本發(fā)明涉及弱視的治療設備，且特別涉及一種基于ar技術的弱視治療系統。

背景技術：

弱視是一種嚴重危害兒童視力功能的眼病，目前基于傳統遮蓋法設計的弱視檢測矯正系統普遍具有因遮蓋會影響到患者的日常生活且影響美觀，從而使得患者醫(yī)從性差，中途放棄治療比例高；每次治療時間不長，并且必須去到醫(yī)院面對面交流和隨訪部分患者愈后不佳，治療效果不顯著；部分患者愈后復發(fā)難以避免；愈后患者的立體視恢復不理想等各種缺點。

近年來隨著電子產品的日益進步，新型的基于液晶顯示屏的眼鏡被引入弱視治療的研究中。但現有的弱視矯正設備與傳統遮蓋法弱視治療設備相比，僅改善了治療眼鏡的外觀。雖然此改變下患者醫(yī)從性有所提高，但是由于采用可調透明度鏡片，只能調整一個透明度視覺相關屬性，且透明度采取手動調整，勢必造成用戶由于不科學的切換透明度從而在戶外環(huán)境下高環(huán)境光亮和顯示內容對比不足或者室內暗低環(huán)境光亮造成內容過亮。由于設備是專業(yè)弱視矯正醫(yī)療器械，不科學的手動透明度設置是極可能造成治療紊亂的。進一步的，新型的基于液晶顯示屏的眼鏡未充分考慮弱視治療在臨床的具體需求，此類產品包含治療和檢測兩種模式。檢測模式下僅為改變透明度的同時，通過外部專業(yè)人員的相關檢測材料配合和鑒定來確認檢測效果，本質上仍為傳統檢測；另外在治療模式下可設置的視覺參數屬性單一，僅能調節(jié)透明度，無法根本滿足雙眼同治下的亮度、對比度乃至色彩等多種視覺屬性變化的要求。

此外，從成本和結構考慮，此類產品采用可透明顯示屏，市面上目前仍處于實驗室單獨試驗階段，沒有完全能夠量產的原件，產品無法量產，成本極高。

技術實現要素：

本發(fā)明為了克服現有的弱視治療設備影響患者的正常生活從而導致治療效果差的問題，提供一種基于ar技術的弱視治療系統。

為了實現上述目的，本發(fā)明提供一種基于ar技術的弱視治療系統，該系統包括獲取模塊、疊加模塊以及渲染模塊。獲取模塊獲取增強現實技術ar場景中的對象。疊加模塊將預設的弱視治療圖像疊加到ar場景的對象中。渲染模塊根據弱視檢測的結果渲染弱視治療圖像，使弱視治療圖像中的兩幅具有相同視覺畫面的圖案以不同的渲染參數進行呈現。

于本發(fā)明一實施例中，渲染參數包括圖案的色相、飽和度、對比度、亮度、色彩度以及灰度。

于本發(fā)明一實施例中，基于ar技術的弱視治療系統還包括弱視檢測模塊，弱視檢測模塊包括展示模塊、檢測模塊以及驗證模塊。展示模塊響應于觸發(fā)弱視檢測的操作，展示預設的弱視檢測圖像。檢測模塊檢測針對弱視檢測圖像的判斷信息。驗證模塊確認判斷信息是否與預設的弱視檢測圖像中的信息一致并根據確認的結果獲得弱視的檢測結果。

于本發(fā)明一實施例中，弱視檢測圖像包括視力檢測圖像、對比度檢測圖像、雙眼抑制程度檢測圖像或運動靈敏度檢測圖像中任意兩種以上的結合。

于本發(fā)明一實施例中，對比度檢測圖像為gabor濾波圖形，gabor濾波圖形隨機出現一段時間后消失，檢測模塊在gabor濾波圖形出現的時間段內檢測輸入的gabor濾波圖形的方向。

