眼-鏡屈光參數(shù)測試系統(tǒng)工程的研究.pdf

1、視覺是人類感知世界、獲取信息的最主要手段。由于現(xiàn)代社會的生活方式：電視的普及、視頻的應(yīng)用、信息網(wǎng)絡(luò)化將人們緊緊地束縛在屏幕前，長時間用眼、自我預(yù)防及保護意識差導(dǎo)致視力問題易發(fā)、高發(fā)。人們對自己視覺質(zhì)量與眼睛健康和保健防護的訴求越來越高。但是，國內(nèi)現(xiàn)有的視覺矯正服務(wù)資源及品質(zhì)卻非常有限，僅以屈光矯正方面為例，在中國的5至15歲未成年人中未得到有效矯正的比例高達85％，遠遠高于歐洲等地的其它國家。造成這種現(xiàn)狀的主要原因之一是現(xiàn)有的國產(chǎn)屈光檢

2、測設(shè)備的研究比較薄弱，從而引申出我的研究課題“眼-鏡屈光參數(shù)測試系統(tǒng)工程的研究”。
　　本文以視光學(xué)檢測設(shè)備為研究對象，以視光學(xué)、眼鏡光學(xué)、計算機學(xué)為理論基礎(chǔ)，分析了現(xiàn)有國產(chǎn)設(shè)備與國外設(shè)備在測試技術(shù)上存在的差距，對眼-鏡屈光參數(shù)測試系統(tǒng)中的光學(xué)軌跡變化規(guī)律，以及相應(yīng)數(shù)學(xué)模型的建立進行了如下研究：
　?。?）研究了人眼角膜定位及角膜屈光參數(shù)的修正算法。分析了現(xiàn)有基于圖像幾何特征定位及測量人眼角膜參數(shù)的算法，提出該算法對測量帶有

3、散光角膜的不適用性，并推導(dǎo)在現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上增加角膜散光修正系數(shù)ΔD的數(shù)學(xué)表達式。同時，提出一種新的基于圖像灰度變化率的人眼定位算法。該算法通過對離焦及焦面上得到的角膜反射圖像的灰度變化特征進行分析，采用雙閾值灰度圖像積分法計算圖像灰度變化率K，并推導(dǎo)了K與離焦距離D以及角膜曲率半徑修正值ΔR的計算公式。實驗結(jié)果表明，兩種算法在測量角膜曲率標準眼時，測量誤差均小于±0.02mm,達到國家標準的要求。
　?。?）與基于圖像幾何特征定

4、位及測量人眼角膜參數(shù)的算法相比，基于灰度變化率的定位算法在圖像處理難度和計算速度上更具優(yōu)勢，因此在實驗樣機上對基于灰度變化率算法的三維跟蹤系統(tǒng)進行了研究。
　　（3）研究了基于視網(wǎng)膜反射圖像的人眼屈光參數(shù)的計算方法，建立了人眼屈光度與視網(wǎng)膜反射圖像及光學(xué)補償系統(tǒng)位移量的數(shù)學(xué)模型，并深入研究了現(xiàn)有灰度圖像骨架提取算法的基本原理及不適用性，提出了一種自適應(yīng)動態(tài)灰度閾值的骨架提取算法，對圖像不同區(qū)域采用不同的閾值進行二值化處理，其閾值的

5、設(shè)定僅與相關(guān)位置鄰域的灰度分布有關(guān)，并根據(jù)灰度分布特征判斷骨架點,提取骨架，避免了圖像特征的丟失。實驗結(jié)果表明，本算法具有圖像特征提取完整、計算速度快等優(yōu)點，可有效提高人眼相關(guān)的屈光參數(shù)測量的準確性。
　?。?）以NIDEK3100綜合驗光儀的鏡盤結(jié)構(gòu)為研究平臺，對主觀式人眼屈光參數(shù)測試系統(tǒng)的球鏡鏡片、柱鏡鏡片的組合算法進行了研究；并搭建了硬件控制系統(tǒng)，針對鏡盤的控制原理進行深入的研究。
　?。?）探討了鏡片頂焦度測量的基本