本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種眨眼頻率檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

據(jù)cnnic《第39次中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》，截至2016年12月底，我國(guó)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)7.31億，手機(jī)網(wǎng)民達(dá)6.95億。流行病學(xué)調(diào)查表明，年齡在30～40歲人群中超過(guò)20％患有干眼癥。近年來(lái)，干眼癥發(fā)病率正逐步上升，這與中國(guó)日益增長(zhǎng)的網(wǎng)民規(guī)模和使用電腦市場(chǎng)密切相關(guān)。

現(xiàn)有的針對(duì)干眼癥的治療或保健儀器設(shè)備多采用蒸汽熱敷、超聲霧化、濕房鏡、中藥加熱熏蒸，還有穴位按摩，這些技術(shù)存在體積大、攜帶不便、效果不好等問(wèn)題。并且在治療使用過(guò)程中，用戶常常會(huì)眨眼，因此必須準(zhǔn)確檢測(cè)用戶的眨眼時(shí)間以及眨眼頻率，而現(xiàn)有檢測(cè)方法存在以下缺陷：

(1)不夠精確，距離測(cè)量單位為厘米。

(2)只能處理單一情況，對(duì)于未知錯(cuò)誤處理能力較單一。

(3)距離傳感器重量太大，置于鏡框前方會(huì)有不便，

(4)紅外接近測(cè)距和肌電分析成本較高。

(5)整個(gè)arduino表達(dá)邏輯的代碼還不夠嚴(yán)謹(jǐn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)目的：為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種眨眼檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，本發(fā)明整體的檢測(cè)過(guò)程嚴(yán)謹(jǐn)，分類(lèi)模型更完善，距離傳感器檢測(cè)距離更精確。

技術(shù)手段：為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供一種眨眼檢測(cè)裝置，包括戴于眼睛的框架、距離傳感器和環(huán)境光傳感器，所述環(huán)境光傳感器安裝于框架上靠近眼角一側(cè)，距離傳感器安裝于框架上且正對(duì)眼球位置。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種眨眼檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，用戶帶上檢測(cè)裝置，打開(kāi)總電源，在用戶睜眼時(shí)使用距離傳感器采集眼距數(shù)據(jù)，然后計(jì)算平均睜眼距離x，完成數(shù)據(jù)初始化測(cè)量；再次使用距離傳感器采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出平均值x’，進(jìn)行svm分類(lèi)模型匹配，判定用戶是否眨眼，最后進(jìn)入下一循環(huán)重新采集數(shù)據(jù)，具體包括以下步驟：

(1)操作開(kāi)始：用戶佩戴檢測(cè)裝置，打開(kāi)電源，由環(huán)境光傳感器判斷檢測(cè)用戶是否佩戴完成而決定是否開(kāi)始；

(2)初始化數(shù)據(jù)的采集，采用arduino開(kāi)發(fā)板作為主處理器，距離傳感器將測(cè)量的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式通過(guò)接口總線傳輸給主處理器，使用距離傳感器獲取用戶睜眼時(shí)的測(cè)量初始距離，該距離傳感器采集用戶睜眼的原始距離值；

(3)數(shù)據(jù)的預(yù)處理；對(duì)距離傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差校正即去除淚液和角度的影響進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)而得到用戶睜眼的初始化距離的平均值x；

(4)特征提?。翰捎脺y(cè)量距離判斷來(lái)提取特征，由于測(cè)量距離與眼球動(dòng)態(tài)有密切聯(lián)系，所以測(cè)量距離可以作為分類(lèi)的特征；

(5)建立訓(xùn)練樣本：輸入的數(shù)據(jù)為x1、x2、x3......x200，為1秒內(nèi)進(jìn)行的200次測(cè)量所計(jì)算出的平均距離值x’，采樣周期為60s；

(6)構(gòu)建svm分類(lèi)預(yù)測(cè)模型；

①若x’≥x，則判斷用戶為睜眼狀態(tài)；

②若x’＜x，則判斷用戶為閉眼狀態(tài)，計(jì)用戶眨眼一次；

(7)將初始化后的測(cè)量值放入步驟(5)中的svm分類(lèi)模型，得知該患者當(dāng)前眼球動(dòng)態(tài)，并根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)來(lái)測(cè)定用戶是否眨眼；

