一种视力自动检测方法及系统

技术领域

本发明涉及一种健康检测平台，尤其是涉及一种视力自动检测方法及系统。

背景技术

我国学生的近视呈现高发、低龄化趋势，严重影响孩子们的身心健康，这是一个关系国家和民族未来的大问题，必须高度重视，不能任其发展。因此需要为国家教育部门、卫生系统提供在校学生视力健康大数据可视化系统、近视防控工作评议考核依据及系统防控方案，进行视力筛查工作并建立档案。视力筛查工作主要包含视力检测和屈光检测，青少年眼健康筛查档案的建立，辐射所有在校学生，数量大、人数多、工作任务繁重。

目前的视力检测实现操作方式：

1)传统灯箱视力表检测：医生站在灯箱边上指挥完成全检测流程，手工记录检测数据；

A、每个被测者都需要医生的一对一服务，非常辛苦；

B、筛查现场一般在学校礼堂或是体育馆展开，空间非常大、人多噪声嘈杂、医生需要很大的声音才能与被测者沟通，嗓子受不了，也有可能指令传达不到或是传达错误；

C、检测数据手工输入或是记录，工作量很大而且极容易出错。

2)电子视力表检测：医生坐在被测者身边在移动设备上指挥完成全检测流程，系统自动记录检测数据；

被测者需要医生一对一服务，被测者数量巨大，极大的增加了筛查成本。

发明内容

本发明提供了一种视力自动检测方法及系统，解决了对于被测视力人数众多，工作量大且容易出错的问题，其技术方案如下所述：

一种视力自动检测方法及系统，包括以下步骤：

S1.获取被测者信息，通过智能终端扫码或摄像头人脸识别被测者身份；

S2.开始测试，通过屏幕显示视力表测试图像；

S3.被测者看到图像做出相应方向的手势；

S4.摄像头获取图像，手势识别装置识别手势方向；

S5.系统判断手势方向是否与图像方向一致；

S6.系统自动记录被测者测试结果；

S7.测试结束，屏幕提示被测者完成，并自动上传测试结果到系统。

进一步的，步骤S1和步骤S2中，开始测试前，被测者根据屏幕提示信息站好指定位置，并根据屏幕显示的内容学习手势动作。

进一步的，所述步骤S2-S7，需要进行两次，分别对被测者的左、右眼进行测试。

进一步的，步骤S5中，系统判断手势方向是否与图像方向一致，从4.0开始随机指向视标，每行指1个视标，答对后自动向下跳一行，直至答错；

从开始答错行逐个随机指不同视标：

1)4.0答错：不再指视标，自动判定结果“<4.0”；

2)4.1-4.2答错：直接上跳上一行视标；

3)4.3-4.6答错：该行需指3个视标，答对2个为该行视力，答错2个上跳上一行视标；

4)4.7-4.9答错：该行需指5个视标，答对3个为该行视力，答错3个上跳上一行视标；

5)5.0-5.3答错：该行需指7个视标，答对4个为该行视力，答错4个上跳上一行视标。

进一步的，步骤S2中，屏幕通过机械视力表替代，所述机械视力表包括背板、视标电机、发光板、视标，所述发光板在每个视标下方都设置有一个红色指示灯，视标电机固定在背板上，前端的电机轴穿过发光板固定连接视标，每个视标都对应一个视标电机，视标电机线和红色指示灯连接到调整装置，所述调整装置与本方法的系统相连接，接收系统指令。

进一步的，控制装置设置有输入装置，用于向调整装置发送指令，所述调整装置用于对机械视力表的视标进行随机调整，包括对于视标的数量、行数、角度进行调整。

在调整好视标后，进行视标选择时，通过红色指示灯进行视标选择，或者通过手持移动设备发出声音指示。

包括视力表显示屏、手持移动设备、手势识别装置、控制装置，所述控制装置包括业务处理装置和数据分析装置，所述控制装置与手势识别装置、视力表显示屏、手持移动设备分别相连接；

所述手势识别装置设置有摄像头，用于通过摄像头拍摄被测者的图像；手势识别装置与数据分析装置相连接，所述数据分析装置通过分析图像，识别被测者的手势；

所述手持移动设备与业务处理装置相连接，用于接收手势是否正确的相关结果；

数据分析装置能够向业务处理装置发送手势识别处理的结果。

控制装置还连接有智能终端扫码或摄像头人脸识别装置，用于识别进入的被测者的身份。

所述业务处理装置对于手持移动设备的操作，也能够进行数据的接收，并对数据进行处理。

本发明提供的视力自动检测方法及系统，不需要医生参与，被测者自主完成视力检测流程，系统自动记录检测数据。

附图说明

图1是本发明提供的视力自动检测系统的示意图；

图2是本发明提供的视力自动检测方法的流程示意图；

图3是判断的操作示意图；

图4是机械视力表的结构示意图；

图5是图4的部分结构放大示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的视力自动检测系统包括视力表显示屏、手持移动设备、手势识别装置、控制装置，所述控制装置包括业务处理装置和数据分析装置，所述控制装置与手势识别装置、视力表显示屏、手持移动设备分别相连接。

