CN106488738A - 眼底成像系统 - Google Patents

Abstract

眼底成像系统包含：图像传感器阵列，其中该图像传感器阵列包含单色光电二极管和全局快门控制；具有一个或多个发光二极管的照明单元，该一个或多个发光二极管具有一个或多个管芯；计算系统，其包含处理器和存储器；一个或多个透镜；一个或多个反光镜；以及显示器。在使用的示例方法中，临床医生定位患者、发起聚焦调整、发起视网膜成像过程，并且相同或不同的临床医生查看图像。在一些实施例中，成像系统配置成分析图像并且在图像中识别关于糖尿病视网膜病变的诊断和治疗的检测物理属性。

Description

眼底成像系统

本申请作为PCT国际专利申请于2015年1月29日提交并且要求2014年2月11日提交的美国实用专利申请序列号14/177568的优先权，该申请的主题通过引用被全部合并。

背景技术

具有类型1或类型2糖尿病的人能够由于有糖尿病而逐渐形成眼部疾病。最常见的糖尿病眼部疾病之一是糖尿病视网膜病变，其损害眼睛后部的光敏组织（称为视网膜）的血管。眼睛检查能够产生眼睛后部的图像并且受过训练的医疗专业人员使用那些图像来诊断和治疗糖尿病视网膜病变。

用来产生眼睛后部（称为眼底）的图像的许多当前方法遭受各种不足，通常产生能够使诊断程序复杂化的不完美图像。传统的成像技术使用拜尔图案化彩色滤波器阵列成像传感器。这类技术具有低灵敏度并且所得的图像通常遭受由低彩色分辨率引起的去马赛克伪影。另外，许多当前方法要求扩张患者的眼睛，这令人不舒服并且不方便。

发明内容

在一个方面中，非散瞳眼底成像系统包含：单色互补金属氧化物半导体图像传感器阵列，其中该传感器阵列包括多个像素并且有全局电子快门操作的能力，该全局快门能够基本上同时发起多个像素的曝光和有光电二极管的相继读出的能力。系统在一个方面中还包含照明单元，其操作地耦合于图像传感器阵列，其中该照明单元包含能够被过度驱动(overdriven)的发光二极管。

在另一个方面中，用于产生眼底的图像的方法包含：照亮发光二极管；激活二维单色互补金属氧化物半导体传感器阵列的全局快门，其中该传感器阵列包含能够在全局快门激活期间基本上同时曝光来获得眼底的图像的多个像素；以及存储来自多个像素的图像读出。

系统和方法都能够用来筛选(screen for)、监测和诊断眼睛相关疾病，例如糖尿病视网膜病变。

附图说明

图1图示成像系统的一个实施例，该成像系统包含患者、眼底成像系统、网络、显示器和临床医生。

图2图示示例眼底成像系统的示意图。

图3图示通过示例眼底成像系统的临床医生的示例使用的流程图。

图4图示示例眼底成像系统的操作的示例方法的流程图。

图5图示使用被动眼睛跟踪来发起眼底成像的示例方法。

具体实施方式

图1是图示用于记录和查看患者眼底的图像的示例系统100的示意框图。在该示例中，系统100包含患者P、眼底成像系统102、与图像处理器106通信105的拍摄装置104、与图像处理器106一起被临床医生C使用的显示器108和网络110。在示例系统中，眼底成像系统102和显示器108经由通信路径107直接或经由网络110使用有线和/或无线通信方案处于通信中。

眼底成像系统102运行以创建患者P的眼睛眼底的数字图像。如本文使用的，“眼底”指眼睛眼底并且包含视网膜、视神经、黄斑、玻璃体、脉络膜和后极。

在一些实施例中，对患者P筛选眼睛疾病，例如糖尿病视网膜病变。在一些实施例中，系统102还能够用来诊断或监测疾病（例如糖尿病视网膜病变）的进展。

在一些实施例中，成像系统102包含手持外壳，其支承系统的组件。外壳支承一个或多个孔径用于每次对一或两只眼睛成像。在一些实施例中,外壳支承用于患者P的定位导向装置(positional guide),例如可调整的腮托。定位导向装置或多个定位导向装置帮助使患者P的一只眼睛或两只眼睛与一个或两个孔径对准。在一些实施例中，外壳支承用于提升和降低一个或多个孔径以使它们与患者P的一只眼睛或两只眼睛对准的部件。一旦患者P的眼睛对准，临床医生C则通过眼底成像系统102发起一个或多个图像捕捉。

