CN1101249A - 实时眼底图像获取与处理方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种实时眼底图像获取与处理方法及 其装置。利用指定波段的光束经过环状光纤、厚透 镜、瞳孔照明眼底；利用自聚焦透镜一棒透镜一自聚 焦透镜组合件将眼底图像成像于电荷耦合器件上；由 扫描装置以瞳孔为中心实施照明和图像获取装置对 眼底扫描；电荷耦合器件将眼底图像传输到监视器、 录像机和计算机，进行实时观察、记录存档、叠加对比 及远距离实时传输，利用专家系统进行分析处理，有 利于临床快速诊断和远距离实时会诊。

Description

本发明涉及医学领域，特别是一种眼科眼底检查方法和装置。

在临床医学中，眼科医生借助眼检镜、眼底照相机等仪器观察病人眼底状况以帮助诊断病情。对眼检镜必须不够卫生地由医生和病员面对面地进行，且只能凭医生的脑子记忆检查情况;对眼底相机则必须经过曝光冲洗等一系列过程获得照片，而不能实时获得图像。这方面的内容请参阅日本公开特许公报55-91336《眼底观察及 摄影用光学系》（1980.7.10）和A.F.Fereher，M.Peukert，E.Roth，Visualization and measurement of retinal blood flow by means of laser spechle photography，Optical Engineering，june 1986，Vol.25.No.6，pp731-735。

本发明的目的是提供一种智能型实时眼底图像获取及处理方法和装置，它除了具有眼检镜和眼底镜照相机可清晰地获取眼底图像外，还可以运用个人计算机快速分析眼底图像，提取特征信息和利用专家系统进行诊断与决策。

本发明的目的是通过如下技术方案达到：对于实时眼底图像获取与处理方法，是通过照明、获取、扫描和处理四部分来完成。即利用多个特定波段的可见到近红外光束，经输出端为环状的光纤、聚光透镜及被测人瞳孔照明眼底，再利用自聚焦透镜和棒透镜所组成的接收透镜组将眼底所反射图成像到电荷耦合器件（CCD）接受面上，电荷耦合器件通过电缆将图像信号传输给监视器、计算机和录像机。其中利用监视器对眼底图像进行实时观察。如观察荧光造影过程中眼底的动态变化，以确定眼底出血病症的出血位置;利用录像机对眼底图像进行记录存档，并能够对同一病员不同时期的图像进行对比处理;利用计算机进行数字图像处理用模式识别，还可以利用计算机的专家系统对眼底图像进行智能化处理。并且能够通过光纤传输网络或卫星移动通讯传输网络进行实时远距离图像数据传输，实现在不同地点的医疗会诊。照明和获取部分还具有以人眼瞳孔为中心在±40°范围内的进行空间扫描装置，照明、获取和扫描装置设置在被检者头戴的头盔装置上，该扫描装置能使获得的眼底图像的范围增大。头盔扫描装置通过电缆线与监视器、录像机及计算机等外界设备相连接，并可由计算机控制操作。

本发明的实时眼底图像获取与处理装置包括照明、获取、扫描及处理四部分组成，其中照明部分分别以发光二极管及小白炽灯为光源，其前设置带有多个特定波长可调滤光片的园盘，光束再经过环状光纤和厚透镜后进入眼瞳孔照射被检者眼底，环状光纤和厚透镜的使用使进入眼睛的光线能均匀地照明眼底，且避开了眼球表面的反射光进入获取装置。获取装置是以距人眼5～7mm的两个自聚焦透镜、棒透镜以及电荷耦合器件（CCD）组成，自聚焦透镜、棒透镜和另一个自聚焦透镜组成组合器件，该组合器件与照明厚透镜同轴。被反射的眼底图像经自聚焦透镜、棒透镜组合件成像到CCD的接收面上。处理部分由计算机、监视器、录像机、电缆和计算机软件组成。由CCD通过电缆线与监视器、计算机、录像机相连接。照明装置与获取装置在机械结构上设计成一个整体，通过电缆中的控制线遥控两个微型电机使整体以瞳孔为中心沿两个方向在±40°内转动，以扫描眼底。这一结构被设计成类似于头盔形，被检者只要将其戴在头上固定好，医生就可以根据需要对病员眼底进行观察及对观察结果进行有效处理。

