智能视力检测仪的研制*
作者：蒋红兵 王林农 马建宁 万遂人 赵兴群 马天河 张燕
单位：蒋红兵 王林农 马建宁(南京医科大学附属南京第一医院(210006)；万遂人 赵兴群 马天河 张燕(东南大学 (210096)
关键词：对数视力表；自动检测
中国医疗器械杂志990405 提要 介绍了一种计算机辅助智能视力检测仪。被检者通过操作手持遥控器来判别视标的开口方向，系统自动检测并判别其正误，最后打印出检测报告。系统测定的视力范围从对数视力3.0到5.3，同时系统带有红外超声自动测距功能，以保证测量结果的准确性。
The Development of an Intelligent Vision Testing Instrument
Jiang Hongbing Wang Linnong Ma Jianning
, 百拇医药
Affiliated Nanjing First Hospital of Nanjing Medical University
Wan Suiren Zhao Xingqun Ma Tianhe Zhang Yan
Southeast University
ABSTRACT The paper introduces an intelligent vision testing instrument,which works on automatic method or manual method.The examinee inputs his or her judgement about the direction of the letter “E”with remote control.The system examines and judges the examinee's judgement,and then prints the testing report.The vision testing range is from logarithm vision 3.0 to 5.3. The distance between examinee and optometer can be measured automatically by the system with infrared and ultrasonic testing functions and a good accuracy
, 百拇医药
KEY WORDS Logarithm optometer Automatic testing
国内外陆续发表过视力检测仪的研制报道。为避免被检者背诵视力表各“E”字缺口方向而设计的模拟“E”字型视力检查系统[1]，其造出的“E”字型视标本身发光，且有闪烁现象，不符合国标；利用薄膜覆盖视力表模板，然后选取的那个视标背景光源发光使其显示，而其他视标不显示[2]，这种方法又回避了视觉拥挤现象。在标准视力表面每一视标下方安装发光二极管，通过二极管的发光来指定某一视标供被检者判别[3]，这种方法避免了上述两者的缺点，但其对4.0以下的视力及矫正视力等无法检测，同时仍需时刻注意被检者与视力表之间的距离。本文报道的一种智能视力检测仪，测量范围自对数视力3.0到5.3，既能检测裸眼视力又能检测矫正视力，同时还能自动测距，时刻提醒被检者调整检测距离，以保证检测结果的真实性和准确性。
1 原理与方法
, 百拇医药
1.1系统硬件
本系统硬件主要由四部分组成：光电视力表箱、检测者操作台、被检者操作件及被检者镜框部件，见图1。
图1 系统硬件框图
1.1.1 光电视力表箱
这部分由单片机控制，箱体前板采用国家标准(GB11533—89)对数视力表，为便于使用，照顾以往习惯，在对数视力表上标出国际标准视力表的相应值，同时考虑到小检测场合不用反光镜，决定检测距离为2.5m，同时将对数视力表缩小一半；光源采用接近自然光的两支荧光灯，根据照度在100～1000Lux的国标要求确定灯的瓦数。在每一视标下方安装一发光二极管，当某一发光二极管发光时即表示其上方的视标被选中，供被检者判别。箱体后板及侧板涂上反光材料以消除二极管布线造成的阴影。
, 百拇医药
本部分包含了自动测距用的超声波接收器和红外光接收器及其解码器，通过接收到的红外光信号与超声波信号的时间差(约7ms)计算出检测距离，当实测距离超出规定的范围时用语音提示被检者向前或向后。本部分还包含接收被检者操作件发射的判别“E”字型视标开口方向信号的接收器，接收到的信号经解码后由逻辑电路判别其正误。其它还包含了发光二极管的布线阵列电路。
本部分通过串行口与检测者操作台联接。
1.1.2 检测者操作台
