CN101932279A - 白内障检查装置、白内障检查方法以及白内障判定程序 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种结构简单、便于白内障检查的白内障检查装置、白内障检查方法以及白内障判定程序。本发明所涉及到的白内障检查装置中的实施方式之一是由：闪光灯(22)，把来自光源的光作为投射光对眼球进行照射用，和照相机(21)，对接受了投射光的眼球水晶体上的反射光进行拍摄作为影像资料用，和计算机(23)构成。利用计算机(23)，结合瞳孔部检出功能模块(23a)从影像资料中检出瞳孔部的影像领域，和反射影像检模块(23b)，从瞳孔部的影像领域中检出眼球水晶体前方反射影像，和有无反射影像判定功能模块(23c)，将检出的瞳孔部的影像领域以及水晶体前方的反射影像，对眼球水晶体后方是否有反射影像进行判定，进行处理。

Description

白内障检查装置、白内障检查方法以及白内障判定程序

技术领域

本发明涉及一种可以简单的对白内障进行诊断用的白内障检查装置、白内障检查方法以及白内障的判定程序。

背景技术

白内障的诊断，一般是由专业眼科医生利用特殊的仪器来进行诊断的。在日本等发达国家中，拥有完善的诊断设备，可以让白内障患者在早期阶段被发现并得到治疗。但是，在很多发展中国家，由于医生不足等原因，使白内障的发现延迟，造成症状严重恶化，最后导致失明的例子是不少见的。

例如，印度尼西亚约有2亿人口，却只有750名左右的眼科医生。在这种状况下，白内障患者约达到600万人口。白内障的诊断成为许多发展中国家面对的一个十分深刻的问题。

向来，用于诊断白内障的仪器，已知的主要由以下特许文献1或特许文献2中所公开的设备为主。但是，为了可以使白内障的进展程度得到更精确的诊断，都需要用到像分光光学系统或感光探测器等特殊设备。因此，特别像发展中国家的情况下，缺少引进仪器的资金或可以熟练操作仪器的医生都成为问题。

【专利文献1】特开2002-224041号公报

【专利文献2】特表2004-535880号公报

发明内容

发明所要解决的问题

如上所述，向来技术的诊断目的都是量化白内障的发病程度，需要准确测量光的强度。为此，就需要用到一些特殊的仪器，但是像在发展中国家的情况下，不论是引进仪器设备的资金，还是可以熟练操作仪器的医生都成为问题。

本发明解决了这些课题，为促进发展中国家改善医疗水平作出贡献。无需用到类似于分光光学系统或感光式探测器等特殊仪器，提供了一种简单·廉价、不管是任何人在任何地方都可以方便使用的用来检查白内障的白内障检查装置、白内障检查方法以及白内障判定程序为目的。

解决问题的方法

如本发明第一个方面所述的提供了一种白内障检查装置具有以下功能模块：

把来自光源的光作为投射光投射到眼球的投光功能模块和，

拍摄下接受了上述投射光的眼球水晶体上的反射光分布，作为影像资料的拍摄功能模块和，

从上述影像资料中检出瞳孔部的影像领域的瞳孔部检出功能模块和，

从上述瞳孔部的影像领域中检出眼球水晶体前方反射影像的反射影像检出功能模块和，

利用上述瞳孔部影像领域以及上述水晶体前方的反射影像，对眼球水晶体后方有无反射影像进行判定的有无后方反射影像判定功能模块。

上述第一个方面中涉及到的白内障检查装置的功能模块构成，对所拍摄的眼球影像中的镜面反射原理进行分析，从而实现对白内障进行简易检查(筛查)。

如果眼睛是正常的情况下，把来自光源的光作为投射光投射到眼球时，光会在眼球的水晶体前方和后方的2个地方发生反射，在利用了照相机等拍摄手段所获得的影像资料中也可以观察到2个地方发生镜面反射。与此相反，当白内障症状恶化时，由于水晶体内会变得白浊，在影像中只可观察到眼球前方的反射，而检测不到水晶体后方的反射。

本发明所涉及的白内障检查装置，围绕上述功能模块，对所拍摄的影像内所发生镜面反射的个数以及位置进行分析，让白内障简易检查装置得到实现。

上述第一个方面中所述的白内障检查装置是由

(1)把来自光源的光作为投射光投射到眼球的投光功能模块和，

(2)拍摄下接受了投射光的眼球水晶体上的反射光的分布情况作为影像资料的拍摄功能模块和，

(3)从所拍摄的影像资料中检出瞳孔部的影像领域的瞳孔部检出功能模块和，

(4)从瞳孔部的影像领域中检出眼球水晶体前方的反射影像的反射影像检出功能模块和，

(5)利用瞳孔部的影像领域以及眼球水晶体前方的反射影像，对眼球水晶体后方是否有反射影像的有无反射影像判定功能模块

结合构成的。

在此，在上述的(1)和(2)中，通用的数码相机的闪光灯都是可以使用的。另外，上述(3)～(5)、通用的可以进行图像分析的计算机都是可以的。

上述(3)所涉及的瞳孔部检出功能模块，是指在所拍摄的影像资料中检测出相当于瞳孔领域的功能模块。

另外，上述(4)的反射影像检出功能模块，是指在瞳孔部的影像领域中检测出眼球水晶体前方的反射影像。眼球水晶体前方的反射影像的检出功能模块是，搜索检测出瞳孔内亮度最高的领域(眼球表面的反射)的功能模块。

然后，上述(5)中所提到的有无反射影像判定功能模块是指，根据影像中眼球水晶体表面的反射与水晶体后方的反射，以及瞳孔中心会并列在一直线上这一点特性，对水晶体后方的反射进行搜索的。如果没有搜索到水晶体后方的反射，可以判定白内障正在发病中。相反，在水晶体后方搜索到反射的话，可以判定眼睛是正常的。

