专利名称：带有双目摄像机的智能视力检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种三位重现视觉机器，具体说是一种智能视力检测装置。
背景技术：
人类视力检测是身体健康检查的常规内容，现有的检查方法可分为采用传统印刷视力表的检查方法和利用计算机多媒体技术的自动检测方法。这两种方法都是要求被检测者在视力表或者视力表显示器前特定距离位置处进行视力检测，视力表或显示器中的检测字符尺寸恒定不变，这样当被检测者由于主观或客观原因未能在上述特定位置参加视力检测时，就会对视力检测的准确性造成影响。针对这个问题，近年出现了利用红外测距技术测量被检测者与视力表或视力表显示器之间距离的视力检测装置，但是这类装置不能区分检测环境中的其他人或物，实用性不强。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的没有一种简单方便同时精度高的根据被检测者与视力表距离进行自适应调节检测字符大小的对人类视力进行检测的问题，而提供一种带有双目摄像机的智能视力检测装置，该装置能够方便地对被检测者进行定位，计算上述距离， 调节检测字符大小，最大精度的对视力进行检测。同时，通过无线设备实现人机交互。为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案
一种带有双目摄像机的智能视力检测装置，包括双目摄像机、视力表显示装置、计算机、图像采集卡、计算机端无线收发设备、被检测视力者端的无线人机交互装置、读卡器以及被检测者ID卡，其特点是两个摄像机放置在成像图像平面，两个摄像机焦距相同，并通过图像采集卡与计算机连接，计算机与视力表显示装置连接，用于双目摄像机对被检测视力者拍照，通过图像采集卡采集图像、检测图像中的人脸区域以及人脸区域内的双眼位置， 通过计算机计算出被检测者双眼中心到视力表显示装置的检测字符显示屏幕的距离；计算机与计算机端无线收发设备连接，计算机端无线收发设备与被检测视力者端的无线人机交互装置无线通讯连接。计算机还与读卡器连接。读卡器内插有被检测者ID卡。计算机为PC机或笔记本式便携机或安装处理软件的嵌入式计算处理设备。图像采集卡是由DSP数字信号处理器构成的硬件板卡；其输入端通过1394线或 AV线与双目摄像机相连接，用于双目摄像机采集的图像信号译码处理，并通过总线传给计算机。计算机端无线收发设备通过红外无线通讯或蓝牙无线通讯接收来自被检测者发出的指令信号和通过蓝牙无线通讯发送/接收被检测者语音信号，与被检测者进行声音交互。被检测视力者端的无线人机交互装置为具有红外无线通讯能力和蓝牙无线通讯能力的无线鼠标或具有蓝牙通讯能力的无线耳麦。
本发明的有益效果是本发明利用双目摄像机测量被检测者与视力表显示装置之间的距离，根据这个距离调节显示装置视力检测字符的尺寸大小并在显示装置上进行显示。显示后计算机通过蓝牙无线设备发射语音信号给被检测者戴的耳麦提示被检测者准备接收检测。被检测者接受检测后用无线鼠标进行检测答案的选择，循环进行，直至完成检测。由此可见，本发明的检测装置能够方便地对视力进行精确检测。
图1是本发明的结构示意图2是检测开始时人机交互阶段显示装置显示示意图； 图3是检测过程中人机交互阶段显示装置显示示意图。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，本发明的带有双目摄像机的智能视力检测装置由双目摄像机1、视力表显示装置2、计算机3、图像采集卡4、计算机端无线收发设备6、被检测视力者端的无线人机交互装置7、读卡器8以及被检测者ID卡9组成。双目摄像机1采用两个工业模拟或数字摄像机，这两个摄像机要求在位置上进行特殊放置，即成像的图像平面(又称投影平面)在惯性空间中位于同一平面且只有一个维度的平移，另外要求两个摄像机焦距相同。双目摄像机1通过图像采集卡与计算机3连接，计算机3与视力表显示装置2连接。计算机3与计算机端无线收发设备6连接，计算机端无线收发设备6与被检测视力者端的无线人机交互装置7无线通讯连接。双目摄像机1对被检测视力者进行拍照，采集图像后自动检测图像中的人脸区域，进而在人脸区域内检测双眼位置，进行双眼几何中心的计算，最后根据双目视觉三维重现技术在计算机3中计算出被检测者双眼中心到检测字符显示屏幕的距离。计算机3计算出检测者双眼中心与检测字符显示屏幕的距离后，根据内置保存好的《视力表国家标准——标准对数视力表GB 11533—1989]))确定检测字符的尺寸大小及对应视力记录值，确定好尺寸的检测字符通过总线传输到视力表显示装置2进行显示。视力表显示装置2可以是独立于计算机的显示器，也可以是与计算机配套的显示器，但要保证其分辨率、照度、亮度等对检测字符显示有影响的要素要符合《视力表国家标准——标准对数视力表GB 11533—1989》的要求。图像采集卡4是指辅助计算机采集双目摄像机图像信号的DSP数字信号处理器为主的硬件板卡。图像采集卡4输入端通过1394线或AV线与双目摄像机1相连接，将双目摄像机1采集的图像信号译码处理，然后通过总线传给计算机3。(数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)，1394线用来连接数码摄像机和电脑的线，由1995年电机电子工程师协会(IEEE)把它作为正式新标准，编号1394)。计算机端无线收发设备6具有红外无线通讯能力和蓝牙无线通讯能力。其中红外无线收发设备接收来自被检测者发出的指令，蓝牙无线通讯设备发送/接收语音信号，与被检测者进行声音交互。
