音采集器19也可以与显示器05分体安装。数据存储器02包括输入端连接至摄像头06输出端的SDRAM控制器08和/或输入端连接至A/D转换器20输出端的语音存储器21，SDRAM控制器08连接有外部SDRAM存储器09。方向信息处理器03包括：输入端连接至SDRAM控制器08输出端的手势识别处理器10，手势识别处理器10连接有存储有若干标准手型图像及手型外部模型的手型模板存储库11；和/或输入端连接至语音存储器21输出端的语音识别处理器22，语音识别处理器22连接有用于存储语音信号数据的语音数据库23。显示控制器04包括：输出端连接至显示器05输入端的CPU 12和视力图标开口方向显示控制器13，CPU 12的第一输入端连接至视力图标开口方向显示控制器13的输出端，CPU 12的第二输入端连接至手势识别处理器10和/或语音识别处理器21输出端，CPU 12的第一输出端连接至显示器05的输入端。
优选地，本实施例提出一种视力检测器，显示控制器04还包括：测试引导控制器14，测试引导控制器14的输出端连接至CPU 12的第四输入端；和/或检测结果存储器15，检测结果存储器15连接至CPU 12。
优选地，本实施例提出一种视力检测器还包括：输入端连接至CPU 12第二输出端的扬声器16。
优选地，本实施例提出一种视力检测器还包括：输出端连接至CPU 12的红外测距传感器17和/或连接至CPU 12第三输出端的通信发射器18。
优选地，本发明实施例提出一种视力检测器，数据存储器、方向信息处理器和显示控制器集成安装至显示器的后面，图中未示出。参考图2，上述描述中涉及的摄像头06、扬声器16、红外测距传感器17、语音采集器19排列在显示器05显示屏的上部，本实施例中优选两个扬声器16。
参考图3，本发明实施例公开的一种视力检测方法包括：步骤S01，随机显示若干不同开口方向的视力图标；步骤S02，采集视力检测者对视力图标开口方向作出的视力检测判断信息；步骤S03，识别采集的视力检测判断信息并判断视力检测者指示的图标方向是否与视力图标开口方向一致；步骤S04，根据判断结果得到所述视力检测者的检测视力值；及步骤S05，通知所述视力检测者视力检测得到的检测视力值。
进一步地，本发明实施例中，视力检测判断信息包括采集视力检测者的手势视频图像，通过采集视力检测者的手势进行视力检测。手势视频图像的手势识别方法包括：从采集到的视频数据获取视频图像序列；提取相关手势视频图像；进行人体肤色识别及灰度处理；筛除无用信息的并提取有用的手部区域信息；通过提取到的手部区域信息判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向。
进一步地，本发明实施例中，所述手势视频图像为静态手势图像，通过静态手势图像提取出的手部区域信息，通过手型匹配方法与存储的通过标准手型图像得到的手型外部模型对比判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向。
优选地，在本发明实施例中，在随机显示若干不同开口方向的视力图标之前，所述视力检测方法还包括：通过显示提示信息对所述视力检测者进行测试引导，在检测过程中通过采集视力检测者的图像和/或语音来获得所述视力检测者对测试引导的反馈；和/或检测所述视力检测者距离显示的视力图标的距离，将检测距离与预设的标准距离进行比较，如果所述检测距离大于或小于预设标准距离时，不启动视力检测并提示视力检测者相应移动距离，如果所述检测距离等于预设标准距离时，启动视力检测。
进一步地，上一视力检测者检测完后，通过“测试引导”确定下一个视力检测者的到来并开始测试。当上一个视力测试者检测完毕之后，通过不断采集测试区域的图像信息，发现有新的测试者到来，开始对新的视力检测者提示信息进行测试引导。具体地，在通电过程中，摄像头会实时进行拍摄，后面的方向信息处理器实时分析视频流数据中的像素值，当发现视力检测者人体肤色信息在预定时间内(例如，2S以内)出现在视频区域，就开启“测试引导”，具体为CPU控制显示器显示相应的提示文字或图片信息，与视力检测者沟通，如，显示让被测者挥挥手，表示准备好测试视力，或者，伸出手掌张开五指表示准备好视力检测，或者，CPU控制扬声器也会提示，是否做好准备，视力检测者回答后，语音识别处理器根据视力检测者的语音回答，进行语音识别，与存储在语音数据库中的语音信息智能匹配(如：ok、可以、可以开始、开始测试等定义为被测试者准备好开始测试的语音)。当方向信息处理器(手势识别处理器和/或语音识别处理器)识别到视力检测者要开始测试之后，摄像头会对视力检测者拍照并存储(方便后续信息核对校验)，之后视力图标开口方向显示控制器13开启“视力检测”模式。
