CN112674713B - 昏暗环境瞳孔辨识系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种昏暗环境瞳孔辨识系统，所述系统包括：数据提取机构，嵌入在眼镜框架的横梁的背离佩戴眼镜的用户的一侧，用于采用光量传感器感应眼镜框架所在位置的实时光量；瞳孔辨识机构，用于在伪影去除图像中辨识到有效的瞳孔成像区域时，发出瞳孔辨识指令，否则，发出瞳孔未辨识指令；LED显示机构，设置在眼镜框架的左侧镜框与左侧腿部的连接处，用于在连续接收到瞳孔辨识指令的时间超过固定时长时，进行绿色灯光显示。本发明的昏暗环境瞳孔辨识系统设计紧凑、应用广泛。由于能够在昏暗环境下有效辨识出佩戴眼镜的用户的长期用眼场景并执行相应的警示操作，从而减少了用户患上青光眼的概率。

Description

昏暗环境瞳孔辨识系统

技术领域

本发明涉及眼部疾病预防领域，尤其涉及一种昏暗环境瞳孔辨识系统。

背景技术

常见的眼科疾病有：中心浆液性视网膜病变、干眼症、交感性眼炎、夜盲症、失明、弱视、散光、沙眼、白内障、糖尿病视网膜病变、结膜炎、老花眼、色盲、虹膜异色症、视网膜色素变性、视网膜中央动脉阻塞、视网膜脱落、近视、远视、针眼、雪盲症、霰粒肿、青光眼、飞蚊症等。

一般是在自然光线下用望诊和触诊检查。主要观察：眼睑有无先天异常，如眼睑缺损、睑裂狭窄、上睑下垂等。眼睑皮肤异常，如红、肿、热、痛、皮下气肿、肿块等。眼睑的位置异常，如比较双侧睑裂的宽窄，有无睑内外翻。睑缘及睫毛异常。泪器检查：包括泪腺、泪道两部分。检查泪腺区有无肿块，注意泪点位置有无内外翻及闭塞，泪囊区有无红肿、压痛和瘘管，挤压泪囊时有无分泌物自泪点溢出，并通过器械检查泪液的分泌量，泪道是否狭窄及阻塞。

发明内容

为了解决相关领域的技术问题，本发明提供了一种昏暗环境瞳孔辨识系统，能够在昏暗环境下有效辨识出佩戴眼镜的用户的长期用眼场景并执行相应的警示操作，以减少用户患上青光眼的概率。

为此，本发明至少需要具备以下两处重要的发明点：

(1)在镜架上增设光量测量机构和瞳孔辨识机构，以在较暗环境下检测用户的瞳孔达到较长时间的持续时长，对佩戴眼镜的用户执行报警操作，以杜绝在昏暗环境下长期用眼可能引起青光眼的隐患；

(2)在针对性的视觉处理的基础上，基于瞳孔的颜色成像特征对用户的瞳孔进行现场辨识，以实现对用户用眼的场景的检测。

根据本发明的一方面，提供了一种昏暗环境瞳孔辨识系统，所述系统包括：

数据提取机构，嵌入在眼镜框架的横梁的背离佩戴眼镜的用户的一侧，用于采用光量传感器感应眼镜框架所在位置的实时光量。

更具体地，根据本发明的昏暗环境瞳孔辨识系统中，还包括：

高度检测机构，设置在所述数据提取机构的左侧，用于检测所述数据提取机构的当前高度以作为现场设备高度输出。

更具体地，根据本发明的昏暗环境瞳孔辨识系统中，还包括：

数据辨识设备，与所述高度检测机构连接，设置在所述数据提取机构的右侧，用于接收所述现场设备高度。

更具体地，根据本发明的昏暗环境瞳孔辨识系统中：

所述数据辨识设备还用于在接收到的所述现场设备高度不在预设高度范围内时，发出高度失配信号，所述数据辨识设备还用于在接收到的所述现场设备高度位于所述预设高度范围内时，发出高度匹配信号。

