CN109480768A - 高精度rapd检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度RAPD检测系统，包括高速高分辨率图像采集模块、红外照明光源、瞳孔对光反射组件、视觉通道、反射镜、眼罩、主控板及内嵌于计算机中的高速高精度瞳孔追踪模块和数据处理控制模块。本发明可实时显示双侧瞳孔跟踪状态，并提供测量控制按钮，方便医师使用，一个医师即可完成所有操作；通过主控板、瞳孔对光反射组件及数据处理控制模块可实现多模式测试模式，客服了单一模式的劣势；通过双相机高速高分辨率图像采集模块实现了双相机双目同步成像，解决了单相机双目成像瞳孔成像畸变的问题；通过高速高精度瞳孔追踪模块和数据处理控制模块提高了测量精度。

Description

高精度RAPD检测系统

技术领域

本发明涉及眼科检测技术领域，特别涉及一种高精度RAPD检测系统。

背景技术

瞳孔对光反射是光线刺激引起瞳孔缩小的一种自主神经应激反应，由瞳孔对光反射神经通路完成这一过程。瞳孔对光反射通路是指从视网膜开始，经视神经、视交叉和视束，再经上臂丘到达顶盖前区，动眼神经副核的轴突经动眼神经到睫状神经节更换神经元，节后纤维支配瞳孔括约肌，引起双侧瞳孔缩小的整个过程。上述光反射通路中任何一处损坏均可导致光反射减弱或消失。

相对性瞳孔传入障碍(RAPD)是视神经疾病的重要诊断依据，目前，国内外临床上均采用手动直接检查方法进行检测，医生采用手电筒直接照射患者双眼，通过肉眼观察患者双眼瞳孔对光反射差别，这样的检查方式虽然很直观，但是既不定量也不客观，对于双眼瞳孔对光反应的细微差异也完全无法分辨，而许多视神经疾病的早期体征可能仅包含轻度的相对性瞳孔传入障碍，鉴于视神经疾病的视力损伤的不可恢复性，如果能对RAPD进行数字化的定量描述，对视神经疾病的早期诊断将具有重大的意义。目前，美国KONAL MEDICAL公司的RAPDx主要用于对相对性瞳孔传入缺陷疾病的筛查和诊断，但其跟踪精度较低，且刺激光源为仅为红色光，比较单一；本项目前期的双目瞳孔检测仪为单相机双目成像，由于成像距离及视场因素，双目成像有畸变问题，造成双目瞳孔成像不对等，测量结果误差较大。

专利201620159942.9的眼科RAPD定量测量板，通过安装中性不同密度滤镜来定量测量，实际操作者出现测量不方便，有时候测量结果难以界定等缺点。

现有检查设备和方法至少存在以下缺点：

1、现有的交替性光照试验使用手电筒刺激和肉眼观测，只能粗略判断是否存在RAPD，估计瞳孔对光反应变化，无法进行客观、定量、准确的测量，对于轻微异常无法分辨；2、RAPD定量测量板，手动操作，测量不方便且测量结果不准确；3、RAPDx刺激光源单一仅为红色，且刺激模式简单仅支持左眼刺激右眼刺激；4、RAPDx跟踪频率较低，跟踪精度较低。所以现在需要一种新的RAPD检测系统以解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高精度RAPD检测系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高精度RAPD检测系统，包括高速高分辨率图像采集模块、红外照明光源、瞳孔对光反射组件、视觉通道、反射镜、眼罩、主控板及内嵌于计算机中的高速高精度瞳孔追踪模块和数据处理控制模块；

其中，所述光反射组件发射的刺激光照射到人眼，对瞳孔形成刺激引起瞳孔状态变化，通过所述高速高分辨率图像采集模块采集瞳孔图像，并传输至所述高速高精度瞳孔追踪模块对双目瞳孔进行识别追踪，以获得得到双目瞳孔的检测结果。

