基于图像分析的智能视力检测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种基于图像分析的智能视力检测仪，其采用显示屏显示带有方向的视力检测标识，并基于图像分析技术来识别使用者的手势方向，根据每一次的视力检测结果来更新下一视力检测标识的方向和/或大小，直至检测结束；相较于传统技术而言，本发明专利技术可以帮助使用者独立完成自己的视力测试，并且与目前视力检测机构测视力的方式相同，使用十分方便。

Intelligent vision tester based on image analysis

The invention discloses an intelligent visual detection instrument based on image analysis, the display of visual inspection mark with the direction, and the direction of gesture based image analysis techniques to identify users, to update the next vision detection identifies the direction and / or size based on vision detection results each time, until the end of detection; compared with the traditional technology, the invention can help the user to independently test your eyesight, and the same with the current visual detection mechanism for measuring visual acuity, very easy to use.

【技术实现步骤摘要】
基于图像分析的智能视力检测仪
本专利技术涉及图像处理与模式识别技术，尤其涉及一种基于图像分析的智能视力检测仪。
技术介绍
随着科技水平的提高，电脑、智能手机、平板电脑等高科技产品普及度越来越高，这些电子产品的使用确实给我们的生活带来了很多便利，但是不可忽视的是它们同时也带来了很多危害，其中对视力的伤害尤其不可忽视。不论从美观还是健康的角度考虑，对视力的保护都十分重要，尤其是对成长期的青少年而言，外界的刺激和自身不良用眼习惯很容易导致视力下降。目前，视力检测通常在特定检测机构(例如，医院或者配镜机构的验光室)采用人工的方式进行，使得用户无法独立进行视力检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于图像分析的智能视力检测仪，以达到让使用者可以随时随地独立进行视力测试的目的。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于图像分析的智能视力检测仪，包括：图像采集模块、人脸检测模块、手势识别模块、视力表显示模块，以及语音提示和结果显示模块；其中：所述图像采集模块，用于采集外界图像，供人脸检测模块与手势识别模块使用；所述人脸检测模块，用于根据图像采集模块采集到的图像来进行人脸检测，若连续多次均检测到人脸，则标定手势检测范围，并通知视力表显示模块开始视力检测；所述视力表显示模块，用于根据视力检测算法，来显示带有方向的视力检测标识，还用于根据检测结果来更新下一视力检测标识的方向和/或大小；所述手势识别模块，用于在标定的手势检测范围内，通过肤色检测得到手的轮廓并分析得到使用者当前的手势指向；所述语音提示和结果显示模块，用于比较视力表显示模块发送的当前带有方向的视力检测标识的期望指向，与手势识别模块识别的手势指向，获得的检测结果通过语音播报与屏幕显示的方式输出。人脸检测过程如下：基于预先训练好的Haar特征分类器进行人脸检测，并在Haar特征分类器检测结果中，去掉面积小于预定值的干扰项；再计算检测结果中肤色块所占的比例，当该比例达到一定值时认为检测到了一张人脸。所述在标定的手势检测范围内，通过肤色检测得到手的轮廓并分析得到使用者当前的手势指向包括：从图像中将标定的手势检测范围切割出来；通过肤色检测的方法获得肤色块的轮廓，遍历找出最大轮廓，即为疑似手势轮廓；通过疑似手势轮廓的大小及长宽比判断是否为干扰，若判断为干扰说明使用者还未进行指向；否则，表示检测到手势轮廓；遍历手势轮廓上的所有点，寻找手势轮廓上到轮廓重心的距离为极大值的点，排除两侧的连续下降点数小于预设值的干扰极值点；计算剩下的极值点中两侧下降点的平均距离下降速度，下降速度最快的点即为轮廓上最突出的点，对应使用者指向某一方向时的指尖点；将指尖点逆时针方向的一段轮廓拟合成直线，计算直线与横轴的夹角，夹角小于分界角度则认为使用者指向横向，否则认为指向竖向；若判断为横向，则检查轮廓重心的横向相对位置，其相对位置与指向相反，即重心在右半部分说明指向左，反之指向右；若判断为竖向，则检查轮廓重心的竖向相对位置，其相对位置也与指向相反，即重心在下半部分说明指向上，反之指向下。所述根据视力检测算法，来显示带有方向的视力检测标识，还用于根据检测结果来更新下一视力检测标识的方向和/或大小包括：视力检测标识的从大到小共有N行，每一行都包含大小相同但方向不同的若干视力检测标识；初始阶段，从第i行中随机选取一个方向的视力检测标识显示；之后，继续使用从第i行中随机选取另一方向的视力检测标识显示，如果连续多次检测结果正确，则进入下降模式；如果连续多次检测结果错误，则进入上升模式；在下降模式中，从第i+1行中随机选取一个方向的视力检测标识显示；在上升模式中，从第i-1行中随机选取一个方向的视力检测标识显示。在下降模式中，如果连续多次检测结果正确，且i+1等于N，则视力检测结束；如果连续多次检测结果正确，且i+1小于N，则从第i+2行中随机选取一个方向的视力检测标识显示；如果连续多次检测结果错误，则视力检测结束；在上升模式中，如果连续多次检测结果错误，且i-1等于1，则视力检测结束；如果连续多次检测结果错误，且i+1大于1，则从第i-2行中随机选取一个方向的视力检测标识显示；如果连续多次检测结果正确，则视力检测结束。