CN112043235B - 一种便携式眼球静态旋转测量仪及利用其测量眼球旋转角度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携式眼球静态旋转测量仪，所述测量仪包括高清红外相机、图像处理模块、图像采集按钮、红外光源及可见光源、测试窗口和可穿戴式头盔，所述高清红外相机、图像处理模块、图像采集按钮、红外光源及可见光源、测试窗口均设置于可穿戴式头盔上，所述可穿戴式头盔沿纵向设置，该可穿戴式头盔能够活动可拆卸设置于使用者眼前，所述高清红外相机沿水平方向对称设置两个且设置于可穿戴式头盔内，高清红外相机能够同时拍摄双眼虹膜图像；两个高清红外相机之间设置有红外光源及可见光源。本测量仪便携，测量快速，对测量环境要求低，医师只需简单地操作即可了解患者静态旋转角度，解决了现有技术问题，并作为手术方式推荐的参考。
Description
技术领域
本发明属于眼科检查技术领域，尤其是一种便携式眼球静态旋转测量仪及利用其测量眼球旋转角度的方法。
背景技术
当前我国近视发病率较高，屈光手术成为屈光矫正的主要手段之一，角膜屈光手术已经被证明有较好的安全性和有效性，准确的中心定位可以使患者获得更加完美的视觉质量。患者因体位变化产生的眼球旋转称为静态旋转。患者术前检查于坐位进行，而手术于卧位进行，静态旋转可能会导致定位不准确。近些年出现了一些新技术，采用虹膜定位技术可以测算眼球静态旋转角度，并在手术过程中自动纠正旋转角度，使定位更准确，但是传统的LASIK手术和SMILE手术并无虹膜追踪定位功能，眼球静态旋转的角度存在较大的个体差异，如果患者静态旋转角度较大，会使散光矫正的精准性产生较大偏差，所以在患者推荐术式的时候需要充分考虑患者眼球静态旋转角度。术前了解患者眼球的旋转角度对于患者术式选择至关重要，不仅如此，任何手术或者治疗需要了解眼球坐位与卧位的静态旋转情况均需要检测方法，但是目前尚无便携式的眼球旋转角度测量设备。
通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中尚无便携式的眼球静态旋转的测量设备的不足之处，提供一种便携式眼球静态旋转测量仪及利用其测量眼球旋转角度的方法，使眼球静态旋转角度测量高效便捷，方便临床医师的使用。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种便携式眼球静态旋转测量仪，所述测量仪包括高清红外相机、图像处理模块、图像采集按钮、红外光源及可见光源、测试窗口和可穿戴式头盔，所述高清红外相机、图像处理模块、图像采集按钮、红外光源及可见光源、测试窗口均设置于可穿戴式头盔上，所述可穿戴式头盔沿纵向设置，该可穿戴式头盔能够活动可拆卸设置于使用者眼前，所述高清红外相机沿水平方向对称设置两个且设置于可穿戴式头盔内，两个高清红外相机之间的水平距离为55mm-65mm，高清红外相机能够同时拍摄双眼虹膜图像；两个高清红外相机之间设置有红外光源及可见光源，红外光源能够为高清红外相机提供光源，该可见光源能够提供检查所需的环境亮度；
所述测试窗口制于高清红外相机相对应的纵向一侧的可穿戴式头盔上，高清红外相机能够通过相应的测试窗口拍摄双眼虹膜图像；
所述图像采集按钮与两个高清红外相机相连接设置，该图像采集按钮能够控制高清红外相机启动、关闭拍摄程序；
所述图像处理模块与高清红外相机相连接设置，该图像处理模块能够对获取到的虹膜图像进行处理，使其满足提取虹膜特征的需求，并能分析比对坐位和卧位的虹膜图像，并计算旋转角度。
而且，所述图像处理模块包括依次相连接设置的虹膜定位模块、虹膜图像归一化模块、图像增强模块和特征提取模块，所述虹膜定位模块能够确定内圆、外圆和二次曲线在图像中的位置；其中，内圆为虹膜与瞳孔的边界，外圆为虹膜与巩膜的边界，二次曲线为虹膜与上下眼皮的边界；
所述虹膜图像归一化模块能够将图像中的虹膜大小调整到识别系统设置的固定尺寸；
所述图像增强模块能够针对归一化后的图像，进行处理，提高图像中虹膜信息的识别率；
所述特征提取模块能够采用算法从虹膜图像中提取出虹膜识别所需的特征点，并对其进行编码；点模式匹配得到精确的旋转角度：将卧位特征点角度减去坐位特征点角度，得到眼球静态旋转角度。
而且，所述测量仪还包括结果显示模块，所述结果显示模块与图像处理模块相连接设置，该结果显示模块能够展示图像处理模块得出的眼球静态旋转角度的检测结果数据。