优选的是，所述瞳孔对光反射组件包括多种颜色的LED灯、匀光棒和反光锥体。

优选的是，所述高速高分辨率图像采集模块包括两组高速近红外相机、设置于所述高速近红外相机上的远心镜头及红外滤光片。

优选的是，还包括检测仪本体，所述高速高分辨率图像采集模块、红外照明光源、瞳孔对光反射组件、视觉通道、反射镜、主控板均设置于所述检测仪本体内，所述眼罩设置在所述检测仪本体侧部。

优选的是，所述LED灯发出的刺激光依次经所述反光锥体、匀光棒和反射镜后照射至人眼瞳孔，人眼瞳孔的反射光依次经所述红外滤光片、远心镜头后由所述高速近红外相机采集成像，采集的图像再传输至所述高速高精度瞳孔追踪模块对双目瞳孔进行识别追踪，结合数据处理控制模块得到双目瞳孔的检测结果，并通过计算机进行显示和储存。

优选的是，所述高速高精度瞳孔追踪模块包括瞳孔图像预处理模块、基于瞳孔图像直方图二值化计算模块、双眼瞳孔基于质心的中心模糊定位模块、左/右眼瞳孔区域预测计算模块、左/右眼ROI基于灰度特征二值化计算模块、左/右眼瞳孔质心的精确定位模块及双眼瞳孔直径跟踪计算模块。

优选的是，所述高速高精度瞳孔追踪模块对双目瞳孔进行识别追踪的步骤包括：

1)所述高速高精度瞳孔追踪模块接受所述高速高分辨率图像采集模块采集的图像后通过所述瞳孔图像预处理模块对图像进行预处理，去除图像噪声；

2)通过所述基于瞳孔图像直方图二值化计算模块对图像进行阈值分割得到二值化图像；

3)通过所述双眼瞳孔基于质心的中心模糊定位模块计算瞳孔质心得到双眼瞳孔中心粗定位结果；

4)根据双眼瞳孔粗定位结果，通过所述左/右眼瞳孔区域预测计算模块对双眼进行瞳孔区域预测；

5)通过所述左/右眼ROI基于灰度特征二值化计算模块在所述步骤4)得到的预测区域内采用基于灰度特征的方法分别分离出双眼瞳孔；

6)由所述左/右眼瞳孔质心的精确定位模块通过质心精确定位得到双眼瞳孔的质心坐标；

7)通过所述双眼瞳孔直径跟踪计算模块计算得到瞳孔直径，完成对双目瞳孔的识别追踪。

优选的是，所述检测仪本体上还设置有测量控制按钮，其内部还设置有散热风扇。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明可实时显示双侧瞳孔跟踪状态，并提供测量控制按钮，方便医师使用，一个医师即可完成所有操作；

2、本发明通过瞳孔对光反射组件实现了多种刺激光源，包括红、绿、蓝、黄、白，不同颜色的瞳孔对光反射能够反馈不同的病理特征；

3、本发明通过主控板、瞳孔对光反射组件及数据处理控制模块可实现多模式测试模式，客服了单一模式的劣势；

4、本发明通过双相机高速高分辨率图像采集模块实现了双相机双目同步成像，解决了单相机双目成像瞳孔成像畸变的问题；

5、本发明通过高速高精度瞳孔追踪模块和数据处理控制模块提高了测量精度。

附图说明

图1为本发明的高精度RAPD检测系统的原理结构示意图；

图2为本发明的高速高精度瞳孔追踪模块的原理框图；

图3为本发明的一种实施例中的检测仪本体的结构示意图。

附图标记说明：

1—检测仪本体；2—高速高分辨率图像采集模块；3—红外照明光源；4—瞳孔对光反射组件；5—视觉通道；6—反射镜；7—主控板；8—人眼瞳孔；9—计算机；10—眼罩；20—高速近红外相机；21—远心镜头；22—红外滤光片；90—高速高精度瞳孔追踪模块；91—数据处理控制模块。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-3所示，本实施例的一种高精度RAPD检测系统，包括高速高分辨率图像采集模块2、红外照明光源3、瞳孔对光反射组件4、视觉通道5、反射镜6、眼罩10、主控板7及内嵌于计算机9中的高速高精度瞳孔追踪模块90和数据处理控制模块91；