于本發(fā)明一實施例中，若連續(xù)三次輸入的判斷信息與預設的弱視檢測圖像的信息一致則展示的弱視檢測圖像提升一個檢測等級；若判斷錯誤一次，則展示的弱視檢測圖像降低一個檢測等級，檢測等級越低表征弱視越嚴重，直至十次檢測結束，顯示模塊統計最后六次檢測的檢測等級并取平均后進行展示。

于本發(fā)明一實施例中，雙眼抑制程度檢測圖像為同時展示在雙眼屏幕上的由兩個相位相反的干涉正弦波所形成的兩個具有不同相位、亮度以及對比度的光柵圖形，判斷信息為輸入至兩個屏幕上的像素線，當輸入的像素線與兩個光柵圖形中的垂直中線重合時則認為雙眼均正常，若有偏差，偏差的像素距離則為雙眼的亮度和對比度抑制閾值。

于本發(fā)明一實施例中，被檢測的眼睛所對應的光柵圖形的亮度和對比度可調，正常眼睛所對應的光柵圖形的亮度和對比度均鎖定100％；或者，雙眼所對應的光柵圖形的亮度和對比度均可調。

于本發(fā)明一實施例中，運動靈敏度檢測圖像為呈現在雙眼所對應的兩個屏幕上的多個運動小球，被檢測的眼睛所對應的信號側屏幕內的小球按照一定的方向運動，另一側眼睛所對應的噪聲側屏幕內的小球隨機運動，判斷信息為信號側屏幕內小球的運動方向。

于本發(fā)明一實施例中，設置初始狀態(tài)下信號側屏幕和噪聲側屏幕內的小球數量相等，驗證模塊確認輸入的判斷信息是否與信號側屏幕內的小球的運動方向一致，若連續(xù)三次確認正確則在信號側屏幕內按一定量減小運動小球的數量，而在噪聲側屏幕內增加相同量的小球；若出現一次判斷錯誤，則在信號側屏幕內按一定量增加運動小球的數量，而在噪聲側屏幕內減小相同量的小球，檢測六次并獲取最后五次檢測中信號側屏幕內小球的變化量與噪聲側屏幕內小球的變化量的比值的平均值，形成運動靈敏度檢測結果。

綜上所述，本發(fā)明提供的弱視治療系統結合ar技術對弱視進行治療，ar是一種增強現實技術，在弱視治療時，ar視頻模塊實時獲取患者所處的環(huán)境，形成ar場景中的對象，疊加模塊將弱視治療圖像疊加到ar場景中的對象進行弱視治療。這種治療方式患者只需佩戴ar眼鏡就可在治療的同時實時觀察到所處的環(huán)境的變化，不僅不會影響患者的日常生活且相對于傳統的遮蓋法，高科技的ar眼鏡更加美觀，患者也更容易接受治療。進一步的，本發(fā)明提供的弱視治療系統采用雙眼同治原理進行弱視治療(傳統的遮蓋法是單眼治療)，雙眼同治可在治療的過程中平衡雙眼的視力，解決傳統遮蓋法治療而產生的視力疲勞以及治療過度的問題。

此外，基于ar技術的弱視治療系統通過設置弱視檢測模塊，展示模塊進行多種預設的弱視檢測圖像的展示，檢測模塊檢測輸入的判斷信息，驗證模塊通過比對判斷信息和弱視標準圖案的信息來獲得弱視檢測的結果。整個檢測過程不會受人為主觀的影響，患者可隨時隨地進行弱視檢測而無需到專門的檢測機構進行檢測，并且這種檢測只需患者一個人即可完成，使用非常方便。

為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明一實施例提供的基于ar技術的弱視治療系統的原理框圖。