用于眼底成像的大部分已知技术要求散瞳，或使患者的瞳孔扩张，这对于患者P能够是痛苦和/或不方便的。尽管如果已给予散瞳药则系统100能够对眼底成像，示例系统100不要求在成像之前对患者P给予散瞳药。

在一些实施例中，系统100用来帮助临床医生C筛选、监测或诊断各种眼睛疾病。在一些实施例中，操作眼底成像系统102的临床医生C与评估所得图像的临床医生C不同。

在示例实施例100中，眼底成像系统102包含与图像处理器106通信105的拍摄装置104。在该实施例中，拍摄装置104是数字拍摄装置，其包含透镜、孔径、处理器和传感器阵列。拍摄装置104具有传感器阵列，其配备有全局快门。在一些实施例中，拍摄装置104配置成每次记录一只眼睛的眼底的图像。在其他实施例中，拍摄装置104配置成基本上同时记录两只眼睛的图像。在那些实施例中，眼底成像系统102能够包含两个单独拍摄装置，每只眼睛一个。

在示例系统100中，图像处理器106操作地耦合于拍摄装置104并且配置成与网络110和/或显示器108通信。在一些实施例中，图像处理器106调节拍摄装置104的操作。示例图像处理器在图2中更详细示出，其在下文进一步描述。

在一些实施例中，眼底成像系统102还连接到打印机（未在图1中示出）。打印机能够用来产生由眼底成像系统102产生的一个或多个眼底图像的物理副本。

在示例系统100中，显示器108直接107或经由网络110与眼底成像系统102通信。显示器108运行以采用由临床医生C可读的大小和格式重现由眼底成像系统102产生的图像。

在一些实施例中，外壳支承显示器108，其嵌入外壳中。在其他实施例中，显示器108是示例系统100的单独组件，并且可具有它自己的外壳，比如例如移动电话或平板计算机上的显示器或监测器。在另一个实施例中，显示器108是可选的并且眼底成像系统102通过网络110连接到云存储装置。在那个实施例中，眼底成像系统102将一个或多个眼底图像传送到云存储装置并且能够通过访问云存储装置来查看图像。

在下文关于图2提供示例眼底成像系统的更详细论述。

在一个实施例中，眼底成像系统连接到网络110（连接101）。该网络110进而连接到显示器108（连接103）。连接101和103可包含任何类型的无线网络、有线网络或本领域内已知的任何通信网络。例如，无线连接能够包含蜂窝网络连接和使用诸如802.11a、b和/或g的协议进行的连接。在其他示例中，无线连接能够使用一个或多个有线或无线协议（例如蓝牙、Wi-Fi直接、射频识别（RFID）或Zigbee）直接在眼底成像系统102与显示器108之间实现。其他配置是可能的。

图2是在示例眼底成像系统202中的组件的框图。示例眼底成像系统202包含：图像传感器阵列204，其包括单色光电二极管206、快门控制208和不透明的屏蔽存储装置210；照明单元216，其包含发光二极管218和定时单元220；计算系统222，其包含处理器224和存储器226；透镜228、可选孔径232、联网单元234和显示器236。

图像传感器阵列204在示例系统202中是互补金属氧化物半导体传感器阵列。示例传感器阵列204包含单色光电二极管206、快门控制208和不透明屏蔽存储装置210。示例传感器阵列204运行以接收和处理由患者的眼底反射的光。

图像传感器阵列204具有多行像素和多列像素。在一些实施例中，图像传感器阵列具有约1280×1024像素、约640×480像素或约1500×1152像素。

在一些实施例中，图像传感器阵列204中的像素大小是从约4微米×约4微米；从约2微米×约2微米；从约6微米×约6微米；或从约1微米×约1微米。

示例单色光电二极管206具有光接收表面并且具有基本上均匀的长度和宽度。在曝光期间，单色光电二极管206将入射光转换成电荷。

快门控制208在示例系统202中发起光电二极管206的曝光和光电二极管206的曝光结束。在一些实施例中，在光电二极管206的曝光期结束后，电荷被传输到不透明屏蔽存储装置210。快门控制208还控制光电二极管206的复位和要由计算系统222处理的存储电荷的读出。