其中，光反射组件发射的刺激光照射到人眼，对瞳孔形成刺激引起瞳孔状态变化，通过高速高分辨率图像采集模块2采集瞳孔图像，并传输至高速高精度瞳孔追踪模块90对双目瞳孔进行识别追踪，以获得得到双目瞳孔的检测结果。

其中，瞳孔对光反射组件4包括多种颜色的LED灯、匀光棒和反光锥体。通过匀光棒和反光锥体，实现亮点刺激光源的光照均匀。采用环绕式LED照明方式实现多种颜色刺激光源的均匀性。测试时单色LED光源经过反光锥在匀光最后通过匀光棒、反射镜6刺激人眼，多种颜色的LED光源由计算机9下发命令通过主控板7来控制。其中，采用全密闭式视觉通道5设计，配合贴合式眼罩10，为测试提供完全独立可控的测试光照环境。其中，眼罩10采用硅胶材质，设计模型贴合眼部周围，硅胶材料软硬适中，太软会变形导致测量结果有误差，太硬会给用户带来不适感。

在一种实施例中，瞳孔对光反射组件44包括均匀布局的红、绿、蓝、黄、白五种颜色的LED灯。

其中，高速高分辨率图像采集模块2包括两组高速近红外相机20、设置于高速近红外相机20上的远心镜头21及红外滤光片22。

该高精度RAPD检测系统还包括检测仪本体1，高速高分辨率图像采集模块2、红外照明光源3、瞳孔对光反射组件4、视觉通道5、反射镜6、主控板7均设置于检测仪本体1内，眼罩10设置在检测仪本体1侧部。检测仪本体1上还设置有测量控制按钮，其内部还设置有散热风扇。

其中，LED灯发出的刺激光依次经反光锥体、匀光棒和反射镜6后照射至人眼瞳孔8，人眼瞳孔8的反射光依次经红外滤光片22、远心镜头21后由高速近红外相机20采集成像，采集的图像再传输至高速高精度瞳孔追踪模块90对双目瞳孔进行识别追踪，结合数据处理控制模块91得到双目瞳孔的检测结果，并通过计算机9进行显示和储存，计算机9的显示屏同步显示跟踪状态和RAPD检测状态。远心镜头21及双相机对瞳孔成像，能避免成像畸变问题。瞳孔对光反射灯刺激人眼的同时高速近红外相机20同步高速采集图像，红外滤光片22滤除杂光保证瞳孔成像质量，最后将瞳孔图像传送至计算机9中的高速高帧率瞳孔追踪算法模块。数据处理控制模块91能对高速高帧率瞳孔追踪算法模块的处理结果进行分析，还能对整个系统进行统一控制，能实现系统的多模式检测。

参照图2，高速高精度瞳孔追踪模块90包括瞳孔图像预处理模块、基于瞳孔图像直方图二值化计算模块、双眼瞳孔基于质心的中心模糊定位模块、左/右眼瞳孔区域预测计算模块、左/右眼ROI基于灰度特征二值化计算模块、左/右眼瞳孔质心的精确定位模块及双眼瞳孔直径跟踪计算模块。

其中，高速高精度瞳孔追踪模块90对双目瞳孔进行识别追踪的步骤包括：

1)高速高精度瞳孔追踪模块90接受高速高分辨率图像采集模块2采集的图像后通过瞳孔图像预处理模块对图像进行预处理，去除图像噪声；

2)通过基于瞳孔图像直方图二值化计算模块对图像进行阈值分割得到二值化图像；

3)通过双眼瞳孔基于质心的中心模糊定位模块计算瞳孔质心得到双眼瞳孔中心粗定位结果；

4)根据双眼瞳孔粗定位结果，通过左/右眼瞳孔区域预测计算模块对双眼进行瞳孔区域预测；

5)通过左/右眼ROI基于灰度特征二值化计算模块在步骤4)得到的预测区域内采用基于灰度特征的方法分别分离出双眼瞳孔；

6)由左/右眼瞳孔质心的精确定位模块通过质心精确定位得到双眼瞳孔的质心坐标；

7)通过双眼瞳孔直径跟踪计算模块计算得到瞳孔直径，完成对双目瞳孔的识别追踪。

通过验证该算法实时性好，能满足该检测仪高帧率实时输出要求。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (8)

