CN113633257A - 基于虚拟现实的前庭功能检查方法、系统、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及前庭功能检查技术领域，尤其是一种基于虚拟现实的前庭功能检查方法、系统、设备及介质。该方法包括：通过VR眼罩向患者展示虚拟视靶图像，引导患者根据提示操作虚拟视靶选取前庭功能检查项目；摄取患者眼球活动时引起的眼球运动图像；跟踪眼球运动图像中的瞳孔和虹膜视点的位置变化，计算时间连续的瞳孔运动数据以及视点运动数据，将视点运动数据转化成眼球运动数据。本发明通过可由患者自行操作的VR眼罩进行前庭功能检查，降低对检查场地的要求，医护人员可同时监控多名患者进行前庭功能检查，提高工作效率，并能保证检查准确率。
Description
技术领域
本发明涉及前庭功能检查技术领域，尤其是一种基于虚拟现实的前庭功能检查方法、系统、设备及介质。
背景技术
前庭功能与人的空间定向能力、抗晕机能力以及眩晕症、平衡障碍等疾病密切相关，因此世界各国普遍都很重视前庭功能的检测。目前进行前庭功能检测的方法主要有眼动检测、前庭脊髓反射、前庭知觉反应、前庭诱发电位等，而眼动检测(指刺激前庭引起的眼动反射，并依据眼动反射来分析前庭功能状态)是前庭功能检测最主要、最常见的方法之一。
眼震视图检查是临床上主要用于前庭平衡障碍的诊断和评估手段，其是通过摄像头直接记录眼动轨迹得到的视动图。借助眼震视图，还可以记录到裸眼无法察觉的微弱眼震，更易于帮助判断受试者前庭系统功能是否正常，并为前庭系统病变提供定性、定位、定量等诊断依据。
然而，现有技术中，眼震视图检查需要在特定的暗室中进行，还投影灯作为配合，所需场地大且需要医生进行一对一指导，检查效率低下。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于虚拟现实的前庭功能检查方法、系统、设备及介质，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
第一方面，提供一种基于虚拟现实的前庭功能检查方法，包括：
通过VR眼罩向患者展示虚拟视靶图像，引导患者根据提示操作虚拟视靶选取前庭功能检查项目；
摄取患者眼球活动时引起的眼球运动图像；
跟踪眼球运动图像中的瞳孔和虹膜视点的位置变化，计算时间连续的瞳孔运动数据以及视点运动数据，将视点运动数据转化成眼球运动数据。
进一步，所述引导患者根据提示操作虚拟视靶选取前庭功能检查项目，包括：
与多名患者的VR眼罩数据通信，通过图像和/或语音提示患者控制手柄执行用于操作虚拟视靶的控制动作；
获取各个前庭功能检查项目之间所述手柄的操作动作，根据所述手柄的操作动作操作所述虚拟视靶图像中的虚拟视靶；
获取患者进行前庭功能检查项目时产生的眼球运动数据。
进一步，所述摄取患者眼球活动时引起的眼球运动图像，包括：
连续摄取患者进行所述前庭功能检查项目时引起的眼球运动图像；
每隔一段时间摄取患者在不进行前庭功能检查项目时注视虚拟视靶引起的眼球运动图像。
进一步，所述跟踪眼球运动图像中的瞳孔和虹膜视点的位置变化，计算时间连续的瞳孔运动数据以及视点运动数据，将视点运动数据转化成眼球运动数据，包括：
对眼球运动图像进行二值化处理并进行滤波，提取滤波后眼球运动图像中瞳孔和虹膜视点的图像特征；
确定各眼球运动图像中瞳孔和虹膜视点在眼球运动图像中的坐标，形成用于描述瞳孔的位置变化的第一曲线以及用于描述虹膜视点的位置变化的第二曲线；
根据第一曲线的变化率确定瞳孔水平、垂直和角度位置的变化，形成瞳孔运动数据；
根据第二曲线的变化率确定瞳孔水平、垂直和角度位置的变化，形成视点运动数据，将视点运动数据补偿至相同时刻的瞳孔运动数据。
进一步，所述跟踪眼球运动图像中的瞳孔和虹膜视点的位置变化，计算时间连续的瞳孔运动数据以及视点运动数据，将视点运动数据转化成眼球运动数据，还包括：
剔除闭眼的眼球运动图像；
以闭眼的眼球运动图像前后的若干帧眼球运动图像为自变量，根据第一曲线和第二曲线估算闭眼时刻的瞳孔运动数据和视点运动数据。
第二方面，提供一种前庭功能检查系统，包括：
VR眼罩，用于向患者展示虚拟视靶图像，引导患者根据提示操作虚拟视靶选取前庭功能检查项目；
摄取模块，用于摄取患者眼球活动时引起的眼球运动图像；
图像处理模块，用于跟踪眼球运动图像中的瞳孔和虹膜视点的位置变化，计算时间连续的瞳孔运动数据以及视点运动数据，将视点运动数据转化成眼球运动数据。
进一步，该基于虚拟现实的前庭功能检查系统还包括：
上位机，用于与多名患者的VR眼罩数据通信，通过图像和/或语音提示患者控制手柄执行用于操作虚拟视靶的控制动作；