接下来，就本发明的第2个方面进行说明。

本发明的第2个方面是，上述第1个方面中所提到的光源的位置，是在光源与水晶体中心的连接轴与水晶体的光轴之间的夹角为30～60度的范围领域内。

如第2个方面中涉及到的白内障检查装置的构成，是指在影像资料中，眼球水晶体前方的反射影像与水晶体后方的反射影像是在不影响判定的间隔下进行观测的，从而实现更加精确的，更加简便的对白内障进行检查(筛查)。

而且，即使照相机位置与光源的位置重叠在一起，或分开了都是没有关系的。另外，关于拍摄位置，最好是在眼球的稍微正面的地方进行。

接下来，对本发明的第3个方面进行说明。

本发明的第3个方面是，上述第1个方面中所提到的白内障检查装置，还具有在光源与水晶体中心的连接轴与水晶体的光轴之间的夹角为30～60度的范围领域内，对光源的移动进行控制的光源移动控制功能模块。

如第3个方面所述的白内障检查装置的结构，沿着眼球的中心周围，对白内障的发病部位进行搜索的同时也可对白内障进行检查。

在此，光源移动控制功能模块是指，光源与水晶体中心的连接轴与水晶体的光轴在夹角为30～60度的范围区域内，可以对光源的移动位置进行控制。例如，在环形轨道上移动光源装置，或利用X-Y驱动杆移动光源装置。

接下来，就为何要移动光源的理由进行说明。在影像资料中，眼球水晶体前方的反射与水晶体后方的反射以及瞳孔中心，是在1条直线上并列的。当光源是固定的情况下，一直线上的轴方向也被固定。因此，轴方向上如果有白内障发病症状的话，将无法检测到水晶体后方的反射。轴方向没有出现白内障的发病的话，就可以在水晶体后方检测到反射。因此，将光源进行移动，可以沿着眼球中心周围搜索白内障的发病部位的同时，也可以实现对白内障进行检查。

另外，不只是在轴方向进行搜索，还在轴方向上有蔓延的圆形领域内进行搜索，上述问题基本上都是可以回避的，这些将在后面的内容中进行说明。

接下来，对本发明的第4个方面进行说明。

本发明第4个方面是，上述第3个方面中提到的白内障检查装置，利用光源移动控制功能模块，在光源移动之前和光源移动之后，使用拍摄功能模块对眼球进行至少2次的拍摄。

根据第4个方面所述的白内障检查装置的结构，如果是在周围环境很明亮的地方进行拍摄的话，本发明所提供的白内障检查装置可以对本身所使用的来自光源的光和外部光源进行区别，以防止测量误差。

这是因为在光源移动之前和移动之后对眼球进行了至少2次的拍摄，是为了可以在水晶体表面的反射影像发生位置变化时利用的。由于外部光源是固定的，接受了外部光源的水晶体表面的反射影像上的位置也是固定的。即使外部光源较强会对影像造成干扰使影像位置发生变化，也可对来自白内障检查装置光源的光在水晶体前方的反射影像进行准确辨别。而且，利用水晶体前方的反射与水晶体后方的反射与瞳孔中心是在同一直线上的这一特性，对水晶体后方有无反射影像进行判定。

接下来，对本发明的第5个方面进行说明。

本发明第5个方面是，上述第1方面中所述的白内障检查装置，还具有控制光源光度的光度控制功能模块。

根据第5个方面所述的白内障检查装置的构成，实现对白内障的进展程度(恶化程度)进行观测。

也就是说，通过改变光源的光度，使光源投射到眼球的投射光的强度发生变化。本发明所涉及的白内障检查装置，通过搜索眼球水晶体后方的反射，如果在搜索中没有观测到反射的情况时，可以判定白内障正在恶化中或正在发病中。相反的有观测到反射的话，可判定眼睛是正常的。因此，在调整光源投向眼球的投射光的强度的过程中，可以知道哪种程度的光的强度更容易观测到水晶体后方的反射。通过确认搜索过程中发生的变化，从而判定白内障的发病进展状况(恶化状况)

接下来，对本发明的第6个方面进行说明。

本发明第6个方面是，上述第1方面中所述的白内障检查装置，其光源形状为长方形。

根据第6个方面所述的白内障检查装置的结构，即使是在影像上出现较强的来自外部光源的干扰光，由于影像中所显示的长方形反射影像和来自白内障装置发射出的光源所产生的水晶体前方的反射影像是可以辨别的，从而对水晶体后方是否有反射影像进行判断。

接下来，对本发明的第7个方面进行说明。

本发明第7个方面是，上述第1方面中所述的白内障检查装置，还具有可以改变光源形状模式的光源形状可变功能模块。

根据第7个方面所述的白内障检查装置的结构，即使是在影像上出现了较强的来自外部光源的干扰光，由于影像中显示的是与光源形状相近的反射影像，可以将其和来自白内障装置发射出的光源产生的水晶体前方的反射影进行辨别，从而对水晶体后方有无反射影像进行判断。

接下来，对本发明的第8个方面进行说明。

本发明第8个方面是，上述第7方面所述白内障检查装置，利用光源形状可变功能模块，在光源形状模式变化之前和变化之后，对眼球进行至少2次的拍摄。

根据第8个方面中所述的白内障检查装置的结构，如果是在周围环境很明亮的情况下进行拍摄的话，从本发明所述的白内障装置中发射出的光源与外部光源是可以进行区别的，以防止测量误差。

