一种眼球自动对准的方法及装置与流程

1.本发明涉及眼球检测相关技术领域，尤其是指一种眼球自动对准的方法及装置。


背景技术：

2.随着科学技术的不断发展，手机、电脑、平板、xr近眼显示眼镜等带显示屏幕的数码设备越来越普及，人们使用这些数码产品的时间不断增加，人眼与显示屏幕接触极其频繁，甚至出现过度的情况，而这些都将增加人眼病变的几率。不恰当用眼姿势及用眼过度导致了诸如近视眼、青光眼等眼科疾病患者不断增加。
3.长期以来，眼压一直是眼科一个重要的诊断指标，人类致盲率最大的眼科疾病青光眼就是由于眼压过高引起的。眼压的变化对于眼球的形状会产生一定的影响，因此通过对人眼眼球形状的检测可以直接或间接的获取人眼关键的医学数据，用以预防、诊断或治疗眼科疾病。因此，眼压仪在这个过程中扮演越来越重要的角色。而常见的压平眼压仪、非接触式气动眼压仪等都无法实现自助测量，需要有专业的医生来对准角膜中央，操作仪器从而来获取眼压数据。人们对于自助式的眼压仪的需求也越来越迫切。而自助式眼压仪其中一个难点就是角膜中心点对准问题。


