CN220512835U - 一种测量斜视和评估眼球运动的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于测量设备领域，尤其是一种测量斜视和评估眼球运动的装置，现提出如下方案，包括：由类似于普通眼镜框架的框架组成，该框架将由患者佩戴并用带子固定在他的头上，框架上固定了三个摄像头，其中两个侧面摄像头用于近距离拍摄两只眼睛，框架上安装有红外灯，可以在黑暗中进行红外成像，第三个摄像头为中间摄像头，通过非常简单和流畅的方式提供非常大量的测量，而且这些大量的测量将允许设备的软件预测任何注视角度下的斜视角度，无论它是否被实际测量过，在眼球运动期间测量斜视的另一个优点是该软件可以评估与目标速度相当的眼球运动速度，这将可以很好地估计患者注意力和合作的质量，从而评估治疗质量结果。

Description

一种测量斜视和评估眼球运动的装置

技术领域

本实用新型涉及测量设备技术领域，尤其涉及一种测量斜视和评估眼球运动的装置。

背景技术

斜视是一种非常常见的疾病，大约影响2％的人，它有多种类型，而且，更高比例的人可能有隐性斜视，其可能导致视觉应力和视觉活动的困难，测量不同注视位置的斜视角度(或视野)是眼科医生面临的重要挑战之一，它带来许多困难和许多潜在的错误来源，测量也需要相当长的时间，同时对每个病例进行诊断和治疗非常重要。

有一些尝试开发一种通过对眼睛进行成像并通过特殊软件分析图像来测量斜视角度的设备，但绝大多数眼科医生并不相信这些设备，仍然依赖传统测量使用棱镜和替代覆盖测试，这种方法已经使用了几十年。

为了通过分析两只眼睛在不同注视位置的图像，从而获得准确的斜视测量值，必须在成像过程中精确限定眼睛所注视目标的位置(水平或垂直变化1度，将会构成误差源)，此外，由于所谓的kappa角，即光轴和眼睛的解剖轴之间的角度，通过分析图片来计算两只眼睛之间的角度的尝试存在很大的误差空间，并且还因为两只眼睛在大小和尺寸上存在差异的可能性，针对上述问题，本实用新型文件提出了一种测量斜视和评估眼球运动的装置。

实用新型内容

本实用新型提供了一种测量斜视和评估眼球运动的装置，解决了现有技术中存在的缺点。

本实用新型提供了如下技术方案：

一种测量斜视和评估眼球运动的装置，包括：由类似于普通眼镜框架的框架组成，该框架将由患者佩戴并用带子固定在他的头上；

框架上固定了三个摄像头，其中两个侧面摄像头用于近距离拍摄两只眼睛，框架上安装有红外灯，可以在黑暗中进行红外成像，第三个摄像头为中间摄像头，中间摄像头安装在框架的中间，用于拍摄患者注视的目标，同时通过两个侧面摄像头对眼睛进行成像，框架两侧还有一个不透明的盖子，可以安装并拆除；

该框架连接到一台计算机，该计算机将接收和分析来自三个摄像头的图像；

还包含一个与框架分离的移动部件，该移动部件包含一个必须由检查者握住的手柄，以及一个具有独特颜色的球，以便计算机在摄像头的图像中很容易分辨出来，彩色球上有一个图片，是注视的目标；测试将通过覆盖一只眼睛并在患者观察固定目标的同时向不同方向移动移动部件来完成，然后将覆盖物翻转到第二只眼睛并重复该过程，在测试期间，计算机将收集大量每只眼睛在两种情况下的图片，当它正在观察目标时，当它被遮挡时，另一只眼睛正在观察目标，并且将从同步图片中为每张图片准确定义所观察目标的位置由外接摄像头拍摄，然后软件会分析两只眼睛的照片，得出每个注视位置的斜视角度。

优选的，移动部件还包括一个电子屏幕，用于显示检查距离和注视目标偏离的垂直和水平角度数据的信息，该检查距离和注视目标偏离的垂直和水平角度数据的信息通过计算机无线传输到移动部件的电子屏幕。

优选的，框架可以覆盖有智能玻璃，从而通过使电流穿过智能玻璃而不是使用可移动的不透明的盖子，自动覆盖或露出每只眼睛。

优选的，还包括一个用于改变框架宽度的螺钉，每侧都有一个垂直指示器，以便可以旋转螺钉，直到每个垂直指示器位于框架中间的水平患者的眼睛。

优选的，中间摄像头安装在框架上的垂直导轨上，可以升降，并配有水平指针，水平指针水平对应瞳孔中间，框架上还安装有一个气泡水平仪以调整框架的水平位置，使头部倾斜时两个侧面摄像头完全处于同一水平。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本实用新型。

当另一只眼睛盯着某个可在空间中任意方向自由移动的可调节目标时，它能够连续测量偏离眼(或非注视眼)的斜视角度，这将通过非常简单和流畅的方式提供非常大量的测量，而且这些大量的测量将允许设备的软件预测任何注视角度下的斜视角度，无论它是否被实际测量过，在眼球运动期间测量斜视的另一个优点是该软件可以评估与目标速度相当的眼球运动速度，这将可以很好地估计患者注意力和合作的质量，从而评估治疗质量结果。

