CN113367651A - 一种基于可调光的视力检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于可调光的视力检测系统；包括摄像头、半透半返镜；所述半透半返镜下方设有照明机构，所述照明机构进行光照调节，所述照明机构包括底座，底座上方设有第一电机，第一电机的输出轴驱动连接有弧形丝杆，所述弧形丝杆上设有多个照明体，所述照明体内部设有红外射灯，红外射灯连接有调节机构，调节机构调节红外射灯的光射角度、焦距、光射距离；综合的对光照进行调整，相互共同作用，使视力检测的照明达到的较高的要求，增加了拍摄图片的准确性，从而减小检测误差。

Description

一种基于可调光的视力检测系统

技术领域

本发明属于眼科器械技术领域，尤其涉及一种基于可调光的视力检测系统。

背景技术

良好的视力是健康的重要部分，也是保证个人独立生活和生活质量的重要因素，然而，随着青少年学业的繁重，儿童和青少年的近视在逐渐增加，过早的戴眼镜不仅影响孩子的生活学习、还影响孩子参加体育活动和劳动，导致孩子参与积极性不高，甚至会影响孩子的正常发育，导致眼部变形，影响形象。虽然近视患者不断增加，但是过早的发现和及时治疗时可以恢复正常。目前对于眼部检查多采用扩瞳和视觉电生理方式进行检查，通过采集实习报告的电信号变化来进行检验，受检验者往往感到不适，对眼部生理刺激过大，造成一定的副作用

同时对于现有的检验设备，一般采用普通固定光源配合光阑作为眼部补光设备，固定光源只能够简单调节亮度，不便于进行照射角度调节，在实际检测中光照调节受限，影响检测的准确性；使用光阑调节也仅限于同一方向的上的光照强度调节，不仅调节受限，且直接采用平行光源直接照射人眼，对人眼刺激强度大，容易引起患者不适；并且传统检测系统体积过大，价格昂贵，使用步骤繁琐，只能通过专业人员进行操作才能使用。

中国专利申请号201921014517.0公开了一种视力检测装置及设备。视力检测装置包括导筒、光学镜片组和位置检测机构。导筒包括第一端部和第二端部，第一端部用于靠近人体眼睛，第二端部用于靠近视标显示装置。光学镜片组设置于导筒的内部，用于缩放视标显示装置上显示的视标，位置检测机构设置于第二端部上，用于检测视力检测装置是否设置于视标显示装置上，以及设置于视标显示装置上的位置是否准确。视力检测设备包括视标显示装置和视力检测装置，视标显示装置设置于第二端部上。上述技术方案仅通过光学镜片的反射难以达到检测对光线调节的要求，不足以满足视力检测对可调光的需求。

中国专利申请号202011220911.7公开了一种眼睛视力检测装置，涉及视力检测辅助设备技术领域，包括视力检测表以及调节箱，视力检测表左侧设置升降箱体，升降箱体内设置螺杆一，螺杆一表面设置螺母一，螺母一与转辊转动连接，视力检测表右侧设置支撑箱体，支撑箱体上方设置吸尘机，螺母一带动转辊以及清洁毛刷在视力检测表表面往复运动，对视力检测表表面的灰尘进行清理，吸尘机将视力检测表表面的灰尘吸至过滤箱内进行过滤，螺母二带动视力检测表在水平方向左右移动，调节其水平方向的位置，伸缩杆推动活动座以及调节箱水平移动，调节视力检测表与视力检测人员之间的距离。上述技术方案采用传统的视力检测表进行检测，只能大概检测是否近视，不能进行精确的检测。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供了一种基于可调光的视力检测系统，通过设置照明机构对视力检测的光线进行方向、强度、明暗进行调节，满足不同工况下视力检测对光线的需求，减小视力检测对人眼的光线刺激；控制模块通过控制电机组，对弧形丝杆、遮光片以及红外射灯的焦距进行调节，同时通过内螺纹环在弧形丝杆上转动，带动照明体进行照射光线角度调整，综合的对光照进行调整，相互共同作用，使视力检测的照明达到的较高的要求，增加了拍摄图片的准确性，从而减小检测误差。