技术实现要素：

4.本发明是为了克服现有技术中眼压检测时眼球对准困难，检测误差大的不足，提供了一种眼球对准简单，检测准确的眼球自动对准的方法及装置。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种眼球自动对准的装置，包括工作平台，所述工作平台上方设置有组合器，所述组合器内由上至下依次连接有结构光发生器、吹气发生器和左右分光系统，所述吹气发生器水平设置，所述结构光发生器和左右分光系统分别与吹气发生器有一定角度，所述左右分光系统后侧设置有线阵相机，所述组合器外侧的下方设置有rgb相机，所述组合器底面连接有万向装置，所述万向装置连接有第一伸缩杆，所述第一伸缩杆和第二伸缩杆均与工作平台连接，所述工作平台连接有控制装置，所述控制装置分别与万向装置和rgb相机电连接。
6.组合器内的吹气发生器水平布置，结构光发生器置于上方，左右分光系统置于下方，线阵相机置于左右分光系统后侧，该四个零部件均与组合器内壁连接且保证相对位置不发生变化，该四个零部件起辅助眼球对齐的作用，同时保证在眼球对齐和检测时的准确性。组合器的下方前侧设置有rgb相机，rgb相机可清晰抓取整个眼球外部视图。rgb相机可用于追踪眼球的位置，确保组合器对准眼球角膜的中心。组合器的下方连接有万向装置，万向装置可调整组合器的角度，满足眼球的对准精度。万向装置下方连接第一伸缩杆，rgb相机下方连接有第二伸缩杆，两个伸缩杆用来调节组合器和rgb相机的高度，满足检测要求，提高眼球对准的便利性，使眼球对准简单。在工作平台上设置有控制装置，控制装置可对万向装置进行控制，使眼球对准自动化程度提高，使眼球对准的更准确和更简单。
7.作为优选，所述组合器的侧面设置有安装板，所述安装板为弯折角度为钝角的弯折板且两端部与组合器连接，所述吹气发生器置于安装板弯折处的水平面，所述安装板弯折处设置有第一让位孔，所述安装板的上部设置有第二让位孔，所述安装板的下部设置有第三让位孔，所述吹气发生器的端部有第一让位孔相对应，所述结构光发生器与第二让位孔相对应，所述左右分光系统与第三让位孔相对应。吹气发生器分别与结构光发生器和左右分光系统成夹角a和夹角b，三者均被固定在组合器内，且分别对应三个让位孔，保证在对准时，只需调整组合器的角度，使控制装置的算法降低，提高准确度，使操作简单。
8.作为优选，所述万向装置包括连接球、连接座和固定环，所述连接球外表面连接有连接柱，所述固定环与连接柱套接，所述连接柱与组合器外底面连接，所述连接座上端面设置有半球形的连接槽，所述连接球置于连接槽内，所述固定环与连接座端面连接。连接球与组合器固定连接，连接球置于连接槽内，连接槽为半球形槽，固定环与连接座连接，固定环内径小于连接球的直径，固定环保证连接球置于连接槽内实现万向转动，使眼球对准准确。
9.作为优选，所述连接槽内壁设置有竖直方向布置的四个安装槽，四个安装槽等间距均匀布置，所述安装槽底面与连接槽内壁平行，所述安装槽内设置有若干滚轮和转动电机，所述滚轮与转动电机连接，所述转动电机与安装槽连接，所述滚轮与连接球接触。连接槽内壁设置有四个安装槽，四个安装槽内均设置有若干滚轮和转动电机，转动电机固定现在安装槽一端的底面，转动电机与若干滚轮连接，可带动滚轮转动，滚轮与连接球接触，滚轮的转动可带动连接球转动，保证组合器可实现万向转动，在眼球对准过程中使对准简单且准确。
10.作为优选，若干滚轮连接有连接轴，所述连接轴为柔性轴，所述连接轴一端与安装槽端部连接，所述连接轴另一端与转动电机连接。连接轴为柔性轴，连接轴构成的弧线与连接槽的底面平行，连接轴一端与安装槽端部活接，另一端与转动电机连接，保证转动电机可带动连接轴转动，进而带动滚轮转动，实现组合器的万向转动，使眼球对准简单准确。
11.作为优选，相邻滚轮之间设置有卡扣，所述卡扣上端设置有通孔，所述通孔与连接轴套接，所述卡扣下端与安装槽底面固定。卡扣起限制连接轴的作用，使连接轴构成与连接槽底面向平行的弧线，通孔直径大于连接轴直径，保证连接轴可在转动电机的带动下转动，实现带动滚轮转动的作用。
12.作为优选，所述滚轮直径大于安装槽高度。确保滚轮与连接球的接触，保证实现组合器的万向转动。
13.作为优选，所述控制装置包括眼球追踪流程控制模块、rgb相机控制模块、组合器角度控制模块以及计算模块，所述眼球追踪流程模块分别与rgb相机控制模块、组合器角度控制模块和计算模块电连接，所述rgb相机控制模块与rgb相机电连接，所述组合器角度控制模块与转动电机电连接。rgb相机控制模块可控制rgb相机捕获采集的图像传输给计算模块；组合器角度控制模块可控制转动电机的转动方向，通过四个转动电机的方向和转动角度的控制实现调整组合器角度的作用，保证眼球对准的精度；计算模块可根据收集到的图像进行处理、识别匹配，并将计算结果传送到眼球追踪流程控制模块，眼球追踪流程控制模块根据计算结果调度控制rgb相机控制模块和组合角度控制模块进行调整，直到完成眼球对准操作，该设计可实现自动化程度高，操作简单且准确。
14.作为优选，所述吹气发生器的端部连接有标记圈。在进行角膜图像采集时，经计算
模块的计算，根据计算结果标记圈图像是否落入角膜中心来确定眼球是否对齐，即标记圈作为眼球对齐的标志物，标记圈起到方便rgb相机识别角膜表面成像的作用。
15.一种眼球自动对准的方法，步骤如下，1）位置调整：按要求，调整组合器高度和rgb相机高度；2）图像捕捉：rgb相机采集角膜图像信息，汇集到rgb相机控制模块并经由眼球追踪流程控制模块传输到计算模块；3）图像计算：根据采集的角膜图像，计算模块进行处理，得到计算结果并传输到眼球追踪流程控制模块，进行下一步分析处理；4）分析校正：眼球追踪流程控制模块根据计算结果调控组合器角度控制模块，调整组合器的角度，直至对准。