操作台包括计算机及打印机。开始检测后显示器上显示一张与光电视力箱上“E”字型视标排列完全一致的模拟视标图，检测者用鼠标或键盘激活某个视标供检即可实现手动检测。首先输入被检者信息，选择系统工作方式，了解是否需要检测矫正视力，确定初始检测行，然后启动系统开始检测工作，按自动工作方式或手动工作方式对被检者的裸眼视力(必要时也包括矫正视力)进行检测，最后打印出被检者信息及各项检测参数(包括裸眼视力、矫正视力、矫正度数、检测距离等)的报告单，同时系统编有数据库以存储检测结果，便于今后开展科研或统计等工作。
, 百拇医药
1.1.3 被检者操作件
这部分是一个手持遥控器，主要用于被检者判别“E”字型视标的开口方向，操作件上的“↑”“↓”“←”“→”键分别表示“E”字型视标开口方向朝上、下、左、右，被检者按下这些键后经编码由红外光发射出去。
1.1.4 被检者镜框部件
这部件包括用来自动测距的红外光及超声波发射器，红外光和超声波从这里同时向外发射，由于测量距离只有2.5m左右，光的传播时间可以忽略不计，而声的传播时间大约需要7ms，因而测得了超声波与红外光的传播时间差便可计算出测量距离。在镜框上左右眼部位各装有一个可转动的眼罩，检测一眼时按下另一眼的眼罩，这样可免去被检者用手挡眼，同时眼罩按下时触动微动开关，该信号经编码后也发射出去，视力表灯箱部分接收后经解码判断出检测的是左眼还是右眼。这部分安装在一副镜架上面，检测时戴在被检者眼睛上，以保证系统测得的距离更准确。
, 百拇医药
1.2 系统工作原理
1.2.1 软件流程图
本系统软件由Visual C语言编写而成，图2和图3是系统软件流程图。
1.2.2系统工作程序
图2 主程序流程图
图3 自动工作方式程序流程图
系统开机后先初始化，在检测者操作台输入被检者姓名、性别、年龄、住院号(住院患者)，选择系统工作方式是自动还是手动，根据被检者的要求输入起始检测行，是否需检测矫正视力，矫正度数等，然后启动系统工作。系统首先检测被检者镜框眼罩情况，只有当左右眼中的一个眼罩按下后才能进行检测，从预先输入的起始检测行中随机选出一视标供被检者判别(如果是手动方式，则由检测者在操作台选择视标供检)，根据判断的正误确定往上还是往下检测，在每次选视标供检前检测被检者与视力表之间的距离，在2.5m±0.1m的范围内才能进行检测，否则系统用语音提示被检者向前或向后。视标指示时间为4s，4s内被检者没有按下任何应答键系统作判别错误处理；视标指示间隔时间为5s。当一眼检测结束后系统语音提示被检者换眼，双眼检测结束后，如果需检测矫正视力，系统语音提示被检者检测矫正视力，重复上述步骤，然后打印出检测报告，整个检测过程结束。
, 百拇医药
1.2.3视力值判别规则
视力值判别的规则是，一行≥2/3视标正确，判为本行视力，附加本行错误数目，例如5.0—2；一行<2/3视标正确，判为上一行视力，附加本行正确数目，例如4.9+1。在手动方式下，如果一行视标未被全部识别而结束检测，则在检测报告中标记出“近视值”以示区别。
1.2.4 低于4.0对数视力的检测
当检测低于4.0以下对数视力时采用逐渐走近测试法，系统改为测量距离，被检者逐渐走近视力表，直至能正确辨认第一行视标，然后按表1的对应关系给出相应的视力值。
表1 检测距离与视力值对应关系 检测距离(m)
2.50
2.25
, 百拇医药
2.00
1.75
1.50
1.25
1.00
0.75
0.60
0.50
0.40
0.30
0.25
对数视力
4.00
, 百拇医药
3.95
3.90
3.85
3.80
3.70
3.60
3.50
3.40
3.30
3.20
3.10
3.00
小数视力
, http://www.100md.com
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.025
0.02
0.015
0.012
0.01
, 百拇医药
2 结果与讨论
本系统的主机包括光电视力表箱和检测者操作台采用22OV交流电供电，它们之间通过串行口联接，而与被检者直接接触的两个部件——被检者操作件和镜框与主机通过无线通讯联系，且均采用干电池供电，因而保证了被检者的绝对安全。同时两者之间也是相互独立的，工作角度也较大，这些都大大方便了被检者，提高了系统检测效率。
由于系统有了自动测距功能，因而自动检测4.0以下对数视力成为可能，拓宽了视力自检仪的工作范围，同时在检测过程中检测者勿需时刻监督被检者，因为测量距离和挡眼情况已由系统自动监督，这样就大大减轻检测者的劳动量。尤其是在自动工作方式下，检测者只需输入被检者信息、工作方式及初始检测行号等，其它工作全部由系统自动完成。
*南京市科委科研课题(项目号97524)
参 考 文 献
1 姚开麒等.微机化视力检查系统.中国医疗器械杂志.1992；16(6):340
2 周泽学等.单片机标准对数视力自动检测仪的研制.中国医疗器械杂志.1995；19(2):99
3 徐正惠.自操作式视力测定仪.中国医疗器械杂志.1993；17(3):125