更具体地，根据本发明的昏暗环境瞳孔辨识系统中，还包括：

信号驱动设备，封装在眼镜框架的左侧腿部内，分别与数据提取机构和微型摄像头连接，用于在接收到的实时光量低于预设光量阈值时，控制所述微型摄像头进入工作模式；

所述信号驱动设备还用于在接收到的实时光量高于等于所述预设光量阈值时，控制所述微型摄像头进入休眠模式；

微型摄像头，嵌入在眼镜框架的横梁的中间位置，用于每隔预设时间间隔对眼镜框架对面的佩戴眼镜的用户面部执行摄像操作，以获得连续的多帧佩戴现场图像；

清晰化处理设备，封装在眼镜框架的左侧腿部内，与所述微型摄像头连接，用于对接收到的每一帧佩戴现场图像执行几何均值滤波处理，以获得并输出相应的清晰化处理图像；

数据增强设备，与所述清晰化处理设备连接，用于对接收到的清晰化处理图像执行基于密度函数的直方图均衡处理，以获得并输出相应的数据增强图像；

伪影去除设备，与所述数据增强设备连接，用于对接收到的数据增强图像执行伪影去除处理，以获得并输出相应的伪影去除图像；

瞳孔辨识机构，与所述伪影去除设备连接，用于在所述伪影去除图像中辨识到有效的瞳孔成像区域时，发出瞳孔辨识指令，否则，发出瞳孔未辨识指令；

LED显示机构，设置在眼镜框架的左侧镜框与左侧腿部的连接处，与所述瞳孔辨识机构连接，用于在连续接收到瞳孔辨识指令的时间超过固定时长时，进行绿色灯光显示以执行提醒操作。

本发明的昏暗环境瞳孔辨识系统设计紧凑、应用广泛。由于能够在昏暗环境下有效辨识出佩戴眼镜的用户的长期用眼场景并执行相应的警示操作，从而减少了用户患上青光眼的概率。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的昏暗环境瞳孔辨识系统所在的眼镜框架的外形示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的昏暗环境瞳孔辨识系统的实施方案进行详细说明。

青光眼是一组以视乳头萎缩及凹陷、视野缺损及视力下降为共同特征的疾病，病理性眼压增高、视神经供血不足是其发病的原发危险因素，视神经对压力损害的耐受性也与青光眼的发生和发展有关。在房水循环途径中任何一环发生阻碍，均可导致眼压升高而引起的病理改变，但也有部分患者呈现正常眼压青光眼。青光眼是导致人类失明的三大致盲眼病之一，总人群发病率为1％，45岁以后为2％。临床上根据病因、房角、眼压描记等情况将青光眼分为原发性、继发性和先天性三大类。

继发性青光眼是由于某些眼病或全身疾病干扰了正常的房水循环而引起的，如眼外伤所致的青光眼、新生血管性青光眼、虹膜睫状体炎继发性青光眼、糖皮质激素性青光眼等，其致病原因均较为明确。先天性青光眼是由于胚胎发育异常、房角结构先天变异所致。

现有技术中，青光眼是长期用眼用户最容易患上的眼部疾病，尤其在昏暗环境下，长期用眼造成的伤害会加倍。然而用户一旦沉浸到用眼环境时，例如长期看书、追剧或研究学术资料等，将容易进入无法自拔的状态，因此，需要一种基于现场辨识的提醒机制实现对用户长期用眼的有效提醒。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种昏暗环境瞳孔辨识系统，能够有效解决相应的技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的昏暗环境瞳孔辨识系统所在的眼镜框架的外形示意图。

根据本发明实施方案示出的昏暗环境瞳孔辨识系统包括：

数据提取机构，嵌入在眼镜框架的横梁的背离佩戴眼镜的用户的一侧，用于采用光量传感器感应眼镜框架所在位置的实时光量；

高度检测机构，设置在所述数据提取机构的左侧，用于检测所述数据提取机构的当前高度以作为现场设备高度输出。

数据辨识设备，与所述高度检测机构连接，设置在所述数据提取机构的右侧，用于接收所述现场设备高度；

所述数据辨识设备还用于在接收到的所述现场设备高度不在预设高度范围内时，发出高度失配信号，所述数据辨识设备还用于在接收到的所述现场设备高度位于所述预设高度范围内时，发出高度匹配信号；