在光源形状模式变化之前和变化之后对眼球进行至少2次的拍摄，影像资料上的水晶体表面的反射影像的光源形状也会发生变化。由于外部光源是固定的，所观测到的外部光产生在水晶体前方的反射影像的位置也是固定的。即使是在影像上出现了较强的来自外部光源的干扰光，也可将光源形状发生变化的反射影像和白内障装置中发射出的光源产生的反射影像进行准确辨别。然后，利用水晶体前方的反射与水晶体后方的发射以及瞳孔中心是在同一直线上并列的这一点特性，来对水晶体后方是否出现反射影像进行判定。

接下来，对本发明的第9个方面进行说明。

本发明第9个方面是，上述第1方面中所述的白内障检查装置的投光功能模块、指的是与拍摄功能模块联动的照相机闪光灯。

上述的拍摄功能模块仅仅使用了通用的内置在数码相机里的闪光灯或是外置在数码相机上的闪光灯，并没有使用其他特殊仪器，即可对白内障进行检查(筛查)。因为是由类似于照相机或闪光灯等通用设备构成的，即使是在发展中国家也是可以实现让白内障患者得到及时发现，获得适当的治疗，亦期待提高并促进医疗水平。

接下来，对本发明的第10个方面进行说明。

本发明第10个方面是，上述第1方面中所述的白内障检查装置，是一端具有上述拍摄功能模块以及上述投光功能模块的箱子，当打开箱子的另一端覆盖住被检者的眼球周围时，具有可以遮拦上述的由光源构成的投射光以外的光源进入的构造。

根据第10个方面中所述的白内障检查装置的结构，在检查的时候，无需将周围的光线调暗，由于箱子筐体可以阻断外部光源的入射，确保处于暗室状态。在此，关于箱子的形状，例如筒状或是箱状都是可以的。

接下来，对本发明的第11个方面进行说明。

本发明第11个方面是，上述第1方面中所述的白内障检查装置，在确保箱子处于暗室状态下，经过指定的时间秒数以后，让拍摄功能模块和投光功能模块进行动作。在此，指定的时间秒数是指，例如经过5秒以上。

根据第11个方面中所述的白内障检查装置的结构，在确保箱子处于暗箱状态下，由于经过了指定的时间秒数后启动拍摄功能模块和投光功能模块的，使得被检查的眼球瞳孔获得足够散瞳，从而取得反射影像的分布影像。也就是说，所取得的影像中，瞳孔的领域面积大，反射影像的分布位置的观测精确度得到提高。

接下来，对本发明的第12个方面进行说明。

本发明第12个方面中所述的白内障检查方法的特征是，将来自光源的光作为投射光投射向眼球，拍摄下的接受了投射光的眼球水晶体上的反射光的分布作为影像资料，从影像资料中检测出瞳孔部的影像领域，从瞳孔部的影像领域中检测出眼球水晶体前方的反射影像，利用瞳孔部的影像领域以及水晶体前方的反射影像，对水晶体后方是否有反射影像进行判定。

根据第12个方面中所述的白内障检查方法的构成，将所拍摄到的眼球影像利用镜面反射的原理进行分析，从而实现对白内障进行简易检查(筛查)。

接下来，对本发明的第13个方面进行说明。

本发明第13个方面中所述的白内障检查方法的特征是，利用计算机对眼球是否患有白内障进行判定的，利用计算机取得来自光源的光作为投射光投射向眼球时，在眼球水晶体上的反射光的分布作为影像资料。计算机可以根据影像资料计算出瞳孔部的影像领域，并且从瞳孔部的影像领域算出眼球水晶体前方的反射影像，计算机根据瞳孔部的影像区域以及水晶体前方的反射影像，来对水晶体后方有无反射影像进行判定。

根据第13个方面中所述的白内障检查方法的构成，利用计算机，将所拍摄的眼球影像利用镜面反射的原理进行分析，从而实现对白内障进行简易检查(筛查)。

在此，上述的白内障检查方法中，光源的位置是以，光源与水晶体中心的连接轴与水晶体的光轴之间的夹角在30～60度的范围领域为宜。而且，在移动光源的前后时，最好是对接受了投射光的眼球水晶体的反射光的分布至少进行2次的拍摄。此外，在确保眼球周围是处于暗室状态下，按照所指定的时间，例如经过5秒后才对接受了投射光的眼球水晶的反射光的分布进行拍摄。

接下来，对本发明的第14个方面进行说明。

本发明第14个方面中所述的白内障判定程序的特征是，利用计算机对眼睛是否患有白内障进行判定的程序。利用计算机，将所取得的显示着利用了光源的光作为投射光投射到眼球时所拍摄下的眼球水晶体上的反射光分布的影像资料的影像资料取得功能模块和，从上述影像资料中算出瞳孔部的影像领域的瞳孔部检出功能模块和，从上述瞳孔部的影像领域中算出眼球水晶体前方的反射影像的前方反射影像检出功能模块和，利用上述瞳孔部的影像领域以及上述水晶体前方的反射影像，对水晶体后方是否有反射影像进行判定的有无后方反射影像判定功能模块结合起来运作的。

根据第14个方面中所述的白内障判定程序的构成，利用计算机，将所拍摄的眼球影像利用镜面反射的原理进行分析，从而实现对白内障进行简易检查(筛查)。

另外，关于上述的白内障检查装置，白内障检查方法以及白内障判定程序，加上反射影像有无的判定，并且，关于瞳孔领域中像素强度的均一性(Uniformity)，最好是使用支持向量基等形状模式识别方法进行判定，或将瞳孔领域的平均强度(Intensity)利用支持向量基算法等形状模式识别方法对白内障进行判定。