(1999年3月12日收稿), http://www.100md.com
单位：蒋红兵 王林农 马建宁(南京医科大学附属南京第一医院(210006)；万遂人 赵兴群 马天河 张燕(东南大学 (210096)
关键词：对数视力表；自动检测
中国医疗器械杂志990405 提要 介绍了一种计算机辅助智能视力检测仪。被检者通过操作手持遥控器来判别视标的开口方向，系统自动检测并判别其正误，最后打印出检测报告。系统测定的视力范围从对数视力3.0到5.3，同时系统带有红外超声自动测距功能，以保证测量结果的准确性。
The Development of an Intelligent Vision Testing Instrument
Jiang Hongbing Wang Linnong Ma Jianning
, 百拇医药
Affiliated Nanjing First Hospital of Nanjing Medical University
Wan Suiren Zhao Xingqun Ma Tianhe Zhang Yan
Southeast University
ABSTRACT The paper introduces an intelligent vision testing instrument,which works on automatic method or manual method.The examinee inputs his or her judgement about the direction of the letter “E”with remote control.The system examines and judges the examinee's judgement,and then prints the testing report.The vision testing range is from logarithm vision 3.0 to 5.3. The distance between examinee and optometer can be measured automatically by the system with infrared and ultrasonic testing functions and a good accuracy
, 百拇医药
KEY WORDS Logarithm optometer Automatic testing
国内外陆续发表过视力检测仪的研制报道。为避免被检者背诵视力表各“E”字缺口方向而设计的模拟“E”字型视力检查系统[1]，其造出的“E”字型视标本身发光，且有闪烁现象，不符合国标；利用薄膜覆盖视力表模板，然后选取的那个视标背景光源发光使其显示，而其他视标不显示[2]，这种方法又回避了视觉拥挤现象。在标准视力表面每一视标下方安装发光二极管，通过二极管的发光来指定某一视标供被检者判别[3]，这种方法避免了上述两者的缺点，但其对4.0以下的视力及矫正视力等无法检测，同时仍需时刻注意被检者与视力表之间的距离。本文报道的一种智能视力检测仪，测量范围自对数视力3.0到5.3，既能检测裸眼视力又能检测矫正视力，同时还能自动测距，时刻提醒被检者调整检测距离，以保证检测结果的真实性和准确性。
1 原理与方法
, 百拇医药
1.1系统硬件
本系统硬件主要由四部分组成：光电视力表箱、检测者操作台、被检者操作件及被检者镜框部件，见图1。
图1 系统硬件框图
1.1.1 光电视力表箱
这部分由单片机控制，箱体前板采用国家标准(GB11533—89)对数视力表，为便于使用，照顾以往习惯，在对数视力表上标出国际标准视力表的相应值，同时考虑到小检测场合不用反光镜，决定检测距离为2.5m，同时将对数视力表缩小一半；光源采用接近自然光的两支荧光灯，根据照度在100～1000Lux的国标要求确定灯的瓦数。在每一视标下方安装一发光二极管，当某一发光二极管发光时即表示其上方的视标被选中，供被检者判别。箱体后板及侧板涂上反光材料以消除二极管布线造成的阴影。
, 百拇医药
本部分包含了自动测距用的超声波接收器和红外光接收器及其解码器，通过接收到的红外光信号与超声波信号的时间差(约7ms)计算出检测距离，当实测距离超出规定的范围时用语音提示被检者向前或向后。本部分还包含接收被检者操作件发射的判别“E”字型视标开口方向信号的接收器，接收到的信号经解码后由逻辑电路判别其正误。其它还包含了发光二极管的布线阵列电路。
本部分通过串行口与检测者操作台联接。
1.1.2 检测者操作台
