一种具有用眼量监控分析功能的视力检测系统的制作方法

本实用新型涉及一种医疗器械，具体而言，涉及一种具有用眼量监控分析功能的视力检测系统。

背景技术：

近几年，我国青少年视力呈大幅度下降趋势，电子产品正以惊人的速度“侵入”每个家庭，电视、电脑、ipad、iphone等似乎无处不在，我们不知不觉中进入了“多屏时代”。父母和学校不可能将青少年与电子产品完全隔离，但是这些电子产品又会对青少年的视力产生不利的影响，为保护新一代孩子们的视力状况，学校与视力检测中心迫切需要一款操作简单，使用方便具有用眼量监控分析的视力检测系统。

技术实现要素：

本实用新型提供一种具有用眼量监控分析功能的视力检测系统，用以克服现有传统设备无法提供用眼量监控分析的问题，本实用新型提供的视力检测系统中集成视力检测功能、距离测量功能、环境光强度测量等功能，不仅能够满足学校对于视力检测与环境光强测量的需求，还可以根据某位学生视力、教室环境光强与双眼距离书本距离进行智能数据分析，进行视力健康管理。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种具有用眼量监控分析功能的视力检测系统，其包括：主控模块、高亮液晶屏模组、摄像头阵列、光学测量模组、打印机模组、外壳以及系统控制端，其中：

主控模块、打印机模组设于外壳内部；

高亮液晶屏模组、摄像头阵列、光学测量模组设于外壳表面；

主控模块分别与高亮液晶屏模组、摄像头阵列、光学测量模组、打印机模组连接；

光学测量模组用于检测环境光强度；

高亮液晶屏模组与主控模块进行数据交互，高亮液晶屏模组用于显示测量视力对应视标与环境光强度；

摄像头阵列与主控模块进行数据交互，通过摄像头阵列检测视野内所有人读书时低头看书的视距、每次低头的时长、抬头时与黑板之间的视距以及每次抬头的时长，进而进行用眼量监控分析；

打印机模组与主控模块进行数据交互，打印机模组用于打印出对应信息进行协助诊断与分析；

系统控制端具有语音和按键两种输入模式，系统控制端通过无线方式与主控模块进行数据与命令交互，通过主控模块对视力检测系统进行控制。

在本实用新型的一实施例中，摄像头阵列设置在外壳正上方并且包括多个摄像头，摄像头阵列的视场角为360度。

在本实用新型的一实施例中，摄像头阵列测量视野范围内所有人距离视力检测系统的距离ln，每个人距离视力检测系统的距离ln至少利用3对摄像头拍摄到的影像进行补偿计算，其中，每对摄像头含两个摄像头，ln＝ft0/d0，f为摄像头焦距，其量纲是像素点，t0为摄像头中心距，其量纲由定标棋盘格的实际尺寸和用户输入值确定，精度为毫米量级，d0为视差，其量纲也是像素点。

在本实用新型的一实施例中，光学测量模组包括光学测量模组控制板、光强度测量模块、超声波测距传感器以及激光测距传感器，光强度测量模块、超声波测距传感器和激光测距传感器均与光学测量模组控制板连接。

在本实用新型的一实施例中，光学测量模组设置在外壳右上方，用于实时检测环境光强度，通过以下公式计算出全天光照强度系数p1：

其中，1～m指一天中的第1～m个时刻，p1～pm指一天中的第1～m个时刻对应的环境光强度。

在本实用新型的一实施例中，超声波测距传感器与激光测距传感器具有监测模式与检测模式，

监测模式为超声波测距传感器与激光测距传感器同时工作，且超声波测距传感器、激光测距传感器均与黑板平行，视野范围内的人距离视力检测系统的距离为ln，ln＝(l1n+l2n)/2，其中，l1n为超声波测距传感器检测到的人与视力检测系统之间的距离，l2n为激光测距传感器检测到的人与视力检测系统之间的距离，

检测模式为视力检测模式，超声波测距传感器与激光测距传感器检测正前方的人距离视力检测系统的距离h，如果距离h超出预设范围，视力检测系统则进行报警提示。

在本实用新型的一实施例中，打印机模组包括4g模块、wifi模块、蓝牙模块、打印机模块、电源模块和数据转换板，其中数据转换板分别与主控模块和4g模块、wifi模块、蓝牙模块、打印机模块、电源模块相连接，4g模块、wifi模块、蓝牙模块用于进行无线通信，打印机模块用于打印响应需要输出数据，电源模块用于供电。