经过反复试验不断摸索，在如何提高白内障的诊断准确性上取得一定的见解。也就是说，如果是患有白内障的眼睛，与正常眼睛相比，瞳孔领域影像的像素强度的均一性变差，相反的，如果是健康眼睛，其瞳孔领域的影像像素强度的均一性会很好。而且，如果是患有白内障的眼睛的话，一般会比正常眼睛强度更亮。

在此，关于强度的均一性，例如，可以用以下的公式1求得。这里，U是均一性的值，Z表示的是强度的变数，P(z_i)是指表示领域内强度水平的直方图的公式。另外，L是指所取得的强度值。

另外，以下的公式2可以算出平均强度。m表示的是平均强度的值。

【公式1】

$U={\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{L-1}{p}^2\left(z_i\right)$

【公式2】

$m={\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{L-1}{z}_{i}p\left(z_i\right)$

发明效果

本发明所述的白内障检查装置，白内障检查方法以及白内障判定程序，不需要任何特殊仪器，只需对所拍摄的眼球影像中的反射进行分析，让白内障的发病容易被发现，还可以对白内障的发病情况进行观察。

另外，本发明所述的白内障检查装置，白内障检查方法以及白内障判定程序，不需要任何特殊仪器，其构造简单，即使没有可以熟练操作设备的医生，也可以得到检查(筛查)，可以简单的判断被检查人是否有白内障发病。因此，不管是在发达国家还是发展中国家，导入设备的成本或可以熟练操作设备的医生等问题都可以得到解决，从而提高发展中国家的医疗水平。

附图说明

【图1】实施方式1中所述的白内障检查装置的概念图。

【图2】本发明中所述的白内障检查方法的流程图。

【图3】水晶体反射光的说明图。

【图4】关于检出水晶体反射影像的原理说明图。

【图5】关于搜索水晶体后方反射影像说明图。

【图6】关于白内障判定程序的功能模块图。

【图7】正常眼睛与患有白内障眼睛的对比照片。

【图8】正常眼睛中所产生的水晶体反射光分布的影像说明图。

【图9】对正常眼睛进行瞳孔部区域检测的例图。

【图10】抽取出正常眼睛的瞳孔部区域的例图。

【图11】正常眼睛的瞳孔部区域的反射光分布的说明图。

【图12】根据瞳孔部区域反射光的分布情况，对后方反射影像进行搜索的方法说明图。

【图13】正常眼睛的水晶体的反射光分布影像图的说明图(利用长方形光源的情况下)。

【图14】实施方式1所述的白内障检查的概略流程图。

【图15】实施方式1所述的白内障检查的详细流程图。

【图16】根据瞳孔部区域的反光分布，获得后方反射影像结果对白内障的进行判定的判定方法说明图。

【图17】根据拍摄角度和投光角度的位置关系得出白内障的检查精确度的说明图。

【图18】实施方式1中所述的白内障检查的诊断结果。

【图19】实施方式4中所述的白内障检查的诊断结果。

符号说明

1      眼球

2      水晶体

3      虹彩

4      视网膜

11     瞳孔

21     照相机

22     闪光灯

23     计算机

A      水晶体前方的反射影像的位置

B      水晶体后方的反射影像的位置

C      瞳孔的中心位置

D      水晶体后方的反射位置

E      水晶体后方反射影像的搜索途径

具体实施方式

以下，就本发明的实施方式，对照图面进行详细说明。

【实施方式1】

图1是实施方式1中所述的白内障检查装置的概念图。如图1所示，实施方式1所述的白内障检查装置是由，把来自光源的光作为投射光对眼球进行照射的闪光灯22和，拍摄下接受了闪光灯22的眼球水晶体上的反射光，作为影像资料的照相机21和，利用计算机23，从影像资料中检出瞳孔部的影像领域的瞳孔部检出功能模块23a和，从瞳孔部的影像领域中检出眼球水晶体前方的反射影像作为反射影像检出功能模块23b和，根据所检测到的瞳孔部的影像领域以及水晶体前方的反射影像，对眼球水晶体后方有无反射影像进行判定的有无反射影像判定功能模块23c构成。

关于照相机21，使用的是通用的数码照相机。另外，闪光灯22使用了外置在照相机21上的闪光灯，与照相机21的快门联动，把来自闪光灯22的光源进行投射。另外，计算机23，使用了USB(Universal Serial Bus)缆线与照相机22相连接，使照相机21里的影像资料可以传送到计算机。

来自闪光灯22的投射光，在眼球1中的水晶体2的前方以及后方发生反射。这2处的反射光会被照相机21作为反射像的影像资料被拍摄下。接着，计算机23检测出瞳孔部，再检测出水晶体前方的反射影像，然后对水晶体后方有无反射影像进行判定。结果是，水晶体后方有反射影像的情况，判定为正常眼睛，相反的如果水晶体后方没有出现反射影像的情况，可以判定为有可能是患有白内障。

图2示意的是本発明所述的白内障检查方法的流程图。

首先，将来自光源的光作为投射光投射在眼球上(步骤S01)，接着，拍摄下水晶体上的反射光的分布(步骤S02)，检测瞳孔部的影像领域(步骤S03)，检测水晶体前方的反射影像(步骤S04)，检测水晶体后方的反射影像(步骤S05)。然后，对水晶体后方是否有检测到反射影像进行判定。作为判定结果，在水晶体后方有检测到反射影像的情况时，判定眼睛正常。相反的，在水晶体后方没有检测到反射影像的情况时，认为有可能是患有白内障。