(8)進(jìn)入下一輪的數(shù)據(jù)采集和眨眼判定，記錄眨眼總次數(shù)。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中，使用距離傳感器在30秒內(nèi)進(jìn)行200次距離測(cè)量，然后將這200個(gè)距離數(shù)據(jù)預(yù)處理得到用戶初始平均睜眼距離x。

上述眨眼檢測(cè)裝置應(yīng)用于霧化器中，若測(cè)得干眼患者60s內(nèi)眨眼次數(shù)少于12次，則啟動(dòng)霧化器。

上述眨眼檢測(cè)裝置還設(shè)置有警示燈，若測(cè)得用戶眨眼頻率較高，則警示燈亮起，起到提醒作用。例如發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)途司機(jī)眨眼頻率每分鐘次數(shù)很高，那就說(shuō)明其很困，就可以啟動(dòng)警示燈提醒司機(jī)；例如檢測(cè)用戶刺激感和眨眼頻率的關(guān)系，用于臨床試驗(yàn)時(shí)，如果用戶刺激較大，可以直接停止試驗(yàn)。例如用來(lái)研究眨眼頻率和學(xué)習(xí)閱讀專注程度的關(guān)系，在用戶開(kāi)小差或者犯困時(shí)提醒用戶。

有益效果：本發(fā)明采用arduino作為主處理器，通過(guò)距離傳感器檢測(cè)鏡框與眼球各點(diǎn)距離的變化以檢測(cè)眼瞼運(yùn)動(dòng)來(lái)判斷眨眼。同時(shí)，通過(guò)環(huán)境光傳感器可以感知周?chē)饩€情況，并判斷儀器是否佩戴完成，當(dāng)人佩戴時(shí)護(hù)眼儀才會(huì)工作。摘下儀器會(huì)告知arduino即自動(dòng)調(diào)節(jié)停止儀器工作，降低產(chǎn)品的功耗，具體包括以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明系統(tǒng)地提出一種監(jiān)測(cè)眼球動(dòng)態(tài)的方式，有利于提高本發(fā)明所應(yīng)用儀器的工作效率；

(2)能夠精確地測(cè)量距離以及距離的變化，出錯(cuò)率低，自動(dòng)化程度較高，便于操作和使用；

(3)本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)架構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰，易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的檢測(cè)裝置示意圖；

圖2為實(shí)施例的整體工作流程圖；

圖3為本發(fā)明中距離傳感器初始化進(jìn)行模型訓(xùn)練的流程圖；

圖4為本發(fā)明中距離傳感器匹配分析眼球動(dòng)態(tài)的流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖4所示，本發(fā)明提供一種眨眼檢測(cè)裝置，包括戴于眼睛的框架、距離傳感器2和環(huán)境光傳感器1，環(huán)境光傳感器1安裝于框架上靠近眼角一側(cè)，距離傳感器2安裝于框架上且正對(duì)眼球位置。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種眨眼檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，用戶帶上檢測(cè)裝置，打開(kāi)總電源，在用戶睜眼時(shí)使用距離傳感器2采集眼距數(shù)據(jù)，然后計(jì)算平均睜眼距離x，完成數(shù)據(jù)初始化測(cè)量；再次使用距離傳感器2采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出平均值x’，進(jìn)行svm分類(lèi)模型匹配，判定用戶是否眨眼，最后進(jìn)入下一循環(huán)重新采集數(shù)據(jù)，具體包括以下步驟：

(1)操作開(kāi)始：用戶佩戴檢測(cè)裝置，打開(kāi)電源，由環(huán)境光傳感器1判斷檢測(cè)用戶是否佩戴完成而決定是否開(kāi)始；

(2)初始化數(shù)據(jù)的采集，采用arduino開(kāi)發(fā)板作為主處理器，距離傳感器2將測(cè)量的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式通過(guò)接口總線傳輸給主處理器，使用距離傳感器2獲取用戶睜眼時(shí)的測(cè)量初始距離，該距離傳感器2采集用戶睜眼的原始距離值；