在本实用新型的一实施例中，摄像头阵列与正前方的黑板平行，摄像头阵列将拍摄到的图像输入至一网格表中，网格表中的每个子格均为边长为2cm的正方形，通过人脸识别获取双眼特征与书本/书桌特征，进而计算低头看书的视距，以得到低头看书的视距hn和每次低头的时长tn。

在本实用新型的一实施例中，每个人的近视患病概率u利用下式计算：

u＝t0+t1-t2+d0+p1

其中，t0指的全天课余时间，t2指的是全天过度用眼时间，t1指的是全天看黑板时间，tn为每次看黑板的时长，d0指该学生年龄、父母双方近视度数、性别的信息加权值。

在本实用新型的一实施例中，主控模块包含数据有线收发单元、数据无线收发单元、控制单元和数据存储单元，数据有线收发单元一端与高亮液晶屏模组、摄像头阵列、光学测量模组、打印机模组相连接，另一端连接控制单元，控制单元用于控制与之相连的元件，

数据无线收发单元与控制单元相连接，用于无线连接系统控制端，进行远程数据传输，

数据存储单元与控制单元相连接。

本实用新型提供的具有用眼量监控分析的视力检测系统通过对学生低头看书时的视距、低头时间与抬头看黑板的视距、抬头时间进行监控，得到用眼量数据。结合用眼量数据与学生基础信息，如性别，年龄，父母近视度数等等，进行近视患病概率判断。不仅能够满足学校对于视力检测与环境光强测量的需求，还可以对学生用眼量与近视患病概率进行智能分析，继而进行视力健康管理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型提供的具有用眼量监控分析功能的视力检测系统的结构示意图；

图2为光学测量模组的结构示意图；

图3为打印机模组的结构示意图；

图4为主控模块的结构示意图；

图5为摄像头阵列的示意图；

图6为本实用新型一实施例中成像与测视距的示意图。

附图标记说明：1-主控模块；11-数据有线收发单元；12-数据无线收发单元；13-控制单元；14-数据存储单元；2-高亮液晶屏模组；3-摄像头阵列；4-光学测量模组；41-光学测量模组控制板；42-光强度测量模块；43-超声波测距传感器；44-激光测距传感器；5-打印机模组；6-外壳；7-系统控制端；51-4g模块；52-wifi模块；53-蓝牙模块；54-打印机模块；55-电源模块；56-数据转换板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的应用场景为教室，监测对象为学生，主要监测教室内所有学生读书时低头看书的视距、每次低头的时长、抬头时与黑板之间的视距以及每次抬头的时长，图1为本实用新型提供的具有用眼量监控分析功能的视力检测系统的结构示意图，如图1所示，本实用新型提供的具有用眼量监控分析功能的视力检测系统包括：主控模块1、高亮液晶屏模组2、摄像头阵列3、光学测量模组4、打印机模组5、外壳6以及系统控制端7，其中：

主控模块1、打印机模组5设于外壳6内部；

高亮液晶屏模组2、摄像头阵列3、光学测量模组4设于外壳表面；

主控模块1分别与高亮液晶屏模组2、摄像头阵列3、光学测量模组4、打印机模组5连接；

光学测量模组4用于检测环境光强度；

高亮液晶屏模组2与主控模块1进行数据交互，高亮液晶屏模组2用于显示测量视力对应视标与环境光强度，本实用新型中优选高亮液晶屏模组2为亮度值大于500nits的液晶屏；

摄像头阵列3与主控模块1进行数据交互，通过摄像头阵列3检测视野内所有人读书时低头看书的视距、每次低头的时长、抬头时与黑板之间的视距以及每次抬头的时长，进而进行用眼量监控分析；

打印机模组5与主控模块1进行数据交互，打印机模组5用于打印出对应信息进行协助诊断与分析；

系统控制端7具有语音和按键两种输入模式，系统控制端7通过无线方式与主控模块进行数据与命令交互，通过主控模块对视力检测系统进行控制。

本实用新型中，视力表在高亮液晶屏模组2上显示，使用者可以通过系统控制端7进行按键选择与语音控制；按键选择是指根据输出的对应视标，选择对应按键值，如视标朝右侧，即使用者在系统控制端7按下有方向按键。语音控制是指根据输出的对应视标，选择对应按键值，如视标朝右侧，即使用者在系统控制端7语音输入“右”。

本实用新型中，摄像头阵列3设置在外壳6正上方并且包括多个摄像头，如图5所示为摄像头阵列的示意图，其包括多个摄像头，摄像头阵列的视场角为360度，以完整的监控教室内每位学生而不至于有所遗漏。