圖2a所示為基于ar技術的弱視治療系統中對比度為18％的gabor濾波圖形。

圖2b所示為基于ar技術的弱視治療系統中對比度為58％的gabor濾波圖形。

圖2c所示為基于ar技術的弱視治療系統中對比度為100％的gabor濾波圖形。

圖3a和圖3b所示為本發(fā)明一實施例提供的雙眼抑制程度檢測圖像的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示為本實施例提供的基于ar技術的弱視治療系統包括獲取模塊1、疊加模塊2以及渲染模塊3。獲取模塊1獲取增強現實技術ar場景中的對象。疊加模塊2將預設的弱視治療圖像疊加到ar場景的對象中。渲染模塊3根據弱視檢測的結果渲染弱視治療圖像，使弱視治療圖像中的兩幅具有相同視覺畫面的圖案以不同的渲染參數進行呈現。

本實施例提供的弱視治療系統在ar技術的基礎上采用雙眼同治技術。具體而言，ar技術是一種增強現實技術，其可在真實環(huán)境中展示虛擬的信息。應用在本實施例中則為：在真實環(huán)境中展示弱視治療圖像?；颊咴谌跻曋委煏r只需佩戴ar眼睛即可同時觀察到其所處的環(huán)境和弱視治療圖形，不會對其日常生活造成影響，可隨時隨的進行弱視治療。進一步的，傳統的弱視治療裝置采用的是遮蓋治療法，在這種治療裝置中弱視患者需要遮蓋一直眼睛，對于單眼弱視則遮蓋正常眼睛，使用弱視眼以提高視力；而對于雙眼弱視的則要交替遮蓋雙眼。無論是雙眼弱視還是單眼弱視，采用遮蓋法進行治療患者在任一時刻只能使用一只眼睛，單眼視物缺乏深度感，且弱視的高發(fā)群體為兒童，兒童其缺乏生活經驗，單眼視物很容易對其生活造成影響。

因此，針對這一問題，本實施例提供的基于ar技術的弱視治療系統采用雙眼同治的原理。弱視原因來自于大腦視覺皮層對于視覺信號的錯誤處理而非眼睛器質問題本身。因此需要同一時間給予雙眼同一視覺畫面但不同顯示效果，以刺激并改變大腦皮層對于視覺的錯誤感知，長時間刺激后，可以扭轉并認為生成新的神經連接，達到治愈的效果。在佩戴ar眼鏡后患者的兩只眼睛均能看到事務，使用非常方便；更進一步的，ar眼鏡具有一定科技感，外形也相對美觀，患者比較容易接受，從而大大提高治療的從醫(yī)性。所述顯示效果是通過改變圖案的渲染參數來實現的，所屬渲染參數包括圖案的色相、飽和度、對比度、亮度、色彩度以及灰度。

本實施例提供的基于ar技術的弱視治療系統的使用方法為：

首先，獲取模塊獲取增強現實技術ar場景中的對象，即獲取患者所處的環(huán)境圖像。于本實施例中，獲取模塊1為ccd圖像傳感器。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，獲取模塊1可為cmos圖像傳感器或其它圖像采集器。

當獲得ar場景中的對象后，疊加模塊2將弱視治療圖像疊加到獲得的ar場景中的對象上，實現虛擬信息和顯示信息的結合。

最后，渲染模塊3根據弱視檢測結果對弱視治療圖形進行渲染，通過改變弱視圖像中兩幅具有相同視覺畫面的圖案的渲染參數來使得兩者具有不同的顯示效果。所述渲染參數包括圖案的色相、飽和度、對比度、亮度、色彩度以及灰度等參數。具體而言，根據弱視檢測結果進行的圖像渲染指的是：當兩眼視力差異很大時，加大兩個圖案的亮度比值和對比度比值，或者采用差異很大的兩種不同的色相進行顯示。雙眼不同顯示效果的不斷刺激改變了大腦皮層對于視覺的錯誤感知，且長時間刺激后，可以扭轉并認為生成新的神經連接從而治愈弱視。

