CN116407081A - 一种眼球突出度测量装置及方法 - Google Patents

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张朝霞
张光华
江山
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Abstract

本发明涉及医学图像处理领域，具体提供一种眼球突出度测量装置及方法。测量方法包括：相机标定，建立立体校正的映射矩阵；获取两组双目相机的四幅原始图像Img11、Img12、Img21、Img22，将获取的四幅原始图像转化成灰度图像；在第一组双目相机获取的图像Img11、Img12转化成灰度图后，选取四个参考点，利用标定过程计算出的映射矩阵，计算这四个点的在第一组双目相机空间坐标系中的3D坐标及空间距离；在第二组双目相机获取的图像Img21、Img22转化成灰度图后，选取五个参考点，计算这五个点的在第二组双目相机空间坐标系中的3D坐标；利用空间向量法计算出眼球突出度。

Description

一种眼球突出度测量装置及方法
技术领域
本发明涉及医学图像处理技术领域，尤其涉及一种眼球突出度测量装置及方法。
背景技术
眼球突出是一种常见的眼科疾病，例如长期高度近视的人，眼球突出的发生概率就很高，重要的是一些疾病也是会导致眼球突出的性状，所以异常的眼球突出也可能是某种疾病导致，高度近视、甲状腺功能亢进症、眼眶肿瘤，眼眶炎性假瘤等眼病均可导致眼球突出。因而在医学领域，眼球突出度通常用来鉴定或协助判断患者眼部病患情况，并根据结果判断进一步的检查。一些疾病在治疗的过程也可以通过测量眼球突出的恢复情况，获得治疗效果的判断。
目前，临床用于眼球突出度测量的方法包括直尺测量、Hertel突眼仪测量等，测量准确度受测量者主观因素影响明显，测量结果误差大，可重复性差。因此，设计一种眼球突出度的客观科学测量方法及装置，成为医学图像处理领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种眼球突出度测量装置及方法。
本发明第一目的在于提供一种眼球突出度测量方法，包括如下步骤：
S1、相机标定，建立立体校正的映射矩阵；
S2、获取两组双目相机的四幅原始图像，包括第一组双目相机获取的原始图像Img11、Img12和第二组双目相机获取的原始图像Img21、Img22，将获取的四幅原始图像转化成灰度图像；
S3、在第一组双目相机获取的图像Img11、Img12转化成灰度图后，选取四个参考点，利用标定过程计算出的映射矩阵，计算这四个点的在第一组双目相机空间坐标系中的3D坐标及空间距离；
S4、在第二组双目相机获取的图像Img21、Img22转化成灰度图后，选取五个参考点，计算这五个点的在第二组双目相机空间坐标系中的3D坐标；
S5、利用空间向量法计算出眼球突出度。
优选的，步骤S1包括：
S101、将标定板原始图像转化成灰度图；
S102、标定板角点检测，并精确角点位置，计算标定板上所有角点的实际二维坐标；
S103、根据检测到的角点位置及角点实际坐标，计算出相机实际的内参数和外参数；
S104、计算每一组双目相机中的两个相机的内参数、外参数，对每一组双目相机中的两个相机的角点进行匹配；
S105、计算角点的三维坐标，建立立体校正的映射矩阵。
优选的，步骤S3中四个参考点为P1、P2、P3，及左眼外眦角位置eyeBottom1，所述空间距离为eyeBottom1距离三个参考点P1、P2、P3的空间距离r1、r2、r3。
优选的，步骤S4中五个参考点为P1、P2、P3、右眼外眦角位置eyeBottom2及眼球角膜顶点eyeTop2。
优选的，步骤S5中眼球突出度的计算方法包括：
S501、根据r1、r2、r3的值，计算出第一组双目相机eyeBottom1在第二组双目相机空间坐标系下的3D坐标eyeBottom1’；
S502、利用空间向量法，求出eyeTop2到eyeBottom1’与eyeBottom2所形成直线的距离，即为眼球突出度。
本发明第二目的在于提供一种眼球突出度测量装置，包括：两组双目相机、标定模块、获取模块、转换模块、3D坐标转换模块、相机坐标转换模块和眼球突出度计算模块；
所述标定模块，用于两组双目相机标定，计算出立体校正映射模块；
所述获取模块，用于获取两组双目相机采集的原始图像；
所述转换模块，用于将所述原始图像转化为灰度图像；
所述3D坐标转换模块，利用标定模块计算出的映射模块，将平面选取的参考点转化成空间3D坐标；
所述相机坐标转换模块，用于在第二组双目相机中定位第一组相机中选取的眼角坐标位置；
