一种用于验光仪的人眼追踪装置及识别定位方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于验光仪的人眼追踪装置及识别定位方法，该方法包括获取人眼图像和显示屏的中心；对人眼图像进行处理确定连通区域集合；计算每个连通区域的质心；从连通区域集合中挑选一个连通区域，计算此连通区域的圆度；判断圆度是否大于设定阈值，若是则确定该连通区域为人眼瞳孔区域，该连通区域的质心为人眼瞳孔的中心；若否则将该连通区域删除，更新连通区域集合，返回从连通区域集合中挑选一个连通区域步骤；计算人眼瞳孔的中心与显示屏的中心的差值，并根据差值调整验光仪主体的位置。与现有技术中hough变换相比，本发明专利技术提供的方法或装置能够准确确定人眼位置并进行实时跟踪，且运算复杂度较低，可用于处理器配置较低的系统中。

Eye tracking device and identification method for refractometer

The invention discloses an eye tracking device and a recognition and positioning method for an optometer, which comprises acquiring the center of the eye image and a display screen, processing the eye image to determine a set of connected regions, calculating the centroid of each connected region, selecting a connected region from the set of connected regions, and calculating the connection. The center of mass of the connected region is the center of the pupil of the human eye. If the connected region is deleted, the set of connected regions is updated, and the step of selecting a connected region from the set of connected regions is returned. The difference between the center of the pupil and the center of the display is adjusted, and the position of the main body of the refractometer is adjusted according to the difference. Compared with the Hough transform in the prior art, the method or device provided by the present invention can accurately determine the position of the human eye and track it in real time, and the computational complexity is low, so it can be used in the system with low processor configuration.

【技术实现步骤摘要】
一种用于验光仪的人眼追踪装置及识别定位方法
本专利技术涉及定位追踪
，特别涉及一种用于验光仪的人眼追踪装置及识别定位方法。
技术介绍
全自动电脑验光仪是一种集光学测量、电子控制、精密机械、微控制器相互结合的光机电一体化的高新技术产品，主要应用于医院眼科和眼镜店的视功能检查和验光配镜，能够详细、快速、精确地测量出人眼屈光度的各项参数和视功能检查，并且可以显示和打印测量结果。人眼自动识别跟踪功能是通过检测的人眼的位置，控制电机移动实现的。当前，用于人眼识别的方法主要是hough变换，但hough变换检测时需要对每一个边缘像素点求出所有可能的圆心与半径，计算量非常大，检测速度慢，且hough变换还需要以卷积的形式对图像进行边缘提取，进一步增加了运算次数。此外，若采用hough变换来识别人眼瞳孔位置，对于采用单片机作为主处理器的验光仪来说，无疑带来了很大的计算量，不能达到实时检测及跟踪的目的。在此基础上，目前的验光仪均是以大幅提升硬件处理器速度、增加系统硬件成本为代价，引入hough变换算法来实现人眼瞳孔的实时识别与跟踪。