在此，就步骤S01把来自光源的光作为投射光投射在眼球上和，步骤S02拍摄下水晶体上的反射光的分布，参照图3和图4，对眼球水晶体的反射光进行说明。

步骤S01，利用闪光灯22，把来自光源的光作为投射光投射到眼球上。

步骤S02，利用照相机21，拍摄下水晶体上反射光的分布。

如图3所示，来自闪光灯22的投射光，投射在水晶体2前方发生反射的位置(图3中A的位置)，和透射过水晶体2内部在水晶体后方发生反射的位置(图3中D的位置)的2个位置。

在这种情况下，由于2个反射光的反射面的角度不一样，也就是说水晶体2前方发生的反射和水晶体2后方发生的反射是在不同的位置上观测到。(图3中A的位置和B的位置)

另外，水晶体2是呈凸镜形状的，将闪光灯22的位置设置在距离透镜光轴的上方。如图3所示，闪光灯22的投射光斜射入水晶体2。投射光斜射到水晶体2时，检测到的水晶体2的前方发生反射的位置(图中A的位置)和检测到的水晶体2后方发生反射的位置(图3中B的位置)和瞳孔的中心位置(图3中C的位置)是在一直线上并列的。

接下来，参照图4，就检出水晶体反射影像的原理进行说明。利用照相机21对反射影像进行观测时，可以获得如图4所示的图像。如上所述，所观测到的水晶体2前方反射的位置(图中A的位置)和所观测到的水晶体2后方反射的位置(图中B的位置)和瞳孔中心的位置(图中C的位置)是在一直线上并列的。另外，与水晶体2前方的反射图像(图中A的位置)明亮且广泛的反射影像领域相比起来，水晶体2后方的反射图像(图中B的位置)，图像比较暗，而且反射影像的领域也比较狭小。

另外，当拍摄环境是在完全接受不到外界光源的情况下(例如，是在暗室里拍摄)，只可观测到闪光灯22的投射光的反射影像，更利于方便确定水晶体2前方的反射影像和水晶体后方的反射影像。

相反的，当拍摄环境是在可以接受到外界光源的情况下，通常情况下是，闪光灯22的光源照度较强，利用照相机21所观测到的反射影像是最明亮的。

因此，根据眼球的几何特性，在水晶体后方的反射影像(图中B的位置)，和水晶体2前方的反射影像(图中A的位置)与瞳孔的中心位置(图中C的位置)相连结的直线上，利用跨越瞳孔中心在水晶体2前方发生的反射影像会出现在相反一方的特性进行搜索。

另外，不论是被检查人的眼睛是正常的或是患有白内障，一定会在水晶体前方出现反射影像(图中A的位置)。但是，会在水晶体后方会出现反射影像是指(图中B的位置)，如果是白内障患者的话，会观察不到反射影像或是与眼睛正常的人比起会难观测到反射影像。

因此，首先，先确定(图2流程图中的步骤S04)水晶体前方的反射影像(图中A的位置)，按照图4中所标示的虚线箭头方向进行观测，尝试是否可以观测(图2流程图中的步骤S05)到水晶体后方反射影像(图中B的位置)。

接下来，参照图5，就搜索水晶体后方反射影像进行说明。要确定水晶体后方出现的反射图像(图中B的位置)时，首先要先决定搜索范围，先抽取出瞳孔部的影像领域。(图2流程图中的步骤S03)。在瞳孔部的影像领域中可以抽取出要进行观测的水晶体后方的反射影像的范围。也就是说，瞳孔部的影像领域呈圆形，瞳孔部的中心位置(图中C的位置)亦可根据几何学原理计算出，把瞳孔领域内最亮的地方推定是水晶体前方发生的反射影像(图中A的位置)，如图5所示，从位置A到位置C，在通过瞳孔领域的过程中对水晶体后方的反射影像进行搜索。

另外，在搜索过程中，不只是在直线上进行搜索，对所定的圆形区域内也进行搜索，

然后，作为搜索结果，在水晶体后方有无检测到反射影像来进行判定(图2流程图中的步骤S06)，作为判定结果，若在水晶体后方有检测到反射影像的话，判定为眼睛正常。相反的，若在水晶体后方没有检测到反射影像的话，即可认为是患有白内障。

接下来，就本发明具有白内障判定程序功能模块这一块，参照图6进行说明。如上所述，本发明所述的白内障检查装置，是由照相机和闪光灯以及计算机构成的简单装置。只要照相机，闪光灯以及计算机等硬件具备的情况下，根据本发明所提供的白内障判定程序，照相机，闪光灯以及计算机等硬件即可作为白内障检查装置进行使用。

因此，如图6所示的，本发明所提供的白内障判定程序30，是由影像资料取得功能模块31，瞳孔部检出功能模块32，和前方反射影像检出功能模块33以及后方有无方反射影像的判定动能34构成。影像资料取得功能模块31，是指利用照相机21将所拍摄的影像传输到计算机里。例如，通用的数码照相机就具有与计算机连接用的如USB的连接口。影像资料取得功能模块31，让照相机和计算机进行数据通信，将照相机内的影像资料传输到计算机，然后由计算机对影像进行分析。

另外，瞳孔部检出功能模块32，相当于图2中所示的步骤S03，是利用计算机进行处理的。前方反射影像检出功能模块33，相当于图2中所示的步骤S04，是利用计算机进行处理的。后方有无方反射影像判定功能模块34，相当于图2中所示的步骤S05～S06，是利用计算机进行处理的。

接下来，参照实际用照相机所拍摄的影像，对上述功能模块进行说明。

图7所示的正常眼睛的照片和患有白内障眼睛的照片。图左所示的正常的眼睛，在水晶体前方和水晶体后方共出现2处反射影像。与此相反，图右所示的是患有白内障的眼睛，只出现1处反射影像，该反射影像是水晶体前方的反射影像。