被检测视力者端的无线人机交互装置7具有红外无线通讯能力和蓝牙无线通讯能力，具体指具有红外通讯能力的无线鼠标和蓝牙通讯能力的无线耳麦。读卡器8可以在视力检测完成后将检测结果通过读写磁卡的形式保存到被检测者的ID卡9中。计算机3可以是传统意义的PC机、笔记本式便携机以及其他具有类似计算能力、 安装处理软件的嵌入式处理设备。本发明使用过程
(1)检测装置开机并完成预备工作
将检测装置开机上电，读卡器8阅读被检测者ID卡9信息，检测装置通过蓝牙无线通讯设备向被检测视力者头戴的无线耳机发送语音信号提示被检测视力者准备接受左眼视力检测；
(2)被检测视力者通过具有红外通讯能力的无线鼠标与检测装置进行人机交互，告知检测装置已经准备好接受检查，该过程显示装置2显示如附图2所示；
(3)计算机3控制双目摄像机1对被检测者进行拍照，并在采集的图像中自动确定人脸区域，进而检测出人眼部位并计算几何中心，利用机器视觉中双目立体视觉三维重现技术计算出人眼距离视力表显示装置的距离；然后根据计算出的这个距离，参照国家标准《视力表国家标准——标准对数视力表GB 11533—1989》确定视力表中每一级视力对应的检测字符的尺寸大小；最后按照传统视力检测中视力表检测字符使用规则发送到视力表显示装置2上进行视力显示。该过程显示装置显示如附图3中的上部所示，其中字符的尺寸不是恒定不变的，而是根据前述过程所测距离进行实时调整的。(4)被检测视力者根据观察到的检测字符做出方向选择“上”、“下”、“左”、“右”，如果看不清楚则做出选择“模糊不清”。选择是通过使用具有红外通讯能力的无线鼠标与检测装置进行人机交互完成的，该过程显示装置显示如附图3中下部分所示。(5)计算机3根据被检测者做出的选择决定下一步视力等级的检测及相应字符的显示，循环进行直至完成左眼检测；
(6)检测装置通过蓝牙无线通讯设备向被检测视力者头戴的无线耳机发送语音信号提示被检测视力者准备接受视力检测，按照步骤完成右眼视力检测。(7)结束后，检测装置通过蓝牙无线通讯设备向被检测视力者头戴的无线耳机发送语音信号提示被检测视力者已经完成视力检测。同时，将检测结果通过串口读卡器8保存至被检测者的ID卡9中。本发明通过双目摄像机对被检测者进行拍照获取图像信息，然后确定图像中面部区域，最后在面部区域中识别出人眼部位，利用双目摄像机三维重现技术计算出眼部中心与视力表(或视力表显示装置)之间的距离，确定视力表中检测字符的尺寸，解决了现有技术存在的问题。
权利要求
1.一种带有双目摄像机的智能视力检测装置，包括双目摄像机(1)、视力表显示装置 (2)、计算机(3)、图像采集(4)卡、计算机端无线收发设备(6)、被检测视力者端的无线人机交互装置(7)、读卡器(8)，其特征在于两个双目摄像机(1)放置在成像图像平面，两个双目摄像机(1)焦距相同，并通过图像采集卡(4)与计算机(3)连接，计算机(3)与视力表显示装置(2 )连接，用于双目摄像机(1)对被检测视力者拍照，通过图像采集卡(4 )采集图像、 检测图像中的人脸区域以及人脸区域内的双眼位置，通过计算机(3)计算出被检测者双眼中心到视力表显示装置的检测字符显示屏幕的距离；计算机(3)与计算机端无线收发设备 (6 )连接，计算机端无线收发设备(6 )与被检测视力者端的无线人机交互装置(7 )无线通讯连接。
2.根据权利要求1所述的带有双目摄像机的智能视力检测装置，其特征在于所述计算机(3)还与读卡器(8)连接。
3.根据权利要求1所述的带有双目摄像机的智能视力检测装置，其特征在于所述读卡器(8 )内插有被检测者ID卡(9 )。
4.根据权利要求1所述的带有双目摄像机的智能视力检测装置，其特征在于所述计算机(3)为PC机或笔记本式便携机或安装处理软件的嵌入式计算处理设备。
5.根据权利要求1所述的带有双目摄像机的智能视力检测装置，其特征在于所述图像采集卡(4)是由DSP数字信号处理器构成的硬件板卡；其输入端通过1394线或AV线与双目摄像机相(1)连接，用于双目摄像机(1)采集的图像信号译码处理，并通过总线传给计算机(3)。
6.根据权利要求1所述的带有双目摄像机的智能视力检测装置，其特征在于所述计算机端无线收发设备(6)通过红外无线通讯或蓝牙无线通讯接收来自被检测者发出的指令信号和通过蓝牙无线通讯发送和接收被检测者语音信号，与被检测者进行声音交互。
7.根据权利要求1所述的带有双目摄像机的智能视力检测装置，其特征在于所述被检测视力者端的无线人机交互装置(7)为具有红外无线通讯能力和蓝牙无线通讯能力的无线鼠标或具有蓝牙通讯能力的无线耳麦。
全文摘要
本发明涉及一种带有双目摄像机的智能视力检测装置，两个摄像机放置在成像图像平面，两个摄像机焦距相同，并通过图像采集卡与计算机连接，计算机与视力表显示装置连接，用于双目摄像机对被检测视力者拍照，通过图像采集卡采集图像、检测图像中的人脸区域以及人脸区域内的双眼位置，通过计算机计算出被检测者双眼中心到视力表显示装置的检测字符显示屏幕的距离；计算机与计算机端无线收发设备连接，计算机端无线收发设备与被检测视力者端的无线人机交互装置无线通讯连接。本发明的检测装置能够方便地对视力进行精确检测。
文档编号A61B3/032GK102525400SQ20121000847
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者王宝磊 申请人:上海理工大学