本发明有如下有益效果：

1.根据眼底各组织对光的反射特性随入射光的波长而异，如视神经乳头凹陷反射420～450纳米特别明显，视网膜血管反射550～580纳米，黄斑色素反射450～490纳米，色素上皮反射590～610纳米，故对眼底某位置用不同波长的准单色光源分别照射，可得到不同清晰层次的若干图像。利用近红外发光源作为入射光还可避免人眼对光敏感瞳孔变小而缩小观察视场的现象。

2.运用计算机、录像机、监视器实时进行分析比较同一病员不同时期的眼底图像，且在荧光造影检查中能动态观察到眼底的变化过程，有益于确定眼底出血的位置与程度以配合眼科手术。

3.可以有选择地采用特定波长的光照明，在可见、近红外波段改变波长，即可获得多光谱眼底图像，通过计算机处理，进行多光谱数字图像处理，形成假彩色的合成眼底图像，可提取出单一波长或白光或红外光不易发现的特征。对精细分析、特定诊断十分有利。

4.系统的多维调节装置能进行眼底的多方位扫描，超过了现有技术所能观察到的范围。

5.获取的图像可以通过光纤传输网络或卫星移动通讯网络传输到有关专家的监视器，实现远距离实时会诊。

6.利用环形光纤和厚透镜可扩大眼底照明范围，增加了眼底图像的信息获取量。

7.由于采取了自聚焦透镜和棒透镜的光学成像系统，使CCD的视场扩大，景深加深，明显减弱了被检者眼球屈光度差异而引起对成像质量的影响。

8.运用专家系统计算机能自动分析病员眼底图像信息并输出与其关联的病症，供选择诊断。有益于临床快速诊断，相应提高了诊断的可靠度。

本发明图面说明如下：

图1为本发明眼底图像获取用及处理的原理图。

图2为本发明照明光纤环状输出端的剖示图，是图1中AA向视图。

图3为本发明照明光纤输入端的剖示图，是图1中BB向视图。

图4为本发明滤光片盘示意图。

图5为本发明厚透镜剖示图。

图6为本发明自聚焦透镜-棒透镜-自聚焦透镜组合件示意图。

图7为本发明头盔装置的示意图。

图8为本发明扫描装置的示意图。

图9为获取的成年人正常眼底图。

本发明发明人根据如上所述的一种实时眼底图像获取与处理方法及其装置，推荐如下最佳实施例，并对照附图作进一步阐明。本实施例主要包括照明、图像获取、扫描及处理装置四部分组成。

照明装置与获取装置设计成一体的照明获取组件1。其中照明装置由光源、滤光片、环形光纤和厚透镜组成。分别以近红外发光二极管与小白炽灯为光源11，在光源前加设滤光片园盘12滤光片园盘中安装有420-450纳米、450-490纳米、550-580纳米、590-610纳米特定波段的滤光片，供需要选择某一特定波长的照明光。本发明选用的近红外发光二极管长度波限为840纳米。环形光纤是由200根直径为20微米的传光纤维构成，其输出端面直径为7毫米，中心孔直径为2毫米的环状;而另一端光源输出面为圆形。照明光束经过滤光片后由环形光纤13传输到厚透镜14。厚透镜直径为10毫米，中心孔直径为2毫米，厚度为20毫米，其二个端面的曲率半径分别为52毫米和52毫米和25毫米。厚透镜14将光纤环形面的光通过瞳孔6投射到眼底5。

眼底图像获取装置由电荷耦合器件16配置自聚焦透镜-棒透镜-自聚焦透镜组合件15组成，自聚焦透镜151和153是一个直径较小的透镜，其中心边缘具有不同的折射率，故其两端面均为平面的情况下，也具有球面或非球面的成像性质。它还具有一些特殊的性质，如当其为一个周期长度时，即将其中一个端面上的点成像在另一端面上。当为1/4周期长度时，它可将无穷远的光线聚焦在另一个端上。也就是说，由其长度的变化，可以使其成像性质发生变化、本发明选用的自聚焦透镜为1/4周期，实际长度为5毫米。棒透镜152与自聚焦透镜具有相似的特性，但棒透镜的折射率变化梯度比自聚焦透镜小，色散也小，但周期较长，本发明选用的棒透镜为50毫米长。自聚焦透镜-棒透镜-自聚焦透镜组合件15与照明装置的厚透镜14同轴安装，眼底图像经自聚焦-棒透镜-自聚焦透镜组合件15成像到电荷耦合器16的接收面上。