信号驱动设备，封装在眼镜框架的左侧腿部内，分别与数据提取机构和微型摄像头连接，用于在接收到的实时光量低于预设光量阈值时，控制所述微型摄像头进入工作模式；

所述信号驱动设备还用于在接收到的实时光量高于等于所述预设光量阈值时，控制所述微型摄像头进入休眠模式；

微型摄像头，嵌入在眼镜框架的横梁的中间位置，用于每隔预设时间间隔对眼镜框架对面的佩戴眼镜的用户面部执行摄像操作，以获得连续的多帧佩戴现场图像；

清晰化处理设备，封装在眼镜框架的左侧腿部内，与所述微型摄像头连接，用于对接收到的每一帧佩戴现场图像执行几何均值滤波处理，以获得并输出相应的清晰化处理图像；

数据增强设备，与所述清晰化处理设备连接，用于对接收到的清晰化处理图像执行基于密度函数的直方图均衡处理，以获得并输出相应的数据增强图像；

伪影去除设备，与所述数据增强设备连接，用于对接收到的数据增强图像执行伪影去除处理，以获得并输出相应的伪影去除图像；

瞳孔辨识机构，与所述伪影去除设备连接，用于在所述伪影去除图像中辨识到有效的瞳孔成像区域时，发出瞳孔辨识指令，否则，发出瞳孔未辨识指令；

LED显示机构，设置在眼镜框架的左侧镜框与左侧腿部的连接处，与所述瞳孔辨识机构连接，用于在连续接收到瞳孔辨识指令的时间超过固定时长时，进行绿色灯光显示以执行提醒操作。

接着，继续对本发明的昏暗环境瞳孔辨识系统的具体结构进行进一步的说明。

所述昏暗环境瞳孔辨识系统中：

所述LED显示机构还用于在连续接收到瞳孔辨识指令的时间未超过固定时长时，停止进行绿色灯光显示以结束提醒操作。

所述昏暗环境瞳孔辨识系统中还可以包括：

现场计时设备，分别与所述LED显示机构和所述微型摄像头连接，用于分别为所述LED显示机构和所述微型摄像头提供计时服务。

所述昏暗环境瞳孔辨识系统中：

在所述伪影去除图像中辨识到有效的瞳孔成像区域时，发出瞳孔辨识指令包括：基于瞳孔的颜色成像特征在所述伪影去除图像中辨识有效的瞳孔成像区域，并在辨识到有效的瞳孔成像区域时，发出瞳孔辨识指令。

所述昏暗环境瞳孔辨识系统中：

在所述瞳孔辨识机构中，所述瞳孔的颜色成像特征为构成瞳孔成像区域的像素点的亮度分布范围。

所述昏暗环境瞳孔辨识系统中：

所述清晰化处理设备内置有存储单元，用于对所述清晰化处理设备的输入数据和输出数据进行存储；

其中，所述数据增强设备与IIC控制总线连接，用于接收通过所述IIC控制总线发送的各项控制指令；

其中，所述清晰化处理设备还与时钟发生器连接，用于接收所述时钟发生器为所述清晰化处理设备定制的时序信号。

所述昏暗环境瞳孔辨识系统中：

所述数据增强设备采用ASIC芯片来实现，所述ASIC芯片包括在线编程接口。

所述昏暗环境瞳孔辨识系统中：

所述清晰化处理设备和所述数据增强设备位于同一印刷电路板上且共用同一电路供应设备。

所述昏暗环境瞳孔辨识系统中：

所述数据增强设备还与并行数据总线连接，用于从所述并行数据总线处接收数据，并将数据发送给所述并行数据总线。

另外，在所述昏暗环境瞳孔辨识系统中，所述IIC控制总线内，SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)都是双向I/O线，接口电路为开漏输出.需通过上拉电阻接电源VCC.当总线空闲时.两根线都是高电平，连接总线的外同器件都是CMOS器件，输出级也是开漏电路.在总线上消耗的电流很小，因此，总线上扩展的器件数量主要由电容负载来决定，因为每个器件的总线接口都有一定的等效电容.而线路中电容会影响总线传输速度.当电容过大时，有可能造成传输错误.所以，其负载能力为400pF，因此可以估算出总线允许长度和所接器件数量。主器件用于启动总线传送数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件.在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的，而取决于此时数据传送方向。如果主机要发送数据给从器件，则主机首先寻址从器件，然后主动发送数据至从器件，最后由主机终止数据传送；如果主机要接收从器件的数据，首先由主器件寻址从器件.然后主机接收从器件发送的数据，最后由主机终止接收过程。在这种情况下.主机负责产生定时时钟和终止数据传送。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或他们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种昏暗环境瞳孔辨识系统，其特征在于，所述系统包括：