本實施例僅僅給出了基于ar技術的弱視治療系統的一種使用方法。于其它實施例中，基于ar技術的弱視治療系統在使用時可以采用以下順序：首先渲染模塊3根據弱視檢測結果對弱視治療圖像進行相應的渲染，之后獲取模塊1獲取增強現實技術ar場景中的對象，最后疊加模塊2將渲染后的弱視治療圖像疊加到增強現實技術ar場景中的對象以進行治療。

于本實施例中，基于ar技術的弱視治療系統還包括弱視檢測模塊4，弱視檢測模塊又包括展示模塊41、檢測模塊42以及驗證模塊43。展示模塊41響應于觸發(fā)弱視檢測的操作，展示預設的弱視檢測圖像。檢測模塊42檢測針對弱視檢測圖像的判斷信息。驗證模塊43確認判斷信息是否與預設的弱視檢測圖像中的信息一致并根據確認的結果獲得弱視的檢測結果。

現有的弱視檢測僅僅采用國際標準視力表進行檢測，患者需要到特定的機構(如醫(yī)院)進行檢測，檢測的方法單一且檢測精度低。本實施例提供的弱視檢測模塊采用多個預設的弱視檢測圖像進行弱視檢測，大大提高弱視的檢測精度，更重要的是弱視的檢測結果是由系統通過計算和驗證后獲得的，不存在任何人為主觀的判斷，因此弱視患者可自主進行弱視檢測，而無需到特定的機構進行檢測，使用更加方便。

于本實施例中，弱視的檢測包含四個方面，分別是視力檢測、對比度檢測、雙眼抑制程度檢測以及運動靈敏度檢測。相對應的，弱視檢測圖像包括視力檢測圖像、對比度檢測圖像、雙眼抑制程度檢測圖像和運動靈敏度檢測圖像。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，弱視檢測模塊可包括上述四種檢測圖像中任意兩者以上的結合。于本實施例中，弱視檢測模塊依次進行視力檢測、對比度檢測、雙眼抑制程度檢測以及運動靈敏度檢測。同樣的，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，上述四者的檢測順序可進行調整。

相比傳統的僅采用國際標準視力表進行的弱視檢測，本發(fā)明提供的弱視檢測模塊提供了多個檢測項目，可更加準確、精確地檢測患者的視力水平，尤其是適用于兒童這一類表達能力不是很好且弱視發(fā)病率高的群體。進一步的，于本實施例中，展示模塊41采用vr設備進行預設的弱視檢測圖像的展示，vr設備采用虛擬顯示技術來生成一個弱視檢測的環(huán)境，不受任何的場地和設備的限制，使用更加方便。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，展示模塊41可為傳統的顯示器。

當進行視力檢測時，視力檢測圖像包括多個具有不同開口朝向的“e”字，如包含上、下、左、右四個方向的開口的“e”字。為具有更好的檢測精度，于本實施例中，設置視力檢測圖像隨機出現在vr場景中一段時間后消失。優(yōu)選的，設置視力檢測圖像出現的時間為0.5秒。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。在視力檢測圖像出現的時間段內，患者通過外部輸入判斷信息。如通過具有方向按鍵的手柄來輸入患者所觀察到的“e”字的開口朝向或通過手勢的變化來進行輸入。檢測模塊42在視力檢測圖像出現的時間段內檢測輸入的“e”字的開口朝向，驗證模塊43確認輸入的“e”字的開口朝向與視力檢測圖像中“e”字的開口是否一致。當連續(xù)三次輸入的判斷信息(“e”字的開口朝向)與視力檢測圖像中的信息一致時，展示的弱視檢測圖像提升一個檢測等級，如將視力為0.8所對應的“e”字更換為視力為1.0的“e”字。若出現一次判斷錯誤，則將展示的弱視檢測圖像降低一個檢測等級，如將視力為0.8所對應的“e”字更換為視力為0.6的“e”字，檢測等級越低表征弱視越嚴重。檢測十次，驗證模塊43取最后六次檢測所對應的視力等級為視力檢測的結果并將該檢測結果進行展示。通過無線數據傳輸模塊，檢測結果既可在患者的智能終端上進行展示，同時也可在遠程的智能終端上進行展示，遠程的展示方便了醫(yī)生對患者視力狀態(tài)的實時監(jiān)測。