本发明提供如下技术方案：

一种基于可调光的视力检测系统；包括摄像头、半透半返镜；所述半透半返镜下方设有照明机构，所述照明机构进行光照调节，所述照明机构包括底座，底座上方设有第一电机，第一电机的输出轴驱动连接有弧形丝杆，所述弧形丝杆上设有多个照明体，所述照明体内部设有红外射灯，红外射灯连接有调节机构，调节机构调节红外射灯的光射角度、焦距、光射距离；

检测系统还包括单片机，单片机设有控制模块，控制模块连接控制电机组驱动，电机组包括第一电机、第二电机、第三电机；控制模块还控制连接拍摄模块，拍摄模块包括摄像头；单片机还包括图像处理模块和屈光信息提取模块，对摄像头摄取的图像进行处理。

优选的，所述第一电机的输出轴连接在弧形丝杆的中心处，弧形丝杆远离第一电机的一侧连接有第二电机，第二电机的输出轴上驱动连接有遮光板，所述遮光板为透明或非透明，颜色为彩色或者无色，所述遮光板具有多层结构。

优选的，所述弧形丝杆上设置的照明体一端均设有内螺纹环，所述内螺纹环与弧形丝杆匹配转动连接；所述弧形丝杆以第一电机的输出轴为中心两侧设置相同数量的照明体。

优选的，所述内螺纹环的外侧壁中心位置沿周向开设有“工”型的滑槽，所述内螺纹环的外侧壁中心位置沿轴向开设有固定槽，所述固定槽与滑槽相交；所述照明体的一端连接有连杆，连杆的另一端通过连接的滑动头设置在滑槽内，照明体通过连杆在滑槽内滑动，沿内螺纹环的周向转动，且通过轴向开设的固定槽进行固定。

优选的，所述照明体内部呈中空结构，照明体的内部设有隔板，所述隔板的一侧设有第三电机，所述第三电机输出会走贯穿隔板，且连接有联轴器，所述联轴器的另一端连接有螺纹杆，所述螺纹杆上设有调节机构。

优选的，所述调节机构包括固定板，所述固定板的中心位置开设有螺纹孔，固定板通过螺纹孔与螺纹杆匹配转动连接，所述固定板远离联轴器的一侧设有对称连接有两个支撑板，两个所述支撑板的另一端均连接有连接板，所述连接板的另一侧设有多组红外射灯，所述照明体远离第三电机的一端设有透镜。

优选的，所述红外射灯为LED灯，多个红外射灯沿连接板的周向呈阵列式分布。

优选的，两个所述支撑板的相对内侧均开设有条形槽，所述条形槽的截面呈“工”字型，螺纹杆远离联轴器的一端连接有限位块，所述限位块的两端均连接有滑块，所述滑块与条形槽匹配滑动连接。

优选的，照明机构通过半透半返镜将红外光射入人眼，经过人眼屈光再由半透半返镜经过红外滤镜射入摄像头，通过摄像头摄取瞳孔在不同光照下的图像，通过系统设置的单片机对图像处理和屈光信息提取，获得人眼检测结果。

优选的，所述图像处理包括图像分割和特征提取，特征提取包括瞳孔区域特征提取和角膜映光点区域特征提取。

另外，所述照明机构在调节时，电机组通过单片机控制，第一电机驱动弧形丝杆在水平面上进行360°转动，调节照明体在水平面上不同的照射角度，第一电机调节好角度之后，根据检测系统的光照需求，通过第二电机带动遮光板进行旋转，通过与弧形丝杆上的照明体的角度交叉，选择性的进行遮盖，以满足检测时间内不同的光照需求。遮光板采用透明的亚克力材质，多层粘接到一起，亚克力遮光板可根据需求粘上不同颜色和透光度的薄膜，对光亮的明暗进行微调。遮光板与弧形丝杆的位置调整好之后，通过转动内螺纹环带动照明体在弧形丝杆上转动调节，实现多个照明体在同一弧度内任意位置调节，同时能够防止照明体滑动。并且在照明体进行转动时，调整好每个内螺纹环的位置之后，通过内螺纹环表面开设的滑槽，使连杆在滑槽内沿内螺纹环周向转动，并且通过内螺纹环外壁沿轴向开设的固定槽对连杆进行限位，防止连杆在滑槽内自由滑动，所述固定槽开设的方向朝向半透半返镜，通过此种调节方式，满足不同的照明体在弧形丝杆上任意角度的调节，从而达到对人眼入射光的微调，所以内螺纹环在弧形丝杆上进行调整角度的时候，能够缩小局部的光照范围，在整体暗度较低的情况下，产生均匀的范围较小的柱状光，以满足对人眼瞳孔的局部光照，有助于增加摄像头拍摄图像的清晰度。在进行调整时，为了产生均匀的柱状光，光照更加均匀，相邻两个照明体之间的距离为L，相邻两个照明体之间对应弧形丝杆上的弧线的夹角θ及弧长半径为R，第一照明体到弧形丝杆中心的距离为D1，第二照明体到弧形丝杆中心的距离为D2；则L=λ·cosθR(D1-D2)；其中，L、R、D1和D2的单位为mm；θ的单位为rad，λ为关系系数，取值范围为0.45-0.89。B_n-B_n-1=β·1/2n；式中：B_n-B_n-1为第n个照明体至n-1个照明体之间的直线距离，单位为mm；β为相关系数：取值范围为3.23-18.63。