快门控制208配置成作为全局快门来操作图像传感器阵列204。即，基本上所有光电二极管同时曝光并且持续基本上相同时间长度。全局曝光在曝光时间期间有效地使电荷跨图像传感器阵列204基本上均匀整合(integrate)。

在另一个实施例中，具有全局复位模式的单色CMOS传感器也能够在没有不透明屏蔽存储装置的情况下使用。

如在上文参考图1论述的，在一些实施例中，临床医生通过所有像素的全局复位来发起光电二极管206的曝光。然而，快门控制208配置成通过将所有像素全局传输到它们的对应不透明屏蔽存储装置来结束曝光期。例如，在一些实施例中，快门控制208使用在临床医生发起图像捕捉序列时开始的预定时间段来结束曝光期。在一些实施例中，自动曝光控制算法将根据照明条件和/或图像对比度来动态确定曝光期。

拜尔滤波器（未在示例系统202中使用）基本上阻住(block out)入射在图像传感器阵列上的光的三分之二。相比之下，在示例系统202中使用的单色光电二极管206未滤出光，这进而提高图像质量。而且，因为单色阵列未过滤光，示例眼底成像系统202有利地粗略要求由采用拜尔滤波器阵列的眼底成像系统所要求的光的三分之一。

另外，与使用拜尔彩色滤波器阵列的系统相比之下，示例眼底成像系统202能够通过使假阴性的数量减少来提高糖尿病视网膜病变筛选灵敏度。即，示例眼底成像系统202能够检测低得多的对比度，并且由此检测更多的异常特征，而拜尔无法这样，因为拜尔阵列限制成像对比度的量。另外，因为系统202能够在没有拜尔阵列去马赛克伪影的情况下产生更高的均匀图像质量，示例眼底成像系统202还能够使糖尿病视网膜病变假阳性减少。

照明单元216在示例眼底成像系统202中提供光来照亮眼底并且使定时与图像传感器阵列的曝光相协调。示例照明单元包含发光二极管218和定时单元220。示例发光二极管218与计算系统222和定时单元220操作通信。

示例发光二极管218在一些实施例中是三色发光二极管（LED），其中三色是红色、绿色和蓝色。例如，发光二极管218能够是三通道RGB LED，其中每个管芯有独立并且串联操作的能力。在一些实施例中，在照明单元216中使用多于一个LED 218。LED具有例如20mA的最大标准电流抽取额定，但LED能够被过度驱动来抽取更多电流，例如30mA（在最大标准电流的150%）、低占空比使用中最大电流的200%、最大电流的300%和最大电流的500%。其他最大标准电流抽取是可能的。

在一些实施例中，一个或多个LED 218在照明期期间被过度驱动，该照明期在示例系统202中由定时单元220控制。在一些实施例中，使LED过度驱动与全局快门操作的组合导致更短曝光期。该更短曝光期在一些实施例中导致更尖锐图像。另外，在一些实施例中，更短照明期导致更少的瞳孔收缩，由此使瞳孔扩张的需要减少。

为了使患者P的瞳孔大小维持为尽可能大而没有扩张，必须使用弱光。在本领域中已知的成像系统中，该弱光要求导致更差的图像质量。例如，在使用16 ms LED照明期时的图像质量比在现有技术的系统中使用2ms LED照明期时的要好得多。在一些实施例中，在示例系统202中使用的LED照明期是2 ms、3 ms或5 ms。示例眼底成像系统202有利地使用更弱LED光并且产生比本领域中已知的那些系统更高质量的图像。

LED 218中的每个管芯有独立并且串联操作的能力。例如，在一个实施例中，通过图像传感器阵列204捕捉三个连续帧。第一曝光在照亮红色管芯时发生，然后第二曝光在照亮绿色管芯时发生，并且然后第三曝光在照亮蓝色管芯时发生。管芯照明的顺序在其他实施例中是不同的。

