Método y dispositivo de control postural y de la distancia de lectura en tiempo real, para prevención y tratamiento de las alteraciones de la visión.

Método y dispositivo de control postural y de la distancia de lectura en tiempo real,

para prevención y tratamiento de las alteraciones de la visión.

Se describe un sistema que, siendo sencillo, hace posible el cuidado, tratamiento y prevención de la salud ocular a través de la medida precisa y corrección instantánea de la distancia de lectura. El sistema que propone la presente invención consiste en una montura de gafas donde se incorpora un dispositivo para la medida de distancias a través de emisores y receptores de luz al que se puede acoplar un dispositivo de aviso en caso de que la medida no se corresponda con la distancia establecida como óptima.

El sistema tiene una utilidad clínica y sanitaria de modo preventivo y, si el sujeto ya tuviera un problema visual determinado, se puede utilizar para realizar terapia visual, es decir, un sistema de prevención y tratamiento.

Método y dispositivo de control postural y de la distancia de lectura en tiempo real, para prevención y tratamiento de las alteraciones de la visión.

Sector de la Técnica

La invención se encuadra dentro del sector técnico de la óptica, como un sistema de reconocimiento y medida de distancias en tiempo real. De forma más concreta, el sistema óptico permite la prevención y tratamiento clínico para evitar posibles alteraciones visuales mediante la corrección postural, manteniendo durante un tiempo prolongado la distancia de trabajo o de lectura y una adecuada iluminación (ergonomía de la visión).

Estado de la técnica

Existe un consenso general de que la distancia de lectura adecuada sea la "distancia de Harmon" la cual está determinada por la talla del paciente, y tenemos que ser conscientes en todo momento de mantenerla durante el tiempo que dure la lectura o el trabajo que estemos realizando en visión próxima. Pero no es tan sencillo, por lo que no siempre somos conscientes (sobre todo los niños) y esta distancia cambia, normalmente acercándonos al texto, pudiendo producir alteraciones visuales.

El método usual para determinar el reflejo visopostural (distancia de lectura del sujeto) utiliza una cinta métrica y un optotipo de lectura. En primer lugar, se mide la distancia que hay desde el codo del sujeto hasta la unión de la pinza pulgar-índice; posteriormente se le pide al sujeto que lea un texto sosteniéndolo con sus manos y se anota la distancia. Se valora la distancia de lectura con respecto al a distancia Harmon. Lo ideal es que el reflejo visopostural sea aproximadamente la distancia de Harmon.

Este método de medida de distancia se utiliza como herramienta de diagnóstico para evaluar posibles problemas de la vista. El método es sencillo pero poco preciso y solamente nos proporciona información sobre si la distancia es correcta o no para un determinado momento.

Sería deseable, por tanto, un sistema que, siendo sencillo, haga posible el cuidado, tratamiento y prevención de la salud ocular a través de la medida precisa y corrección instantánea de la distancia de lectura. El sistema que propone la presente invención consiste en una montura de gafas donde se incorpora un dispositivo para la medida de distancias a través de emisores y receptores de luz al que se puede acoplar un dispositivo de aviso en caso de que la medida no se corresponda con la distancia establecida como óptima.

De forma más concreta, la invención se refiere a unas gafas que incorporan LED que emiten luz y detectores de luz CCD de modo que, mediante el método de triangulación y empleando un software diseñado para tal fin, se puede determinar en tiempo real la distancia de lectura del sujeto que porta las gafas y avisarle si la distancia medida no es la correcta.

Los algoritmos matemáticos unidos a sistemas de imagen CCD han dado como resultado técnicas de visión artificial, las cuáles han revolucionado la ciencia aplicada, cubriendo un campo de aplicación muy extenso que va desde aplicaciones en medicina hasta aplicaciones para astronomía.

Instrumentos como la cinta métrica o flexómetros han tenido un avance significativo para el hombre al momento de su utilización, hoy en día se encuentran flexómetros capaces de dar la distancia en digital, o medidores láser (distanciómetros o telémetros) capaces de medir la distancia mediante la emisión de un haz luminoso ya sea infrarrojo o láser.

Podemos observar que con el paso del tiempo los sistemas para la medición de distancias han ido evolucionado de una forma considerable, añadiendo a

los dispositivos ópticos y mecánicos mejoras electrónicas con el apoyo de distintos software matemáticos.