眼底图像处理部分由计算机、监视器、录像机、电缆和计算机软件组成，由电荷耦合器16通过电缆9将眼底图像传输到显示，记录，处理信号的监视器3、录像机4和计算机2。

照明装置与眼底图像获取装置组成的一体照明获取组件1由扫描装置8带动;而扫描装置8按装在头盔装置7上，扫描装置使照明获取组件1始终以瞳孔为中心对眼底进行扫描。

头盔装置包括头盔外壳、紧固部件72、直流电源73、和内部引线71，并由电缆线9与计算机、监视器及录像机相连接。

扫描装置8是由二个微型电机、二个齿轮、二个齿条及连接支架组成。头盔固定在被检者头部，直流电源73按装在头盔内，静齿条85固定在头盔装置7上，与静齿条85相正交的方向上设置带有电动机86的动齿条81，通过电动机86的小齿轮84与静齿条85齿合并作左右动行，在动齿条81上设置有电动机82通过其小齿轮83相齿合，照明获取组件1与电动机82固定在一起，通过电动机82的齿轮83及连接支架可带动照明获取组件1沿动齿条81作上下运行。整个运动过程保持照明获取组件1以被检者瞳孔为中心沿二条齿条的二个方向在80°范围内对眼底扫描。

Claims (3)

1、一种实时眼底图像获取及处理方法，包括照明眼底和获取眼底图像并处理，其特征在于：

a.利用多个特定波段的光束，经环状光纤(13)、厚透镜(14)、被检者瞳孔照明眼底；

b.利用自聚焦透镜(151)和(153)、棒透镜(152)、电荷耦合器件(16)(CCD)构成的眼底图像获取部分的转动对眼底不同位置图像进行扫描接收；

c.电荷耦合器件(16)所接收的图像信号传输到监视器(3)、计算机(2)和录像机(4)；利用监视器(3)对眼底图像进行实时观察；利用录像机(4)对所观察图像进行记录存档及对不同时间的图像进行叠加对比；利用计算机(2)对观察图像或存档图像进行处理、分析及控制传输；

d.照明装置、接收装置及其扫描结构(8)设置在被检者头戴的头盔装置(7)上，头盔装置(7)通过电缆线(9)与监视器(3)、计算机(2)、录像机(4)设备及电源连接，并接受计算机(2)的控制指令。

2、根据权利要求1所述的一种实时眼底图像获取及处理方法，其特征在于所说的眼底图像通过光纤传输网络或卫星移动通讯传输网络进行远距离图像数据实时传输。

3、根据权利要求1所述的一种实时眼底图像获取及处理方法规定的装置，包括照明装置、图像获取装置、处理装置和扫描装置，其特征在于：

a.照明装置由光源（11）、滤光片圆盘（12）、环状光纤（13）和厚透镜（14）组成;光源（11）为发光二极管及小白炽灯，在光源前分别加置420-450纳米、450-490纳米、550-580纳米、590-610纳米波段滤光片来获得可见光及近红外范围的多波段照明;照明光束经过滤光片后由环状光纤（13）传输到厚透镜（14），经被检者瞳孔均匀地照明眼底;

b.眼底图像获取装置由电荷耦合器件（16）配置自聚焦透镜-棒透镜-自聚焦透镜组合件（15）组成，透镜组合件（15）与照明装置的厚透镜（14）同轴安装，眼底图像经透镜组合件（15）成像到电荷耦合器件（16）的接收面上;

c.照明装置与眼底图像获取装置组成一体的照明获取组件（1）由扫描装置（8）带动，而扫描装置（8）安装在头盔装置（7）上;扫描装置（8）是由二个电动机、二个齿轮、二条齿条及连接支架组成，其结构是静齿条（85）固定在头盔装置（7）上，与静齿条（85）相正交的方向上设置带有电动机（86）的动齿条（81），通过电动机（86）的小齿轮（84）与静齿条（85）齿合并作左右运行，在动齿条（81）上设置有电动机（82）通过其小齿轮（83）与齿条（81）相齿合，照明获取组件（1）与电动机（82）固定在一起，通过电动机（82）的小齿轮（83）及连接支架带动照明获取组件（1）沿动齿条（81）作上下运行，整个运动过程保持照明获取组件（1）以被检者瞳孔为中心沿二条齿条方向在±40°范围内对眼底扫描;

d.通过电缆（9）将电荷耦合器件（16）获取的眼底图像传输到显示、记录和处理图像的监视器（3）、录像机（4）和计算机（2）。

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