专利名称：自适应视力检测智能系统及视力检测方法
技术领域：
本发明公开了一种人体视力自动检测及数据处理的智能系统。其内容涉及国际标准视力检测方法、RFID技术、蓝牙通讯技术、物联网技术、数据挖掘等计算机数据处理技术领域。
背景技术：
视力又称中心视力，反映黄斑中心凹处的视功能。5米以外的视力称远视力，30厘米处阅读时的视力称近视力。要想分辨两个点，必须在视网膜上兴奋两个锥体细胞，而这两个锥体细胞至少要被一个不兴奋的锥体细胞分开。黄斑部中心凹处锥体细胞直径为I 1.5微米。正常人眼的分辨力是Γ视角，相当于视网膜上4. 96微米距离。视力表就是根据这个原理设计的。视角是指外界物体两端反射的光线通过结点相交而形成的夹角。物体越大，视角也越大。物体距离越远，则视角越小。视力是视角(以分角为单位)的测量视力=I/视角。如某人视角为I'视角，则视力=1/1' = 1.0，某人视角为10'视角，视力 = 1/10' =0.1。当前常用的视力表图形有C形和E形两种，每种图形笔划为I'视角，每种图形含5'视角。对于视力检查方法，检查远视力时，检查距离为5米，视力表放置高度应以1.0(或对数视力表5. O)行视标与受检者眼平行，照明度应当合适。检查视力一般是先右后左，两眼分别进行。检查一眼时，另一眼可用遮眼匙遮盖。被检查者眼睛必须睁大，不能眯眼、斜视或歪头。检查时由上而下指视标，如回答正确再指点下一行视标。辨认速度平均每字3 5 秒钟。记录回答准确的最后一行视标旁的视力数值。如果在5米处不能看清4. O视标，则应向视力表逐渐走近，将最初能看清4. O视标的距离记下，按(D为4. O视标正常眼应看到的距离，d为被查者与视力表的距离)计算被检查的视力。距视力表I米仍看不清4. O视标，可改用辨认眼前手指的方法来测定视力，由远而近按照最初能看到手指数的距离，记录视力、如靠近至5厘米仍不能看清手指数，则改为整手在眼前摆动，以30厘米到5厘米，记录能看清手摆动的距离。如不能辨别手动，则可在暗室用光投射于眼睛上，检查有无光感和能否判断光投射方向。如光感丧失为全盲。现有的视力检测表或表箱上印刷的方位符号E虽有几套组合方案,但对于每一张视力检测表或表箱来说，方位符号E的位置是固定的，因此，在招生、招工、招干、征兵等人才选拔中，经常会出现视力不达标的受检人员靠记忆视力表上方位符号E的位置来蒙混过关，给从事关键岗位工作带来安全隐患和社会的不公平性，从而造成不良的社会影响。检测者在测试受检者视力情况时，需先看并且指着视力检测表上的方位符号E，再回头看受检者的指示结果，在一天的检测过程中，检测者的头部就必须若干次来回摆动，长期如此，易对颈部肌肉和骨骼造成伤害。(当)受检测者人数多时，检测医生的工作压力增大，检测过程也容易因人工失误而造成检测结果不准确。检测者使用一根小棍子指点视标，容易产生指点位置不准确，如受检测者看不清小棍子，那么将影响检测结果的准确性。
在传统视力检测过程中，一般从视力表某一行开始，逐行检测，直到受检测者看不清为止。此过程中费时费力。近年来，我国知识产权局陆续公开有关“自动视力检测仪”的报道，其中专利“智能视力检测仪”(CN 1390521A)提出了一种通过在视力表箱中装上数据采集装置的方案，能够接收其方向指示器和镜框部件发出的信号，再传送给PC机。但是采用国标对数视力表箱仍不能从根本上排除被检测者的舞弊，而且其设在视力表箱内的数据采集处理装置及电路也相当复杂。再者关于被检测者的个人信息需手动输入PC机，这个过程既费人力，又费时间。 检测距离仅限制在2. 5m,不能根据周围环境改变其值。检测过程中，从预先输入的起始检测行开始检测，后根据判断的正误往上或者往下逐行检测，检测过程费时。集体检测时，也无法自动给出统计数据进行群体视力的评价。应用信息技术，再造人体视力检测的标准流程成为这一代人的科研使命。在此提出的“自适应视力检测智能系统及处理方法”使得标准视力检测系统，即标准视力检测表和视力检测方法，得到更新换代和更加完善。通过互联网信息检索，我国知识产权局公开专利文献检索和我国图书馆馆藏电子文献(CNKI)检索，未发现与“自适应视力检测智能系统及处理方法”内容相关的技术或方法的报道与记载。