当λ取0.45，θ取π/2，R取50mm，D1取50mm，D2取20mm，L为32.97mm，β取5时，B_n-B_n-1为第1个照明体至2个照明体之间的距离，B_n-B_n-1值为1.15，照明体在D1/2时柱状光的弥散效果最佳，瞳孔上各点的光照强度相等。

另外，在第一电机、第二电机和内螺纹环调整好角度之后，通过单片机控制第三电机转动，第三电机通过联轴器带动螺纹杆转动，螺纹杆转动的同时，固定板通过与螺纹杆的匹配转动连接，在螺纹杆上发生移动，同时螺纹杆端部设置的限位块和滑块对螺纹杆进行限位，且滑块在条形槽内滑动，通过固定板间接带动支撑板和连接板进行移动，以此改变连接板上红外射灯与透镜之间的距离，从而改变焦距，通过透镜形成弥散光，使瞳孔上各点的光照强度相等，减小平行光对眼球瞳孔的刺激。通过连接板上以六边形为中心设置的红外射灯阵列，配合照明机构的调节，整个瞳孔都会被照亮，每个点光源都会在视网膜上形成一个圆形的弥散光斑，视网膜上的弥散斑通过漫反射吧光经过人眼的屈光系统折射出来，通过摄像头进行图像采集时，就会获得圆形图片，降低图像处理的分割难度。在照射过程中，为了增加摄像的准确性，降低后期处理的复杂度，瞳孔上各点的光照强度相等，且照明体的坐标为（a,b,c）；瞳孔的直径为d，光源与通孔之间的距离为M，则照明体在眼睛上的点的投影圆半径r满足：r=d(（1/M）-1)/2；照明体在眼睛上的点的投影圆的中心坐标（x,y）满足：x=a+(1-1/M）) a；y=b+(1-1/M）)b。

另外，针对近视患者在接受检测时，在接受光光源发出的光线时，会聚焦到视网膜前，其瞳孔的图像内会形成新月区域。近视程度与瞳孔内形成的新月区域产生的亮暗分界线存在正比关系，近视程度上升，新月区域上升，亮暗边界线高度增加。单片机对摄像头拍摄图像处理的过程中，瞳孔区域特征提取方法包括：a,对获取的通孔图像进行二值化处理，调整阈值参数，在对瞳孔图像进行阈值分割，对其进行时域、频域、时频域特征提取，并将通孔区域标记为最大连通域；b,找出瞳孔图像中的最大连通域，并对其进行标记处理，将标记为最大连通域的其它区域设置为0；c，根据提取通孔图像中的区域，获得连通域的面积。

