CN114795650A - 一种眼科医疗装置自动合像方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种眼科医疗装置自动合像方法及装置，医疗装置包括本体、图像采集单元、可分别移动地设置于本体上的至少两个光源、计算处理单元、执行单元，图像采集单元包括固定设置于本体上的至少两个摄像头。由于本发明的眼科医疗装置采用了双摄像头分别采集左右眼图片，通过对左右眼图片的处理和计算可精确算出左右眼瞳孔中心坐标，再将其传递给执行单元的电机，由电机驱动光源在水平和/或竖直方向上移动运动到匹配该用户瞳孔中心位置，即使用户在没有坐正的情况下仍能达到自动精确合像，从而解决了现有技术中眼科医疗装置无法判断用户是否正确合像及无法自动合像的技术问题，极大的提升用户治疗体验以及治疗效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种眼科医疗装置自动合像方法及装置。
背景技术
光能量源通过发射预设波长范围的光到眼睛实现对眼睛的医疗或保健效果。在实际应用中，该光能量源可用于近视、弱视、黄斑变性(AMD)、糖尿病性视网膜病变、青光眼等眼部疾病。随着我国青少年的近视发病率逐年上升，有研究表明，将光能量源发射激光波长预设为在可医疗或保健近视眼的激光波长范围内，当该波长的光能量源发射的光能量施加于近视患者的眼睛时，能诱导视网膜产生和释放多巴胺能够减缓和抑制近视的发展。
现有的利用光线照射视网膜治疗眼科疾病的眼科医疗装置通常在治疗之前需要调节光源的位置完成合像，使得光源射出的光线同时沿左右眼瞳孔光学中心射入，此时用户两只眼看到的光点就融合成一个了。合像对与眼科医疗装置来说至关重要，因为只有合像了，才能使人眼注意力提升，治疗期间不会导致眩晕，从而达到较好的治疗效果。目前，市场上的眼科医疗装置如哺光仪大部分采用手动合像，但手动合像有以下两个缺点：一是由于不同人对合像与否感知不明显，导致合像精度太低；二是由于用户坐姿原因，用户每次接受治疗时，很难保证将头置于眼罩中心位置，且用户无法得知是否对准，导致双眼中心与光源射出的光路偏心无法合像，因此需要对其进行进一步改进。
发明内容
为解决现有技术中的技术问题，本发明的目的在于提供一种眼科医疗装置自动合像方法及装置。
为实现上述发明的目的之一，本发明的一实施方式提供一种眼科医疗装置自动合像方法，所述医疗装置包括本体、图像采集单元、可分别移动地设置于所述本体上的至少两个光源、计算处理单元、执行单元，所述图像采集单元包括固定设置于所述本体上的至少两个摄像头；所述至少两个光源发出的至少部分光线被分别引导至用户左右眼，所述方法包括如下步骤：
A：将所述至少两个光源设置于初始位置；
B：所述至少两个摄像头分别获取用户左右眼图片；
C：所述计算处理单元分别计算出所述左右眼图片的中心坐标及瞳孔中心坐标的偏移值，根据所述偏移值及所述初始位置的至少两个光源与所述至少两个摄像头之间的相对位置关系计算出所述至少两个光源需分别移动的偏移值；
D：所述执行单元根据所述至少两个光源需分别移动的偏移值分别移动所述至少两个光源至合像位置。
作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤B中在所述获取用户左右眼图片之前还包括所述至少两个摄像头检测用户是否睁眼的人眼检测步骤。
作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤C中所述计算处理单元获取所述用户左右眼图片后对所述用户左右眼图片的人眼区域图片进行裁剪并根据所述至少两个摄像头的参数计算出所述左右眼图片的中心坐标。
作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤C中所述计算处理单元获取所述用户左右眼图片后提取多个瞳孔边缘点并获取拟合瞳孔椭圆的面积，当判断所述拟合瞳孔椭圆的面积大于设定值时，则将所述拟合瞳孔椭圆的中心坐标设置为所述瞳孔中心坐标。
作为本发明一实施方式的进一步改进，当判断所述拟合瞳孔椭圆的面积小于等于设定值时，对裁剪后的所述左右眼图片的瞳孔区域进行距离变换处理得出瞳孔区域近似中心坐标，则将所述瞳孔区域近似中心坐标设置为所述瞳孔中心坐标。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述至少两个摄像头的参数包括摄像头焦距、感光底片尺寸。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述距离变化处理包括以下步骤：