数据提取机构，嵌入在眼镜框架的横梁的背离佩戴眼镜的用户的一侧，用于采用光量传感器感应眼镜框架所在位置的实时光量；

高度检测机构，设置在所述数据提取机构的左侧，用于检测所述数据提取机构的当前高度以作为现场设备高度输出；

数据辨识设备，与所述高度检测机构连接，设置在所述数据提取机构的右侧，用于接收所述现场设备高度；

所述数据辨识设备还用于在接收到的所述现场设备高度不在预设高度范围内时，发出高度失配信号，所述数据辨识设备还用于在接收到的所述现场设备高度位于所述预设高度范围内时，发出高度匹配信号；

信号驱动设备，封装在眼镜框架的左侧腿部内，分别与数据提取机构和微型摄像头连接，用于在接收到的实时光量低于预设光量阈值时，控制所述微型摄像头进入工作模式；

所述信号驱动设备还用于在接收到的实时光量高于等于所述预设光量阈值时，控制所述微型摄像头进入休眠模式；

微型摄像头，嵌入在眼镜框架的横梁的中间位置，用于每隔预设时间间隔对眼镜框架对面的佩戴眼镜的用户面部执行摄像操作，以获得连续的多帧佩戴现场图像；

清晰化处理设备，封装在眼镜框架的左侧腿部内，与所述微型摄像头连接，用于对接收到的每一帧佩戴现场图像执行几何均值滤波处理，以获得并输出相应的清晰化处理图像；

数据增强设备，与所述清晰化处理设备连接，用于对接收到的清晰化处理图像执行基于密度函数的直方图均衡处理，以获得并输出相应的数据增强图像；

伪影去除设备，与所述数据增强设备连接，用于对接收到的数据增强图像执行伪影去除处理，以获得并输出相应的伪影去除图像；

瞳孔辨识机构，与所述伪影去除设备连接，用于在所述伪影去除图像中辨识到有效的瞳孔成像区域时，发出瞳孔辨识指令，否则，发出瞳孔未辨识指令；

LED显示机构，设置在眼镜框架的左侧镜框与左侧腿部的连接处，与所述瞳孔辨识机构连接，用于在连续接收到瞳孔辨识指令的时间超过固定时长时，进行绿色灯光显示以执行提醒操作；

所述LED显示机构还用于在连续接收到瞳孔辨识指令的时间未超过固定时长时，停止进行绿色灯光显示以结束提醒操作；

现场计时设备，分别与所述LED显示机构和所述微型摄像头连接，用于分别为所述LED显示机构和所述微型摄像头提供计时服务；

其中，在所述伪影去除图像中辨识到有效的瞳孔成像区域时，发出瞳孔辨识指令包括：基于瞳孔的颜色成像特征在所述伪影去除图像中辨识有效的瞳孔成像区域，并在辨识到有效的瞳孔成像区域时，发出瞳孔辨识指令；

其中，在所述瞳孔辨识机构中，所述瞳孔的颜色成像特征为构成瞳孔成像区域的像素点的亮度分布范围。

2.如权利要求1所述的昏暗环境瞳孔辨识系统，其特征在于：

所述清晰化处理设备内置有存储单元，用于对所述清晰化处理设备的输入数据和输出数据进行存储；

其中，所述数据增强设备与IIC控制总线连接，用于接收通过所述IIC控制总线发送的各项控制指令；

其中，所述清晰化处理设备还与时钟发生器连接，用于接收所述时钟发生器为所述清晰化处理设备定制的时序信号。

3.如权利要求2所述的昏暗环境瞳孔辨识系统，其特征在于：

所述数据增强设备采用ASIC芯片来实现，所述ASIC芯片包括在线编程接口。

4.如权利要求3所述的昏暗环境瞳孔辨识系统，其特征在于：

所述清晰化处理设备和所述数据增强设备位于同一印刷电路板上且共用同一电路供应设备。

5.如权利要求4所述的昏暗环境瞳孔辨识系统，其特征在于：

所述数据增强设备还与并行数据总线连接，用于从所述并行数据总线处接收数据，并将数据发送给所述并行数据总线。

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