基于MEMS手势识别的视力检验系统、方法及装置

本发明涉及视力检测，具体涉及一种基于mems手势识别的视力检验系统、方法及装置。

背景技术：

1、在中国新医改的大背景下，智能电子医疗检测仪器正在走进寻常百姓的生活，例如血压血糖检测仪、心率测量仪等，给人们带来很大的便利。然而，视力检测这一基本的体检项目却仍旧沿用老旧的人工检测方法，每位测量者都需要在医生的配合下完成测量，检测效率低，且消耗大量人力资源，极不方便。

2、目前，市面上也逐渐出现电子视力检测仪，主要由电脑、显示屏(显示视力表)、电源适配器、遥控器等组成，其具有操作不便、外部设备繁多、连接线杂乱、体积庞大等缺点，导致其普及程度不高。为了进一步提高电子视力检测仪的适用性，降低视力测试者的操作难度，有研究者提出基于手势识别的自助视力检测系统。该类系统是利用摄像头获取视力测试者的指示方向，然后再判断视力值，代替传统的按键或者遥控，实现了更为简单智能的人机交流方式。

3、但是，基于成像识别手势的视力检测方法存在以下缺点：

4、1、方向识别的正确率容易受到摄像头成像质量、测试环境的影响，有文献报道其正确率仅为80％左右；

5、2、图像处理需要用到算力较大的处理器，如电脑、树莓派等，成本较高。

技术实现思路

1、针对所述缺陷，本发明实施例公开了一种基于mems手势识别的视力检验系统，其检验效率高、准确率高、成本低。

2、本发明实施例第二方面公开了一种基于mems手势识别的视力检验系统，包括视力表单元、led驱动电路、单片机、手势识别装置，所述视力表单元的第一表面上设有供检验者观察并进行相应手势运动的多个字符模块，视力表单元的第二表面上设有led灯组，所述led灯组包括若干个led灯珠，且所述led灯珠与字符模块分别一一对应，所述单片机用于发送亮灯指令以通过所述led驱动电路驱动led灯组中任意一个led灯亮灯，所述手势识别装置安装在检验者的手部并用于采集检验者手势运动的空间姿态发送至单片机，以使单片机根据所述空间姿态计算检验者的手势运动方向，并与亮灯的led灯所对应的字符模块朝向比对。

3、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述手势识别装置包括mpu6050陀螺仪传感芯片，所述单片机为stm32f1032et6芯片，led驱动电路包括max7219芯片，所述mpu6050陀螺仪传感芯片的scl引脚连接stm32f1032et6芯片的pb10引脚，所述mpu6050陀螺仪传感芯片的sda引脚连接stm32f1032et6芯片的pb1引脚，所述max7219芯片的load引脚连接stm32f1032et6芯片的pg2引脚，所述max7219芯片的clk引脚连接stm32f1032et6芯片的pg3引脚，所述max7219芯片的din引脚连接stm32f1032et6芯片的pg4引脚。

4、本发明实施例第二方面公开了一种基于mems手势识别的视力检验方法，包括：

5、从led灯组中任意选取一排led灯珠为初始检验行，并从所述初始检验行中任意控制一颗led灯珠点亮；

6、采集检验者手势运动的空间姿态并记录从led灯珠点亮到采集到所述空间姿态之间的时长；

7、根据所述空间姿态计算检验者的手势运动方向，获取点亮的led灯珠对应的字符模块的朝向，判断所述手势运动方向是否与字符模块的朝向一致；

8、当一致时，累计正确次数，且当正确次数超过第一阈值时，从led灯组中选取另一排led灯珠为检验行，从所述检验行中任意控制一颗led灯珠点亮；

9、当不一致时，累计错误次数，当错误次数超过第二阈值时，结束测试，输出测试结果。

10、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述第一阈值为3。

11、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，还包括：

12、第二阈值根据从led灯珠点亮到采集到所述空间姿态之间的时长动态调节。

13、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述第二阈值根据从led灯珠点亮到采集到所述空间姿态之间的时长动态调节，包括：

14、设置第二阈值的阈值范围，所述阈值范围包括最小阈值和最大阈值；

15、当检验者的手势运动方向与字符模块的朝向一致时，获取当前的从led灯珠点亮到采集到所述空间姿态之间的时长；

16、基于所述时长进行加权计算获得阈值结果，其中当所述阈值结果小于最小阈值时，定义第二阈值等于最小阈值，当所述阈值结果大于最小阈值时，定义第二阈值等于最大阈值，当阈值结果在阈值范围内时，则第二阈值等于所述阈值结果。