显示器显示国家标准对数视力表的字符“E”，(值得注意的是，显示此图片之前，显示器会根据之前摄像头所拍摄到的视频数据信息分析当前的光线环境，根据不同的亮度等信息调节显示图片的像素值及相应光亮程度，显示最适合当前环境的“E”字图片)，当视力检测者看到显示的“E”开口方向时，直接用手势动作和/或者语音信息，其中，语音信息为直接说出上、下、左、右，供语音识别处理器识别。但是这种方式考虑到周围环境中可能有其他的测试者，也发出语音会产生干扰，这种方式只在手势识别不了的情况下使用，或者辅助使用确定方向，在视力检测器的显示器上部有采集视频的摄像头，摄像头采集到的数据经SDRAM控制器流送到方向信息处理器，该方向信息处理器对数据流进行处理，判断视力检测者的手势动作所指示的方向。如果识别的视力检测者所指示的方向与程序设定的方向一致，则认为结果判断正确，显示器继续输出另一个同等大小并不同开口的随机“E”，视力检测者继续判断。如果连续两次判断正确则显示一个较上一个小且随机开口的“E”。直到被测者判断出错，当首次判断出错，显示器继续显示同等大小方向随机的“E”，当判断正确，则返回到之前的流程，当判断再次出错，即连续两次出错时，终止显示“E”，此时显示器显示对应大小“E”对应的视力值，结束此次测试。在上述显示判断过程中，流程可以简单地认为是连续两次判断同等大小“E”正确后显示器才会显示更小的“E”，连续两次出错才会结束视力测试。为保证被检测者视力的精准性，视力检测器同时会对被测试者的反应时间计时，即从显示器显示一张新图片开始到方向信息处理器判断出视力检测者指示方向为止的时间，当反应时间大于1.5秒时(人体眼睛清晰看见并反映的时间一般小余1秒)，即使前一次和本次判断正确，显示器需再显示同等大小“E”，确保检测的精准性。
其中，手势视频图像是通过处理摄像头采集到的视频数据得到的，因此，方向信息处理器对数据流进行处理并识别视力检测者的指示方向的过程包括：摄像头采集到视频数据，首先对此数据进行去噪处理，再进行人体肤色识别。肤色识别主要是通过像素值的取值区域判别，人体的肤色在特定的像素值之间，通过建立颜色空间，选出空间特定区域这样的方法识别肤色。比较成熟的颜色空间有RGB颜色空间、HSV颜色空间、YIQ颜色空间和YUV、YCbCr颜色空间等，在此实现方案中，均可以。识别肤色之后，对整个数据进行灰度处理，并将肤色部分提亮处理。上述处理过程均是对视频数据的像素值进行处理。
当识别到肤色并灰度处理之后，此肤色一般包括人的脸部、颈部还有手臂胳膊等处信息，信息量大干扰信息也多，这时，需要进行无用信息的筛除和有用信息的提取。本处采用的方法是：对有用的手部信息进行提取，将识别到的肤色区间与手型模板存储库中存储的手型的外部模型进行匹配，手型模板存储库中存储包括惯用的上、下、左、右等多种表示手型的标准惯用手型图像，并且每种标准惯用手型图像在手型模板存储库形成用于判断手型指示方向的手型的外部模型，由于视力检测者指示上、下、左、右会下意识地伸出手指，或手掌指向某个方向。
通过手型匹配，既可以知道视力检测者具体指向方向。(单个手指指尖与整个手掌拳头的相对位置便可判断人所指方向)。通过手型匹配可以忽略脸部等其他形状部分带来的干扰，直接提取手部信息。
优选地，在本发明实施例中，视力检测结束之后，所述视力检测方法还包括：自动存储最终检测结果，所述最终检测结果包括视力检测者的头像信息以及检测视力值。具体视力检测结果，后期可下载、上传。视力检测器也可通过通信发射器，可自动上传至后台数据平台。用户通过登录相应平台浏览检测信息。用户一般会检测多个项目，该结果会存储在对应用户的视力检查结果中，与其他检查结果一起查询。
本发明实施例涉及的视力图标为“E”，当视力检测者看到显示的“E”开口方向时，直接用手势动作和/或语音信息确定图标方向，在视力检测器的显示器上部有摄像头直接识别并判断视力检测者的判断方向，如果正确，显示器上再显示另一个“E”，这个E更小一点，直到最后一个或连续几个视力图标判断错误为止，显示器再显示视力检测者的实际视力值，并存储记录。最大亮点为手势识别与跟踪代替传统的遥控或按键，实现了更为简便智能的人机交流方式。新的人机交流技术相比于传统的人机交流方式，更为“人性化”，更趋向智能仪器。另外，结构精巧易携带，易于市场化推广发展。