发明内容
本发明目的是解决现有视力检测设备与监测方法中存在的检测信号固定、呆板和不便于数据化处理等技术瑕疵问题；杜绝不良受检者蒙混过关和检测者费工费时费力等带来的检测数据失误或数据结果不够精确等问题；提供一种自适应视力检测智能系统及视力检测方法。本发明提供的自适应视力检测智能系统的具体结构包括，受检者识别单元、检测视标显示单元、选向触发单元、检测数据处理单元和检测信息管理单元；检测数据处理单元和检测信息管理单元是设置在计算机主机上的功能单元，受检者识别单元、检测视标显示单元和选向触发单元是与计算机主机连接的外部设备；受检者识别单元是射频识别无线读写设备，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据；即受检者的个人识别信息作为数据库的关键值，使得视力检测信息管理单元实现有关受检者的信息管理。受检者的个人识别信息出现在检测视标显示单元的受检者信息栏时，系统自动进入单眼视力的自动测试时段。检测视标显示单元检测视标显示单元的硬件设备是与计算机连接的液晶显示器或者投影仪；检测视标显示单元显示视标过程是在视力检测数据处理单元控制下，与受检者手中选向触发单元的选择触键动作依序发生，每当视标出现时，视标方向发生上、下、左、 右四个方向的随机选择变换；选向触发单元是分别标有四个视标方向和确认按钮的遥控器，或者是无线鼠标；选向触发单元可采用蓝牙通讯技术，实现与检测数据处理单元之间的数据传输。 为了便于数据传输的可靠、安全和方便使用，需要选择配对的蓝牙通讯适配器；选向触发单元电源配置为4伏到5伏的标准锂电池。检测数据处理单元检测数据处理单元是整个自适应视力检测智能系统的核心单元；该单元向检测视标显示单元发出符合规定的视标信号和接收来自选向触发单元的视标选择信号；相关的视标信号在检测视标显示单元、选向触发单元和检测数据处理单元构成的数据流处理环路中循环；检测数据处理单元在显示视标信号与选择视标信号的比差中， 应用折半法数据挖掘处理技术，筛选出受检者的真实视力数据，即视力真值；但视力检测数据在线处理中，当受检者的行为变化时，无论是符合系统操作规则，还是违反操作规则，都会引起检测数据处理单元的处理反应。检测信息管理单元检测信息管理单元是自适应视力检测智能系统重要的信息管理单元；其功能分为受检者个人信息识别、受检者视力检测结果存档、受检者全体视力统计评价、受检者视力检测结果数据库四个部分；受检者个人信息识别、受检者视力检测结果存档、受检者全体视力统计评价与受检者视力检测结果数据库构成视力检测智能系统的信息管理功能框架；该框架完成受检者信息与受检结果数据信息的增、删、查、改和统计处理，并担负完成向系统管理员和受检者输出检测报告的打印、存档功能。本发明同时提供了一种采用以上所述的自适应视力检测智能系统的视力检测方法，该方法包括第I、检测数据处理单元通过计算，得到有关视标大小及视标方向的视标信号控制数据，并发送给检测视标显示单元；第2、检测视标显示单元向站于规定距离外的受检者显示视标信号；第3、受检者阅读视标信号后，通过手中选向触发单元选择并触发与视标方向对应的功能键，向检测数据处理单元发出回馈信号；第4、检测数据处理单元对回馈信号进行甄别处理，或者给出测试者的视力真值， 或者返回到第I步继续测试。