17、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述基于所述时长进行加权计算获得阈值结果，包括：

18、基于公式：4+(t-40)*0.025计算加权阈值，所述t为所述时长，4为最小阈值，且最大阈值为8；

19、对所述加权阈值进行四舍五入处理或者去除小数点处理得到阈值结果。

20、本发明实施例第三方面公开一种基于mems手势识别的视力检验装置，包括：

21、灯珠点亮模块：用于从led灯组中任意选取一排led灯珠为初始检验行，并从所述初始检验行中任意控制一颗led灯珠点亮；

22、时长计算模块：用于采集检验者手势运动的空间姿态并记录从led灯珠点亮到采集到所述空间姿态之间的时长；

23、朝向判断模块：用于根据所述空间姿态计算检验者的手势运动方向，获取点亮的led灯珠对应的字符模块的朝向，判断所述手势运动方向是否与字符模块的朝向一致；

24、正确累计模块：用于当朝向一致时，累计正确次数，且当正确次数超过第一阈值时，从led灯组中选取另一排led灯珠为检验行，从所述检验行中任意控制一颗led灯珠点亮；

25、错误累计模块：用于当朝向不一致时，累计错误次数，当错误次数超过第二阈值时，结束测试，输出测试结果。

26、本发明实施例第四方面公开一种电子设备，包括：存储有可执行程序代码的存储器；与所述存储器耦合的处理器；所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，用于执行本发明实施例第二方面公开的基于mems手势识别的视力检验方法。

27、本发明实施例第四方面公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行本发明实施例第二方面公开的基于mems手势识别的视力检验方法。

28、与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

29、本发明实施例中使用mems陀螺仪识别手势指向，对方向进行运算和判断，不受光照等环境的影响，识别正确率可高达95％以上，并且系统简单，通过单片机就可实现对手势的方向识别和判断，并且效率高，实施例的成本低，只需要在传统视力表的背面放置led阵列，通过点亮led灯就可以进行视力检验。

技术特征：

1.一种基于mems手势识别的视力检验系统，其特征在于，包括视力表单元、led驱动电路、单片机、手势识别装置，所述视力表单元的第一表面上设有供检验者观察并进行相应手势运动的多个字符模块，视力表单元的第二表面上设有led灯组，所述led灯组包括若干个led灯珠，且所述led灯珠与字符模块分别一一对应，所述单片机用于发送亮灯指令以通过所述led驱动电路驱动led灯组中任意一个led灯亮灯，所述手势识别装置安装在检验者的手部并用于采集检验者手势运动的空间姿态发送至单片机，以使单片机根据所述空间姿态计算检验者的手势运动方向，并与亮灯的led灯所对应的字符模块朝向比对。

2.根据权利要求1所述的视力检验系统，其特征在于，所述手势识别装置包括mpu6050陀螺仪传感芯片，所述单片机为stm32f1032et6芯片，led驱动电路包括max7219芯片，所述mpu6050陀螺仪传感芯片的scl引脚连接stm32f1032et6芯片的pb10引脚，所述mpu6050陀螺仪传感芯片的sda引脚连接stm32f1032et6芯片的pb1引脚，所述max7219芯片的load引脚连接stm32f1032et6芯片的pg2引脚，所述max7219芯片的clk引脚连接stm32f1032et6芯片的pg3引脚，所述max7219芯片的din引脚连接stm32f1032et6芯片的pg4引脚。

3.一种基于mems手势识别的视力检验方法，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的基于mems手势识别的视力检验方法，其特征在于，所述第一阈值为3。

5.根据权利要求3所述的基于mems手势识别的视力检验方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求3所述的基于mems手势识别的视力检验方法，其特征在于，所述第二阈值根据从led灯珠点亮到采集到所述空间姿态之间的时长动态调节，包括：

7.根据权利要求6所述的基于mems手势识别的视力检验方法，其特征在于，所述基于所述时长进行加权计算获得阈值结果，包括：

8.一种基于mems手势识别的视力检验装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储有可执行程序代码的存储器；与所述存储器耦合的处理器；所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，用于执行权利要求3至7任一项所述的基于mems手势识别的视力检验方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行权利要求3至7任一项所述的基于mems手势识别的视力检验方法。

技术总结
本发明实施例公开了基于MEMS手势识别的视力检验系统、方法及装置，系统包括视力表单元、LED驱动电路、单片机、手势识别装置，视力表单元的第一表面上设有供检验者观察并进行相应手势运动的多个字符模块，视力表单元的第二表面上设有LED灯组，所述LED灯组包括若干个LED灯珠，单片机用于发送亮灯指令以通过所述LED驱动电路驱动LED灯组中任意一个LED灯亮灯，所述手势识别装置安装在检验者的手部并用于采集检验者手势运动的空间姿态发送至单片机。实施例中不受光照等环境的影响，识别正确率可高达95％以上，并且系统简单，通过单片机就可实现对手势的方向识别和判断，并且效率高，实施例的成本低，通过点亮LED灯就可以进行视力检验。

技术研发人员：齐攀,陈超越
受保护的技术使用者：广州番禺职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13