实施例2
如图1所示，本发明实施例提出一种视力检测器包括：用于采集视力检测者的视力检测判断信息的信息采集组件01、用于存储视力检测者的视力检测判断信息的数据存储器02、用于识别视力检测判断信息的方向信息处理器03、显示控制器04和显示器05；显示控制器04连接至显示器05，显示控制器04控制显示器05随机显示不同开口方向的视力图标，信息采集组件01采集视力检测者对显示器05上显示的视力图标的开口方向作出的视力检测判断信息，信息采集组件01的输出端连接至数据存储器02的输入端并将采集到的信息数据发送至数据存储器02；数据存储器02的输出端连接至方向信息处理器03的输入端并将接收到的信息数据发送至方向信息处理器03，方向信息处理器03的输出端连接至显示控制器04，显示控制器04将其输入端接收的信息处理并控制显示器05显示相应图像信息，并检测完成后显示控制器04将最终检测结果显示在显示器05上。
进一步地，信息采集组件01包括用于采集视力检测者的手势视频图像的摄像头06，摄像头06通过12C总线连接有视频解码器07；和/或用于采集视力检测者语音的语音采集器19，语音采集器连接有A/D转换器20。参考图2，摄像头06和/或语音采集器19安装于显示器05的前面，另外，摄像头06和/或语音采集器19也可以与显示器05分体安装。数据存储器02包括输入端连接至摄像头06输出端的SDRAM控制器08和/或输入端连接至A/D转换器20输出端的语音存储器21，SDRAM控制器08连接有外部SDRAM存储器09。方向信息处理器03包括：输入端连接至SDRAM控制器08输出端的手势识别处理器10，手势识别处理器10连接有存储有若干标准手型图像及手型外部模型的手型模板存储库11；和/或输入端连接至语音存储器21输出端的语音识别处理器22，语音识别处理器22连接有用于存储语音信号数据的语音数据库23。显示控制器04包括：输出端连接至显示器05输入端的CPU 12和视力图标开口方向显示控制器13，CPU 12的第一输入端连接至视力图标开口方向显示控制器13的输出端，CPU 12的第二输入端连接至手势识别处理器10和/或语音识别处理器21输出端，CPU 12的第一输出端连接至显示器05的输入端。
优选地，本实施例提出一种视力检测器，显示控制器04还包括：测试引导控制器14，测试引导控制器14的输出端连接至CPU 12的第四输入端；和/或检测结果存储器15，检测结果存储器15连接至CPU 12。
优选地，本实施例提出一种视力检测器还包括：输入端连接至CPU 12第二输出端的扬声器16。
优选地，本实施例提出一种视力检测器还包括：输出端连接至CPU 12的红外测距传感器17和/或连接至CPU 12第三输出端的通信发射器18。
优选地，本发明实施例提出一种视力检测器，数据存储器、方向信息处理器和显示控制器集成安装至显示器的后面，图中未示出。参考图2，上述描述中涉及的摄像头06、扬声器16、红外测距传感器17、语音采集器19排列在显示器05显示屏的上部，本实施例中优选两个扬声器16。
参考图3，本发明实施例公开的一种视力检测方法包括：步骤S01，随机显示若干不同开口方向的视力图标；步骤S02，采集视力检测者对视力图标开口方向作出的视力检测判断信息；步骤S03，识别采集的视力检测判断信息并判断视力检测者指示的图标方向是否与视力图标开口方向一致；步骤S04，根据判断结果得到所述视力检测者的检测视力值；及步骤S05，通知所述视力检测者视力检测得到的检测视力值。
进一步地，本发明实施例中，视力检测判断信息包括采集视力检测者的手势视频图像，通过采集视力检测者的手势进行视力检测。手势视频图像的手势识别方法包括：从采集到的视频数据获取视频图像序列；提取相关手势视频图像；进行人体肤色识别及灰度处理；筛除无用信息的并提取有用的手部区域信息；通过提取到的手部区域信息判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向。