获取所述左右眼图片的前景像素的初始数值；
获取所述左右眼图片的背景像素的初始数值；
计算每个所述前景像素与距其最近的所述背景像素初始数值之间的距离差值，并将所述距离差值重新赋给所述前景像素；
计算所述重新赋值后的所述前景像素的中心点坐标即为所述瞳孔区域近似中心坐标。
为实现上述发明的目的之一，本发明的一实施方式提供一种自动合像的眼科医疗装置，包括本体、图像采集单元、可分别移动地设置于所述本体上的至少两个光源、计算处理单元、执行单元，所述图像采集单元包括固定设置于所述本体上的至少两个摄像头；所述至少两个光源发出的至少部分光线被分别引导至用户左右眼，自动合像前所述至少两个光源被设置于初始位置，所述至少两个摄像头被配置为分别获取用户左右眼图片，所述计算处理单元被配置为分别计算出所述左右眼图片的中心坐标及瞳孔中心坐标的偏移值，根据所述偏移值及所述初始位置的至少两个光源与所述至少两个摄像头之间的相对位置关系计算出所述至少两个光源需分别移动的偏移值；所述执行单元被配置为根据所述至少两个光源需分别移动的偏移值分别移动所述至少两个光源至合像位置。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述图像采集单元包括至少两个补光灯，所述补光灯为所述至少两个摄像头拍摄用户左右眼图片分别提供补充光线。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述执行单元包括至少一个电机，所述电机被配置为驱动所述至少两个光源在水平和/或竖直方向上移动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于本发明的眼科医疗装置采用了双摄像头分别采集左右眼图片，通过对左右眼图片的处理和计算可精确算出左右眼瞳孔中心坐标，再将其传递给执行单元的电机，由电机驱动光源在水平和/或竖直方向上移动运动到匹配该用户瞳孔中心位置，即使用户在没有坐正的情况下仍能达到自动精确合像，从而解决了现有技术中眼科医疗装置无法判断用户是否正确合像及无法自动合像的技术问题，极大的提升用户治疗体验以及治疗效果。
附图说明
图1是本发明的眼科医疗装置的硬件模块示意图；
图2是本发明的眼科医疗装置合像后光源正对用户瞳孔时的工作示意图；
图3是本发明一实施例中眼科医疗装置自动合像方法流程示意图；
图4是本发明自动合像方法中裁剪图片的中心坐标及瞳孔中心坐标的示意图；
图5是本发明自动合像方法的算法流程示意图；
图6是本发明的眼科医疗装置的整体结构示意图。
其中：1、眼科医疗装置；10、本体；11、图像采集单元；12、光源；13、计算处理单元；14、执行单元；15、补光灯；16、人体接触部件；21、裁剪框；22、裁剪图片中心坐标；23、瞳孔中心坐标。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，一种自动合像的眼科医疗装置1，包括本体10、图像采集单元11、可分别移动地设置于所述本体10上的至少两个光源12、计算处理单元13、执行单元14，所述图像采集单元11包括固定设置于所述本体上的至少两个摄像头，比如红外相机。至少两个光源12发出的至少部分光线被分别引导至用户左右眼，可以被用于治疗但不限于近视、弱视、黄斑变性(AMD)、糖尿病性视网膜病变、青光眼等眼部疾病。以治疗近视的眼科医疗装置1为例，光源12发射的光波长可在630-680nm，比如650nm的红光。
用户在使用眼科医疗装置1时需要根据不同用户的瞳距调节两个光源12的位置使其合像后才能使用，在每次合像前两个光源12先被设置于初始位置，因此该初始位置的坐标对计算处理单元13来说是已知的。至少两个摄像头被配置为分别获取用户左右眼图片，所述计算处理单元13被配置为分别计算出所述左右眼图片的中心坐标及瞳孔中心坐标的偏移值，根据所述偏移值及所述初始位置的至少两个光源与所述至少两个摄像头之间的相对位置关系计算出所述至少两个光源12需分别移动的偏移值；所述执行单元14被配置为根据所述至少两个光源12需分别移动的偏移值分别移动所述至少两个光源12至合像位置。