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于验光仪的人眼追踪装置及识别定位方法，能够准确确定人眼位置并进行实时跟踪，且运算复杂度较低，可用于处理器配置较低的系统中。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种用于验光仪的人眼追踪装置，所述人眼追踪装置包括电机伺服主体以及设置在所述电机伺服主体上的验光仪主体；所述验光仪主体包括照明光源、摄像机、控制器以及显示屏；所述照明光源设置在所述摄像机的前方；所述摄像机经过所述控制器与所述显示器连接；所述摄像机用于获取人眼图像；所述控制器内存储显示屏的中心信息；所述电机伺服主体包括基座、设置在所述基座上的升降机构、设置在所述升降机构上的横移机构；所述验光仪主体设置所述横移机构上；所述控制器，与所述升降机构、所述横移机构均连接，用于根据获取的所述人眼图像和存储的所述显示屏的中心信息，输出第一控制信号和第二控制信号，并将所述第一控制信号传输至所述升降机构以控制所述升降机构沿竖直方向升降，将所述第二控制信号传输至所述横移机构以控制所述横移机构沿水平移动。可选的，所述升降机构包括第一电机、与所述第一电机的输出轴连接的第一立柱以及设置在所述第一立柱上的工作台；所述控制器与所述第一电机连接，用于将所述第一控制信号传输至所述第一电机，以控制所述第一电机旋转驱动所述第一立柱带动所述工作台沿竖直方向升降。可选的，所述横移机构包括设置在所述工作台上的第二电机、设置在所述第二电机两侧的第二立柱；所述第二立柱用于支撑所述验光仪主体。可选的，所述验光仪主体设有外壳；所述外壳的侧面设有齿条；所述第二电机的输出轴设有齿轮；所述齿条和所述齿轮相互齿合；所述控制器与所述第二电机连接，用于将所述第二控制信号传输至所述第二电机，以控制所述第二电机旋转驱动所述齿条和所述齿轮，进而带动所述外壳相对于所述第二立柱沿水平方向移动。可选的，所述电机伺服主体还包括支架和设置在所述支架上的横纵杆，所述支架设置在所述基座和所述第一电机之间；所述横纵杆用于调节所述支架的位置。可选的，所述照明光源包括第一照明光源和第二照明光源；所述第一照明光源、所述第二照明光源对称设置在所述摄像机的两侧。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种用于验光仪的人眼追踪装置，该装置包括电机伺服主体以及设置在电机伺服主体上的验光仪主体；验光仪主体包括照明光源、摄像机、控制器以及显示屏；电机伺服主体包括基座、设置在基座上的升降机构、设置在升降机构上的横移机构；验光仪主体设置横移机构上；控制器，与升降机构、横移机构均连接，用于根据获取的人眼图像和存储的显示屏的中心信息，输出第一控制信号和第二控制信号，并将第一控制信号传输至升降机构以控制升降机构沿竖直方向升降，将第二控制信号传输至横移机构以控制横移机构沿水平移动。与现有技术相比，本专利技术提供的装置能够自动实现人眼追踪，结构简单，易于操作。本专利技术还提供了一种用于验光仪的人眼识别定位方法，所述人眼识别定位方法应用于一种用于验光仪的人眼追踪装置上，所述人眼识别定位方法包括：获取人眼图像和显示屏的中心；对所述人眼图像进行处理，确定连通区域集合；所述连通区域集合为所述人眼图像中的所有的连通区域组成的集合；计算每个所述连通区域的质心；所述质心为所述连通区域的几何中心；从所述连通区域集合中挑选一个所述连通区域并标记；计算标记的所述连通区域的圆度；所述圆度为所述连通区域与圆形的相似度；判断所述圆度是否大于设定阈值，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述圆度大于所述设定阈值，则确定标记的所述连通区域为人眼瞳孔区域，并将标记的所述连通区域的质心确定为人眼瞳孔的中心；若所述第一判断结果表示所述圆度小于或者等于所述设定阈值，则确定标记的所述连通区域为非人眼瞳孔区域，并将标记的连通区域删除，更新所述连通区域集合，返回从所述连通区域集合中挑选一个所述连通区域并标记步骤；计算所述人眼瞳孔的中心与所述显示屏的中心的差值，并根据所述差值调整验光仪主体的位置。可选的，所述对所述人眼图像进行处理，确定连通区域集合，具体包括：采用全局阈值法，对所述人眼图像进行二值化处理，得到处理后的人眼图像；对所述处理后的人眼图像进行全区域扫描，确定连通区域集合。可选的，所述计算标记的所述连通区域的圆度，具体包括计算标记的所述连通区域的面积；采用逐段直线逼近曲线法，计算标记的所述连通区域的周长；根据以下公式计算标记的所述连通区域的圆度；所述公式为ρ＝4πAs/Ls；ρ表示圆度；As表示标记的所述连通区域的面积，Ls表示标记的所述连通区域的周长。