所述VR眼罩还用于获取各个前庭功能检查项目之间所述手柄的操作动作，根据所述手柄的操作动作操作所述虚拟视靶图像中的虚拟视靶；
所述上位机还用于获取患者进行前庭功能检查项目时产生的眼球运动数据。
第三方面，提供一种计算机设备，包括：
存储器，存储有计算机程序；
处理器，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述一种基于虚拟现实的前庭功能检查方法。
第四方面，提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的一种基于虚拟现实的前庭功能检查方法。
本发明的有益效果：通过可由患者自行操作的VR眼罩进行前庭功能检查，降低对检查场地的要求，医护人员可同时监控多名患者进行前庭功能检查，提高工作效率，并能保证检查准确率。
附图说明
图1是根据一实施例示出的一种基于虚拟现实的前庭功能检查方法的流程图。
图2是根据一实施例示出的一种引导患者选取前庭功能检查项目方法的流程图。
图3是根据一实施例示出的一种将视点运动数据转化成眼球运动数据方法的流程图。
图4是根据另一实施例示出的一种将视点运动数据转化成眼球运动数据方法的流程图。
图5是根据一实施例示出的一种基于虚拟现实的前庭功能检查系统的结构框图。
图6是根据一实施例示出的一种计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合实施例和附图，对本发明作进一步的描述。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
根据本发明的第一方面，提供一种基于虚拟现实的前庭功能检查方法。
参阅图1，图1是根据一实施例示出的一种基于虚拟现实的前庭功能检查方法的流程图。如图1所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S100，通过VR眼罩向患者展示虚拟视靶图像，引导患者根据提示操作虚拟视靶选取前庭功能检查项目。
患者在进行前庭功能检查时，佩戴特定的VR眼罩，运行VR眼罩内的前庭功能检查软件从而向患者展示虚拟视靶图像，患者根据引导自行进行对应的前庭功能检查。
医护人员或VR眼罩内的前庭功能检查软件通过图像和/或语音提示等方式对患者进行引导，让患者根据引导信息执行前庭功能检查软件内的前庭功能检查项目。还没有执行前庭功能检查项目时，虚拟视靶图像供患者用于操作的虚拟指针，类似于鼠标光标，执行前庭功能项目后，虚拟视靶图像作为检查前庭功能的工具，在不同的前庭功能检查项目中，该虚拟视靶图像发生不同程度和不同方式的移动。例如，患者带上VR眼罩后，操作虚拟视靶图像进行选择，进行第一个前庭功能检查项目的检查，在该前庭功能检查项目中，虚拟视靶图像平滑地移动，同时提示患者视线跟随虚拟视靶图像进行移动。
在本实施例中，前庭功能检查项目包括扫视试验、凝视试验、平稳跟踪试验、视动性试验、旋转试验和摆动旋转试验等。
步骤S200，摄取患者眼球活动时引起的眼球运动图像。
摄取得到的眼球运动图像包括完整的眼球形状，在检查过程中连续摄取多张眼球运动图像。
在一些实施例中，VR眼罩执行前庭功能检查项目时，连续摄取患者进行前庭功能检查项目时引起的眼球运动图像，以作为判断眼球移动幅度的参考；同时，每隔一段时间摄取患者在不进行前庭功能检查项目时注视虚拟视靶引起的眼球运动图像，例如在进行若干个前庭功能检查项目后，患者在移动虚拟视靶，摄取患者目光注视虚拟视靶引起的眼球运动图像，并反馈至医护人员，便于医护人员掌握患者的当前状态。
步骤S300，跟踪眼球运动图像中的瞳孔和虹膜视点的位置变化，计算时间连续的瞳孔运动数据以及视点运动数据，将视点运动数据转化成眼球运动数据。
患者佩戴VR眼罩后进行前庭功能检查时，VR眼罩内的摄取模块拍摄患者眼球活动时引起的眼球运动图像，而VR眼罩与患者的眼球的距离短且相对恒定，但容易受短距离滑落或患者脉搏抖动影响眼球定位精度。
本实施例采用定位瞳孔和虹膜视点的位置来准确测量眼睛运行的过程。具体地，定位图像中的瞳孔位置后，通过算法可以根据瞳孔位置获取眼球的注视方向，判断虚拟视靶图像的位置是否落入患者视线方向；采集虹膜视点用于反映眼球与远距离的跟踪监测设备的距离，当人的头部转动或移动时，眼球与跟踪监测设备的距离发生变化，图像中的虹膜视点在眼球中的位置发生变化，反之，眼球与跟踪监测设备的距离没有发生变化时，在眼球转动过程中，图像中的虹膜视点在眼球中的位置不会变化。虹膜视点发生没有改变时，根据各眼球运动图像中的瞳孔位置提取瞳孔运动数据，瞳孔运动数据包括瞳孔在水平和垂直的位置数据以及视线角度数据，当虹膜视点发生改变时，在上述基础上，根据虹膜视点位置提取视点运动数据，视点运动数据与上述瞳孔运动数据相对应，包括虹膜视点在水平和垂直的位置数据以及视点角度数据，计算变化前后的虹膜视点的距离，得到的距离至代入到虹膜视点变化后的视线角度数据中，实现将视点运动数据转化成眼球运动数据。