进一步地，本发明实施例中，所述手势视频图像为动态手势图像，通过动态手势图像提取出的手部区域信息，通过手势跟踪方法判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向。所述手势跟踪方法通过帧间差分来实现，其包括：将若干帧图像数据连续地前后帧做减法，不同帧图像数据中，相同的数据相减为零，不同的数据相减不为零，其中，相对静止的图像为相同数据，运动的图像为不同数据，在判断方向过程中，只有视力检测者的手是运动的，背景及人脸等处均为静止，这些静止的数据相减即为0，不为零的数据为运动的手的数据，因此，追踪不为零的数据即可判断手势指示的图标方向。
优选地，在本发明实施例中，在随机显示若干不同开口方向的视力图标之前，所述视力检测方法还包括：通过显示提示信息对所述视力检测者进行测试引导，在检测过程中通过采集视力检测者的图像和/或语音来获得所述视力检测者对测试引导的反馈；和/或检测所述视力检测者距离显示的视力图标的距离，将检测距离与预设的标准距离进行比较，如果所述检测距离大于或小于预设标准距离时，不启动视力检测并提示视力检测者相应移动距离，如果所述检测距离等于预设标准距离时，启动视力检测。
进一步地，上一视力检测者检测完后，通过测试引导确定下一个视力检测者的到来并开始测试。当上一个视力测试者检测完毕之后，通过不断采集测试区域的图像信息，发现有新的测试者到来，开始对新的视力检测者提示信息进行测试引导。具体地，在通电过程中，摄像头会实时进行拍摄，后面的方向信息处理器实时分析视频流数据中的像素值，当发现视力检测者人体肤色信息在预定时间内(例如，2S以内)出现在视频区域，就开启“测试引导”，具体为CPU控制显示器显示相应的提示文字或图片信息，与视力检测者沟通，如，显示让被测者挥挥手，表示准备好测试视力，或者，伸出手掌张开五指表示准备好视力检测，或者，CPU控制扬声器也会提示，是否做好准备，视力检测者回答后，语音识别处理器根据视力检测者的语音回答，进行语音识别，与存储在语音数据库中的语音信息智能匹配(如：ok、可以、可以开始、开始测试等定义为被测试者准备好开始测试的语音)。当方向信息处理器(手势识别处理器和/或语音识别处理器)识别到视力检测者要开始测试之后，摄像头会对视力检测者拍照并存储(方便后续信息核对校验)，之后视力图标开口方向显示控制器13开启“视力检测”模式。
显示器显示国家标准对数视力表的字符“E”，(值得注意的是，显示此图片之前，显示器会根据之前摄像头所拍摄到的视频数据信息分析当前的光线环境，根据不同的亮度等信息调节显示图片的像素值及相应光亮程度，显示最适合当前环境的“E”字图片)，当视力检测者看到显示的“E”开口方向时，直接用手势动作和/或者语音信息，其中，语音信息为直接说出上、下、左、右，供语音识别处理器识别。但是这种方式考虑到周围环境中可能有其他的测试者，也发出语音会产生干扰，这种方式只在手势识别不了的情况下使用，或者辅助使用确定方向，在视力检测器的显示器上部有采集视频的摄像头，摄像头采集到的数据经SDRAM控制器流送到方向信息处理器，该方向信息处理器对数据流进行处理，判断视力检测者的手势动作所指示的方向。如果识别的视力检测者所指示的方向与程序设定的方向一致，则认为结果判断正确，显示器继续输出另一个同等大小并不同开口的随机“E”，视力检测者继续判断。如果连续两次判断正确则显示一个较上一个小且随机开口的“E”。直到被测者判断出错，当首次判断出错，显示器继续显示同等大小方向随机的“E”，当判断正确，则返回到之前的流程，当判断再次出错，即连续两次出错时，终止显示“E”，此时显示器显示对应大小“E”对应的视力值，结束此次测试。在上述显示判断过程中，流程可以简单地认为是连续两次判断同等大小“E”正确后显示器才会显示更小的“E”，连续两次出错才会结束视力测试。为保证被检测者视力的精准性，视力检测器同时会对被测试者的反应时间计时，即从显示器显示一张新图片开始到方向信息处理器判断出视力检测者指示方向为止的时间，当反应时间大于1.5秒时(人体眼睛清晰看见并反映的时间一般小余1秒)，即使前一次和本次判断正确，显示器需再显示同等大小“E”，确保检测的精准性。
其中，手势视频图像是通过处理摄像头采集到的视频数据得到的，因此，方向信息处理器对数据流进行处理并识别视力检测者的指示方向的过程包括：摄像头采集到视频数据，首先对此数据进行去噪处理，再进行人体肤色识别。肤色识别主要是通过像素值的取值区域判别，人体的肤色在特定的像素值之间，通过建立颜色空间，选出空间特定区域这样的方法识别肤色。比较成熟的颜色空间有RGB颜色空间、HSV颜色空间、YIQ颜色空间和YUV、YCbCr颜色空间等，在此实现方案中，均可以。识别肤色之后，对整个数据进行灰度处理，并将肤色部分提亮处理。上述处理过程均是对视频数据的像素值进行处理。