备选实施例对于下列颜色照明捕捉三个连续帧：红色（仅红色管芯接通）、黄色（基本上同时红色和绿色管芯接通）和白色（基本上同时红色、绿色和蓝色管芯接通）。再次，照明颜色的顺序在其他实施例中是不同的。在一个糖尿病视网膜病变实施例中，白色照明（所有管芯接通）产生所有特征检测，红色图像（仅红色管芯接通）在视网膜微动脉瘤和出血确认方面帮助临床医生，并且黄色图像（红色和绿色管芯接通）在渗出物确认方面帮助临床医生。

在一些实施例中，定时单元220激活发光二极管218的照明定时和从发光二极管218发射的光。定时单元220在一些实施例中是单独组件，其包含操作地耦合于计算系统222和图像传感器阵列204的处理器和存储器。在其他实施例中，定时单元220是存储在存储器226上并且配置成由处理器224运行的计算机程序。

定时单元220能够配置成恰好在图像传感器阵列204发起全局快门曝光之前的时间照亮发光二极管218并且在全局快门曝光结束后不久停止照明。在其他实施例中，定时单元220能够配置成在全局快门曝光开始后照亮发光二极管218并且在全局快门曝光结束之前停止照明。在另一个实施例中，定时单元220能够配置成以与全局快门曝光时间段的重叠时间段照亮发光二极管218。在一些实施例中，定时单元配置成促使发光二极管218在照明期期间脉动或产生类似频闪(strobe-like)的光。

在示例眼底成像系统202中，计算系统222包含处理器224，其经由数据总线通信连接到存储器226。处理器224能够是能够运行计算机可读指令来执行各种任务（例如数学和通信任务）的多种类型的可编程电路中的任何。存储器226能够包含多种存储器装置例如使用各种类型的计算机可读或计算机存储媒体中的任何。计算机存储媒介或计算机可读媒介可以是任何媒介，其能够包含或存储程序供由指令运行系统、设备或装置使用或连同其使用。在本公开的上下文中，计算机存储媒介包含至少一些有形组件，即，不是完全由瞬态或暂时信号组成。

示例系统202还包含由外壳支承的透镜228。一些实施例具有被外壳支承的多于一个透镜。例如，一个透镜用来使图像传感器阵列204上入射的光聚焦并且另一个透镜使来自照明单元216的光聚焦。一些实施例使用多于一个透镜来使入射光聚焦。在一些实施例中，透镜具有耦合于计算系统222的控制连接和机械功率。计算系统222可配置成控制透镜或多个透镜的位置来优化透镜定位用于对于图像传感器阵列204和照明单元216的自动聚焦。在一些实施例中，要求透镜聚焦，不管由于独特的面部几何形状的用于患者的标准定位导向装置。

示例眼底成像系统202可选地具有一个或多个孔径232，其被外壳支承。在一些实施例中，孔径232是支承透镜228的环形件。患者的眼睛在对眼底成像之前基本上与孔径232对准。在一些实施例中，孔径是机械操作盖，其能够基于来自计算系统222的信号而打开和关闭。

在一些实施例中，示例眼底成像系统202具有显示器236以供临床医生使患者眼睛的眼底聚焦并且检查它们。

在一些实施例中，成像系统202具有联网单元234。联网单元操作成实现眼底成像系统202与示例显示器108或其他联网装置之间的通信。联网单元234可与显示器108或其他联网装置无线或有线通信。

另外，联网单元234与网络110通信。在一些实施例中，联网单元234通过有线或无线连接与显示器108通信。

在一些实施例中，眼底成像系统202还包含抗混叠滤波器（未在图2中描绘）。可选的抗混叠滤波器在一些实施例中是光学低通滤波器。该滤波器是位于单色光电二极管206与入射光从其发出的方向之间的薄层。滤波器在一些实施例中防止出现与原始图像不同的图案（波纹或其他伪影）。

在一些实施例中，眼底成像系统202还包含反光镜（未在图2中示出）。可选的一个或多个反光镜用来将光引导到图像传感器阵列204和引导来自照明单元216的光。在一些实施例中，一个或多个镜由外壳支承并且固定到外壳。在其他实施例中，反光镜或多个镜由外壳支承但具有可调整位置，其中临床医生或计算系统222能够调整镜的定位。示例系统在没有反光镜的情况下可操作。