另外，角膜映光点区域特征提取方法为：A,对通孔图像进行亮度和对比度调整，并做增强处理；之后进行二值化处理，初步提取通孔内新月区域；B，对步骤A的到的图像进行连通域面积大小提取，设瞳孔区域面积为S，将面积大于S/100的连通域标记成最小连通域；C，找出最小连通域进行标记，将标记外的其它区域设置为0；提取角膜映光点；D，找出步骤A中瞳孔图像中的最大连通域并对其进行标记，将标记为最大连通域的其它区域设置为0；E，提取瞳孔图像的新月区域，得到此连通域的面积。瞳孔图像因为不同的近视程度呈现不同的屈光度，对于高度近视的，距离中心点距离远的照射结果连通域面积值，中度近视次于高度近视的距离，低度近视为中心点距离远的照射结果连通域面积值，通域面积值即为近视的程度值。通过计算瞳孔新月区域与通孔的面积比来确定通孔的屈光度，减小测量误差，提升检测准确度。并且结合照明机构给予的瞳孔上各点的光照强度相等的条件，结合以上特征提取的方法，两者相互结合，进一步提升视力检测的准确性。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明一种基于可调光的视力检测系统，通过设置照明机构对视力检测的光线进行方向、强度、明暗进行调节，满足不同工况下视力检测对光线的需求，减小视力检测对人眼的光线刺激。

（2）本发明一种基于可调光的视力检测系统，控制模块通过控制电机组，对弧形丝杆、遮光片以及红外射灯的焦距进行调节，同时通过内螺纹环在弧形丝杆上转动，带动照明体进行照射光线角度调整，综合的对光照进行调整，相互共同作用，使视力检测的照明达到的较高的要求，增加了拍摄图片的准确性，从而减小检测误差。

（3）本发明一种基于可调光的视力检测系统，通过弧形丝杆、遮光板、内螺纹环之间的相互作用的调节方式，满足不同的照明体在弧形丝杆上任意角度的调节，从而达到对人眼入射光的微调，所以内螺纹环在弧形丝杆上进行调整角度的时候，能够缩小局部的光照范围，在整体暗度较低的情况下，产生均匀的范围较小的柱状光，以满足对人眼瞳孔的局部光照，有助于增加摄像头拍摄图像的清晰度。

（4）本发明一种基于可调光的视力检测系统，通过固定板间接带动支撑板和连接板进行移动，以此改变连接板上红外射灯与透镜之间的距离，从而改变焦距，通过透镜形成弥散光，使瞳孔上各点的光照强度相等，减小平行光对眼球瞳孔的刺激。通过连接板上以六边形为中心设置的红外射灯阵列，配合照明机构的调节，整个瞳孔都会被照亮，每个点光源都会在视网膜上形成一个圆形的弥散光斑，视网膜上的弥散斑通过漫反射吧光经过人眼的屈光系统折射出来，通过摄像头进行图像采集时，就会获得圆形图片，降低图像处理的分割难度。

（5）本发明一种基于可调光的视力检测系统，通过限定相邻两个照明体之间的距离、相邻两个照明体之间对应弧形丝杆上的弧线的夹角及弧长半径、照明体到弧形丝杆中心的距离之间的关系，产生均匀的柱状光，光照更加均匀，进一步提升光照效果。

（6）本发明一种基于可调光的视力检测系统，通过限定照明体的坐标、瞳孔的直径、光源与通孔之间的距离之间的关系，进一步增加摄像的准确性，降低后期处理的复杂度，使瞳孔上各点的光照强度相等。

（7）本发明一种基于可调光的视力检测系统，通过计算瞳孔新月区域与通孔的面积比来确定通孔的屈光度，减小测量误差，提升检测准确度。并且结合照明机构给予的瞳孔上各点的光照强度相等的条件，结合以上特征提取的方法，两者相互结合，进一步提升视力检测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的照明机构示意图。