摄像头阵列3测量视野范围内所有人距离视力检测系统的距离ln，每个人距离视力检测系统的距离ln至少利用3对摄像头拍摄到的影像进行补偿计算，其中，每对摄像头含两个摄像头，ln＝ft0/d0，f为摄像头焦距，其量纲是像素点，t0为摄像头中心距，其量纲由定标棋盘格的实际尺寸和用户输入值确定，精度为毫米量级，d0为视差，其量纲也是像素点。

图2为光学测量模组的结构示意图，如图2所示，光学测量模组4包括光学测量模组控制板41、光强度测量模块42、超声波测距传感器43以及激光测距传感器44，光强度测量模块42、超声波测距传感器43和激光测距传感器44均与光学测量模组控制板41连接。

光学测量模组4设置在外壳6右上方，用于实时检测环境光强度，通过以下公式计算出全天光照强度系数p1：

其中，1～m指一天中的第1～m个时刻，p1～pm指一天中的第1～m个时刻对应的环境光强度。

超声波测距传感器43与激光测距传感器44具有监测模式与检测模式，

监测模式为超声波测距传感器43与激光测距传感器44同时工作，且超声波测距传感器43、激光测距传感器44均与黑板平行，视野范围内的人距离视力检测系统的距离为ln，ln＝(l1n+l2n)/2，其中，l1n为超声波测距传感器检测到的人与视力检测系统之间的距离，l2n为激光测距传感器检测到的人与视力检测系统之间的距离，此处的距离指的是水平距离。

检测模式为视力检测模式，超声波测距传感器43与激光测距传感器44检测正前方的人距离视力检测系统的距离h，如果距离h超出预设范围，视力检测系统则进行报警提示，距离h同样为水平距离。

图3为打印机模组的结构示意图，如图3所示，打印机模组5包括4g模块51、wifi模块52、蓝牙模块53、打印机模块54、电源模块55和数据转换板56，其中数据转换板56分别与主控模块1和4g模块51、wifi模块52、蓝牙模块53、打印机模块54、电源模块55相连接，4g模块51、wifi模块52、蓝牙模块53用于进行无线通信，打印机模块54用于打印响应需要输出数据，电源模块55用于供电。

摄像头阵列3与正前方的黑板平行，摄像头阵列3将拍摄到的图像输入至一网格表中，网格表中的每个子格均为边长为2cm的正方形，通过人脸识别获取双眼特征与书本/书桌特征，进而计算低头看书的视距，以得到低头看书的视距hn和每次低头的时长tn。

每个人的近视患病概率u利用下式计算：

u＝t0+t1-t2+d0+p1

其中，t0指的全天课余时间，t2指的是全天过度用眼时间，t1指的是全天看黑板时间，tn为每次看黑板的时长，d0指该学生年龄、父母双方近视度数、性别的信息加权值。

如某位小学生：男性，9岁，父母均近视500°，全天用眼过度时间加权值60，全天课余时间加权值200，全天看黑板时间加权值320，全天光照强度系数f1为600；则：

p＝200-60+320+80＝540；

当p值＜300时，视力处于严重状态，大数据会给出详细的个性化定制意见，如如何进行视力训练计划，眼部私人按摩方案等等。

当p值300≤p＜500,时，视力处于危险状态，大数据会给出详细的个性化定制意见，如如何进行视力训练计划，眼部私人按摩方案等等。

当p值大于等于500时，视力处于安全范围，液晶屏模组提示继续保持良好用眼习惯。

图4为主控模块的结构示意图，如图4所示，主控模块1包含数据有线收发单元11、数据无线收发单元12、控制单元13和数据存储单元14，数据有线收发单元11一端与高亮液晶屏模组2、摄像头阵列3、光学测量模组4、打印机模组5相连接，另一端连接控制单元13，控制单元13用于控制与之相连的元件，

数据无线收发单元12与控制单元13相连接，用于无线连接系统控制端7，进行远程数据传输，

14数据存储单元与控制单元13相连接。

图6为本实用新型一实施例中成像与测视距的示意图，如图6所示，每个内部小正方形的边长均为2cm，摄像头捕捉每位学生的图像，捕捉方式为全人脸捕捉，识别双眼与书本/课桌特征，之后计算人眼距离书本/课桌的距离。如图所示该学生双眼距离书本12个网格，即视距24cm。

本实用新型提供的具有用眼量监控分析的视力检测系统通过对学生低头看书时的视距、低头时间与抬头看黑板的视距、抬头时间进行监控，得到用眼量数据。结合用眼量数据与学生基础信息，如性别，年龄，父母近视度数等等，进行近视患病概率判断。不仅能够满足学校对于视力检测与环境光强测量的需求，还可以对学生用眼量与近视患病概率进行智能分析，继而进行视力健康管理。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。