Básicamente la mayoría de los métodos optoelectrónicos que se usan para la determinación de distancias utilizan un láser (o un haz de luz colimado en general, que implica también la detección de imágenes) o sensores de rango como los sensores ultrasónicos (usado en robótica) utilizando la trilateración.

Existen métodos para medir distancias a través de un láser y un detector CCD y patentes relacionadas con el principio de nuestra invención, basadas en el principio de triangulación con el uso de un láser como emisor (Distance- measuring láser scanner for detecting objects in a surveillance range, EP 2395368 B1), (Láser scanner to measure distance, EP2182377 B1), (Device for measuring distance using a semiconductor láser in the visible wavelength range according to the running time method, EP1051640 B1).

El sistema propuesto utiliza dos LED de infrarrojos, a diferencia de la mayoría que utiliza un emisor láser para la estimación de distancias. En el reconocimiento de las luces LED se usan técnicas de procesamiento digital de imágenes, entre las cuales se destacan la umbralización, ecualización del histograma y el filtrado (Digital Image Processing Using Matlab, Rafeal C. González, Richard E. Woods, Steven L. Eddins), por las cuales se logra analizar las imágenes para una identificación óptima por el receptor.

Hay trabajos relacionados con la estimación de distancias mediante un emisor que proyecte una luz (láser) y un receptor CCD como es el de J.Y. Montiel, J.L. López, and R. Hernández (Estimación de distancias con un láser de línea y una cámara. (Científica 11 (3): 129-134, 2007)

Otros trabajos publicados añaden el cálculo en tiempo real, como en esta invención, como método preciso para el cálculo de las dimensiones de objetos en tiempo real (cajas), utilizando un enfoque de geometría proyectiva

la cual usa información de las siluetas de la caja y de la proyección de dos punteros láser sobre una de las caras de la caja, logrando así obtener sus dimensiones en tiempo real. (L. A. Frata Fernandes. Um método projetivo para cálculo de d¡mens~oes de caixas em tempo real. Masters thesis, Universidade Federal Do Rio Grande Do Soul, 2006).

También encontramos trabajos relacionados con el uso de receptores CCD de infrarrojos para la detección y medida de parámetros (`Fusión de escáner láser y cámara de infrarrojos para la detección y seguimiento de trayectoria de peatones. José Javier Anaya catalán. Universidad Carlos III de Madrid. Escuela Politécnica Superior. Departamento de ingeniería de sistemas y automática. Febrero 2011).

Para la precisión en la calibración y comparación de resultados se utiliza la propuesta por Abdel-Aziz y Karara (Y.l. Abdel-Aziz and H.M. Karara. Direct linear transformation from comparator coordinates into object space coordinates in close-range photogrammetry. Proceedings of the Symposium on Close-Range Photogrammetry, pages 1-18, 1971), que fueron los primeros en desarrollar la Direct Linear Transformation (DLT). Esta técnica trata de detectar los dos tipos de parámetros a la vez mediante una ecuación lineal. Más tarde Karara, en 1979 mejoró el método para tener en cuenta las distorsiones ópticas. La simplicidad del modelo y los buenos resultados obtenidos han hecho que se extienda su uso en la comunidad científica.

Es importante que el diseño sea muy ligero para poder incorporarlo a una montura óptica. En 2008 T. Danko ya hace referencia a dispositivos ligeros debido a que en algunas aplicaciones como la robótica aérea el peso es un parámetro muy importante, y por tanto así lo aplicamos. (T.Danko.WebcambasedDIYIaserrangefinder. http://sites.google.com/site/todd danko/home/webcamlaser ranger, 2008).

Aunque son ampliamente conocidos los métodos de medida de distancias a través de emisores y receptores de luz, ninguno de ellos han sido incorporados en una montura de gafas con el objeto de medir distancias y, de este modo, prevenir y tratar las alteraciones de la visión en tiempo real.

Descripción detallada de la invención

Método y dispositivo de control postural y de la distancia de lectura en tiempo real, para prevención y tratamiento de las alteraciones de la visión.

La presente invención tiene como objeto un sistema de medición de distancias en tiempo real basado en el principio de la triangulación, con una finalidad clínica de prevención mediante la corrección postural y una iluminación adecuada.