如图2所示，图像采集单元11包括至少两个补光灯15，补光灯15为至少两个摄像头拍摄用户左右眼图片分别提供补充光线。执行单元14包括至少一个电机，所述电机被配置为驱动所述至少两个光源在水平和/或竖直方向上移动，当执行单元14的电机接收到移动指令后可根据移动指令精确地将两个光源自动移动至与用户的左右瞳孔相正对的位置，实现自动合像，极大的提升用户治疗体验以及治疗效果。
如图3所示，在本发明提供的一实施例中，一种眼科医疗装置自动合像方法，所述医疗装置包括本体10、图像采集单元11、可分别移动地设置于所述本体10上的至少两个光源12、计算处理单元13、执行单元14，所述图像采集单元11包括固定设置于所述本体10上的至少两个摄像头；所述至少两个光源发出的至少部分光线被分别引导至用户左右眼，所述方法包括如下步骤：
A：将所述至少两个光源12设置于初始位置；
B：所述至少两个摄像头分别获取用户左右眼图片；
C：所述计算处理单元13分别计算出所述左右眼图片的中心坐标及瞳孔中心坐标的偏移值，根据所述偏移值及所述初始位置的至少两个光源12与所述至少两个摄像头之间的相对位置关系计算出所述至少两个光源需分别移动的偏移值；
D：所述执行单元14根据所述至少两个光源12需分别移动的偏移值分别移动所述至少两个光源12至合像位置。
优选地，步骤B中在所述获取用户左右眼图片之前还包括所述至少两个摄像头检测用户是否睁眼的人眼检测步骤。
如图4所示，步骤C中所述计算处理单元获取所述用户左右眼图片后对所述用户左右眼图片的人眼区域图片进行裁剪并根据所述至少两个摄像头的参数计算出所述左右眼图片的中心坐标。如附图3所示，在一种具体地实施例中，将摄像头拍摄到的人眼区域图片裁切为四边形的裁剪框21，根据裁剪框21的长宽像素及摄像头的参数等数据可以计算出该裁剪框21的裁剪图片中心坐标22(图中由实心三角形示出)，摄像头参数包括摄像头焦距、感光底片尺寸。具体地，摄像头焦距f＝3.6mm，感光底片尺寸4x3mm。
用户首次使用时通过摄像头采集左右眼图片数据，并计算瞳孔中心坐标(left_x，right_x)相对于图片中心(pic_center_x)偏移的像素值(bias_left，bias_right)，根据摄像头参数(pi×_ratio)以及被测者距离可计算出用户的瞳距值(PD)：
bias_left＝pic_center_x-left_x
bias_right＝right_x-pic_center_×
biase_all＝(bias_left+bias_right)
PD＝d+biase_all/pix_ratio
计算处理单元13根据上述算法计算出的左右眼瞳孔坐标相对于图片中心坐标的偏移值(bias_left，bias_right)，可以控制执行单元14对应的步进电机运动分别将左右两个光源移动到左右眼瞳孔中心处，即使用户在使用时坐姿不正仍然能够达到自动且精确合像的目的。
步骤C中所述计算处理单元13获取所述用户左右眼图片后提取多个瞳孔边缘点并获取拟合瞳孔椭圆的面积，当计算处理单元13判断所述拟合瞳孔椭圆的面积大于设定值时，则将所述拟合瞳孔椭圆的中心坐标设置为所述瞳孔中心坐标23。当计算处理单元13判断所述拟合瞳孔椭圆的面积小于等于设定值时，对裁剪后的所述左右眼图片的瞳孔区域进行距离变换处理得出瞳孔区域近似中心坐标，则将所述瞳孔区域近似中心坐标设置为所述瞳孔中心坐标23。
如图5所示，具体地，所述距离变化处理包括以下步骤：
获取所述左右眼图片的前景像素的初始数值；
获取所述左右眼图片的背景像素的初始数值；
计算每个所述前景像素与距其最近的所述背景像素初始数值之间的距离差值，并将所述距离差值重新赋给所述前景像素；
计算所述重新赋值后的所述前景像素的中心点坐标即为所述瞳孔区域近似中心坐标。
参见图6，本发明的另一实施例提供一种具有可更换的人体接触部件16的眼科医疗装置1，人体接触部件16可拆卸地连接在眼科医疗装置1上的，人体接触部件16被配置为具有可被眼科医疗装置1识别的身份识别信息。人体接触部件包括可以与眼科医疗装置1有线或无线通信的通信组件，比如近场通信NFC模块用于传输用户身份识别信息。由于人体接触部件16(比如哺光仪上与用户眼睛接触的眼罩)为可拆卸地连接在眼科医疗装置1上，因此可单独售卖给用户专属使用，尤其是在医院多人共用一台眼科医疗装置时，用户只需安装自己的人体接触部件16即可自动识别用户，且能够有效地避免交叉感染、安全卫生。