当识别到肤色并灰度处理之后，此肤色一般包括人的脸部、颈部还有手臂胳膊等处信息，信息量大干扰信息也多，这时，需要进行无用信息的筛除和有用信息的提取。本发明实施例中通过手势跟踪技术，判别肤色的移动位移。因为视力检测者在指示方向的时候也会下意识地挥动手，使手向所指示方向移动，这个可以通过帧间差分来实现，即将若干帧的数据做减法，相同的帧数据相减归零，而不同的帧数据相减不为零，追踪不为零的数据即可判断方向。(相同数据在视频中即为静止的，譬如视频中被检测者的背景、脸部等信息。
优选地，在本发明实施例中，视力检测结束之后，所述视力检测方法还包括：自动存储最终检测结果，所述最终检测结果包括视力检测者的头像信息以及检测视力值。具体视力检测结果，后期可下载、上传。视力检测器也可通过通信发射器，可自动上传至后台数据平台。用户通过登录相应平台浏览检测信息。用户一般会检测多个项目，该结果会存储在对应用户的视力检查结果中，与其他检查结果一起查询。
本发明实施例涉及的视力图标为“E”，当视力检测者看到显示的“E”开口方向时，直接用手势动作和/或语音信息确定图标方向，在视力检测器的显示器上部有摄像头直接识别并判断视力检测者的判断方向，如果正确，显示器上再显示另一个“E”，这个E更小一点，直到最后一个或连续几个视力图标判断错误为止，显示器再显示视力检测者的实际视力值，并存储记录。最大亮点为手势识别与跟踪代替传统的遥控或按键，实现了更为简便智能的人机交流方式。新的人机交流技术相比于传统的人机交流方式，更为“人性化”，更趋向智能仪器。另外，结构精巧易携带，易于市场化推广发展。
实施例3
如图1所示，本发明实施例提出一种视力检测器包括：用于采集视力检测者的视力检测判断信息的信息采集组件01、用于存储视力检测者的视力检测判断信息的数据存储器02、用于识别视力检测判断信息的方向信息处理器03、显示控制器04和显示器05；显示控制器04连接至显示器05，显示控制器04控制显示器05随机显示不同开口方向的视力图标，信息采集组件01采集视力检测者对显示器05上显示的视力图标的开口方向作出的视力检测判断信息，信息采集组件01的输出端连接至数据存储器02的输入端并将采集到的信息数据发送至数据存储器02；数据存储器02的输出端连接至方向信息处理器03的输入端并将接收到的信息数据发送至方向信息处理器03，方向信息处理器03的输出端连接至显示控制器04，显示控制器04将其输入端接收的信息处理并控制显示器05显示相应图像信息，并检测完成后显示控制器04将最终检测结果显示在显示器05上。
进一步地，信息采集组件01包括用于采集视力检测者的手势视频图像的摄像头06，摄像头06通过12C总线连接有视频解码器07；和/或用于采集视力检测者语音的语音采集器19，语音采集器连接有A/D转换器20。参考图2，摄像头06和/或语音采集器19安装于显示器05的前面，另外，摄像头06和/或语音采集器19也可以与显示器05分体安装。数据存储器02包括输入端连接至摄像头06输出端的SDRAM控制器08和/或输入端连接至A/D转换器20输出端的语音存储器21，SDRAM控制器08连接有外部SDRAM存储器09。方向信息处理器03包括：输入端连接至SDRAM控制器08输出端的手势识别处理器10，手势识别处理器10连接有存储有若干标准手型图像及手型外部模型的手型模板存储库11；和/或输入端连接至语音存储器21输出端的语音识别处理器22，语音识别处理器22连接有用于存储语音信号数据的语音数据库23。显示控制器04包括：输出端连接至显示器05输入端的CPU 12和视力图标开口方向显示控制器13，CPU 12的第一输入端连接至视力图标开口方向显示控制器13的输出端，CPU 12的第二输入端连接至手势识别处理器10和/或语音识别处理器21输出端，CPU 12的第一输出端连接至显示器05的输入端。
优选地，本实施例提出一种视力检测器，显示控制器04还包括：测试引导控制器14，测试引导控制器14的输出端连接至CPU 12的第四输入端；和/或检测结果存储器15，检测结果存储器15连接至CPU 12。
优选地，本实施例提出一种视力检测器还包括：输入端连接至CPU 12第二输出端的扬声器16。