图8是将所拍摄的正常眼睛中的水晶体的反射光分布影像进行放大。可以观测到前方的反射影像(相当于图4中A的位置)和瞳孔中心(相当于图4中C的位置)和，后方的反射图像(相当于图4中B的位置)。

此外，图9所示的是对正常眼睛的瞳孔部领域进行搜索。从影像资料中检出瞳孔部领域。具体的将在稍后的内容中进行详细说明。对检出的影像边缘进行处理后，可以观察到圆形的瞳孔部领域。

检出出瞳孔部领域后，将瞳孔部领域抽取出(参照图10)。瞳孔部领域的反射光的分布，正如上述的，眼睛正常的情况时，前方的反射影像和瞳孔中心和后方的反射影像是在一直线上并列的(参照图11)。另外，如图11所示的，前方的反射影像更显的光亮，且面积也大。

因此，确定了前方的反射影像，把和瞳孔部领域同样大小的范围作为搜索领域并确定，按照前方反射影像的位置沿着直线，对后方的反射影像进行搜索(参照图12)。然后，沿着直线，对明亮度进行评价，确定是否有比周围更明亮的地方，从而对后方有无反射影像做出判定。

图13是，当投射光源为长方形光源的情况下的正常眼睛中的水晶体的反射光分布影像资料。使用的闪光灯形状为长方形闪光灯，光源呈长方形，有以下的好处。首先，沿着前方反射影像的位置，搜索后方反射影像的时候，让长方形的长度方向与所要搜索的直线在一直线的位置上对光源进行调整，可以观察到如图13所示的反射影像，更容易确定前方与后方的反射影像。而且，由于光源呈长方形，即使是有外部光源进入的情况下，也可以更容易辨别哪一个是来自投射光源的光。

接下来，利用实施方式1中所述的白内障装置，对评价实验所得到的结果进行说明。评价实验，使用了在日本和印度尼西亚收集到的影像资料进行的。没有患上白内障的正常眼睛的影像152张和患有白内障的影像216张，一共使用了368张图像对实施方式1所提供的白内障装置的功效进行了验证。其中不包括瞳孔检出失败的影像资料。

图18所示的是实施方式1中所述的白内障检查的诊断结果。图18中所标示的横轴表示的是阈值(TH)，图18显示的是通过改变阈值(TH)后所得到诊断结果。图18的纵轴，标示的是对白内障眼睛进行诊断的检测率(True Positive Rate)以及对正常眼睛进行诊断的误检率(False Positive Rate)，诊断的检测率(True Positive Rate)为1，误检率(False Positive Rate)为0是最好的，如图18所示，诊断结果的阈值(TH)＝0.1，可以理解为几乎没有出现误检。

【实施方式2】

在实施方式2中，就实施方式1中所述的影像资料的分析进行详细说明。

图14是实施方式1中所述的白内障检查的概略流程和处理后的影像。

如上所述，实施方式1中所述的白内障检查的概略流程如图14所示的是，首先，拍摄脸部影像(请观察影像a)，从该影像中抽取出瞳孔部领域(请观察影像b)，然后检出前方的反射影像(请观察图像c)，搜索后方的反射影像(请观察图像d)，然后对是否白内障进行判定的流程。

关于影像处理，参照图15对以下(a)～(n)的处理过程进行说明。先从影像中抽取出瞳孔部，然后检出前方反射影像，搜索后方反射影像。另外，下述的各个符号与图15中的符号相对应。

(a)从照相机中获取影像资料。

(b)将取得的影像资料进行图像二值化处理。

(c)图像二值化处理后，对瞳孔部进行检测。

(d)将所检测到的瞳孔部放大。

(e)对二值化图像进行侵蚀(erosion)处理。

(f)然后检出影像边缘。

(g)接着，进行Hough变换处理(形状检测)，检出瞳孔部的轮廓。

(h)抽取出瞳孔部领域。

(i)为了检出前方反射影像以及后方反射影像，将上述瞳孔部领域的影像作为输入影像进行处理。

(j)将输入的影像进行图像二值化处理。

(k)接着对输入影像进行边缘处理。

(l)进行Hough变换处理。

(m)抽取出前方的反射影像。

(n)最终输出影像。

如上所述，经过上述影像边缘检测，图像二值化等处理，然后进行Hough变换(形状检测)处理后，最终得到显示着瞳孔部领域和前方的反射影像领域的影像。

接下来，参照图16就利用瞳孔部领域的反射光分布取得后方反射影像的检测结果对白内障进行判定的方法进行说明。将前方反射影像的领域作为搜索领域中心，沿着瞳孔中心延伸方向，搜索亮度的变化位置。

具体说，沿着直线按照1个像素单位进行移动，计算出与搜索领域的像素数相同的圆形领域的平均强度。圆形领域的半径大小与前方反射影像的圆形领域半径大小相同。在实际中所观察到的，后方反射影像会比前方反射影像领域会小。

图16(a)所示的是健康状态下跟踪搜索眼睛光强度结果的一个例子。另外，图16(b)，表示的对患有白内障的眼睛进行跟踪搜索光强度结果的一个例子。在跟踪搜索正常状态眼睛的光强度时，在跟踪搜索过程中有些部分光的强度增加，参见图16(a)中箭头所指示山峰部分可知。由此可知按照一定量化数据可以观察到后方反射影像所存在的位置与其反射强度。