具体地，通信组件可以是近场通信模块、条码通信模块或电气连接通信模块。近场通信模块至少包括WIFI通信模块、无线射频识别RFID通信模块、NFC近场通信模块、蓝牙通信模块、无线个域网Zigbee通信模块、设定频段无线通信模块(比如433MHz)、磁场通信模块、声磁通信模块中的一种。条码通信模块可以包括一维码(比如code 128，商品用条码EAN，商品统一代码UPC)，二维码(比如Data Matrix，QR code)。可以通过眼科医疗装置1中的图像采集单元11读取该一维码或二维码中包含的用户身份识别信息。电气连接通信模块可以包括至少两个可与眼科医疗装置1电连接的电气触点，通过电气触点的开断信号传输与用户身份识别相关的信息。
在本实施例中，计算处理单元13包括处理器和存储器，存储器被配置为存储与用户身份识别信息相对应的身份识别信息数据库，以及存储与所述用户身份识别信息关联的用户历史使用数据、用户使用报告、用户配置参数中的一种或几种的组合。用户配置参数至少包括光源12输出功率、用户瞳距、治疗时长、剩余治疗次数中的一种或几种的组合。
当眼科医疗装置1获取用户身份识别信息后，处理器被配置为将身份识别信息与存储器预设的身份识别信息数据库相比较，如身份识别信息与身份识别信息数据库中的数据相一致，则处理器获取与相一致的身份识别信息相对应的用户身份识别信息。具体的，处理器和存储器数据连接并相互传输，当用户第一次使用本发明提供的眼科医疗装置1时，可将用户第一次使用的参数(如光源12输出功率、用户瞳距、治疗时长、剩余治疗次数)存储在存储器里；当用户再次使用时，用户只需将可更换的人体接触部件16连接在眼科医疗装置1，人体接触部件16上的近场通信NFC模块与眼科医疗装置1上的识别单元实现近场通信数据传输，处理器在获取与该用户绑定的身份识别信息及确认用户身份识别信息后，可自动调取与该用户相匹配的上一次使用的用户配置参数，比如光源12输出功率、用户瞳距、治疗时长、剩余治疗次数。
眼科医疗装置1还包括显示单元，显示单元可以是LED显示屏，当处理器获取用户身份识别信息后，显示单元显示所述用户上一次使用的用户配置参数。用户通过在显示单元上以物理按键或触屏的方式可以控制眼科医疗装置1的机器运行参数。具体的，运行参数包括是否运行眼科医疗装置1、使用眼科医疗装置1的运行时长、用户在使用时光源距离人眼的空间间距及运行时根据用户自身情况调节光源12的输出功率等。
在本实施例中，可更换的人体接触部件16的与人体接触的一端为硅胶材质或其他软质材料，使用户在使用眼科医疗装置1时有更舒适的体验；人体接触部件16的另一端与眼科医疗装置1相配接，在一种可能的实施方式中，人体接触部件16与眼科医疗装置1配接时具有导向结构，比如人体接触部件16可以是通过滑槽配合导向或者整体外形配合导向或其他常用的导向结构。在本实施例中，将人体接触部件16与眼科医疗装置1配接定位是通过磁吸的方式，在其他替换的实施例中，配接定位的方式还可以通过凸点卡扣或其他卡扣方式实现，此处不做限制。
进一步地，可更换的人体接触部件16包括加热元件和/或制冷元件，用户在使用本发明眼科医疗装置1时根据自己的偏好进行设置同时为用户提供更好的体验。
在其他的实施方式中，眼科医疗装置1上的摄像头除了用来合像也可以用来获取眼睛图像信息，比如用户是否睁眼正确使用的信息、用户瞳孔直径信息、用户瞳孔注视角度信息、用户瞳孔的位置信息、用于识别用户的信息、用户有效使用时间信息、用户的眼睛接收到的光功率总和信息、用户瞳距信息中的一种或多种的组合，即通过算法处理来纠正用户在使用时比如闭眼等不规范的用户使用情况，保证用户使用过程的治疗效果。
在本发明的其他实施例中，眼科医疗装置还包括光分配部件、用于检测光强的光检测器，光分配部件将光能量源发出的至少一部分光线引导至光检测器以检测所述光能量源发出的发射光强，光分配部件将光能量源发出的另一部分光线引导至用户的眼睛，引导至用户的眼睛的反射光经光分配部件进入图像采集单元11以获取眼睛图像信息。进一步地，光源12为LED光源或激光光源。LED光源或激光光源发射光波通过光分配器一部分被光检测器所接收，光分配器将光源12发射的光波另一部分被用户的眼睛接收且通过眼睛反射光经过光分配部件反射在图像采集单元11上，本实施例通过对光路的改进大大缩小了眼科医疗装置的体积，可使得整体结构更为轻巧，便于使用者尤其是低龄使用者使用。