所述眼球突出度计算模块，用于计算眼球突出度。
本发明第三目的在于提供一种眼球突出度测量设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现眼球突出度测量方法。
本发明第四目的在于提供一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现眼球突出度测量方法。
本发明有益效果：
(1)科学有效的测量眼球突出度，受人为主观判断影响小；
(2)本发明的测量装置或设备占地面积小，不受使用场地限制；
(3)操作简单，易上手；
(4)结果实时显示，速度快；
(5)过程安全，使用者不会有任何不适感。
附图说明
图1是本发明实施例提供的眼球突出度测量方法流程图。
图2是本发明实施例提供的eyeBottom1距离参考点的空间距离示意图。
图3是本发明实施例提供的空间向量法计算眼球突出度的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
实施例1
一种眼球突出度测量方法，包括如下步骤：
S1、相机标定，建立立体校正的映射矩阵；具体如下：将标定板原始图像转化成灰度图；标定板角点检测，并精确角点位置，计算标定板上所有角点的实际二维坐标；根据检测到的角点位置及角点实际坐标，计算出相机实际的内参数和外参数；计算每一组双目相机中的两个相机的内参数、外参数，对每一组双目相机中的两个相机的角点进行匹配；计算角点的三维坐标，建立立体校正的映射矩阵；
S2、获取两组双目相机的四幅原始图像，包括第一组双目相机获取的原始图像Img11、Img12和第二组双目相机获取的原始图像Img21、Img22，将获取的四幅原始图像转化成灰度图像；
S3、在第一组双目相机获取的图像Img11、Img12转化成灰度图后，选取三个参考点P1、P2、P3，及左眼外眦角位置eyeBottom1，利用标定过程计算出的映射矩阵，计算这四个点的在第一组双目相机空间坐标系中的3D坐标；依据3D坐标，计算eyeBottom1距离三个参考点P1、P2、P3的空间距离r1、r2、r3(如图2所示)；
S4、在第二组双目相机获取的图像Img21、Img22转化成灰度图后，选取同第一组相机相同的三个参考点P1、P2、P3，右眼外眦角位置eyeBottom2及眼球角膜顶点eyeTop2，计算这五个点的在第一组双目相机空间坐标系中的3D坐标；
S5、根据r1、r2、r3的值，计算出第一组双目相机eyeBottom1在第二组双目相机空间坐标系下的3D坐标eyeBottom1’；利用空间向量法，求出eyeTop2到eyeBottom1’与eyeBottom2所形成直线的距离，即为眼球突出度(眼球高度)；示意图如图3。
步骤S5是利用空间位置中两点直线距离不变的原理，求出以P1为球心，r1为球半径的球1，P2为球心，r2为球半径的球2，P3为球心，r3为球半径的球3，三个球的交点，即为eyeBottom1’的位置。
实施例2
一种眼球突出度测量装置，包括：两组双目相机、标定模块、获取模块、转换模块、3D坐标转换模块、相机坐标转换模块和眼球突出度计算模块；
所述标定模块，用于两组双目相机标定，计算出立体校正映射模块；
所述获取模块，用于获取两组双目相机采集的原始图像；
所述转换模块，用于将所述原始图像转化为灰度图像；
所述3D坐标转换模块，利用标定模块计算出的映射模块，将平面选取的参考点转化成空间3D坐标；
所述相机坐标转换模块，用于在第二组双目相机中定位第一组相机中选取的眼角坐标位置；
所述眼球突出度计算模块，用于计算眼球突出度。
具体的，所述标定模块的标定步骤为：(1)将标定板原始图像转化成灰度图；(2)标定板角点检测，并精确角点位置，计算标定板上所有角点的实际二维坐标；(3)根据检测到的角点位置及角点实际坐标，计算出相机实际的内参数和外参数；(4)计算每一组双目相机中的两个相机的内参数、外参数，对每一组双目相机中的两个相机的角点进行匹配；(5)计算角点的三维坐标，建立立体校正的映射矩阵；
所述获取模块，获取两组双目相机的四幅原始图像，包括第一组双目相机获取的原始图像Img11、Img12和第二组双目相机获取的原始图像Img21、Img22；
所述3D坐标转换模块，其坐标转换具体如下：(1)在第一组双目相机获取的图像Img11、Img12转化成灰度图后，选取四个参考点P1、P2、P3及左眼外眦角位置eyeBottom1，利用标定过程计算出的映射矩阵，计算这四个点的在第一组双目相机空间坐标系中的3D坐标及eyeBottom1距离三个参考点P1、P2、P3的空间距离r1、r2、r3；(2)在第二组双目相机获取的图像Img21、Img22转化成灰度图后，选取五个参考点P1、P2、P3、右眼外眦角位置eyeBottom2及眼球角膜顶点eyeTop2，计算这五个点的在第二组双目相机空间坐标系中的3D坐标；