对回馈信号进行甄别处理的内容及步骤包括第4. I、受检者发出的视标选向回馈信号与检测数据处理单元向检测视标显示单元发送的视标信号控制数据进行比较，方向一致为匹配，不一致为不匹配；第4. 2、在等于或小于3次信号的甄别处理中，当首次等于2的匹配数使得视标大小变化趋向国际标准对数制视力数值的5. 2值，视标大小的控制数据为当前视标对应的视力数值与视标5. O对应值之和的1/2，重复以上第2步；第4. 3、在等于或小于3匹配数的信号甄别处理中，当首先等于2的不匹配数使得视标大小变化向国际标准对数制视力数值的4. O值方向倒退一个对应值，重复以上第2
I K
少；第4. 4、在系统确定“匹配”出现的第4. 2步重复后，首次“不匹配”出现的第4. 3 步视标对应的视力数值为视力检测者的视力真值，检测数据处理单元终止测试。其中，检测数据处理单元向检测视标显示单元发送的视标信号控制数据取自由上、下、左、右4个方向构成的枚举类，通过递归处理次数对4取模，获得控制视标方向的随机变换。本发明的主要优点和积极效果通过计算机数据处理技术使得人体视力检测的方法与流程发生变革。减少了医务人员数量，降低了医疗服务成本。通过计算机数据处理技术使得视力检测表中固定的印刷图标更新为液晶显示器中方向发生随机变化的显示视标。杜绝了受检人员凭借记忆力欺骗社会的现象发生，依靠计算机技术提高了社会体检的公平性。通过计算机数据处理技术使得人体视力检测的数据处理趋于智能化，视力检测结果更准确和更精细。通过计算机数据处理技术使得有关人群体检的信息处理的采集、打印、统计和存档变得更为简易和处理更方便。
图I本发明自适应视力检测智能系统组成框图。图2本发明自适应视力检测智能系统人机界面。图3测距为5米环境下的视标大小尺寸图。图4不同屏幕尺寸的视标大小尺寸图。图5选向触发单元表面布置示意图。图中，I受检者识别单元、2检测视标显示单元、3受检者、4选向触发单元、5检测数据处理单元、6检测信息管理单元。
具体实施例方式实施例I、自适应视力检测智能系统如图I所示，本发明提供的自适应视力检测智能系统的具体结构包括，受检者识别单元1，检测视标显示单元2，选向触发单元4，检测数据处理单元5，和检测信息管理单元 6 ;受检者识别单元、检测视标显示单元和选向触发单元是与计算机主机连接的外部设备。受检者识别单元I :射频识别(RFID)无线读写设备，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。即受检测者的个人识别信息作为数据库的关键值，使得视力检测信息管理单元实现有关受检人的信息管理。受检者的个人识别信息出现在检测视标显示单元的受检人信息栏时，系统自动进入单眼视力的自动测试时段。检测视标显示单元2 :视标显示单元的硬件设备可以是与计算机连接的液晶显示器，或者是投影仪。检测视标的清晰度与显示器的分辨率相关。一般情况下，我们选择分辨率为1024X768。检测视标的标准大小除了与视角相关，还与显示器屏幕尺寸、与显示器与检测对象的测试距离相关。标准视力表是根据视角的原理设计。所谓视角就是由外界两点发出的光线，经眼内结点所形成的夹角(就是外界物体的二点射入眼内相交时所构成角度)。 正常情况下，人眼能分辨出两点间的最小距离所形成的视角为最小视角，即一分视角。因此标准视力表就是以一分视角为单位进行设计。因此，我们假设视力检测距离是5米，显示器尺寸为19英寸(4 3);那么对数制标准约束下的检测视标大小尺寸(4. O至5. 3)如图3 所示。选向触发单元4 :该视力自动检测及数据处理的智能系统是一个人机互动的计算机智能处理系统。受检者应与视标显示单元的屏幕保持规定距离；单眼测试时应将另一只眼遮住。