图3是通过示例眼底成像系统的临床医生的示例使用300的方框流程图。示例使用300在一些实施例中由多于一个临床医生执行。示例使用300包含定位患者302、调整聚焦304、发起视网膜成像306和查看通过扫描创建的图像308。其他实施例可省略步骤或包含附加步骤。

示例使用300在临床医生定位患者302时开始。患者可坐着或站着。定位302包含使患者对准使得患者的眼睛中的一只或多只与眼底成像系统的孔径或多个孔径对准。在一些实施例中，耦合于成像系统的显示器示出预览图像以在定位患者方面帮助指导临床医生。在一些实施例中，系统发出可听声音来通知临床医生患者的眼睛在正确位置。

在一些实施例中，存在定位结构例如腮托或头部支承结构来帮助定位患者。在一些实施例中，定位结构具有用于由临床医生在相对于外壳定位患者眼睛方面能够使用的调整的部件。在其他实施例中，定位结构是固定的并且外壳具有调整部件使得临床医生能够重定位患者以与患者的一只眼睛或两只眼睛对准。

在定位患者后，示例使用300中的下一个步骤是临床医生调整眼底成像系统上的聚焦304。在一些实施例中，眼底成像系统具有一个或多个可调整焦点。这些焦点可由临床医生手动调整、由临床医生电子调整或由眼底成像系统自动调整。在一些实施例中，聚焦调整入射光经过的透镜的位置。在一些实施例中，聚焦调整来自照明单元的光经过的透镜。在一些实施例中，临床医生通过在图形用户界面上按压按钮或选择图标来发起通过眼底成像系统的自动聚焦。在一些实施例中，调整聚焦步骤304能够被自动聚焦算法替代而没有人为干预。

接着，临床医生在示例使用300中发起视网膜成像306。在一些实施例中，临床医生通过在图形用户界面上按压按钮或选择图标来发起视网膜成像306。在视网膜成像306期间眼底成像系统的步骤的示例在图4中示出并且在下文详细描述。在一些实施例中，临床医生可返回到步骤302来重定位患者的另一只眼睛用于成像并且重复步骤304和306。在其他实施例中，临床医生可查看图像308，并且在返回到步骤302来对患者的另一只眼睛成像之前可确保图像具有可接受质量。

另外，在一些实施例中，发起视网膜成像306通过被动眼睛跟踪算法替代来自动触发图像捕捉而没有人为干预。被动眼睛跟踪在下文参考图5描述。

在眼底成像系统对视网膜306成像后，临床医生在示例使用300中查看眼底图像308。如果任何图像令临床医生不满意，临床医生则可重复示例使用300。可在步骤308中使用的显示器类型的示例参考图1中的框108更详细描述。

图4图示眼底成像系统的操作的示例方法400的方框流程图。示例操作400包含眼底成像系统执行打开孔径402、调整视网膜上的聚焦404、照亮发光二极管406（其包含照亮红色发光管芯408、照亮绿色发光管芯410和照亮蓝色发光管芯412）、控制全局快门414（其包含全局复位416、全局传输418、光电二极管的相继读出420）、存储从光电二极管读取的图像422（可选地返回到照亮发光二极管步骤406）、处理从光电二极管读取的图像426、向显示器发送处理的图像428以及向显示器发送初始诊断430的步骤。备选实施例可具有更少或附加步骤，或按不同顺序执行步骤。

在示例操作400中，第一步骤可选地要打开孔径402。如在上文参考孔径232描述的，在一些实施例中，孔径能够是通过电气或机械部件打开和关闭的盖。在一些实施例中，孔径是框架，其在一些实施例中支承透镜但不具有可操作盖。打开孔径步骤402的一个目的是要使入射光能够朝向图像传感器阵列经过一个或多个透镜。

调整视网膜404上的聚焦是示例操作400中的下一个步骤。在一些实施例中，操作眼底成像系统的临床医生手动改变一个或多个焦距。调整聚焦能够通过例如机械部件（例如旋钮或多个旋钮）或通过电气部件（例如显示聚焦调整参数的图形用户界面）来实现，其中界面操作地耦合于调整部件，该调整部件耦合于一个或多个透镜。调整聚焦还能够通过在没有人为干预情况下控制机械部件的自动聚焦算法而自动实现。