可选的，所述计算所述人眼瞳孔的中心与所述显示屏的中心的差值，并根据所述差值调整验光仪主体的位置，具体包括：计算在竖直方向上所述人眼瞳孔的中心与所述显示屏的中心的第一差值，并根据所述第一差值调整升降机构的位置，进而调整所述验光仪主体的位置；计算在水平方向上所述人眼瞳孔的中心与所述显示屏的中心的第二差值，并根据所述第二差值调整横移机构的位置，进而调整所述验光仪主体的位置。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种用于验光仪的人眼识别定位方法，该方法包括获取人眼图像和显示屏的中心；对人眼图像进行处理确定连通区域集合；该连通区域集合为人眼图像中的所有的连通区域组成的集合；计算每个连通区域的质心；从连通区域集合中挑选一个连通区域，并计算该连通区域的圆度；判断圆度是否大于设定阈值，若是则确定该连通区域为人眼瞳孔区域，该连通区域的质心为人眼瞳孔的中心；若否则将该连通区域删除，更新连通区域集合，返回从连通区域集合中挑选一个连通区域步骤；计算人眼瞳孔的中心与显示屏的中心的差值，并根据差值调整验光仪主体的位置。与现有技术中的hough变换相比，本专利技术提供的人眼识别定位方法不需要通过卷积方式对人眼图像进行边缘提取，也不需要通过逐点映射参数空间的形式进行计算累计，寻找极大值的过程。因此本专利技术提供的方法不仅能够准确确定人眼位置并进行实时跟踪，而且运算复杂度较低，可用于处理器配置较低的系统中。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于验光仪的人眼追踪装置，其特征在于，所述人眼追踪装置包括电机伺服主体以及设置在所述电机伺服主体上的验光仪主体；所述验光仪主体包括照明光源、摄像机、控制器以及显示屏；所述照明光源设置在所述摄像机的前方；所述摄像机经过所述控制器与所述显示器连接；所述摄像机用于获取人眼图像；所述控制器内存储显示屏的中心信息；所述电机伺服主体包括基座、设置在所述基座上的升降机构、设置在所述升降机构上的横移机构；所述验光仪主体设置所述横移机构上；所述控制器，与所述升降机构、所述横移机构均连接，用于根据获取的所述人眼图像和存储的所述显示屏的中心信息，输出第一控制信号和第二控制信号，并将所述第一控制信号传输至所述升降机构以控制所述升降机构沿竖直方向升降，将所述第二控制信号传输至所述横移机构以控制所述横移机构沿水平移动。

【技术特征摘要】
1.一种用于验光仪的人眼追踪装置，其特征在于，所述人眼追踪装置包括电机伺服主体以及设置在所述电机伺服主体上的验光仪主体；所述验光仪主体包括照明光源、摄像机、控制器以及显示屏；所述照明光源设置在所述摄像机的前方；所述摄像机经过所述控制器与所述显示器连接；所述摄像机用于获取人眼图像；所述控制器内存储显示屏的中心信息；所述电机伺服主体包括基座、设置在所述基座上的升降机构、设置在所述升降机构上的横移机构；所述验光仪主体设置所述横移机构上；所述控制器，与所述升降机构、所述横移机构均连接，用于根据获取的所述人眼图像和存储的所述显示屏的中心信息，输出第一控制信号和第二控制信号，并将所述第一控制信号传输至所述升降机构以控制所述升降机构沿竖直方向升降，将所述第二控制信号传输至所述横移机构以控制所述横移机构沿水平移动。2.根据权利要求1所述的人眼追踪装置，其特征在于，所述升降机构包括第一电机、与所述第一电机的输出轴连接的第一立柱以及设置在所述第一立柱上的工作台；所述控制器与所述第一电机连接，用于将所述第一控制信号传输至所述第一电机，以控制所述第一电机旋转驱动所述第一立柱带动所述工作台沿竖直方向升降。3.根据权利要求2所述的人眼追踪装置，其特征在于，所述横移机构包括设置在所述工作台上的第二电机、设置在所述第二电机两侧的第二立柱；所述第二立柱用于支撑所述验光仪主体。4.根据权利要求3所述的人眼追踪装置，其特征在于，所述验光仪主体设有外壳；所述外壳的侧面设有齿条；所述第二电机的输出轴设有齿轮；所述齿条和所述齿轮相互齿合；所述控制器与所述第二电机连接，用于将所述第二控制信号传输至所述第二电机，以控制所述第二电机旋转驱动所述齿条和所述齿轮，进而带动所述外壳相对于所述第二立柱沿水平方向移动。5.根据权利要求2所述的人眼追踪装置，其特征在于，所述电机伺服主体还包括支架和设置在所述支架上的横纵杆，所述支架设置在所述基座和所述第一电机之间；所述横纵杆用于调节所述支架的位置。6.根据权利要求1所述的人眼追踪装置，其特征在于，所述照明光源包括第一照明光源和第二照明光源；所述第一照明光源、所述第二照明光源对称设置在所述摄像机的两侧。7.一种用于验光仪的人眼识别定位方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈友华，李金瑜，阎洁，杜晓军，郭智勇，赵俊奇，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14