另一方面，在跟踪搜索患有白内障的眼睛的光强度时，随着跟踪搜索过程的进行，可以看到光的强度发生减少，无法确认到后方反射影像的位置。

因此，前方反射影像的领域作为搜索领域中心，沿着瞳孔中心延伸的直线方向搜索光的亮度的变化，确认有无后方反射影像，由此实现对是否有发生白内障病变进行判定。

【实施方式3】

关于实施方式3，就拍摄角度与投光角度之间的位置关系对白内障的检查精确度的影响进行说明。图17(1)～(3)是拍摄角度和投光角度之间的位置关系的模式图。

图17(1)，显示的是用来进行拍摄用的照相机和用来投光用的闪光灯是一体的，拍摄角度和投光角度处于相同位置的情况下，就拍摄对象在什么样的位置上更利于白内障的检查精确度进行的调查。结果如图17(1)中右边座标图里箭头所指的范围，也就是，在照相机/闪光灯与拍摄对象的眼球中心(更准确的说是水晶体中心)的链接轴和眼球(准确的说是水晶体)的光轴之间的夹角在一定范围内，检查精确度比较高。座标图横轴表示的是拍摄角度，座标图的竖轴表示的是将前方反射影像与瞳孔中心的距离除以瞳孔半径距离所得到的数值(DN值)。座标图竖轴的值只要在0.5～0.7范围内的话，即可准确的观察到前方反射影像。因此，在图17(1)所示的测定数据中，如图中箭头所示的，拍摄角度40～70度的范围，以及110～120度的范围都是合适的。

接下来，图17(2)示意的是，用来进行拍摄的照相机与用来投光用的闪光灯是分开独立的，将照相机放置在拍摄对象的正面，将闪光灯设置在和照相机不一样角度的情况下，就拍摄对象在什么样的位置上更利于白内障的检查精确度进行的调查。结果如图17(2)中右边座标图中箭头所指的范围，也就是说，照相机/闪光灯与拍摄对象的眼球中心(更准确的说是水晶体中心)的链接轴和眼球(准确的说是水晶体)的光轴之间的夹角在一定范围内，检查精确度比较高。

接下来，图17(3)示意的是，用来进行拍摄的照相机与用来投光用的闪光灯是分开独立的，但与图17(2)相反，将闪光灯放置在拍摄对象的正面，把照相机设置在和闪光灯不一样角度的情况下，就拍摄对象在什么样的位置上更利于白内障的检查精确度进行的调查。结果如图17(3)中右边座标图中箭头所示的，不论照相机放置在什么样的位置，座标图的竖轴的都在0.5以下，也就是说，前方反射光与瞳孔的中心距离变近，难以分辨前方反射光与瞳孔中心的光，不利于检查精确度。

根据以上所述内容可知，闪光灯的位置是很重要的，闪光灯的光源和眼球水晶体中心的连接轴与水晶体光轴之间的夹角在30～60度的范围内是最适合进行白内障检查的。

【实施方式4】

在实施方式4中，就实施方式1中所述的白内障检查装置中用来表示瞳孔领域中强度均一性的值，也将瞳孔领域中平均强度值，利用支持向量基等形状模式认识手法对白内障进行判定，从而提高判定精确度。

如上述，患有白内障的眼睛，与正常的眼睛相比，瞳孔表面粗糙均一性变低，相反，正常眼睛具有瞳孔表面光滑，均一性高的特徵。由此可知，患有白内障的眼睛，与正常的眼睛相比，瞳孔领域的影像像素强度的均一性变低，相反的，正常眼睛瞳孔领域内的影像像素强度的均一性变高。而且，在瞳孔领域内，一般患有白内障的眼睛与正常的眼睛相比，具有更加明亮的特徵。

实施方式4，利用以下公式计算出强度均一性的指标。U表示的强度均一性的值，Z表示的是强度变数，p(Zi)是表示领域内强度水平的直方图的公式的值。L表示的是所取得的强度值。

【公式3】

$U={\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{L-1}{p}^2\left(z_i\right)$

另外，利用以下公式算出平均强度的值。m表示的是平均强度值。

【公式4】

$m={\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{L-1}{z}_{i}p\left(z_i\right)$

图19是对实施方式1中所述的白内障装置进行的评价实验的结果。

在图19所示的座标图中，把瞳孔领域的平均强度值(Intensity)利用支持向量基等模式认识手法对白内障进行判定的方法视为1，把上述实施方式1中所述的利用反射影像有无对白内障进行判定的判定方法视为2，将表示瞳孔领域的像素强度的表面均一性的值(Uniformity)利用支持向量基等模式认识手法对白内障进行判定的方法视为3，将均一性的值(Uniformity)和平均强度的值(Intensity)利用支持向量基等模式认识手法对白内障进行判定方法视为4，将反射影像的有无与平均強度的值(Intensity)利用支持向量基等模式认识手法对白内障进行判定方法视为5，将反射影像的有无与均一性的值(Uniformity)利用支持向量基等模式认识手法对白内障进行判定方法视为6，将反射影像的有无与均一性的值(Uniformity)和平均強度的值(Intensity)利用支持向量基等模式认识手法对白内障进行判定方法视为7。

在图19中所示的座标图最右边的统合了所有特徵的判定方法7，结果是准确的检出白内障的检出率为91.97％，将正常眼睛误诊为白内障的误检率为18.75％。可以看出精确度比实施方式1的(图19中从左边数起第2个)要高。

工业应用性

本发明所提供的白内障检查装置，白内障检查方法以及白内障判定程序，作为用于眼球的医疗诊断·检查(筛查)装置是很有帮助的。

Claims (22)