所述手势识别装置设置有摄像头，用于通过摄像头拍摄被测者的图像，图像中包括手势。手势识别装置与数据分析装置相连接，所述数据分析装置通过分析图像，识别被测者的手势。

所述手持移动设备与业务处理装置相连接，用于接收手势是否正确的相关结果。业务处理装置对于手持移动设备的操作，也能够进行数据的接收，并对数据进行处理。

数据分析装置能够向业务处理装置发送手势识别处理的结果。

所述控制装置还连接有智能终端扫码或摄像头人脸识别装置，用于识别进入的被测者的身份。

如图2所示，所述的视力自动检测方法包括以下步骤：

S1.获取被测者信息，通过智能终端扫码或摄像头人脸识别被测者身份；

S2.开始测试，通过屏幕显示视力表测试图像；

S3.被测者看到图像做出相应方向的手势；

S4.摄像头获取图像，手势识别装置识别手势方向；

S5.系统判断手势方向是否与图像方向一致；

S6.系统自动记录被测者测试结果；

S7.测试结束，屏幕提示被测者完成，并自动上传测试结果到系统。

其中，在步骤S2开始测试前，被测者根据屏幕提示信息站好指定位置，并根据屏幕显示的内容学习手势动作。手势识别在于检测模型的建立，采用轻量级的深层神经网络MobileNet-SSD网络结构，轻量级、低延迟、深度可分解卷积，训练效率及准确率提升。

手势识别的数据预处理包括随机crop，随机expansion，随机水平翻转，随机缩放，亮度，色调，饱和度，对比度。学习率按照cos的方式不断下降，然后突然升高再不断下降的方式。识别时，对输入图像进行多种尺寸的选择。

开始测试后，步骤S2-S7，需要进行两次，分别对被测者的左、右眼进行测试。

步骤S4中，手势识别装置通过摄像头监控用户动作，并识别手势指向。

如图3所示，其中步骤S5进行测试时，系统判断手势方向是否与图像方向一致，采用标准检测模式，从4.0开始随机指向视标，每行指1个视标，答对后自动向下跳一行，直至答错。

从开始答错行逐个随机指不同视标：

1)4.0答错：不再指视标，自动判定结果“<4.0”；

2)4.1-4.2答错：直接上跳上一行视标；

3)4.3-4.6答错：该行需指3个视标，答对2个为该行视力，答错2个上跳上一行视标；

4)4.7-4.9答错：该行需指5个视标，答对3个为该行视力，答错3个上跳上一行视标；

5)5.0-5.3答错：该行需指7个视标，答对4个为该行视力，答错4个上跳上一行视标。

每行的视标，通过系统随机确定，但不重复。

但是本系统因为采用屏幕显示视力表，对于被测者根据屏幕显示的内容学习手势动作不能在有效时间内学习成功的，或者在测试过程中经过3次手势识别不清楚的，被测者可以通过手持移动设备进行方向的指定，进行测试。

在某些情况下，屏幕出现问题，或者被测者对于屏幕的光源不能适应，则对于屏幕，本发明也有替代的机械视力表。

如图4和图5所示，本发明采用了机械视力表，所述机械视力表包括背板1、视标电机2、发光板3、视标5，视力表的各个视标5都通过后面的视标电机2进行固定，所述视标电机2采用步进电机，其电机轴5连接到视标5。视标电机2的后端固定在背板1上。

所述机械视力表连接到调整装置，所述调整装置与控制装置相连接，所述调整装置与所有视标5的视标电机2线连接，通过调整装置控制视标5的随机转动。

调整方式如下步骤：

1)在控制装置输入调整的视标数量，比如输入5，则机械视力表对于下一个被测者进行视标调整，调整数量为5；调整的视标数量输入总数一般为3-8；不输入则不调整；

2)在控制装置输入调整的行数，比如输入3，则对于下一个被测者进行前，随机对三行的视标进行调整，一共调整5个；或者输入6-8，则对第6行到第8行的视标进行调整，一共调整5个；其中设置调整的行数，行数的所有视标数量小于调整的视标数量，则报错；如果不输入，则默认对所有的行数进行随机选择；

3)在控制装置输入调整的角度，可以设置90度、180度、270度，选择后，对于选中的行数、视标数量调整时，顺时针调整对应角度；如果不输入，则对选中的视标进行随机调整。

4)在调整好视标后，进行视标选择时，可以通过在发光板上每个视标下方设置红色指示灯，进行视标选择，或者通过手持移动设备发出声音指示。

每次通过手势识别，或者通过手持移动设备进行视标方向的选择，进而实现视力表的测试。

本发明通过人工智能+电子视力表检测。具备以下优势：

1)无人工干预，被测者自主完成检测，优点是降低成本、提高了效率、提高了检测的统一规范性；

2)自动比对被测者信息，自动记录检测结果，并上传数据；

3)识别度99.9％，全天候工作；

4)把该系统封装成一体机，可以放到学校，随时开展筛查工作。