所述相机坐标转换模块，是根据r1、r2、r3的值，计算出第一组双目相机eyeBottom1在第二组双目相机空间坐标系下的3D坐标eyeBottom1’；
所述眼球突出度计算模块，是利用空间向量法求出eyeTop2到eyeBottom1’与eyeBottom2所形成直线的距离。
利用本发明的方法或装置，可以科学有效的测量眼球突出度，受医生主观判断影响小；设备占地面积小，不受使用场地限制；操作简单，易上手；结果实时显示，速度快；过程安全，使用者不会有任何不适感。在一些如青光眼，斜视等眼部疾病检测，如视网膜手术治疗计划的确定，其他疾病的协助诊断等情况，均有重大应用价值。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种眼球突出度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、相机标定，建立立体校正的映射矩阵；
S2、获取两组双目相机的四幅原始图像，包括第一组双目相机获取的原始图像Img11、Img12和第二组双目相机获取的原始图像Img21、Img22，将获取的四幅原始图像转化成灰度图像；
S3、在第一组双目相机获取的图像Img11、Img12转化成灰度图后，选取四个参考点，利用标定过程计算出的映射矩阵，计算这四个点的在第一组双目相机空间坐标系中的3D坐标及空间距离；
S4、在第二组双目相机获取的图像Img21、Img22转化成灰度图后，选取五个参考点，计算这五个点的在第二组双目相机空间坐标系中的3D坐标；
S5、利用空间向量法计算出眼球突出度。
2.根据权利要求1所述的一种眼球突出度测量方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S101、将标定板原始图像转化成灰度图；
S102、标定板角点检测，并精确角点位置，计算标定板上所有角点的实际二维坐标；
S103、根据检测到的角点位置及角点实际坐标，计算出相机实际的内参数和外参数；
S104、计算每一组双目相机中的两个相机的内参数、外参数，对每一组双目相机中的两个相机的角点进行匹配；
S105、计算角点的三维坐标，建立立体校正的映射矩阵。
3.根据权利要求2所述的一种眼球突出度测量方法，其特征在于：所述的步骤S3中四个参考点为P1、P2、P3，及左眼外眦角位置eyeBottom1，所述空间距离为eyeBottom1距离三个参考点P1、P2、P3的空间距离r1、r2、r3。
4.根据权利要求3所述的一种眼球突出度测量方法，其特征在于：所述的步骤S4中五个参考点为P1、P2、P3、右眼外眦角位置eyeBottom2及眼球角膜顶点eyeTop2。
5.根据权利要求4所述的一种眼球突出度测量方法，其特征在于，所述步骤S5中眼球突出度的计算方法包括：
S501、根据r1、r2、r3的值，计算出第一组双目相机eyeBottom1在第二组双目相机空间坐标系下的3D坐标eyeBottom1’；
S502、利用空间向量法，求出eyeTop2到eyeBottom1’与eyeBottom2所形成直线的距离，即为眼球突出度。
6.一种眼球突出度测量装置，其特征在于，包括：两组双目相机、标定模块、获取模块、转换模块、3D坐标转换模块、相机坐标转换模块和眼球突出度计算模块；
所述标定模块，用于两组双目相机标定，计算出立体校正映射模块；
所述获取模块，用于获取两组双目相机采集的原始图像；
所述转换模块，用于将所述原始图像转化为灰度图像；
所述3D坐标转换模块，利用标定模块计算出的映射模块，将平面选取的参考点转化成空间3D坐标；
所述相机坐标转换模块，用于在第二组双目相机中定位第一组相机中选取的眼角坐标位置；
所述眼球突出度计算模块，用于计算眼球突出度。
7.一种眼球突出度测量设备，其特征在于：所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1-5中任意一项所述的眼球突出度测量方法。
8.一种计算机存储介质，其特征在于：所述存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1-5中任意一项所述的眼球突出度测量方法。
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