参阅图2，图2是根据一实施例示出的一种引导患者选取前庭功能检查项目方法的流程图。如图2所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S101，与多名患者的VR眼罩数据通信，通过图像和/或语音提示患者控制手柄执行用于操作虚拟视靶的控制动作。
步骤S102，获取各个前庭功能检查项目之间所述手柄的操作动作，根据所述手柄的操作动作操作所述虚拟视靶图像中的虚拟视靶。
步骤S103，获取患者进行前庭功能检查项目时产生的眼球运动数据。
医护人员通过与患者的VR眼罩数据通信的上位机获取患者VR眼罩进行检查的情况，实现同时监测多名患者进行前庭功能检查。患者通过配备的手柄操作虚拟视靶选择前庭功能检查项目，当患者操作不当或不会操作时，通过上位机监测的医护人员采用图像或语音提示患者进行正确的操作，患者进行前庭功能检查项目检查的数据由VR眼罩发送至医护人员的上位机，供医护进行诊断。
在一些实施例中，还可以是基于数据通信远程操作VR眼罩的虚拟视靶图像。具体地，医护人员在监测患者操作困难时，通过上位机远程操控VR眼罩所显示的虚拟视靶，为患者进行前庭功能检查项目选择。
参阅图3，图3是根据一实施例示出的一种将视点运动数据转化成眼球运动数据方法的流程图。如图3所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S301，对眼球运动图像进行二值化处理并进行滤波，提取滤波后眼球运动图像中瞳孔和虹膜视点的图像特征。
步骤S302，确定各眼球运动图像中瞳孔和虹膜视点在眼球运动图像中的坐标，形成用于描述瞳孔的位置变化的第一曲线以及用于描述虹膜视点的位置变化的第二曲线。
步骤S303，根据第一曲线的变化率确定瞳孔水平、垂直和角度位置的变化，形成瞳孔运动数据。
步骤S304，根据第二曲线的变化率确定瞳孔水平、垂直和角度位置的变化，形成视点运动数据，将视点运动数据补偿至相同时刻的瞳孔运动数据。
参阅图4，图4是根据另一实施例示出的一种将视点运动数据转化成眼球运动数据方法的流程图。如图4所示，在图3实施例的基础上，所述方法包括以下步骤：
步骤S305，剔除闭眼的眼球运动图像。
步骤S306，以闭眼的眼球运动图像前后的若干帧眼球运动图像为自变量，根据第一曲线和第二曲线估算闭眼时刻的瞳孔运动数据和视点运动数据。
根据本发明的第二方面，提供一种基于虚拟现实的前庭功能检查系统。
参阅图5，图5是根据一实施例示出的一种基于虚拟现实的前庭功能检查系统的结构框图。如图5所示，该系统包括VR眼罩501、摄取模块502和图像处理模块503，各功能模块详细说明如下：
VR眼罩501，用于向患者展示虚拟视靶图像，引导患者根据提示操作虚拟视靶选取前庭功能检查项目；
摄取模块502，用于摄取患者眼球活动时引起的眼球运动图像；
图像处理模块503，用于跟踪眼球运动图像中的瞳孔和虹膜视点的位置变化，计算时间连续的瞳孔运动数据以及视点运动数据，将视点运动数据转化成眼球运动数据。
进一步的，该系统还包括：
上位机504，用于与多名患者的VR眼罩501数据通信，通过图像和/或语音提示患者控制手柄执行用于操作虚拟视靶的控制动作；
所述VR眼罩501还用于获取各个前庭功能检查项目之间所述手柄的操作动作，根据所述手柄的操作动作操作所述虚拟视靶图像中的虚拟视靶；
所述上位机504还用于获取患者进行前庭功能检查项目时产生的眼球运动数据。
关于基于虚拟现实的前庭功能检查系统的具体限定可以参见上文中对于一种基于虚拟现实的前庭功能检查方法的限定，在此不再赘述。
上述基于虚拟现实的前庭功能检查系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
根据本发明的第三方面，提供一种计算机设备。
参阅图6，图6是根据一实施例示出的一种计算机设备的内部结构图。如图6所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于虚拟现实的前庭功能检查方法。