图3是本发明的A局部放大示意图。

图4是本发明的内螺纹环截面示意图。

图5是本发明的内螺纹环结构示意图。

图6是本发明的照明体内部结构示意图。

图7是本发明的弧形丝杆俯视图。

图8是本发明的红外射灯分布示意图。

图9是本发明的系统框图。

图中：1、照明机构；2、摄像头；3、半透半返镜；4、红外滤镜；11、底座； 12、第一电机；13、弧形丝杆；14、内螺纹环；15、照明体；16、第二电机；17、遮光板；18、连杆；19、滑槽；20、固定槽；151、第三电机；152、隔板；153、联轴器；154、螺纹杆；155、固定板；156、支撑板；157、限位块；158、滑块；159、条形槽；1510、连接板；1511、红外射灯；1512、透镜。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1所示，一种基于可调光的视力检测系统；包括摄像头2、板头半返镜3；所述板头半返镜3下方设有照明机构1，所述照明机构1进行光照调节，所述照明机构1包括底座11，底座11上方设有第一电机12，第一电机12的输出轴驱动连接有弧形丝杆13，所述弧形丝杆13上设有多个照明体15，所述照明体15内部设有红外射灯1511，红外射灯1511连接有调节机构，调节机构调节红外射灯1511的光射角度、焦距、光射距离。照明机构1通过板头半返镜3将红外光射入人眼，经过人眼屈光再由板头半返镜3经过红外滤镜4射入摄像头，通过摄像头摄取瞳孔在不同光照下的图像，通过系统设置的单片机对图像处理和屈光信息提取，获得人眼检测结果。

实施例二：

如图2-5、7所示，在实施例一的基础上，所述第一电机12的输出轴连接在弧形丝杆13的中心处，弧形丝杆13远离第一电机12的一侧连接有第二电机16，第二电机16的输出轴上驱动连接有遮光板17，所述遮光板17为透明或非透明，颜色为彩色或者无色，所述遮光板17具有多层结构。

所述弧形丝杆13上设置的照明体15一端均设有内螺纹环14，所述内螺纹环14与弧形丝杆13匹配转动连接；所述弧形丝杆13以第一电机12的输出轴为中心两侧设置相同数量的照明体15。

所述内螺纹环14的外侧壁中心位置沿周向开设有“工”型的滑槽19，所述内螺纹环14的外侧壁中心位置沿轴向开设有固定槽20，所述固定槽20与滑槽19相交；所述照明体15的一端连接有连杆18，连杆18的另一端通过连接的滑动头设置在滑槽19内，照明体15通过连杆18在滑槽19内滑动，沿内螺纹环14的周向转动，且通过轴向开设的固定槽20进行固定。

另外，所述照明机构1在调节时，电机组通过单片机控制，第一电机12驱动弧形丝杆13在水平面上进行360°转动，调节照明体15在水平面上不同的照射角度，第一电机12调节好角度之后，根据检测系统的光照需求，通过第二电机16带动遮光板17进行旋转，通过与弧形丝杆13上的照明体15的角度交叉，选择性的进行遮盖，以满足检测时间内不同的光照需求。遮光板17采用透明的亚克力材质，多层粘接到一起，亚克力遮光板17可根据需求粘上不同颜色和透光度的薄膜，对光亮的明暗进行微调。遮光板17与弧形丝杆13的位置调整好之后，通过转动内螺纹环14带动照明体15在弧形丝杆13上转动调节，实现多个照明体15在同一弧度内任意位置调节，同时能够防止照明体15滑动。并且在照明体15进行转动时，调整好每个内螺纹环14的位置之后，通过内螺纹环14表面开设的滑槽19，使连杆18在滑槽19内沿内螺纹环14周向转动，并且通过内螺纹环14外壁沿轴向开设的固定槽20对连杆18进行限位，防止连杆18在滑槽19内自由滑动，所述固定槽20开设的方向朝向板头半返镜3，通过此种调节方式，满足不同的照明体15在弧形丝杆13上任意角度的调节，从而达到对人眼入射光的微调，所以内螺纹环14在弧形丝杆13上进行调整角度的时候，能够缩小局部的光照范围，在整体暗度较低的情况下，产生均匀的范围较小的柱状光，以满足对人眼瞳孔的局部光照，有助于增加摄像头拍摄图像的清晰度。在进行调整时，为了产生均匀的柱状光，光照更加均匀，相邻两个照明体15之间的距离为L，相邻两个照明体15之间对应弧形丝杆13上的弧线的夹角θ及弧长半径为R，第一照明体15到弧形丝杆13中心的距离为D1，第二照明体15到弧形丝杆13中心的距离为D2；则L=λ·cosθR(D1-D2)；其中，L、R、D1和D2的单位为mm；θ的单位为rad，λ为关系系数，取值范围为0.45-0.89。B_n-B_n-1=β·1/2n；式中：B_n-B_n-1为第n个照明体15至n-1个照明体15之间的直线距离，单位为mm；β为相关系数：取值范围为3.23-18.63。

实施例三：

如图6、8所示，在实施例一的基础上，所述照明体15内部呈中空结构，照明体15的内部设有隔板152，所述隔板152的一侧设有第三电机151，所述第三电机151输出会走贯穿隔板152，且连接有联轴器153，所述联轴器153的另一端连接有螺纹杆154，所述螺纹杆154上设有调节机构。

所述调节机构包括固定板155，所述固定板155的中心位置开设有螺纹孔，固定板155通过螺纹孔与螺纹杆154匹配转动连接，所述固定板155远离联轴器153的一侧设有对称连接有两个支撑板156，两个所述支撑板156的另一端均连接有连接板1510，所述连接板1510的另一侧设有多组红外射灯1511，所述照明体15远离第三电机151的一端设有透镜1512。

所述红外射灯1511为LED灯，多个红外射灯1511沿连接板1510的周向呈阵列式分布。

两个所述支撑板156的相对内侧均开设有条形槽159，所述条形槽159的截面呈“工”字型，螺纹杆154远离联轴器153的一端连接有限位块157，所述限位块157的两端均连接有滑块158，所述滑块158与条形槽159匹配滑动连接。

另外，在第一电机12、第二电机16和内螺纹环14调整好角度之后，通过单片机控制第三电机151转动，第三电机151通过联轴器153带动螺纹杆154转动，螺纹杆154转动的同时，固定板155通过与螺纹杆154的匹配转动连接，在螺纹杆154上发生移动，同时螺纹杆154端部设置的限位块157和滑块158对螺纹杆154进行限位，且滑块158在条形槽159内滑动，通过固定板155间接带动支撑板156和连接板1510进行移动，以此改变连接板1510上红外射灯1511与透镜1512之间的距离，从而改变焦距，通过透镜形成弥散光，使瞳孔上各点的光照强度相等，减小平行光对眼球瞳孔的刺激。通过连接板1510上以六边形为中心设置的红外射灯1511阵列，配合照明机构1的调节，整个瞳孔都会被照亮，每个点光源都会在视网膜上形成一个圆形的弥散光斑，视网膜上的弥散斑通过漫反射吧光经过人眼的屈光系统折射出来，通过摄像头2进行图像采集时，就会获得圆形图片，降低图像处理的分割难度。在照射过程中，为了增加摄像的准确性，降低后期处理的复杂度，瞳孔上各点的光照强度相等，且照明体15的坐标为a,b,c；瞳孔的直径为d，光源与通孔之间的距离为M，则照明体15在眼睛上的点的投影圆半径r满足：r=d(1/M-1)/2；照明体15在眼睛上的点的投影圆的中心坐标x,y满足：x=a+(1-1/M) a；y=b+(1-1/M)b。

实施例四

如图9所示，在实施例一的基础上，检测系统还包括单片机，单片机设有控制模块，控制模块连接控制电机组驱动，电机组包括第一电机12、第二电机16、第三电机151；控制模块还控制连接拍摄模块，拍摄模块包括摄像头2；单片机还包括图像处理模块和屈光信息提取模块，对摄像头2摄取的图像进行处理。

所述图像处理包括图像分割和特征提取，特征提取包括瞳孔区域特征提取和角膜映光点区域特征提取。

另外，针对近视患者在接受检测时，在接受光光源发出的光线时，会聚焦到视网膜前，其瞳孔的图像内会形成新月区域。近视程度与瞳孔内形成的新月区域产生的亮暗分界线存在正比关系，近视程度上升，新月区域上升，亮暗边界线高度增加。单片机对摄像头拍摄图像处理的过程中，瞳孔区域特征提取方法包括：a,对获取的通孔图像进行二值化处理，调整阈值参数，在对瞳孔图像进行阈值分割，对其进行时域、频域、时频域特征提取，并将通孔区域标记为最大连通域；b,找出瞳孔图像中的最大连通域，并对其进行标记处理，将标记为最大连通域的其它区域设置为0；c，根据提取通孔图像中的区域，获得连通域的面积。

另外，角膜映光点区域特征提取方法为：A,对通孔图像进行亮度和对比度调整，并做增强处理；之后进行二值化处理，初步提取通孔内新月区域；B，对步骤A的到的图像进行连通域面积大小提取，设瞳孔区域面积为S，将面积大于S/100的连通域标记成最小连通域；C，找出最小连通域进行标记，将标记外的其它区域设置为0；提取角膜映光点；D，找出步骤A中瞳孔图像中的最大连通域并对其进行标记，将标记为最大连通域的其它区域设置为0；E，提取瞳孔图像的新月区域，得到此连通域的面积。瞳孔图像因为不同的近视程度呈现不同的屈光度，对于高度近视的，距离中心点距离远的照射结果连通域面积值，中度近视次于高度近视的距离，低度近视为中心点距离远的照射结果连通域面积值，通域面积值即为近视的程度值。通过计算瞳孔新月区域与通孔的面积比来确定通孔的屈光度，减小测量误差，提升检测准确度。并且结合照明机构1给予的瞳孔上各点的光照强度相等的条件，结合以上特征提取的方法，两者相互结合，进一步提升视力检测的准确性。

实施例五

在实施例二的基础上，当λ取0.45，θ取π/2，R取50mm，D1取50mm，D2取20mm，L为32.97mm，β取5时，B_n-B_n-1为第1个照明体15至2个照明体15之间的距离，B_n-B_n-1值为1.15，照明体15距离为D1/2时柱状光的弥散效果最佳，瞳孔上各点的光照强度相等。

实施例六

在实施例二的基础上，当λ取0.6，θ取2π/3，R取70mm，D1取70mm，D2取30mm，L为30.24mm，β取7时，B_n-B_n-1为第2个照明体15至3个照明体15之间的距离，B_n-B_n-1值为1.20，照明体15距离为2D1/3时柱状光的弥散效果最佳，瞳孔上各点的光照强度相等。

通过上述技术方案得到的装置是一种基于可调光的视力检测系统，通过设置照明机构对视力检测的光线进行方向、强度、明暗进行调节，满足不同工况下视力检测对光线的需求，减小视力检测对人眼的光线刺激。控制模块通过控制电机组，对弧形丝杆、遮光片以及红外射灯的焦距进行调节，同时通过内螺纹环在弧形丝杆上转动，带动照明体进行照射光线角度调整，综合的对光照进行调整，相互共同作用，使视力检测的照明达到的较高的要求，增加了拍摄图片的准确性，从而减小检测误差。通过弧形丝杆、遮光板、内螺纹环之间的相互作用的调节方式，满足不同的照明体在弧形丝杆上任意角度的调节，从而达到对人眼入射光的微调，所以内螺纹环在弧形丝杆上进行调整角度的时候，能够缩小局部的光照范围，在整体暗度较低的情况下，产生均匀的范围较小的柱状光，以满足对人眼瞳孔的局部光照，有助于增加摄像头拍摄图像的清晰度。通过固定板间接带动支撑板和连接板进行移动，以此改变连接板上红外射灯与透镜之间的距离，从而改变焦距，通过透镜形成弥散光，使瞳孔上各点的光照强度相等，减小平行光对眼球瞳孔的刺激。通过连接板上以六边形为中心设置的红外射灯阵列，配合照明机构的调节，整个瞳孔都会被照亮，每个点光源都会在视网膜上形成一个圆形的弥散光斑，视网膜上的弥散斑通过漫反射吧光经过人眼的屈光系统折射出来，通过摄像头进行图像采集时，就会获得圆形图片，降低图像处理的分割难度。通过限定相邻两个照明体之间的距离、相邻两个照明体之间对应弧形丝杆上的弧线的夹角及弧长半径、照明体到弧形丝杆中心的距离之间的关系，产生均匀的柱状光，光照更加均匀，进一步提升光照效果。通过限定照明体的坐标、瞳孔的直径、光源与通孔之间的距离之间的关系，进一步增加摄像的准确性，降低后期处理的复杂度，使瞳孔上各点的光照强度相等；通过计算瞳孔新月区域与通孔的面积比来确定通孔的屈光度，减小测量误差，提升检测准确度。并且结合照明机构给予的瞳孔上各点的光照强度相等的条件，结合以上特征提取的方法，两者相互结合，进一步提升视力检测的准确性。

本发明中未详细阐述的其它技术方案均为本领域的现有技术，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；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)