示例操作400中的下一个步骤是要照亮发光二极管406。照亮发光二极管步骤406包括照亮红色-绿色-蓝色发光二极管中的彩色管芯中的一个或多个：照亮二极管中的红色管芯408、照亮二极管中的绿色管芯410以及照亮发光二极管中的蓝色管芯412。颜色的其他组合是可能的，其包含例如青色-品红色-黄色、仅仅红色-绿色或仅仅白色-红色。

如上文论述的，成像系统的一些实施例具有多于一个发光二极管。另外，在操作400的一些实施例中，照亮步骤406在全局复位步骤416后或与其并发出现。在一些实施例中，照亮步骤406多次、连续执行。

如上文论述的，在一些实施例中，以照亮的全部三个管芯408、410和412来取一个图像，从而产生白光。在一些实施例中，系统发起四个连续图像捕捉。在那些实施例中，照明单元配置成对第一图像捕捉产生白光，然后对于后续图像步骤产生红色、绿色和蓝色。其他实施例中的其他序列参考图2中的照明单元216更详细描述。

持续短时间段地照亮发光二极管406。在一些实施例中，持续小于5毫秒、持续小于2毫秒、持续小于1毫秒或持续小于0.5毫秒地照亮二极管或多个二极管。如上文论述的，发光二极管可对一些或所有照明被过度驱动。示例实施例的许多优势之一是发光二极管的强度或时期能够减少到从本领域中使用滚动快门/复位CMOS传感器的那些成像系统的约二百分之一到约五分之一。

控制全局快门步骤414包含全局复位步骤416、全局传输步骤418和相继读出步骤420。操作地耦合于图像传感器阵列的计算系统在示例操作400中控制图像传感器阵列的全局快门。

全局复位步骤416在一些实施例中涉及使图像传感器阵列中的每个像素基本上同时复位和曝光。像素的曝光尽可能短以避免运动模糊并且限制必须照亮患者瞳孔的时间量。在一些实施例中，曝光时间是约2毫秒。

全局传输步骤418在一些实施例中涉及同时停止图像传感器阵列中每个像素的曝光并且将电荷从每个像素传输到不透明屏蔽存储装置中。示例全局快门在上文参考图2的图像传感器阵列204更详细描述。

相继读出步骤420在示例操作400中涉及图像传感器阵列中的每个像素被相继读出（一个像素接一个像素）。读出步骤420在一些实施例中通过计算系统向图像传感器阵列发送读出时钟信号来逐个读出像素值而实现。

在全局传输步骤418后，像素曝光在示例操作400中结束并且来自光电二极管的不透明屏蔽存储单元的图像读出存储422在存储器中。在一些实施例中，连续捕捉多个图像并且重复424示例操作。返回步骤424在图4中示出为返回到步骤406，而在其他实施例中，返回步骤424通过打开孔径402或通过调整视网膜404步骤上的聚焦而开始。

接着，处理器在示例操作400中处理来自光电二极管的不透明屏蔽存储装置的图像读出426。在一些实施例中，图像的处理根据存储在存储器上并且在处理器中运行的软件程序而执行。

在一些实施例中，处理426包含使从入射光生成的数据放大并且将生成的数据转换成数字信号。处理426还可包含将对应于图像传感器阵列的多个像素上的入射光的数字信号值集作为图像数据帧来存储。在一些实施例中，处理图像步骤426未使用彩色去马赛克算法。

处理图像步骤426包含处理器运行图像处理算法以例如执行图像增强、执行特征检测以及识别分类来校正糖尿病视网膜病变。

例如，算法能够访问对于糖尿病视网膜病变的评估数据库，例如DIARETDB0和DIARETDB1，其由芬兰的拉普兰塔理工大学和库奥皮奥大学医学院建立。那些数据库由约219个眼底图像组成，其由专家和医生评估和注释来建立那些图像的诊断结果。在使用眼底图像作为输入时，评估算法的示例输出是存在小的红点、存在出血以及在眼底中检测到硬性渗出物。输出能够识别诊断列表和观察的组织的数量。在一些实施例中，输出还能够使用例如图形（例如圆或箭头）来识别眼底图像上的检测组织。