优选地，本实施例提出一种视力检测器还包括：输出端连接至CPU 12的红外测距传感器17和/或连接至CPU 12第三输出端的通信发射器18。
优选地，本发明实施例提出一种视力检测器，数据存储器、方向信息处理器和显示控制器集成安装至显示器的后面，图中未示出。参考图2，上述描述中涉及的摄像头06、扬声器16、红外测距传感器17、语音采集器19排列在显示器05显示屏的上部，本实施例中优选两个扬声器16。
参考图3，本发明实施例公开的一种视力检测方法包括：步骤S01，随机显示若干不同开口方向的视力图标；步骤S02，采集视力检测者对视力图标开口方向作出的视力检测判断信息；步骤S03，识别采集的视力检测判断信息并判断视力检测者指示的图标方向是否与视力图标开口方向一致；步骤S04，根据判断结果得到所述视力检测者的检测视力值；及步骤S05，通知所述视力检测者视力检测得到的检测视力值。
进一步地，本发明实施例中，视力检测判断信息包括采集视力检测者的手势视频图像，通过采集视力检测者的手势进行视力检测。手势视频图像的手势识别方法包括：从采集到的视频数据获取视频图像序列；提取相关手势视频图像；进行人体肤色识别及灰度处理；筛除无用信息的并提取有用的手部区域信息；通过提取到的手部区域信息判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向。
进一步地，本发明实施例中，所述手势视频图像包括静态手势图像和动态手势图像，先通过静态手势图像提取出的手部区域信息，通过手型匹配方法与存储的通过标准手型图像得到的手型外部模型对比判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向；当手部区域信息无法与手型外部模型匹配时，再通过动态手势图像提取出的手部区域信息，通过手势跟踪方法判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向。所述手势跟踪方法通过帧间差分来实现，其包括：将若干帧图像数据连续地前后帧做减法，不同帧图像数据中，相同的数据相减为零，不同的数据相减不为零，其中，相对静止的图像为相同数据，运动的图像为不同数据，在判断方向过程中，只有视力检测者的手是运动的，背景及人脸等处均为静止，这些静止的数据相减即为0，不为零的数据为运动的手的数据，因此，追踪不为零的数据即可判断手势指示的图标方向。
优选地，在本发明实施例中，在随机显示若干不同开口方向的视力图标之前，所述视力检测方法还包括：通过显示提示信息对所述视力检测者进行测试引导，在检测过程中通过采集视力检测者的图像和/或语音来获得所述视力检测者对测试引导的反馈；和/或检测所述视力检测者距离显示的视力图标的距离，将检测距离与预设的标准距离进行比较，如果所述检测距离大于或小于预设标准距离时，不启动视力检测并提示视力检测者相应移动距离，如果所述检测距离等于预设标准距离时，启动视力检测。
进一步地，上一视力检测者检测完后，通过测试引导确定下一个视力检测者的到来并开始测试。当上一个视力测试者检测完毕之后，通过不断采集测试区域的图像信息，发现有新的测试者到来，开始对新的视力检测者提示信息进行测试引导。具体地，在通电过程中，摄像头会实时进行拍摄，后面的方向信息处理器实时分析视频流数据中的像素值，当发现视力检测者人体肤色信息在预定时间内(例如，2S以内)出现在视频区域，就开启“测试引导”，具体为CPU控制显示器显示相应的提示文字或图片信息，与视力检测者沟通，如，显示让被测者挥挥手，表示准备好测试视力，或者，伸出手掌张开五指表示准备好视力检测，或者，CPU控制扬声器也会提示，是否做好准备，视力检测者回答后，语音识别处理器根据视力检测者的语音回答，进行语音识别，与存储在语音数据库中的语音信息智能匹配(如：ok、可以、可以开始、开始测试等定义为被测试者准备好开始测试的语音)。当方向信息处理器(手势识别处理器和/或语音识别处理器)识别到视力检测者要开始测试之后，摄像头会对视力检测者拍照并存储(方便后续信息核对校验)，之后视力图标开口方向显示控制器13开启“视力检测”模式。