而且，所述结果显示模块为液晶显示屏幕，或者为语音播报设备，或者为通过蓝牙模块连接的显示终端，所述蓝牙模块与图像处理模块相连接设置，经图像处理模块计算出的眼球静态旋转角度数据通过蓝牙模块传输到显示终端上。
利用如上所述的便携式眼球静态旋转测量仪测量眼球旋转角度的方法，步骤如下：
⑴坐位虹膜图像采集：患者取坐位，注视测试窗口的正前方，按下图像采集按钮进行虹膜图像采集；
⑵卧位虹膜图像采集：患者取卧位，注视测试窗口的正前方，按下图像采集按钮进行虹膜图像采集；
⑶图像处理：分别将坐位和卧位时采集的虹膜图像使用图像处理模块进行识别比对，计算眼球旋转角度，坐位虹膜图像特征点角度为α，卧位虹膜特征点角度为β，眼球静态旋转角度λ＝α-β。
本发明取得的优点和积极效果是：
1、本发明测量仪的可穿戴式头盔上设置两个高清红外相机及亮度可调的可见光源，红外相机可以采集双眼的虹膜图像，分别在坐位和卧位进行采集，采集图像后将坐位和卧位的图像进行识别比对，测算旋转度数，将结果以图像形式展示。本测量仪便携，测量快速，对测量环境要求低，医师只需简单地操作即可了解患者静态旋转角度，解决了现有技术问题，并作为手术方式推荐的参考。
2、本发明测量仪可以借助可穿戴头盔使检查设备便携，用同一台检查设备即可采集两种姿势的虹膜图像。
3、本发明测量仪设置了可见光源，可见光源能够提供检查所需的环境亮度，因此该测量仪在使用时不受测量环境亮度的限制。
附图说明
图1为本发明中便携式眼球静态旋转测量仪的一种结构连接主视示意图；
图2为图1的的左视结构连接示意图；
图3为图1的的俯视结构连接示意图；
图4为本发明中图像处理模块的结构连接示意图；
图5为本发明中便携式眼球静态旋转测量仪的一种测量流程图；
图6为使用本发明便携式眼球静态旋转测量仪时坐位与卧位虹膜图像比对分析图；其中，左图为坐位虹膜图像及特征点角度图，右图为卧位虹膜图像及特征点角度图。
具体实施方式
下面结合通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
本发明未具体详细描述的结构，均可以理解为本领域的常规结构。
一种便携式眼球静态旋转测量仪，如图1、图2和图3所示，所述测量仪包括高清红外相机1、图像处理模块2、图像采集按钮3、红外光源及可见光源4、测试窗口5和可穿戴式头盔6，所述高清红外相机、图像处理模块、图像采集按钮、红外光源及可见光源、测试窗口均设置于可穿戴式头盔上，所述可穿戴式头盔沿纵向设置，该可穿戴式头盔能够活动可拆卸设置于使用者眼前，所述高清红外相机沿水平方向对称设置两个且设置于可穿戴式头盔内，两个高清红外相机之间的水平距离为55mm-65mm，高清红外相机能够同时拍摄双眼虹膜图像；两个高清红外相机之间设置有红外光源及可见光源，红外光源能够为高清红外相机提供光源，该可见光源能够提供检查所需的环境亮度；
所述测试窗口制于高清红外相机相对应的纵向一侧的可穿戴式头盔上，高清红外相机能够通过相应的测试窗口拍摄双眼虹膜图像；
所述图像采集按钮与两个高清红外相机相连接设置，该图像采集按钮能够控制高清红外相机启动、关闭拍摄程序；
所述图像处理模块与高清红外相机相连接设置，该图像处理模块能够对获取到的虹膜图像进行处理，使其满足提取虹膜特征的需求，并能分析比对坐位和卧位的虹膜图像，并计算旋转角度。
在本实施例中，如图4所示，所述图像处理模块包括依次相连接设置的虹膜定位模块、虹膜图像归一化模块、图像增强模块和特征提取模块，所述虹膜定位模块能够确定内圆、外圆和二次曲线在图像中的位置；其中，内圆为虹膜与瞳孔的边界，外圆为虹膜与巩膜的边界，二次曲线为虹膜与上下眼皮的边界；
所述虹膜图像归一化模块能够将图像中的虹膜大小调整到识别系统设置的固定尺寸；
所述图像增强模块能够针对归一化后的图像，进行(如亮度、对比度和平滑度等)处理，提高图像中虹膜信息的识别率；
所述特征提取模块能够采用算法从虹膜图像中提取出虹膜识别所需的特征点，并对其进行编码；点模式匹配得到精确的旋转角度：将卧位特征点角度减去坐位特征点角度，得到眼球静态旋转角度。
上述模块为本领域公知模块，为本领域技术人员非常容易就能得出来的，因此未作详细描述。
在本实施例中，所述测量仪还包括结果显示模块(图中未示出)，所述结果显示模块与图像处理模块相连接设置，该结果显示模块能够展示图像处理模块得出的眼球静态旋转角度的检测结果数据。