受检者在视标显示单元的屏幕上出现视标信号后的3秒钟时间间隔内，选择触发手中的选择器上的视标选向触发按钮。两眼测试的顺序为先左眼、后右眼。受检者在视力检测时可根据操作视标显示单元屏幕上的提示导航进行操作。选向触发单元。选择视标触发器单元功能设计是接收受检者通过手的运动发出的指令，并将指令通过蓝牙通讯单元传输到系统的视力检测数据处理单元。选择视标触发器单元硬件可以是分别标有四个视标方向的按钮遥控器，也可以是无线鼠标为了便于数据传输可靠、安全和方便使用，需要选择配对的蓝牙通讯适配器。视标触发器与蓝牙通讯在产品设计中组合成一体，其电源配置为4 伏到5伏的标准锂电池。检测数据处理单元5 :视力检测数据处理单元是整个自适应视力检测智能系统的核心单元。其功能是向检测视标显示单元发出符合规定的视标信号和接收来自选向触发单元及蓝牙通讯单元的视标选择信号。相关的视标信号在检测视标显示单元、受检者、选向触发单元、视力检测数据处理单元构成的数据流处理环路中出现循环现象。视力检测数据处理单元显示视标信号与选择视标信号的比差中，应用折半法数据挖掘处理技术，筛选出受检人的真实视力数据，即视力真值。但视力检测数据在线处理时，受检者的行为变化时，无论是符合系统操作规则，还是违反操作规则，都会引起视力检测数据在线处理单元的反应处理。检测信息管理单元6 :视力检测信息管理单元是自适应视力检测智能系统重要的信息管理和在线检测数据处理单元。其功能分为受检者个人信息识别、受检者视力检测结果存档、受检者全体视力统计评价、受检者视力检测结果数据库四个部分。其中，受检者个人信息识别、受检者视力检测结果存档、受检者全体视力统计评价与受检者视力检测结果数据库构成视力检测智能系统的信息管理功能框架。该框架完成受检者信息、受检结果数据信息的增、删、查、改和一般的统计处理，并担负完成向系统管理员和受检者输出检测报告的打印、存档功能。实施例2、自适应视力检测方法说明采用实施例I所述自适应视力检测智能系统实现自适应视力检测的方法包括第I、检测数据处理单元将通过处理后得到的视标大小和视标方向的控制数据传递给检测视标显示单元；第2、检测视标显示单元向站于规定距离外的受检者显示视标信号；第3、受检者阅读视标信号，选择并触发选向触发单元4上的对应方向键(见图 5)，向计算机主机发出回馈信号；第4、在计算机主机上运行的检测数据处理单元5对回馈信号进行甄别处理，或者给出测试者的视力真值，或者返回到第I步继续测试。第I步中所述的视标方向控制数据，取自由上、下、左、右4个方向构成的枚举类， 通过递归处理次数对4取模，获得控制视标方向的随机变换。所上所述，在5米测量距离条件下的视标大小控制数据，如下表I所示表1、5米测量距离条件下的视标大小控制数据
权利要求
1.自适应视力检测智能系统，其特征在于该系统的具体结构包括，受检者识别单元、检测视标显示单元、选向触发单元、检测数据处理单元和检测信息管理单元；检测数据处理单元和检测信息管理单元是设置在计算机主机上的功能单元，受检者识别单元、检测视标显示单元和选向触发单元是与计算机主机连接的外部设备；受检者识别单元射频识别无线读写设备，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据；检测视标显示单元检测视标显示单元的硬件设备是与计算机连接的液晶显示器或者投影仪；检测视标显示单元显示视标过程是在视力检测数据处理单元控制下，与受检者手中的选向触发单元的选择触键动作依序发生，每当视标出现时，视标方向发生上、下、左、右四个方向的随机选择变换；选向触发单元是分别标有四个视标方向和确认按钮的遥控器，或者是无线鼠标；检测数据处理单元检测数据处理单元是整个自适应视力检测智能系统的核心单元； 该单元向检测视标显示单元发出符合规定的视标信号和接收来自选向触发单元的视标选择信号；相关的视标信号在检测视标显示单元、选向触发单元和检测数据处理单元构成的数据流处理环路中循环；检测数据处理单元在显示视标信号与选择视标信号的比差中，应用折半法数据挖掘处理技术，筛选出受检者的真实视力数据，即视力真值；检测信息管理单元检测信息管理单元是自适应视力检测智能系统重要的信息管理单元；其功能分为受检者个人信息识别、受检者视力检测结果存档、受检者全体视力统计评价、受检者视力检测结果数据库四个部分；受检者个人信息识别、受检者视力检测结果存档、受检者全体视力统计评价与受检者视力检测结果数据库构成视力检测智能系统的信息管理功能框架；该框架完成受检者信息与受检结果数据信息的增、删、查、改和统计处理，并担负完成向系统管理员和受检者输出检测报告的打印、存档功能。
2.一种采用权利要求I所述的自适应视力检测智能系统的视力检测方法，其特征在于该方法包括第I、检测数据处理单元通过计算，得到有关视标大小及视标方向的视标信号控制数据，并发送给检测视标显示单元；第2、检测视标显示单元向站于规定距离外的受检者显示视标信号；第3、受检者阅读视标信号后，通过手中选向触发单元选择并触发与视标方向对应的功能键，向检测数据处理单元发出回馈信号；第4、检测数据处理单元对回馈信号进行甄别处理，或者给出测试者的视力真值，或者返回到第I步继续测试。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于第4步所述的检测数据处理单元对回馈信号进行甄别处理的内容及步骤包括第4. I、检测数据处理单元对受检者发出的视标选向回馈信号与检测视标显示单元的视标信号控制数据进行比较，方向一致为匹配，不一致为不匹配；第4. 2、在等于或小于3次信号的甄别处理中，当首次等于2的匹配次数使得视标大小变化趋向国际标准对数制的视力数值的5. 2值，视标大小的控制数据为当前视标对应视力数值与视标5. O对应值之和的1/2，重复权利要求2中的第2步；第4. 3、在等于或小于3次信号的甄别处理中，当首先等于2的不匹配次数使得视标大小变化向国际标准对数制视力数值的4. O值方向倒退一个对应值；重复权利要求2中的第2步。第4. 4、在系统确定“匹配”出现的第4. 2步重复后，首次出现“不匹配”的第4. 3的视标对应视力数值为视力检测者的视力真值，检测数据处理单元终止测试。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于检测数据处理单元向检测视标显示单元发送的视标信号控制数据取自由上、下、左、右4个方向构成的枚举类，通过递归处理次数对4取模，获得控制视标方向的随机变换。
全文摘要
自适应视力检测智能系统及视力检测方法。该系统包括受检者识别单元、检测视标显示单元、选向触发单元、检测数据处理单元和检测信息管理单元。该系统核心是由检测视标显示单元、选向触发单元、检测数据处理单元构成视力检测数据的自适应循环处理流程。每次检测视标显示单元上出现的视标信号发生四种方向的随机变换，视标大小与对数制国际视力检测标准匹配。受检者依据自身视力能力,选择触发按钮。检测数据处理单元通过蓝牙设备获得检测数据并经过若干次循环处理后，自动获得受检者的视力真值。这种自适应视力检测智能系统及视力检测方法，使得视力检测过程降低了医疗服务成本，并且使得视力检测流程变得更准确、精细、方便、快捷和智能化。
文档编号A61B3/032GK102599879SQ20121004244
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者仲伟佇, 余星 申请人:天津理工大学