操作台包括计算机及打印机。开始检测后显示器上显示一张与光电视力箱上“E”字型视标排列完全一致的模拟视标图，检测者用鼠标或键盘激活某个视标供检即可实现手动检测。首先输入被检者信息，选择系统工作方式，了解是否需要检测矫正视力，确定初始检测行，然后启动系统开始检测工作，按自动工作方式或手动工作方式对被检者的裸眼视力(必要时也包括矫正视力)进行检测，最后打印出被检者信息及各项检测参数(包括裸眼视力、矫正视力、矫正度数、检测距离等)的报告单，同时系统编有数据库以存储检测结果，便于今后开展科研或统计等工作。
, 百拇医药
1.1.3 被检者操作件
这部分是一个手持遥控器，主要用于被检者判别“E”字型视标的开口方向，操作件上的“↑”“↓”“←”“→”键分别表示“E”字型视标开口方向朝上、下、左、右，被检者按下这些键后经编码由红外光发射出去。
1.1.4 被检者镜框部件
这部件包括用来自动测距的红外光及超声波发射器，红外光和超声波从这里同时向外发射，由于测量距离只有2.5m左右，光的传播时间可以忽略不计，而声的传播时间大约需要7ms，因而测得了超声波与红外光的传播时间差便可计算出测量距离。在镜框上左右眼部位各装有一个可转动的眼罩，检测一眼时按下另一眼的眼罩，这样可免去被检者用手挡眼，同时眼罩按下时触动微动开关，该信号经编码后也发射出去，视力表灯箱部分接收后经解码判断出检测的是左眼还是右眼。这部分安装在一副镜架上面，检测时戴在被检者眼睛上，以保证系统测得的距离更准确。
, 百拇医药
1.2 系统工作原理
1.2.1 软件流程图
本系统软件由Visual C语言编写而成，图2和图3是系统软件流程图。
1.2.2系统工作程序
图2 主程序流程图
图3 自动工作方式程序流程图
系统开机后先初始化，在检测者操作台输入被检者姓名、性别、年龄、住院号(住院患者)，选择系统工作方式是自动还是手动，根据被检者的要求输入起始检测行，是否需检测矫正视力，矫正度数等，然后启动系统工作。系统首先检测被检者镜框眼罩情况，只有当左右眼中的一个眼罩按下后才能进行检测，从预先输入的起始检测行中随机选出一视标供被检者判别(如果是手动方式，则由检测者在操作台选择视标供检)，根据判断的正误确定往上还是往下检测，在每次选视标供检前检测被检者与视力表之间的距离，在2.5m±0.1m的范围内才能进行检测，否则系统用语音提示被检者向前或向后。视标指示时间为4s，4s内被检者没有按下任何应答键系统作判别错误处理；视标指示间隔时间为5s。当一眼检测结束后系统语音提示被检者换眼，双眼检测结束后，如果需检测矫正视力，系统语音提示被检者检测矫正视力，重复上述步骤，然后打印出检测报告，整个检测过程结束。
, 百拇医药
1.2.3视力值判别规则
视力值判别的规则是，一行≥2/3视标正确，判为本行视力，附加本行错误数目，例如5.0—2；一行<2/3视标正确，判为上一行视力，附加本行正确数目，例如4.9+1。在手动方式下，如果一行视标未被全部识别而结束检测，则在检测报告中标记出“近视值”以示区别。
1.2.4 低于4.0对数视力的检测
当检测低于4.0以下对数视力时采用逐渐走近测试法，系统改为测量距离，被检者逐渐走近视力表，直至能正确辨认第一行视标，然后按表1的对应关系给出相应的视力值。
表1 检测距离与视力值对应关系 检测距离(m)
2.50
2.25
, 百拇医药
2.00
1.75
1.50
1.25
1.00
0.75
0.60
0.50
0.40
0.30
0.25
对数视力
4.00
, 百拇医药
3.95
3.90
3.85
3.80
3.70
3.60
3.50
3.40
3.30
3.20
3.10
3.00
小数视力
, http://www.100md.com
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.025
0.02
0.015
0.012
0.01
, 百拇医药
2 结果与讨论
本系统的主机包括光电视力表箱和检测者操作台采用22OV交流电供电，它们之间通过串行口联接，而与被检者直接接触的两个部件——被检者操作件和镜框与主机通过无线通讯联系，且均采用干电池供电，因而保证了被检者的绝对安全。同时两者之间也是相互独立的，工作角度也较大，这些都大大方便了被检者，提高了系统检测效率。
由于系统有了自动测距功能，因而自动检测4.0以下对数视力成为可能，拓宽了视力自检仪的工作范围，同时在检测过程中检测者勿需时刻监督被检者，因为测量距离和挡眼情况已由系统自动监督，这样就大大减轻检测者的劳动量。尤其是在自动工作方式下，检测者只需输入被检者信息、工作方式及初始检测行号等，其它工作全部由系统自动完成。
*南京市科委科研课题(项目号97524)
参 考 文 献
1 姚开麒等.微机化视力检查系统.中国医疗器械杂志.1992；16(6):340
2 周泽学等.单片机标准对数视力自动检测仪的研制.中国医疗器械杂志.1995；19(2):99
3 徐正惠.自操作式视力测定仪.中国医疗器械杂志.1993；17(3):125
(1999年3月12日收稿), http://www.100md.com