在視力檢測完成后進行對比度檢測，展示模塊41將對比度檢測圖像疊加在vr場景中的對象內。于本實施例中，對比度檢測圖像為gabor濾波圖形。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。與視力檢測相同的，gabor濾波圖形隨機出現在vr場景的對象中一段時間后消失。在gabor濾波圖形出現的時間段內，患者通過具有方向按鍵的手柄或手勢進行判斷信息的輸入。檢測模塊42在gabor濾波圖形出現的時間段內檢測輸入的gabor濾波圖形的方向。

圖2a所示為基于ar技術的弱視治療系統中對比度為18％的gabor濾波圖形。圖2b所示為基于ar技術的弱視治療系統中對比度為58％的gabor濾波圖形。圖2c所示為基于ar技術的弱視治療系統中對比度為100％的gabor濾波圖形。當患者連續(xù)三次輸入的判斷信息與當前顯示的gabor濾波圖形的方向一致，gabor濾波圖形提升一個檢測等級，即降低gabor濾波圖形的亮度和對比度，如從圖2b切換到圖2a。當患者出現一次輸入的判斷信息與當前顯示的gabor濾波圖形的方向不一致時，gabor濾波圖形降低一個檢測等級，如從圖2b切換到圖2c所示的gabor濾波圖形。檢測等級越低，gabor濾波圖形的亮度和對比度越明顯，患者越容易觀察到gabor濾波圖形的方向，相應的弱視也越嚴重。連續(xù)檢測十次并取最后六次檢測的檢測等級的平均值作為對比度檢測的結果并進行顯示。在十次檢測中選取最后六次作為有效數據，考慮到了患者在檢測時需要一定的適應時間，初始的四次檢測用于患者的模擬，后六次的檢測可準確地反映出患者眼睛的當前視力水平。

本實施例僅僅給出了gabor濾波圖形的三個對比度的等級。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，為更加精確地檢測弱視，可設置多個對比度變化間隔小的gabor濾波圖形。

當對比度檢測完成后進行雙眼抑制程度檢測，在弱視的檢測中視力檢測、對比度檢測以及運動靈敏度檢測均為單眼測試，在檢測時患者可通過外部輸入設備來確定哪只眼睛作為被測試眼，而另外一只眼則默認為正常眼。而雙眼抑制程度檢測是雙眼雙屏幕檢測。如圖3a和圖3b所示，雙眼抑制程度檢測圖像為顯示在雙眼屏幕上的由兩個相位相反的干涉正弦波所形成的兩個具有不同相位、亮度以及對比度的光柵圖形。光柵圖形中正弦波的相位范圍為180度，周期為兩個周期。在檢測時為使得被檢測眼睛能準確地觀察到光柵圖形，可設置被檢測的眼睛所對應的光柵圖形的亮度和對比度可調(具體而言，可通過手柄等輸入設備進行參數的更改)，而正常眼睛所對應的光柵圖形的亮度和對比度鎖定100％。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，可設置雙眼所對應的光柵圖形的亮度和對比度均可調。

當雙眼同視兩個屏幕時，大腦視覺中樞就會生成融合視覺感受。若雙眼正常，患者能輕易發(fā)現兩個光柵圖形的垂直中線，此時測試者通過輸入設備(如手柄或手勢的感應)移動像素線，使其與兩個光柵圖形的垂直中線重合。若其中一只眼睛不正常，則必定存在一側大腦皮層對于亮度和對比度感知有異常，則此時察覺的兩個光柵圖形的垂直中線肯定不在正確位置，此時輸入的像素線和兩個光柵圖形的垂直中線之間距離則為雙眼的抑制程度闕值。