显示器显示国家标准对数视力表的字符“E”，(值得注意的是，显示此图片之前，显示器会根据之前摄像头所拍摄到的视频数据信息分析当前的光线环境，根据不同的亮度等信息调节显示图片的像素值及相应光亮程度，显示最适合当前环境的“E”字图片)，当视力检测者看到显示的“E”开口方向时，直接用手势动作和/或者语音信息，其中，语音信息为直接说出上、下、左、右，供语音识别处理器识别。但是这种方式考虑到周围环境中可能有其他的测试者，也发出语音会产生干扰，这种方式只在手势识别不了的情况下使用，或者辅助使用确定方向，在视力检测器的显示器上部有采集视频的摄像头，摄像头采集到的数据经SDRAM控制器流送到方向信息处理器，该方向信息处理器对数据流进行处理，判断视力检测者的手势动作所指示的方向。如果识别的视力检测者所指示的方向与程序设定的方向一致，则认为结果判断正确，显示器继续输出另一个同等大小并不同开口的随机“E”，视力检测者继续判断。如果连续两次判断正确则显示一个较上一个小且随机开口的“E”。直到被测者判断出错，当首次判断出错，显示器继续显示同等大小方向随机的“E”，当判断正确，则返回到之前的流程，当判断再次出错，即连续两次出错时，终止显示“E”，此时显示器显示对应大小“E”对应的视力值，结束此次测试。在上述显示判断过程中，流程可以简单地认为是连续两次判断同等大小“E”正确后显示器才会显示更小的“E”，连续两次出错才会结束视力测试。为保证被检测者视力的精准性，视力检测器同时会对被测试者的反应时间计时，即从显示器显示一张新图片开始到方向信息处理器判断出视力检测者指示方向为止的时间，当反应时间大于1.5秒时(人体眼睛清晰看见并反映的时间一般小余1秒)，即使前一次和本次判断正确，显示器需再显示同等大小“E”，确保检测的精准性。
其中，手势视频图像是通过处理摄像头采集到的视频数据得到的，因此，方向信息处理器对数据流进行处理并识别视力检测者的指示方向的过程包括：摄像头采集到视频数据，首先对此数据进行去噪处理，再进行人体肤色识别。肤色识别主要是通过像素值的取值区域判别，人体的肤色在特定的像素值之间，通过建立颜色空间，选出空间特定区域这样的方法识别肤色。比较成熟的颜色空间有RGB颜色空间、HSV颜色空间、YIQ颜色空间和YUV、YCbCr颜色空间等，在此实现方案中，均可以。识别肤色之后，对整个数据进行灰度处理，并将肤色部分提亮处理。上述处理过程均是对视频数据的像素值进行处理。
当识别到肤色并灰度处理之后，此肤色一般包括人的脸部、颈部还有手臂胳膊等处信息，信息量大干扰信息也多，这时，需要进行无用信息的筛除和有用信息的提取。本处采用的方法是：对有用的手部信息进行提取，将识别到的肤色区间与手型模板存储库中存储的手型的外部模型进行匹配，手型模板存储库中存储包括惯用的上、下、左、右等多种表示手型的标准惯用手型图像，并且每种标准惯用手型图像在手型模板存储库形成用于判断手型指示方向的手型的外部模型，由于视力检测者指示上、下、左、右会下意识地伸出手指，或手掌指向某个方向。
通过手型匹配，既可以知道视力检测者具体指向方向。(单个手指指尖与整个手掌拳头的相对位置便可判断人所指方向)。通过手型匹配可以忽略脸部等其他形状部分带来的干扰，直接提取手部信息。当视力检测者的手部信息不够明显时，可以辅助手势跟踪技术，判别肤色的移动位移。因为视力检测者在指示方向的时候也会下意识地挥动手，使手向所指示方向移动，这个可以通过帧间差分来实现，即将若干帧的数据做减法，相同的帧数据相减归零，而不同的帧数据相减不为零，追踪不为零的数据即可判断方向。(相同数据在视频中即为静止的，譬如视频中被检测者的背景、脸部等信息。
优选地，在本发明实施例中，视力检测结束之后，所述视力检测方法还包括：自动存储最终检测结果，所述最终检测结果包括视力检测者的头像信息以及检测视力值。具体视力检测结果，后期可下载、上传。视力检测器也可通过通信发射器，可自动上传至后台数据平台。用户通过登录相应平台浏览检测信息。用户一般会检测多个项目，该结果会存储在对应用户的视力检查结果中，与其他检查结果一起查询。
本发明实施例涉及的视力图标为“E”，当视力检测者看到显示的“E”开口方向时，直接用手势动作和/或语音信息确定图标方向，在视力检测器的显示器上部有摄像头直接识别并判断视力检测者的判断方向，如果正确，显示器上再显示另一个“E”，这个E更小一点，直到最后一个或连续几个视力图标判断错误为止，显示器再显示视力检测者的实际视力值，并存储记录。最大亮点为手势识别与跟踪代替传统的遥控或按键，实现了更为简便智能的人机交流方式。新的人机交流技术相比于传统的人机交流方式，更为“人性化”，更趋向智能仪器。另外，结构精巧易携带，易于市场化推广发展。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种视力检测方法，其特征在于，所述方法包括：