根据本发明的第四方面，还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，计算机存储介质可以是磁性随机存取存储器、只读存储器、可编程只读存储器、可擦除可编程只读存储器、电可擦除可编程只读存储器、快闪存储器、磁表面存储器、光盘、或只读光盘等；也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各种设备，如移动电话、计算机、平板设备、个人数字助理等。所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种基于虚拟现实的前庭功能检查方法。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种基于虚拟现实的前庭功能检查方法，其特征在于，包括：
通过VR眼罩向患者展示虚拟视靶图像，引导患者根据提示操作虚拟视靶选取前庭功能检查项目；
摄取患者眼球活动时引起的眼球运动图像；
跟踪眼球运动图像中的瞳孔和虹膜视点的位置变化，计算时间连续的瞳孔运动数据以及视点运动数据，将视点运动数据转化成眼球运动数据。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的前庭功能检查方法，其特征在于，所述引导患者根据提示操作虚拟视靶选取前庭功能检查项目，包括：
与多名患者的VR眼罩数据通信，通过图像和/或语音提示患者控制手柄执行用于操作虚拟视靶的控制动作；
获取各个前庭功能检查项目之间所述手柄的操作动作，根据所述手柄的操作动作操作所述虚拟视靶图像中的虚拟视靶；
获取患者进行前庭功能检查项目时产生的眼球运动数据。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的前庭功能检查方法，其特征在于，所述摄取患者眼球活动时引起的眼球运动图像，包括：
连续摄取患者进行所述前庭功能检查项目时引起的眼球运动图像；
每隔一段时间摄取患者在不进行前庭功能检查项目时注视虚拟视靶引起的眼球运动图像。
4.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的前庭功能检查方法，其特征在于，所述跟踪眼球运动图像中的瞳孔和虹膜视点的位置变化，计算时间连续的瞳孔运动数据以及视点运动数据，将视点运动数据转化成眼球运动数据，包括：
对眼球运动图像进行二值化处理并进行滤波，提取滤波后眼球运动图像中瞳孔和虹膜视点的图像特征；
确定各眼球运动图像中瞳孔和虹膜视点在眼球运动图像中的坐标，形成用于描述瞳孔的位置变化的第一曲线以及用于描述虹膜视点的位置变化的第二曲线；
根据第一曲线的变化率确定瞳孔水平、垂直和角度位置的变化，形成瞳孔运动数据；
根据第二曲线的变化率确定瞳孔水平、垂直和角度位置的变化，形成视点运动数据，将视点运动数据补偿至相同时刻的瞳孔运动数据。
5.根据权利要求4所述的基于虚拟现实的前庭功能检查方法，其特征在于，所述跟踪眼球运动图像中的瞳孔和虹膜视点的位置变化，计算时间连续的瞳孔运动数据以及视点运动数据，将视点运动数据转化成眼球运动数据，还包括：
剔除闭眼的眼球运动图像；
以闭眼的眼球运动图像前后的若干帧眼球运动图像为自变量，根据第一曲线和第二曲线估算闭眼时刻的瞳孔运动数据和视点运动数据。
6.一种前庭功能检查系统，其特征在于，包括：
VR眼罩，用于向患者展示虚拟视靶图像，引导患者根据提示操作虚拟视靶选取前庭功能检查项目；
摄取模块，用于摄取患者眼球活动时引起的眼球运动图像；
图像处理模块，用于跟踪眼球运动图像中的瞳孔和虹膜视点的位置变化，计算时间连续的瞳孔运动数据以及视点运动数据，将视点运动数据转化成眼球运动数据。
7.根据权利要求6所述的基于虚拟现实的前庭功能检查系统，其特征在于，还包括：
上位机，用于与多名患者的VR眼罩数据通信，通过图像和/或语音提示患者控制手柄执行用于操作虚拟视靶的控制动作；
所述VR眼罩还用于获取各个前庭功能检查项目之间所述手柄的操作动作，根据所述手柄的操作动作操作所述虚拟视靶图像中的虚拟视靶；
所述上位机还用于获取患者进行前庭功能检查项目时产生的眼球运动数据。
8.一种计算机设备，其特征在于，包括：
存储器，存储有计算机程序；
处理器，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5任一项所述一种基于虚拟现实的前庭功能检查方法。
9.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的一种基于虚拟现实的前庭功能检查方法。
Priority Applications (1)
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