(3)數(shù)據(jù)的預(yù)處理；對(duì)距離傳感器2的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差校正即去除淚液和角度的影響進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)而得到用戶睜眼的初始化距離的平均值x；

(4)特征提?。翰捎脺y(cè)量距離判斷來(lái)提取特征，由于測(cè)量距離與眼球動(dòng)態(tài)有密切聯(lián)系，所以測(cè)量距離可以作為分類(lèi)的特征；

(5)建立訓(xùn)練樣本：輸入的數(shù)據(jù)為x1、x2、x3......x200，為1秒內(nèi)進(jìn)行的200次測(cè)量所計(jì)算出的平均距離值x’，采樣周期為60s；

(6)構(gòu)建svm分類(lèi)預(yù)測(cè)模型；

①若x’≥x，則判斷用戶為睜眼狀態(tài)；

②若x’＜x，則判斷用戶為閉眼狀態(tài)，計(jì)用戶眨眼一次；

(7)將初始化后的測(cè)量值放入步驟(5)中的svm分類(lèi)模型，得知該患者當(dāng)前眼球動(dòng)態(tài)，并根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)來(lái)測(cè)定用戶是否眨眼；

(8)進(jìn)入下一輪的數(shù)據(jù)采集和眨眼判定，記錄眨眼總次數(shù)。

上述檢測(cè)方法通過(guò)arduino開(kāi)發(fā)軟件編寫(xiě)代碼作為主處理器，并控制距離傳感器2和環(huán)境光傳感器1，由距離傳感器2檢測(cè)測(cè)試點(diǎn)與眼球各點(diǎn)距離的變化以檢測(cè)眼瞼運(yùn)動(dòng)來(lái)判斷是否眨眼。同時(shí)，將環(huán)境光傳感器1置于眼角附近，通過(guò)環(huán)境光傳感器1感知周?chē)饩€情況，并判斷儀器是否佩戴完成，當(dāng)人佩戴時(shí)護(hù)眼儀才會(huì)工作，摘下儀器會(huì)告知主處理器自動(dòng)調(diào)節(jié)停止儀器工作，降低產(chǎn)品的功耗。

實(shí)施例：

首先，用戶佩戴鏡框，通過(guò)環(huán)境光傳感器1判斷檢測(cè)是否開(kāi)始；

其次，使用距離傳感器2進(jìn)行每秒200次測(cè)量模塊與眼球的距離，該距離傳感器2主要采集眼球表面與測(cè)量點(diǎn)之間的原始距離。

距離傳感器2的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差校正，過(guò)濾無(wú)用數(shù)據(jù)，去除眼球表面淚液等干擾因素影響等預(yù)處理，通過(guò)發(fā)射激光，并測(cè)量此光脈沖從發(fā)射到被眼球反射回來(lái)的時(shí)間，通過(guò)測(cè)時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算與物體之間的距離即使用飛行時(shí)間法來(lái)測(cè)量距離。

該算法使用每秒200次的精確測(cè)量，在初始化中測(cè)算出距離平均值，當(dāng)距離小于初始化平均值則為閉眼，大于等于初始化平均值則為睜眼，通過(guò)這樣判斷距離是否變化判斷眨眼次數(shù)。當(dāng)測(cè)量出一分鐘眨眼次數(shù)小于12次，則打開(kāi)霧化器，并且led燈閃爍，提醒用戶眨眼。若大于12次，則繼續(xù)測(cè)量。

綜上所述，本發(fā)明能夠自動(dòng)初始化識(shí)別該用戶眼球動(dòng)態(tài)，例如用于霧化器時(shí)，當(dāng)患者每分鐘眨眼次數(shù)小于12次，主處理器的控制模塊控制自動(dòng)打開(kāi)霧化器，進(jìn)行霧化治療，并且led燈閃爍，提醒用戶眨眼。而當(dāng)患者每分鐘眨眼次數(shù)多于12次，默認(rèn)眼球動(dòng)態(tài)正常，不打開(kāi)霧化器。