随机显示若干不同开口方向的视力图标；
采集视力检测者对视力图标开口方向作出的视力检测判断信息；
识别采集的视力检测判断信息并判断视力检测者指示的图标方向是否与视力图标开口方向一致；
根据判断结果得到所述视力检测者的检测视力值；及
通知所述视力检测者视力检测得到的检测视力值。
2.如权利要求1所述的一种视力检测方法，其特征在于，所述视力检测判断信息包括采集所述视力检测者的手势视频图像和/或语音，通过采集所述视力检测者的手势和/或语音进行视力检测。
3.如权利要求2所述的一种视力检测方法，其特征在于，所述手势视频图像的手势识别方法包括：
从采集到的视频数据获取视频图像序列；
提取相关手势视频图像；
进行人体肤色识别及灰度处理；
筛除无用信息的并提取有用的手部区域信息；
通过提取到的手部区域信息判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向。
4.如权利要求3所述的一种视力检测方法，其特征在于，所述手势视频图像为静态手势图像，通过静态手势图像提取出的手部区域信息，通过手型匹配方法与存储的通过标准手型图像得到的手型外部模型对比判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向。
5.如权利要求3所述的一种视力检测方法，其特征在于，所述手势视频图像为动态手势图像，通过动态手势图像提取出的手部区域信息，通过手势跟踪方法判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向。
6.如权利要求3所述的一种视力检测方法，其特征在于，所述手势视频图像包括静态手势图像和动态手势图像，先通过静态手势图像提取出的手部区域信息，通过手型匹配方法与存储的通过标准手型图像得到的手型外部模型对比判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向；当手部区域信息无法与手型外部模型匹配时，再通过动态手势图像提取出的手部区域信息，通过手势跟踪方法判断所述视力检测者作出的手势指示的图标方向。
7.如权利要求5或6所述的一种视力检测方法，其特征在于，所述手势跟踪方法通过帧间差分来实现，其包括：
将若干帧图像数据连续地前后帧做减法，不同帧图像数据中，相同的数据相减为零，不同的数据相减不为零，其中，相对静止的图像为相同数据，运动的图像为不同数据，追踪不为零的数据即可判断手势指示的图标方向。
8.如权利要求1-6中任一项所述的一种视力检测方法，其特征在于，在随机显示若干不同开口方向的视力图标之前，所述视力检测方法还包括：
通过显示提示信息对所述视力检测者进行测试引导，在检测过程中通过采集视力检测者的图像和/或语音来获得所述视力检测者对测试引导的反馈；和/或
检测所述视力检测者距离显示的视力图标的距离，将检测距离与预设的标准距离进行比较，如果所述检测距离大于或小于预设标准距离时，不启动视力检测并提示所述视力检测者相应移动距离，如果所述检测距离等于预设标准距离时，启动视力检测。
9.如权利要求1-6中任一项所述的一种视力检测器，其特征在于，视力检测结束之后，所述视力检测方法还包括：
自动存储最终检测结果，所述最终检测结果包括视力检测者的头像信息以及检测视力值。
10.一种视力检测器，其特征在于，所述视力检测器包括：用于采集视力检测者的视力检测判断信息的信息采集组件、用于存储视力检测者的视力检测判断信息的数据存储器、用于识别视力检测判断信息的方向信息处理器、显示控制器和显示器；所述显示控制器连接至所述显示器，所述显示控制器控制显示器随机显示不同开口方向的视力图标，所述信息采集组件采集视力检测者对显示器上显示的视力图标的开口方向作出的视力检测判断信息，所述信息采集组件的输出端连接至所述数据存储器的输入端并将采集到的信息数据发送至所述数据存储器；所述数据存储器的输出端连接至所述方向信息处理器的输入端并将接收到的信息数据发送至所述方向信息处理器，所述方向信息处理器的输出端连接至所述显示控制器，所述显示控制器控制所述显示器显示相应图像信息。
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