在本实施例中，所述结果显示模块为液晶显示屏幕，或者为语音播报设备，或者为通过蓝牙模块连接的显示终端，所述蓝牙模块与图像处理模块相连接设置，经图像处理模块计算出的眼球静态旋转角度数据通过蓝牙模块传输到显示终端上。
利用如上所述的便携式眼球静态旋转测量仪测量眼球旋转角度的方法，如图5所示，步骤如下：
⑴坐位虹膜图像采集：患者取坐位，注视测试窗口的正前方，按下图像采集按钮进行虹膜图像采集；
⑵卧位虹膜图像采集：患者取卧位，注视测试窗口的正前方，按下图像采集按钮进行虹膜图像采集；
⑶图像处理：分别将坐位和卧位时采集的虹膜图像使用图像处理模块进行识别比对，计算眼球旋转角度，坐位虹膜图像特征点角度为α，卧位虹膜特征点角度为β，眼球静态旋转角度λ＝α-β。如图6所示。
本便携式眼球静态旋转测量仪的一种使用方法可以为：
在检查医师的指导下，被检者将装置置于眼前，端正坐姿，目视正前方，按下图像采集按钮，然后被检者取卧位，目视正上方，按下图像采集按钮。完成图像采集，内置图像处理模块启动图像处理及旋转角度计算。计算结果可以通过液晶显示屏显示。显示形式如：OD：3°；OS：4°。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。
Claims (1)
1.一种便携式眼球静态旋转测量仪，其特征在于：所述便携式眼球静态旋转测量仪包括高清红外相机、图像处理模块、图像采集按钮、红外光源及可见光源、测试窗口和可穿戴式头盔，所述高清红外相机、图像处理模块、图像采集按钮、红外光源及可见光源、测试窗口均设置于可穿戴式头盔上，所述可穿戴式头盔沿纵向设置，该可穿戴式头盔能够活动可拆卸设置于使用者眼前，所述高清红外相机沿水平方向对称设置两个且设置于可穿戴式头盔内，两个高清红外相机之间的水平距离为55mm-65mm，高清红外相机能够同时拍摄双眼虹膜图像；两个高清红外相机之间设置有红外光源及可见光源，红外光源能够为高清红外相机提供光源，该可见光源能够提供检查所需的环境亮度；
所述测试窗口制于高清红外相机相对应的纵向一侧的可穿戴式头盔上，高清红外相机能够通过相应的测试窗口拍摄双眼虹膜图像；
所述图像采集按钮与两个高清红外相机相连接设置，该图像采集按钮能够控制高清红外相机启动、关闭拍摄程序；
所述图像处理模块与高清红外相机相连接设置，该图像处理模块能够对获取到的虹膜图像进行处理，使其满足提取虹膜特征的需求，并能分析比对坐位和卧位的虹膜图像，并计算旋转角度；
所述图像处理模块包括依次相连接设置的虹膜定位模块、虹膜图像归一化模块、图像增强模块和特征提取模块，所述虹膜定位模块能够确定内圆、外圆和二次曲线在图像中的位置；其中，内圆为虹膜与瞳孔的边界，外圆为虹膜与巩膜的边界，二次曲线为虹膜与上下眼皮的边界；
所述虹膜图像归一化模块能够将图像中的虹膜大小调整到识别系统设置的固定尺寸；
所述图像增强模块能够针对归一化后的图像，进行处理，提高图像中虹膜信息的识别率；
所述特征提取模块能够采用算法从虹膜图像中提取出虹膜识别所需的特征点，并对其进行编码；点模式匹配得到精确的旋转角度：将卧位特征点角度减去坐位特征点角度，得到眼球静态旋转角度；
所述便携式眼球静态旋转测量仪还包括结果显示模块，所述结果显示模块与图像处理模块相连接设置，该结果显示模块能够展示图像处理模块得出的眼球静态旋转角度的检测结果数据；
所述结果显示模块为液晶显示屏幕，或者为语音播报设备，或者为通过蓝牙模块连接的显示终端，所述蓝牙模块与图像处理模块相连接设置，经图像处理模块计算出的眼球静态旋转角度数据通过蓝牙模块传输到显示终端上；
利用所述的便携式眼球静态旋转测量仪测量眼球旋转角度的方法，步骤如下：
⑴坐位虹膜图像采集：患者取坐位，注视测试窗口的正前方，按下图像采集按钮进行虹膜图像采集；
⑵卧位虹膜图像采集：患者取卧位，注视测试窗口的正前方，按下图像采集按钮进行虹膜图像采集；
⑶图像处理：分别将坐位和卧位时采集的虹膜图像使用图像处理模块进行识别比对，计算眼球旋转角度，坐位虹膜图像特征点角度为α，卧位虹膜特征点角度为β，眼球静态旋转角度λ=α-β；
所述便携式眼球静态旋转测量仪的使用方法为：
在检查医师的指导下，被检者将装置置于眼前，端正坐姿，目视正前方，按下图像采集按钮，然后被检者取卧位，目视正上方，按下图像采集按钮；完成图像采集，内置图像处理模块启动图像处理及旋转角度计算；计算结果通过液晶显示屏显示，显示形式如：OD：3°；OS：4°。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |