用于估计个体的眼睛的屈光的方法、系统和计算机程序与流程

本发明涉及用于评估个体的眼睛的屈光的方法和系统。更具体地，本发明涉及用于估计个体的眼睛的屈光的方法和系统。本发明还涉及一种用于估计个体的眼睛的屈光的计算机程序。该方法、该系统和/或该计算机程序可以用于确定适合个体的眼科镜片的处方，或者用于根据所估计的屈光来制造眼科镜片。本发明还提供了可以用作用另一装置执行的进一步主观屈光的起点的屈光测量。

背景技术：

1、许多文献描述了用于测量个体的眼睛的屈光的装置和方法。主观屈光方法基于与观看不同视标并使用具有各种屈光矫正的一组镜片的个体的互动。客观屈光方法基于对所考虑的眼睛的光学特性的测量。特别地，用于测量客观屈光的一些方法和装置基于偏心摄影验光或光视网膜检影。

2、偏心摄影验光用于通过使用偏心光源照射用户的眼睛并用相机观察瞳孔的图像来执行客观屈光。在大多数情况下，反射光在检测到的图像中的瞳孔上形成具有被称为暗新月形的互补不发光形状的光形状。亮或暗的新月形的大小、形状和取向的分析能够根据偏心光源的位置来估计眼睛的屈光。例如，出版物w.wesemann、a.m.norcia、d.allen的“theory of eccentric photo refraction(photoretinoscopy):astigmatic eyes[偏心摄影验光(光视网膜检影)理论：散光眼]”，美国光学学会杂志a，第8卷，第12期，1991年，第2038-2047页或r.kusel、u.oechsner、w.wesemann、s.russlies、e.m.irmer和b.rassow的“light-intensity distribution in eccentric photorefraction crescents[偏心摄影验光新月形中的光强度分布]”，美国光学学会杂志a，第15卷，1500-1511(1998)披露了亮部分的解析表达式。在gekeler f、schaeffel f、howland hc、wattam-bell j的“measurementof astigmatism by automated infrared photoretinoscopy[通过自动化红外光视网膜检影测量散光]”，视光学和视力科学：美国视光学院官方出版物，1997年7月；74(7)：472-482，doi：10.1097/00006324-199707000-00013中描述了从沿着三条子午线的光梯度的测量值推导球镜、柱镜和轴位值的相当简单的方法。

3、然而，这些方法没有考虑眼睛的高阶像差。此外，这些出版物大多是理论性的，但是没有披露能够快速获得屈光测量值的方法和系统。而且，根据用户的屈光不正，可能难以检测到新月形。

4、在发达国家，专业验光师一般使用自动屈光仪。然而，这些系统既昂贵又笨重。

5、需要快速、小型、易用且低成本的、提供摄影验光的估计的系统和方法。

技术实现思路

1、因此，本发明的一个目的是提供一种用于估计个体的眼睛的屈光的方法，该方法包括以下步骤：

2、a)提供眼睛的获取的偏心摄影验光图像为n个的组，其中n是大于或等于一的整数；

3、b)初始化至少包括球镜的参数组的值；

4、c)根据参数组的值，使用模拟模型提供模拟的偏心摄影验光图像为n个的组；

5、d)确定获取的偏心摄影验光图像为n个的组与模拟的偏心摄影验光图像为n个的组之间的差异的估计量；

6、e)使用优化算法执行优化，以便通过调整参数组的值并迭代步骤c)和d)来优化所述估计量，以及

7、f)从参数组的调整值推导眼睛的至少一个屈光参数的估计值。

8、根据特定且有利的实施例，步骤a)包括以下步骤g)至i)，并且每个步骤c)包括以下步骤j)：

9、g)将包括具有孔径的图像捕获装置和多个m个光源的系统放置在眼睛前方，其中m是大于或等于二的整数，该多个m个光源围绕图像捕获装置的孔径偏心地布置在沿着横向于图像捕获装置的光轴的至少两个方向的确定位置处，该m个光源中的每个光源适于并被配置成用光脉冲照射眼睛；

10、h)使用该多个m个光源中的每个光源照射眼睛；

11、i)使用图像捕获装置记录眼睛的获取的偏心摄影验光图像为n个的组，其中n小于或等于m，获取的偏心摄影验光图像为n个的组中的每个图像表示由该多个m个光源中的至少一个光源的光脉冲照射的眼睛；

12、j)根据参数组的值，使用模拟模型产生模拟的偏心摄影验光图像为n个的组。

13、根据此方法的特定且有利的方面，步骤b)包括从获取的偏心摄影验光图像为n个的组选择获取的偏心摄影验光图像为三个的组，获取的偏心摄影验光图像为三个的组是使用沿着横向于图像捕获装置的光轴的三个方向布置的三个光源记录的；处理这三个获取的偏心摄影验光图像中的每一个，以便确定暗新月形大小和倾斜角，并从中推导三个方向的三个眼科焦度值。

14、根据实施例，m等于n，并且步骤h)包括顺序地使用该多个m个光源中的每个光源照射眼睛，并且步骤i)包括当眼睛被该多个m个光源中的一个光源的光脉冲照射时，获取偏心摄影验光图像为n个的组中的每个图像。

15、根据另一实施例，n小于m，并且步骤h)包括同时使用该多个m个光源中的两个光源照射眼睛的步骤，并且步骤i)包括当眼睛被两个光源的光脉冲照射时获取偏心摄影验光图像为n个的组中的一个图像的步骤。

16、有利地，所述模拟模型基于光强度分布的几何光学模型或基于光线跟踪模型。

17、根据特定方面，模拟模型进一步取决于：硬件参数，比如每个光源的功率；眼科参数，比如角膜反射；和/或操作参数，比如图像捕获装置相对于眼睛的位置。

18、根据另一特定方面，估计量基于获取的偏心摄影验光图像为n个的组与模拟的偏心摄影验光图像为n个的组之间的逐像素差异，或者估计量基于比较获取的偏心摄影验光图像为n个的预处理组和模拟的偏心摄影验光图像为n个的预处理组。

19、有利地，优化算法或最小化算法基于没有梯度计算的方法，比如单纯形或nelder-mead，或者基于具有梯度计算的方法，比如levenberg-marquardt。

20、根据实施例，该方法进一步包括确定图像捕获装置与眼睛之间的距离和/或图像捕获装置相对于眼睛的取向。

21、根据特定且有利的方面，参数组进一步包括眼睛的至少一个其他参数，包括：柱镜、轴位、瞳孔直径、高阶像差、半瞳孔距离、注视方向、红光反射量和斯泰尔斯-克劳福德参数(stiles-crawford parameter)。

22、根据特定方面，该方法是在图像捕获装置与眼睛之间的第一距离和第二距离处执行的。

23、优选地，该多个m个光源包括3、6、9或12个光源。

24、有利地，该多个m个光源包括发光二极管。

25、本发明的进一步的目的是提供一种用于估计个体的眼睛的屈光的系统，该系统适于与移动装置或远程计算机通信。

26、根据本发明，通过提供一种系统来实现上述目的，该系统包括图像捕获装置和多个m个光源，其中m是大于或等于二的整数，该多个m个光源围绕图像捕获装置偏心地布置在沿着横向于图像捕获装置的光轴的至少两个方向的确定位置处；该系统适于并被配置成使用该多个m个光源中的每个光源用光脉冲照射眼睛；该图像捕获装置被配置成记录眼睛的获取的偏心摄影验光图像为n个的组，其中n是小于或等于m的整数，获取的偏心摄影验光图像为n个的组中的每个图像表示由该多个m个光源中的至少一个光源的光脉冲照射的眼睛；该系统包括计算模块，该计算模块包括存储器和处理器，该处理器被布置成执行存储在存储器中的程序指令以：

27、k)初始化至少包括球镜的参数组的值；

28、l)基于参数组的值，使用模拟模型产生模拟的偏心摄影验光图像为n个的组；

29、m)计算获取的偏心摄影验光图像为n个的组与模拟的偏心摄影验光图像为n个的组之间的差异的估计量；

30、n)使用最小化算法，以便通过调整参数组的值并迭代步骤l)和m)来最小化所述估计量；以及

31、o)从参数组的调整值推导眼睛的至少一个屈光参数的估计值。

32、有利地，图像捕获装置和多个m个光源安装在可移除地附接到移动装置的附件上。

33、根据实施例，计算模块被包括在附件中。

34、根据另一实施例，计算模块被包括在移动装置或远程计算机中。

35、本发明的进一步的目的是提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，该一个或多个存储的指令序列可由处理器存取、并且当由处理器执行时使处理器至少执行以下步骤：

36、p)提供获取的偏心摄影验光图像为n个的组，其中，获取的偏心摄影验光图像为n个的组中的每个图像表示由多个m个光源中的至少一个光源的光脉冲照射的眼睛，该多个m个光源围绕图像捕获装置偏心地布置在沿着横向于图像捕获装置的光轴的至少两个方向的确定位置处，其中m是大于或等于二的整数，并且n是小于或等于m的整数；

37、q)初始化至少包括球镜的参数组的值；

38、r)基于参数组的值，使用模拟模型产生模拟的偏心摄影验光图像为n个的组；

39、s)计算获取的偏心摄影验光图像为n个的组与模拟的偏心摄影验光图像为n个的组之间的差异的估计量；

40、t)使用优化算法，以便通过调整参数组的值并迭代步骤r)和s)来优化所述估计量；以及

41、u)从参数组的调整值推导眼睛的至少一个屈光参数的估计值。