在本发明的其他实施例中，眼科医疗装置1还包括通讯单元，通讯单元被配置为与其他设备无线或有线传输数据。通讯单元至少包括移动基站通讯模块、蓝牙通讯模块、wifi通讯模块中的一种或几种的组合。具体地，眼科医疗装置1可通过基站通讯等方法实现数据互联或共享功能，用户可以通过通讯模块共享的数据来了解到自己的使用状况及个人试用报告，通讯单元被配置为与另一台眼科医疗装置1的通讯单元无线或有线传输数据以实现共享数据，可以应用于医生在医院远程获取用户的使用情况等数据的使用场景。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种眼科医疗装置自动合像方法，其特征在于：所述医疗装置包括本体、图像采集单元、可分别移动地设置于所述本体上的至少两个光源、计算处理单元、执行单元，所述图像采集单元包括固定设置于所述本体上的至少两个摄像头；所述至少两个光源发出的至少部分光线被分别引导至用户左右眼，所述方法包括如下步骤：
A：将所述至少两个光源设置于初始位置；
B：所述至少两个摄像头分别获取用户左右眼图片；
C：所述计算处理单元分别计算出所述左右眼图片的中心坐标及瞳孔中心坐标的偏移值，根据所述偏移值及所述初始位置的至少两个光源与所述至少两个摄像头之间的相对位置关系计算出所述至少两个光源需分别移动的偏移值；
D：所述执行单元根据所述至少两个光源需分别移动的偏移值分别移动所述至少两个光源至合像位置。
2.根据权利要求1所述的一种眼科医疗装置自动合像方法，其特征在于：步骤B中在所述获取用户左右眼图片之前还包括所述至少两个摄像头检测用户是否睁眼的人眼检测步骤。
3.根据权利要求2所述的一种眼科医疗装置自动合像方法，其特征在于：步骤C中所述计算处理单元获取所述用户左右眼图片后对所述用户左右眼图片的人眼区域图片进行裁剪并根据所述至少两个摄像头的参数计算出所述左右眼图片的中心坐标。
4.根据权利要求2所述的一种眼科医疗装置自动合像方法，其特征在于：步骤C中所述计算处理单元获取所述用户左右眼图片后提取多个瞳孔边缘点并获取拟合瞳孔椭圆的面积，当判断所述拟合瞳孔椭圆的面积大于设定值时，则将所述拟合瞳孔椭圆的中心坐标设置为所述瞳孔中心坐标。
5.根据权利要求4所述的一种眼科医疗装置自动合像方法，其特征在于：当判断所述拟合瞳孔椭圆的面积小于等于设定值时，对裁剪后的所述左右眼图片的瞳孔区域进行距离变换处理得出瞳孔区域近似中心坐标，则将所述瞳孔区域近似中心坐标设置为所述瞳孔中心坐标。
6.根据权利要求3所述的一种眼科医疗装置自动合像方法，其特征在于：所述至少两个摄像头的参数包括摄像头焦距、感光底片尺寸。
7.根据权利要求5所述的一种眼科医疗装置自动合像方法，其特征在于：所述距离变化处理包括以下步骤：
获取所述左右眼图片的前景像素的初始数值；
获取所述左右眼图片的背景像素的初始数值；
计算每个所述前景像素与距其最近的所述背景像素初始数值之间的距离差值，并将所述距离差值重新赋给所述前景像素；
计算所述重新赋值后的所述前景像素的中心点坐标即为所述瞳孔区域近似中心坐标。
8.一种自动合像的眼科医疗装置，其特征在于：包括本体、图像采集单元、可分别移动地设置于所述本体上的至少两个光源、计算处理单元、执行单元，所述图像采集单元包括固定设置于所述本体上的至少两个摄像头；所述至少两个光源发出的至少部分光线被分别引导至用户左右眼，自动合像前所述至少两个光源被设置于初始位置，所述至少两个摄像头被配置为分别获取用户左右眼图片，所述计算处理单元被配置为分别计算出所述左右眼图片的中心坐标及瞳孔中心坐标的偏移值，根据所述偏移值及所述初始位置的至少两个光源与所述至少两个摄像头之间的相对位置关系计算出所述至少两个光源需分别移动的偏移值；所述执行单元被配置为根据所述至少两个光源需分别移动的偏移值分别移动所述至少两个光源至合像位置。
9.根据权利要求6所述的一种自动合像的眼科医疗装置，其特征在于：所述图像采集单元包括至少两个补光灯，所述补光灯为所述至少两个摄像头拍摄用户左右眼图片分别提供补充光线。
10.根据权利要求6所述的一种自动合像的眼科医疗装置，其特征在于：所述执行单元包括至少一个电机，所述电机被配置为驱动所述至少两个光源在水平和/或竖直方向上移动。
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