1.一种高精度RAPD检测系统，其特征在于，包括高速高分辨率图像采集模块、红外照明光源、瞳孔对光反射组件、视觉通道、反射镜、眼罩、主控板及内嵌于计算机中的高速高精度瞳孔追踪模块和数据处理控制模块；

其中，所述光反射组件发射的刺激光照射到人眼，对瞳孔形成刺激引起瞳孔状态变化，通过所述高速高分辨率图像采集模块采集瞳孔图像，并传输至所述高速高精度瞳孔追踪模块对双目瞳孔进行识别追踪，以获得得到双目瞳孔的检测结果。

2.根据权利要求1所述的高精度RAPD检测系统，其特征在于，所述瞳孔对光反射组件包括多种颜色的LED灯、匀光棒和反光锥体。

3.根据权利要求2所述的高精度RAPD检测系统，其特征在于，所述高速高分辨率图像采集模块包括两组高速近红外相机、设置于所述高速近红外相机上的远心镜头及红外滤光片。

4.根据权利要求3所述的高精度RAPD检测系统，其特征在于，还包括检测仪本体，所述高速高分辨率图像采集模块、红外照明光源、瞳孔对光反射组件、视觉通道、反射镜、主控板均设置于所述检测仪本体内，所述眼罩设置在所述检测仪本体侧部。

5.根据权利要求4所述的高精度RAPD检测系统，其特征在于，所述LED灯发出的刺激光依次经所述反光锥体、匀光棒和反射镜后照射至人眼瞳孔，人眼瞳孔的反射光依次经所述红外滤光片、远心镜头后由所述高速近红外相机采集成像，采集的图像再传输至所述高速高精度瞳孔追踪模块对双目瞳孔进行识别追踪，结合数据处理控制模块得到双目瞳孔的检测结果，并通过计算机进行显示和储存。

6.根据权利要求5所述的高精度RAPD检测系统，其特征在于，所述高速高精度瞳孔追踪模块包括瞳孔图像预处理模块、基于瞳孔图像直方图二值化计算模块、双眼瞳孔基于质心的中心模糊定位模块、左/右眼瞳孔区域预测计算模块、左/右眼ROI基于灰度特征二值化计算模块、左/右眼瞳孔质心的精确定位模块及双眼瞳孔直径跟踪计算模块。

7.根据权利要求6所述的高精度RAPD检测系统，其特征在于，所述高速高精度瞳孔追踪模块对双目瞳孔进行识别追踪的步骤包括：

1)所述高速高精度瞳孔追踪模块接受所述高速高分辨率图像采集模块采集的图像后通过所述瞳孔图像预处理模块对图像进行预处理，去除图像噪声；

2)通过所述基于瞳孔图像直方图二值化计算模块对图像进行阈值分割得到二值化图像；

3)通过所述双眼瞳孔基于质心的中心模糊定位模块计算瞳孔质心得到双眼瞳孔中心粗定位结果；

4)根据双眼瞳孔粗定位结果，通过所述左/右眼瞳孔区域预测计算模块对双眼进行瞳孔区域预测；

5)通过所述左/右眼ROI基于灰度特征二值化计算模块在所述步骤4)得到的预测区域内采用基于灰度特征的方法分别分离出双眼瞳孔；

6)由所述左/右眼瞳孔质心的精确定位模块通过质心精确定位得到双眼瞳孔的质心坐标；

7)通过所述双眼瞳孔直径跟踪计算模块计算得到瞳孔直径，完成对双目瞳孔的识别追踪。

8.根据权利要求1所述的高精度RAPD检测系统，其特征在于，所述检测仪本体上还设置有测量控制按钮，其内部还设置有散热风扇。