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，采用显示屏显示带有方向的视力检测标识，并基于图像分析技术来识别使用者的手势方向，根据每一次的视力检测结果来更新下一视力检测标识的方向和/或大小，直至检测结束；相较于传统技术而言，本专利技术可以帮助使用者独立完成自己的视力测试，并且与目前视力检测机构测视力的方式相同，使用十分方便。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于图像分析的智能视力检测仪的示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于图像分析的智能视力检测仪的工作流程图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。图1为本专利技术实施例提供的一种基于图像分析的智能视力检测仪的示意图。如图1所示，其主要包括：图像采集模块、人脸检测模块、手势识别模块、视力表显示模块，以及语音提示和结果显示模块；其中：所述图像采集模块，用于采集外界图像，供人脸检测模块与手势识别模块使用；所述人脸检测模块，用于根据图像采集模块采集到的图像来进行人脸检测，若连续多次均检测到人脸，则标定手势检测范围，并通知视力表显示模块开始视力检测；所述视力表显示模块，用于根据视力检测算法，来显示带有方向的视力检测标识，还用于根据检测结果来更新下一视力检测标识的方向和/或大小；所述手势识别模块，用于在标定的手势检测范围内，通过肤色检测得到手的轮廓并分析得到使用者当前的手势指向；所述语音提示和结果显示模块，用于比较视力表显示模块发送的当前带有方向的视力检测标识的期望指向，与手势识别模块识别的手势指向(即实际指向)，获得的检测结果通过语音播报与屏幕显示的方式输出。为了便于理解，下面结合附图2对智能视力检测仪的工作过程做详细说明。视力检测开始之前，由图像采集模块采集外界图像，示例性的，可以设定适当短间隔(例如，2s)不断采集实时图像。由人脸检测模块识别是否有人脸，在检测到人脸后，检查人脸大小防止站位过近或过远，检查人脸位置防止站位过偏，最终确定是否为有效人脸，当连续两次均检测到有效人脸时，认为可以开始视力测试，并标定一个手势检测范围，为了去除背景干扰可以选定上衣范围作为手势检测范围。示例性的，可以采用如下方式进行人脸检测：基于预先训练好的Haar特征分类器进行人脸检测，并在Haar特征分类器检测结果中，去掉面积小于预定值的干扰项；再计算检测结果中肤色块所占的比例，当该比例达到一定值时认为检测到了一张人脸。视力检测开始后，视力表显示模块基于视力检测算法，在显示屏幕上显示带有方向的视力检测标识，此时在采集到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像分析的智能视力检测仪，其特征在于，包括：图像采集模块、人脸检测模块、手势识别模块、视力表显示模块，以及语音提示和结果显示模块；其中：所述图像采集模块，用于采集外界图像，供人脸检测模块与手势识别模块使用；所述人脸检测模块，用于根据图像采集模块采集到的图像来进行人脸检测，若连续多次均检测到人脸，则标定手势检测范围，并通知视力表显示模块开始视力检测；所述视力表显示模块，用于根据视力检测算法，来显示带有方向的视力检测标识，还用于根据检测结果来更新下一视力检测标识的方向和/或大小；所述手势识别模块，用于在标定的手势检测范围内，通过肤色检测得到手的轮廓并分析得到使用者当前的手势指向；所述语音提示和结果显示模块，用于比较视力表显示模块发送的当前带有方向的视力检测标识的期望指向，与手势识别模块识别的手势指向，获得的检测结果通过语音播报与屏幕显示的方式输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像分析的智能视力检测仪，其特征在于，包括：图像采集模块、人脸检测模块、手势识别模块、视力表显示模块，以及语音提示和结果显示模块；其中：所述图像采集模块，用于采集外界图像，供人脸检测模块与手势识别模块使用；所述人脸检测模块，用于根据图像采集模块采集到的图像来进行人脸检测，若连续多次均检测到人脸，则标定手势检测范围，并通知视力表显示模块开始视力检测；所述视力表显示模块，用于根据视力检测算法，来显示带有方向的视力检测标识，还用于根据检测结果来更新下一视力检测标识的方向和/或大小；所述手势识别模块，用于在标定的手势检测范围内，通过肤色检测得到手的轮廓并分析得到使用者当前的手势指向；所述语音提示和结果显示模块，用于比较视力表显示模块发送的当前带有方向的视力检测标识的期望指向，与手势识别模块识别的手势指向，获得的检测结果通过语音播报与屏幕显示的方式输出。2.根据权利要求1所述的一种基于图像分析的智能视力检测仪，其特征在于，人脸检测过程如下：基于预先训练好的Haar特征分类器进行人脸检测，并在Haar特征分类器检测结果中，去掉面积小于预定值的干扰项；再计算检测结果中肤色块所占的比例，当该比例达到一定值时认为检测到了一张人脸。3.根据权利要求1所述的一种基于图像分析的智能视力检测仪，其特征在于，所述在标定的手势检测范围内，通过肤色检测得到手的轮廓并分析得到使用者当前的手势指向包括：从图像中将标定的手势检测范围切割出来；通过肤色检测的方法获得肤色块的轮廓，遍历找出最大轮廓，即为疑似手势轮廓；通过疑似手势轮廓的大小及长宽比判断是否为干扰，若判断为干扰说明使用者还未进行指向；否则，表示检测到手势轮廓；遍历手势轮廓上的所有点，寻找手势轮廓上到轮廓重心的距离为极大值的点，排除两侧的连续下降点数小于预设值的干扰极值点；...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明，乔一涵，李俊杰，
申请(专利权)人：朱明，乔一涵，李俊杰，
类型：发明
国别省市：安徽,34