Consta de una montura óptica a la cual se le acoplan uno o más emisores LEDs de luz infrarroja (1) en los extremos de la montura óptica, con una convergencia definida entre ellos y un detector (2) formador de imágenes, situado en el puente de dicha montura. Al detector (CCD o CMOS, por ejemplo) se le ha añadido un filtro de IR que opera en el rango de emisión de los LEDs y así ser capaz de detectar la luz infrarroja emitida por estos, evitando interferencias de la luz ambiente.

Los emisores LEDs proyectan una mancha de luz en el test...

1. Método de control postural y de distancia de lectura en tiempo real para prevención y tratamiento de las alteraciones de visión que comprende:

- Calcular distancia entre el sujeto y el punto de lectura a través de, al

menos, un emisor de luz y un detector capaz de formar imégenes

aplicando el principio de triangulación.

- Comparar la medida realizada con la distancia de Harmon

- Opcionalmente, avisar para informar al sujeto del resultado de la medida.

2. Método de control postural y de la distancia de lectura en tiempo real para prevención y tratamiento de las alteraciones de la visión, según reivindicación 1, que opcionalmente comprende medir el grado de iluminación.

3. Método de control postural y de la distancia de lectura en tiempo real para prevención y tratamiento de las alteraciones de la visión, según reivindicación 1, que opcionalmente comprende medir el grado de ladeo de la cabeza del sujeto.

4. Método de control postural y de la distancia de lectura en tiempo real para prevención y tratamiento de las alteraciones de la visión, según reivindicación 1, donde los emisores de luz son LED que emiten en la región de infrarrojo y el detector de imagen es CCD con filtro infrarrojo.

5. Método de control postural y de distancia de lectura en tiempo real para prevención y tratamiento de las alteraciones del a visión, según reivindicación 2, donde el grado de iluminación se mide empleando un luxómetro.

6. Método de control postural y de distancia de lectura en tiempo real para prevención y tratamiento de las alteraciones de visión, según

reivindicación 2, donde el grado de ladeo de la cabeza se determina empelando una web cam.

7. Método de control postural y de distancia de lectura en tiempo real para 5 prevención y tratamiento de las alteraciones de visión, según

reivindicación 1, donde el aviso al sujeto se realiza a través de un sonido o vibración de mayor frecuencia a medida que la postura de trabajo se aleja más de la postura correcta.

8. Método de control postural y de distancia de lectura en tiempo real para

prevención y tratamiento de las alteraciones de visión, según reivindicación 1, donde la distancia en tiempo real se calcula y se compara con la distancia a través del principio de triangulación utilizando un software matemático.

9. Dispositivo de control postural y de distancia de lectura en tiempo real para prevención y tratamiento de las alteraciones de visión que comprende una montura óptica donde se insertan, al menos, dos emisores de luz, un detector de imagen aplicando el principio de

triangulación, un software algorítmico,y un sistema de aviso al sujeto

cuando los parámetros traspasan los límites fijados.

10. Dispositivo de control postural y de la distancia de lectura en tiempo real para prevención y tratamiento de las alteraciones de la visión, según

reivindicación 9, que opcionalmente comprende un sistema de detección

lumínica.

11. Dispositivo de control postural y de la distancia de lectura en tiempo real para prevención y tratamiento de las alteraciones de la visión, según

reivindicación 9, que opcionalmente comprende un sistema para la

detección y medida de grados de ladeo de la cabeza.

12. Dispositivo de control postural y de la distancia de lectura en tiempo real para prevención y tratamiento de las alteraciones de la visión, según reivindicación 9, donde los emisores de luz son LED que emiten en la región de infrarrojo y el detector de imagen es CCD con filtro infrarrojo.

13. Dispositivo de control postural y de la distancia de lectura en tiempo real para prevención y tratamiento de las alteraciones de la visión, según reivindicación 10, donde el grado de iluminación se mide empleando un luxómetro.

14. Dispositivo de control postural y de la distancia de lectura en tiempo real para prevención y tratamiento de las alteraciones de la visión, según reivindicación 11, donde el grado de ladeo de la cabeza se determina empelando una web cam.

15. Dispositivo de control postural y de la distancia de lectura en tiempo real para prevención y tratamiento de las alteraciones de la visión, según reivindicación 9, donde el aviso al sujeto se realiza a través de un sonido o vibración de mayor frecuencia a medida que la postura de trabajo se

aleja más de la postura correcta.