在一些实施例中，临床医生能够选择在处理器上运行的算法在处理步骤426期间应识别的一个或多个问题。例如，在一个实施例中，临床医生在包含可能糖尿病视网膜病变症状的菜单中通过图形用户界面选择“出血”。处理图像则将包含识别标记，例如屏幕上的箭头、圆或其他识别图标。因而，在可适用的情况下，图像在该实施例中包含标志(flag)检测的出血的标记。但因为在该示例中临床医生未选择任何其他症状（例如“渗出物”），即使存在的话，图像也将不包含标志其他症状的标记。

在备选实施例中，处理器配置成检测所有可能症状并且图像包含标志所有检测症状的标记。然后，在一些实施例中，临床医生使用菜单型滤波器来选择要在显示器上标志的一个或多个症状。

在另一个实施例中，存储的来自光电二极管读出的图像被发送到远程云存储装置并且使用上文描述的算法在远程服务器中进一步被处理。

在示例操作400中，计算系统向显示器发送处理的图像428和/或向显示器发送初始诊断430。如上文论述的，在一些实施例中，系统产生原始图像（其不包含任何诊断识别信息）428。在其他实施例中，系统产生由诊断信息伴随的图像430。

图5图示使用被动眼睛跟踪来发起视网膜成像步骤306的备选实施例。初始视网膜成像步骤306操作成使用被动眼睛跟踪对患者P的眼底成像。在发起视网膜成像步骤306中，眼底成像系统202监测患者P的瞳孔/中央凹取向。尽管发起视网膜成像步骤306关于眼底成像系统202描述，发起视网膜成像步骤306可使用可穿戴或不可穿戴眼底成像系统（例如手持数字眼底成像系统）执行。

最初，在步骤303处，监测患者P的瞳孔或中央凹或两者。眼底成像系统202采用第一图像捕捉模式捕捉图像。在该第一图像捕捉模式中，眼底成像系统202以更高帧率捕捉图像。在一些实施例中，在第一图像捕捉模式中，眼底成像系统202以更低照明并且以更低分辨率捕捉图像。在一些实施例中，更低照明由操作成生成更低强度光并且将其朝受检者引导的照明单元216创建。在其他实施例中，更低照明由外部光源或环境光创建。第一图像捕捉模式可使患者P的不适最小化、允许患者P放松并且允许更大瞳孔大小而没有扩张（非散瞳）。

接着，在步骤305处，计算系统222处理由眼底成像系统202捕捉的图像的至少一部分。计算系统222处理图像来识别患者P的瞳孔或中央凹或两者的位置。使用瞳孔或中央凹或两者在图像中的一个中的位置，计算对应于瞳孔/中央凹取向的矢量。在一些实施例中，瞳孔/中央凹取向基于图像中瞳孔与中央凹之间的距离来近似。在其他实施例中，瞳孔/中央凹取向通过使用到瞳孔的距离以及瞳孔与中央凹之间的距离的估计来近似在三维中中央凹相对于瞳孔的位置而计算。在其他实施例中，瞳孔/中央凹取向单独从瞳孔的位置近似。在又其他实施例中，使用近似瞳孔/中央凹取向的其他方法。

接着，在步骤307处，将瞳孔/中央凹取向与眼底成像系统202的光轴比较。如果瞳孔/中央凹取向与眼底成像系统202的光轴基本上对准，则过程行进到步骤309来捕捉眼底图像。如果否的话，则过程返回到步骤303来继续监测瞳孔或中央凹。在一些实施例中，瞳孔/中央凹取向在其与光轴之间的角度小于2至15度时与光轴基本上对准。

接着，在步骤309处，捕捉眼底图像。在一些实施例中，采用第二图像捕捉模式捕捉眼底图像。在一些实施例中，在第二图像捕捉模式中，眼底成像系统202以更高照明并且以更高分辨率捕捉图像。在一些实施例中，更高照明由操作成生成更高强度光并且将其朝受检者引导的照明单元216创建。在其他实施例中，更高照明由外部光源或环境光创建。第二图像捕捉模式可促进捕捉清楚、照得通亮并且详细的眼底图像。