1.一种白内障检查装置，其特征在于：

把来自光源的光作为投射光投射到眼球作为投光功能模块；

拍摄下接受了上述投射光的眼球水晶体上的反射光分布，作为影像资料的拍摄功能模块；

从上述影像资料中检出瞳孔部的影像领域作为瞳孔部的检出功能模块；

从上述瞳孔部的影像领域中检出眼球水晶体前方的反射影像作为反射影像检出功能模块；

利用上述瞳孔部影像领域以及上述水晶体前方的反射影像，对眼球水晶体后方有无反射影像进行判定的有无反射影像判定功能模块。

2.根据权利要求1所述的白内障检查装置，其特征在于，上述光源的位置，指的是光源与水晶体中心的连接轴与水晶体的光轴之间的夹角在30～60度的范围领域。

3.根据权利要求1所述的白内障检查装置，其特征在于，上述的光源与水晶体中心的连接轴，与水晶体光轴之间的夹角在30～60度的范围领域、具有控制上述光源移动的光源移动控制功能模块。

4.根据权利要求3所述的白内障检查装置，其特征在于，利用上述的光源移动控制功能模块，对上述光源移动之前和移动之后的眼球，利用上述的影像拍摄功能模块进行至少2次的拍摄。

5.根据权利要求1所述的白内障检查装置，其特征在于，对上述光源的发光强度进行控制的光源发光强度控制功能模块。

6.根据权利要求1所述的白内障检查装置，其特征在于，上述光源形状为长方形。

7.根据权利要求1所述的白内障检查装置，其特征在于，还包括可改变光源形状的光源形状控制功能模块。

8.根据权利要求7所述的白内障检查装置，其特征在于，利用上述光源形状控制功能模块，对上述光源形状改变之前和改变之后的眼球，利用上述的影像拍摄功能模块进行至少2次的拍摄。

9.根据权利要求1所述的白内障检查装置，其特征在于，上述的投光功能模块，是利用照相机的闪光灯与拍摄功能模块联动实现的。

10.根据权利要求1所述的白内障检查装置，其特征在于，还包括一端具有上述拍摄功能模块以及上述投光功能模块的箱子，当打开箱子的另一端覆盖住被检者眼球周围时，遮拦掉上述投射光以外的光源进入。

11.根据权利要求10所述的白内障检查装置，其特征在于，上述的箱子保持暗室状态，经过指定的时间秒数以后，启动上述的拍摄功能模块和上述投光功能模块进行工作。

12.一种白内障检查方法，其特征在于：

把来自光源的光作为投射光投射到眼球，拍摄下接受了上述投射光的眼球水晶体上的反射光分布，作为影像资料，从上述影像资料中检出瞳孔部的影像领域，从上述瞳孔部的影像领域中检出眼球水晶体前方的反射影像，利用上述瞳孔部影像领域以及上述水晶体前方的反射影像，对眼球水晶体后方有无反射影像进行判定。

13.一种白内障检查方法，其特征在于：

利用计算机对眼睛是否患有白内障进行判定的白内障检查方法，

上述计算机，取得利用了来自光源的光作为投射光投射到眼球时所拍摄下的眼球水晶体上的反射光分布的影像资料，

上述计算机从上述影像资料中算出瞳孔部的影像领域，

上述计算机从上述瞳孔部的影像领域中算出眼球水晶体前方的反射影像，

上述计算机应用上述瞳孔部的影像领域以及眼球水晶体前方的反射影像，对眼球水晶体后方是否有反射影像进行判定。

14.一种白内障判定程序，其特征在于：

利用计算机对眼睛是否患有白内障进行判定的白内障判定程序。利用上述计算机，将

取得显示着利用了来自光源的光作为投射光投射到眼球时所拍摄下的眼球水晶体上的反射光分布的影像资料的影像资料取得功能模块和，

从上述影像资料中算出瞳孔部的影像领域的瞳孔部检出功能模块和，

从上述瞳孔部的影像领域中算出眼球水晶体前方的反射影像的前方反射影像检出功能模块和，

利用上述瞳孔部的影像领域以及上述水晶体前方的反射影像，对水晶体后方是否有反射影像进行判定的有无后方反射影像判定功能模块进行处理的。

15.根据权利要求12或13所述的白内障检查方法，其特征在于：

上述光源的位置，指的是投射光源与水晶体中心的连接轴与水晶体的光轴之间的夹角在30～60度的范围领域。

16.根据权利要求12或13所述的白内障检查方法，其特征在于：

在上述投射光源移动之前和移动之后的眼球，对接受了上述投射光的眼球水晶体上的反射光分布至少进行2次的拍摄。

17.根据权利要求12或13所述的白内障检查方法，其特征在于：

上述投射光的光源形状为长方形。

18.根据权利要求12或13所述的白内障检查方法，其特征在于：

改变上述投射光的光源强度，对接受了上述投射光的眼球水晶体上的反射光分布进行拍摄。

19.根据权利要求12或13所述的白内障检查方法，其特征在于：

确保眼球周围环境处于暗室状态，经过指定的时间秒数以后，对接受了上述投射光的眼球水晶体上的反射光分布进行拍摄。

20.根据权利要求1中所述的白内障检查装置，其特征在于：

将表示瞳孔领域的像素强度均一性程度的值，利用支持向量基等形状识别方法对白内障进行判定；也将瞳孔领域的平均强度值，利用支持向量基等模式识别方法对白内障进行判定。

21.根据权利要求12或13所述的白内障检查方法，其特征在于：

将表示瞳孔领域的像素强度的均一性程度的值，利用支持向量基等模式识别方法对白内障进行判定；也将瞳孔领域的平均强度，利用支持向量基等模式识别方法对白内障进行判定。

22.根据权利要求14所述的白内障判定程序，其特征在于：

将表示瞳孔领域的像素强度的均一性程度的值，利用支持向量基等模式识别方法对白内障进行判定；也将瞳孔领域的平均强度，利用支持向量基等模式识别方法对白内障进行判定。

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