1.一种基于可调光的视力检测系统；包括摄像头（2）、板头半返镜（3）；其特征在于，所述板头半返镜（3）下方设有照明机构（1），所述照明机构（1）进行光照调节，所述照明机构（1）包括底座（11），底座（11）上方设有第一电机（12），第一电机（12）的输出轴驱动连接有弧形丝杆（13），所述弧形丝杆（13）上设有多个照明体（15），所述照明体（15）内部设有红外射灯（1511），红外射灯（1511）连接有调节机构，调节机构调节红外射灯（1511）的光射角度、焦距、光射距离；

检测系统还包括单片机，单片机设有控制模块，控制模块连接控制电机组驱动，电机组包括第一电机（12）、第二电机（16）、第三电机（151）；控制模块还控制连接拍摄模块，拍摄模块包括摄像头（2）；单片机还包括图像处理模块和屈光信息提取模块，对摄像头（2）摄取的图像进行处理。

2.根据权利要求1所述一种基于可调光的视力检测系统，其特征在于，所述第一电机（12）的输出轴连接在弧形丝杆（13）的中心处，弧形丝杆（13）远离第一电机（12）的一侧连接有第二电机（16），第二电机（16）的输出轴上驱动连接有遮光板（17），所述遮光板（17）为透明或非透明，颜色为彩色或者无色，所述遮光板（17）具有多层结构。

3.根据权利要求1所述一种基于可调光的视力检测系统，其特征在于，所述弧形丝杆（13）上设置的照明体（15）一端均设有内螺纹环（14），所述内螺纹环（14）与弧形丝杆（13）匹配转动连接；所述弧形丝杆（13）以第一电机（12）的输出轴为中心两侧设置相同数量的照明体（15）。

4.根据权利要求3所述一种基于可调光的视力检测系统，其特征在于，所述内螺纹环（14）的外侧壁中心位置沿周向开设有“工”型的滑槽（19），所述内螺纹环（14）的外侧壁中心位置沿轴向开设有固定槽（20），所述固定槽（20）与滑槽（19）相交；所述照明体（15）的一端连接有连杆（18），连杆（18）的另一端通过连接的滑动头设置在滑槽（19）内，照明体（15）通过连杆（18）在滑槽（19）内滑动，沿内螺纹环（14）的周向转动，且通过轴向开设的固定槽（20）进行固定。

5.根据权利要求1所述一种基于可调光的视力检测系统，其特征在于，所述照明体（15）内部呈中空结构，照明体（15）的内部设有隔板（152），所述隔板（152）的一侧设有第三电机（151），所述第三电机（151）输出会走贯穿隔板（152），且连接有联轴器（153），所述联轴器（153）的另一端连接有螺纹杆（154），所述螺纹杆（154）上设有调节机构。

6.根据权利要求5所述一种基于可调光的视力检测系统，其特征在于，所述调节机构包括固定板（155），所述固定板（155）的中心位置开设有螺纹孔，固定板（155）通过螺纹孔与螺纹杆（154）匹配转动连接，所述固定板（155）远离联轴器（153）的一侧设有对称连接有两个支撑板（156），两个所述支撑板（156）的另一端均连接有连接板（1510），所述连接板（1510）的另一侧设有多组红外射灯（1511），所述照明体（15）远离第三电机（151）的一端设有透镜（1512）。

7.根据权利要求6所述一种基于可调光的视力检测系统，其特征在于，所述红外射灯（1511）为LED灯，多个红外射灯（1511）沿连接板（1510）的周向呈阵列式分布。

8.根据权利要求6所述一种基于可调光的视力检测系统，其特征在于，两个所述支撑板（156）的相对内侧均开设有条形槽（159），所述条形槽（159）的截面呈“工”字型，螺纹杆（154）远离联轴器（153）的一端连接有限位块（157），所述限位块（157）的两端均连接有滑块（158），所述滑块（158）与条形槽（159）匹配滑动连接。

9.根据权利要求1所述一种基于可调光的视力检测系统，其特征在于，照明机构（1）通过板头半返镜（3）将红外光射入人眼，经过人眼屈光再由板头半返镜（3）经过红外滤镜（4）射入摄像头，通过摄像头摄取瞳孔在不同光照下的图像，通过系统设置的单片机对图像处理和屈光信息提取，获得人眼检测结果。

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