16.调整第一伸缩杆和第二伸缩杆，使伸缩杆的伸缩高度满足要求。结构光发生器工作，将结构光射向眼球。rgb相机采集眼睛的角膜图像信息，rgb控制模块将采集的图像信息经眼球追踪流程控制模块传输到计算模块，由计算模块进行分析，计算模块首先进行提取角膜纹理及轮廓，确定角膜的中心，并将采集的角膜图像上倒影的标记圈提取，并计算标记圈是否落入角膜中心。若没有落入角膜中心则调整组合器角度直到识别到标记圈落入到角膜中心。当组合器对准角膜中心时，即完成眼球的自动对准，即可开始进行后续的眼压测量。
17.本发明的有益效果是：组合器内各零部件位置固定，只需调整组合器的角度，使控制装置的算法降低，提高准确度，使操作简单；rgb相机位于组合器下方，可清晰抓取整个眼球外部视图；组合器角度控制模块控制转动电机转动来实现角度调节，角度调节为万向调节，使角度调节准确且简单，便于组合器的角度调整，使眼球对准方便，准确；标记圈作为眼球对齐的标志物，便于计算模块计算识别眼球是否对准，使操作方便简单且准确。
附图说明
18.图1是本发明剖视图；图2是图1中a处放大图；图3是图2中b处放大图；图4是本发明中连接座俯视图；图5是本发明中控制装置示意图；图6是本发明眼球对准示意图；图7是本发明控制装置中模块关联图；图8是本发明流程图。
19.附图中，1.工作平台、2.组合器、3.rgb相机、4.万向装置、5.第一伸缩杆、6.第二伸缩杆、7.控制装置、20.结构光发生器、21.出气发生器、22.左右分光系统、23.线阵相机、24.安装板、25.第一让位孔、26.第二让位孔、27.第三让位孔、40.连接球、41.连接座、42.固定环、43.连接柱、44.连接槽、45.安装槽、46.滚轮、47.转动电机、48.连接轴、49.卡扣、70. 眼球追踪流程控制模块、71. rgb相机控制模块、72. 组合器角度控制模块、73. 计算模块、210.标记圈、490.通孔。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
21.实施例1，如图1所示，一种眼球自动对准的装置，包括工作平台1。工作平台1上方设置有组合器2。组合器2内由上至下依次连接有结构光发生器20、吹气发生器21和左右分光系统22。吹气发生器21水平设置。结构光发生器20和左右分光系统22分别与吹气发生器21有一定角度。左右分光系统22后侧设置有线阵相机23。组合器2外侧的下方设置有rgb相机3。组合器2底面连接有万向装置4。万向装置4连接有第一伸缩杆5。第一伸缩杆5和第二伸缩杆6均与工作平台1连接。工作平台1连接有控制装置7。控制装置7分别与万向装置4和rgb相机3电连接。吹气发生器21的端部连接有标记圈210。
22.如图1、2所示，组合器2的侧面设置有安装板24。安装板24为弯折角度为钝角的弯折板且两端部与组合器2连接。吹气发生器21置于安装板24弯折处的水平面。安装板24弯折处设置有第一让位孔25。安装板24的上部设置有第二让位孔26。安装板24的下部设置有第三让位孔27。吹气发生器21的端部有第一让位孔相对应。结构光发生器20与第二让位孔26相对应。左右分光系统22与第三让位孔27相对应。
23.如图2
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4所示，万向装置4包括连接球40、连接座41和固定环42。连接球40外表面连接有连接柱43。固定环42与连接柱43套接。连接柱43与组合器2外底面连接。连接座41上端面设置有半球形的连接槽44。连接球40置于连接槽44内。固定环42与连接座41端面连接。连接槽44内壁设置有竖直方向布置的四个安装槽45，四个安装槽45等间距均匀布置。安装槽45底面与连接槽44内壁平行。安装槽45内设置有若干滚轮46和转动电机47。滚轮46与转动电机47连接。转动电机47与安装槽45连接。滚轮46与连接球40接触。若干滚轮46连接有连接轴48。连接轴48为柔性轴。连接轴48一端与安装槽端部连接。连接轴48另一端与转动电机47连接。相邻滚轮46之间设置有卡扣49。卡扣49上端设置有通孔490。通孔490与连接轴48套接。卡扣49下端与安装槽45底面固定。所述滚轮46直径大于安装槽45高度。
24.如图5所示，控制装置7包括眼球追踪流程控制模块70、rgb相机控制模块71、组合器角度控制模块72以及计算模块73。眼球追踪流程控制模块70分别与rgb相机控制模块71、组合器角度控制模块72和计算模块73电连接。rgb相机控制模块71与rgb相机3电连接。组合器角度控制模块72与转动电机47电连接。
25.一种眼球自动对准的方法，如图1
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8，步骤如下，1） 位置调整：按要求，调整组合器2高度和rgb相机3高度；2） 图像捕捉：rgb相机3采集角膜图像信息，汇集到rgb相机控制模块71并经由眼球追踪流程控制模块70传输到计算模块73；3） 图像计算：根据采集的角膜图像，计算模块73进行处理，得到计算结果并传输到眼球追踪流程控制模块70，进行下一步分析；4） 分析校正：眼球追踪流程控制模块70根据计算结果，调控组合器角度控制模块72，调整组合器2的角度，直至对准。
26.本发明的工作原理为：如图1
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8所示，调整第一伸缩杆5和第二伸缩杆6，使伸缩高度满足要求。结构光发生器20工作，将结构光射向眼球，左右分光系,22和线阵相机23可验证结构光发生器20射出的光的质量。rgb相机3采集眼睛的角膜图像信息，rgb相机控制模块71将采集的图像信息经眼球追踪流程控制模块70传输到计算模块73，由计算模块73进行分
析，计算模块73首先进行提取角膜纹理及轮廓，确定角膜的中心，并将采集的角膜图像上倒影的标记圈210提取，并计算标记圈210是否落入角膜中心。若没有落入角膜中心则组合器角度控制模块72调整组合器2的角度直到识别到标记圈210落入到角膜中心。若标记圈210已落入角膜中心，即完成眼球对准操作，即可开始进行后续的眼压测量。