在一些实施例中，在步骤309后，发起视网膜成像步骤306返回到步骤303来继续监测瞳孔/中央凹取向。发起视网膜成像步骤306可无限地继续收集眼底图像或直到已收集规定数量的图像。关于被动眼睛跟踪的另外的信息能够在与其同一日期提交的题为的检眼镜装置的美国专利申请14/177594、代理人案号10156.0082US01中找到，该申请因此通过引用被全部合并。

本文描绘的流程图仅仅是示例。其中描述的这些图或步骤（或操作）可存在许多变化而不偏离本公开的精神。例如，步骤可按不同顺序执行，或可添加、删除或修改步骤。

尽管描述了实施例，但是将理解本领域中技术人员(现在和未来)可做出各种改进并且能够做出增强。

Claims (15)

1. 一种非散瞳眼底成像系统，包括：

图像传感器阵列，包含二维单色互补金属氧化物半导体，其中所述图像传感器阵列具有多行像素，并且所述图像传感器阵列有全局复位操作的能力，其中所述多行像素中的每个像素基本上同时曝光；以及

照明单元，操作地耦合于所述图像传感器阵列，其中所述照明单元包含发光二极管，并且所述照明单元能够过度驱动所述发光二极管。

2.如权利要求1所述的非散瞳眼底成像系统，其中所述图像传感器阵列具有1280×1024像素的分辨率。

3.如权利要求1所述的非散瞳眼底成像系统，其中所述发光二极管是多管芯LED。

4.如权利要求1所述的非散瞳眼底成像系统，其中所述图像传感器阵列中的每个像素是约4微米×约4微米。

5.如权利要求1所述的非散瞳眼底成像系统，其中所述系统用来筛选糖尿病视网膜病变。

6.如权利要求1所述的非散瞳眼底成像系统，进一步包括定时单元，所述定时单元操作地耦合于所述图像传感器阵列和所述照明单元并且配置成在曝光期期间使所述图像传感器阵列的全帧像素同时曝光，其中所述照明单元配置成在所述曝光期期间过度驱动所述发光二极管。

7.如权利要求1所述的非散瞳眼底成像系统，其中帧曝光期小于2毫秒。

8.一种用于产生眼底的图像的方法，包括：

照亮发光二极管，其中所述发光二极管配置成由照明单元控制并且被照亮；

激活二维单色互补金属氧化物半导体图像传感器阵列的全局快门来产生所述眼底的所述图像，所述二维单色互补金属氧化物半导体图像传感器阵列包含多行像素，其中所述多行像素中的每个像素在所述全局快门激活期间基本上同时曝光来获得所述眼底的所述图像；以及

存储来自所述多行像素的图像读出。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述发光二极管是三色多管芯LED，所述三色是红色、绿色和蓝色。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述照明单元配置成促使所述发光二极管连续仅照亮红色、仅照亮绿色和仅照亮蓝色。

11.如权利要求10所述的方法，其中对每个不同的照明捕捉图像。

12.如权利要求11所述的方法，进一步包括同时照亮全部三色。

13.如权利要求12所述的方法，其中对每个不同照明捕捉图像。

14.一种用于对眼睛眼底成像的成像系统，包括：

图像传感器阵列，包含布置为多行像素的多个光电二极管，其中所述图像传感器阵列有全局曝光的能力，所述全局曝光是所述光电二极管的基本上同时曝光来获得所述眼睛眼底的图像，并且其中所述图像传感器阵列有全局复位、全局传输和相继读出的能力，所述全局复位是所述光电二极管的基本上同时复位；

透镜；

孔径；

处理器和操作地耦合于所述处理器的存储器，其中所述处理器和所述存储器操作地耦合于所述图像传感器阵列和所述透镜；以及

照明单元，操作地耦合于所述图像传感器阵列、所述处理器和所述存储器，其中所述照明单元包含发光二极管，其中所述照明单元能够过度驱动所述发光二极管，并且其中所述照明单元包含定时单元。

15.如权利要求14所述的成像系统，进一步包括外壳，所述外壳支承所述图像传感器阵列、所述透镜、所述孔径、所述处理器、所述存储器和所述照明单元。