在獲得雙眼抑制程度檢測后，于本實施例中，弱視檢測模塊還進行運動靈敏度檢測。運動靈敏度檢測圖像為呈現在雙眼所對應的兩個屏幕上的多個運動小球，被檢測的眼睛所對應的信號側屏幕內的小球按照一定的方向運動，另一側眼睛所對應的噪聲側屏幕內的小球隨機運動，判斷信息為信號側屏幕內小球的運動方向。具體而言，初始狀態(tài)雙眼所對應的屏幕內各分布有50個小球，信號側屏幕內的小球按照一定的方向運動，且同一幀中有5％的隨機小球會消失同時又隨機位置出現，當運動到邊界時再在另一端再出現。而噪聲側屏幕內的小球則隨機運動?；颊咄ㄟ^輸入設備輸入信號側屏幕內的小球的運動方向，當連續(xù)三次輸入的判斷信息與信號側屏幕內的小球的運動方向一致則按一定的比例減小信號側屏幕內的小球數量，而在噪聲側屏幕內增加等量的小球數量。當出現一次判斷信息與信號側屏幕內的小球的運動方向不一致時，則按一定的比例增加信號側屏幕內的小球數量，而在噪聲側屏幕內減小等量的小球數量。優(yōu)選的，設置小球的變化比例為20％。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。檢測六次并獲取最后五次檢測中信號側屏幕內小球的數量與噪聲側屏幕內小球數量的比值的平均值，形成運動靈敏度檢測結果。

在檢測時為能更好的觀察小球的運動方向，可設置信號側屏幕所對應的光柵圖形的亮度和對比度可調(具體而言，可通過手柄等輸入設備進行參數的更改)，而噪聲側屏幕的亮度和對比度鎖定100％。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，可設置信號側屏幕和噪聲側屏幕的亮度和對比度均可調。

在完成視力檢測、對比度檢測、雙眼抑制程度檢測以及運動靈敏度檢測后弱視檢測模塊將檢測數據發(fā)送渲染模塊、患者的智能終端(如手機上或ipad上)或位于遠程的主治醫(yī)生的電腦上，主治醫(yī)生可在遠程查看患者的視力變化情況，從而及時得給出治療意見。渲染模塊則可根據弱視檢測的結果進行弱視治療圖像的渲染。

綜上所述，本發(fā)明提供的基于ar技術的弱視治療系統結合ar技術對弱視進行治療，ar是一種增強現實技術，在弱視治療時，ar視頻模塊實時獲取患者所處的環(huán)境，形成ar場景中的對象，疊加模塊將弱視治療圖像疊加到ar場景中的對象進行弱視治療。這種治療方式患者只需佩戴ar眼鏡就可在治療的同時實時觀察到所處的環(huán)境的變化，不僅不會影響患者的日常生活且相對于傳統的遮蓋法，高科技的ar眼鏡更加美觀，患者也更容易接受治療。進一步的，本發(fā)明提供的弱視治療系統采用雙眼同治原理進行弱視治療(傳統的遮蓋法是單眼治療)，雙眼同治可在治療的過程中平衡雙眼的視力，解決傳統遮蓋法治療而產生的視力疲勞以及治療過度的問題。

此外，基于ar技術的弱視治療系統通過設置弱視檢測模塊，展示模塊進行多種預設的弱視檢測圖像的展示，檢測模塊檢測輸入的判斷信息，驗證模塊通過比對判斷信息和弱視標準圖案的信息來獲得弱視檢測的結果。整個檢測過程不會受人為主觀的影響，患者可隨時隨地進行弱視檢測而無需到專門的檢測機構進行檢測，并且這種檢測只需患者一個人即可完成，使用非常方便。

雖然本發(fā)明已由較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟知此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權利要求書所要求保護的范圍為準。