可以在目标距离很远(几米)时进行测量，这些测量对于完成完整的斜视评估非常重要，而且该设备可以测量瞬时变化目标逐渐改变与眼睛的距离时斜视的角度(这里的变化是距离而不是方向)，在目标沿不同方向或不同距离移动时连续测量斜视的可能性也可以增加许多科学益处并提高对斜视的整体理解。

无需将头部保持在固定位置和目标保持在固定距离，即可进行测试的简单性，由于外部摄像头相对于头部和眼睛始终处于固定位置，因此它会在观察目标时将头部的任何移动解释为目标的移动，因此无论头部的位置如何，当外部摄像头可以看到目标时，它会继续实时测量其目标相对于眼睛的准确位置。

以前通过分析照片来估计斜视角度的尝试可能都依赖于将每只眼睛的照片与另一只眼睛的照片进行比较，或者比较每个角膜上光反射的位置，但这种新设备有一种新的更准确方法，该设备将能够直接从图像中确定非注视眼的视觉轴的准确方向，这将基于同一只眼睛在注视时拍摄的大量图像，并且当其视觉轴的方向被明确定义时，但是，在某些情况下，这种新的方法可能是不适用的，在某些情况下，一只眼睛看不见，不能固定或不能正常移动，在这些情况下，软件可以使用传统的方法，通过比较两只眼睛的同时图像。

附图说明

图1为测量斜视和评估眼球运动的装置的示意图。

附图标记：

1、框架；2、侧面摄像头；3、中间摄像头；4、红外灯；5、螺钉；6、垂直指示器；7、水平指针；8、气泡水平仪；9、带子；10、不透明的盖子；11、眼睛；12、移动部件；13、球；14、图片；15、电子屏幕；16、手柄；17、计算机。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例进行描述。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语、“连接”、“安装”应做广义理解，例如，“连接”可以是可拆卸地连接，也可以是不可拆卸地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，此外“连通”可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，其中，“固定”是指彼此连接且连接后的相对位置关系不变，本实用新型实施例中所提到的方位用语，例如，“内”、“外”、“顶”、“底”等，仅是参考附图的方向，因此，使用的方位用语是为了更好、更清楚地说明及理解本实用新型实施例，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。

实施例1

参照图1所示，一种用于在所有注视位置和从任何所需的观看距离精确测量斜视或隐斜视角度的装置，它还可以准确评估眼球运动，该装置由一个与普通眼镜镜框相似的镜框1组成，但它通过一条可弯曲或长度可调的带子9固定在面部，框架1应该足够宽，以提供广阔的视野，并允许将其戴在患者的眼镜上(如果他戴眼镜)。

还应该有一个用于改变框架1宽度的螺钉5，每侧都有一个垂直指示器6，以便可以旋转螺钉5，直到每个垂直指示器6位于框架中间的水平患者的眼睛11，该设备还包含三个摄像头，两个侧面摄像头2，我们将它们称为两个“内部摄像头”，因为它们指向患者的眼睛11，并且每个摄像头都会拍摄患者的一只眼睛11，它们将从下方固定在框架1上，单个中间摄像头3位于框架1的中央，我们将其称为“外部相机”，因为它将拍摄患者正在注视的目标，此外部摄像头安装在垂直导轨上，可以升降，并配有水平指针7，水平指针7必须水平对应瞳孔中间，还有一个气泡水平仪8以调整框架1的水平位置，使头部倾斜时两个内部摄像头完全处于同一水平，两个不透明的盖子10每个用于框架1开口的一侧，可以固定和拆卸，通过磁铁方法或任何其他方法。

两个内置摄像头必须能够在非常近的距离拍摄，并且在放置不透明的盖子10时，在黑暗条件下也能拍摄，因此它们必须具有红外成像功能，因此每个侧面框架1上必须配备红外灯4和框架1必须连接到计算机17，该计算机17接收和分析来自三个摄像头的图像，并通过相同的连接提供摄像头和红外灯4工作所需的电能。

该装置还包含一个与框架1分开的移动部件12，代表患者将要注视的目标的支架，移动部件12又包含一个从顶部固定在其上的球13，我们将其称为“彩色球”，因为它会呈现独特的颜色，以便计算机17可以轻松地从拍摄的图片和视频中识别它(通过外部摄像头)。

患者应该注视的注视目标(图片14)绘制在球13表面的中间，也可以有一个成人专用目标通常是字母和另一个儿童目标卡通形象，两个目标位于球的相对两侧，球可以绕其固定的垂直轴旋转，使适当的目标面向患者的面部，移动部件12还包含一个电子屏幕15，它将显示从计算机17无线接收的数字指示信息，还有一个手柄16，允许检查者在测试期间握住和移动移动部件12。

该设备的工作原理是：同时对眼睛11和注视目标(图片14)进行同时成像，使计算机17能够通过分析摄像机图像，准确确定注视目标相对于外部摄像机，从而确定患者眼睛11的位置，通过测量图像中彩色球的直径并与真实直径进行比较，计算目标距离，球离摄像机越远，图像中的直径越小，其与相机`水平的偏离角度可以通过水平和垂直来确定。

首先将不透明的盖子10放在装置框架1上，遮住一只非注视眼，检查者站在合适的距离握住目标支架，患者须用注视眼注视彩色球13上的注视目标，同时检查者移动目标支架在不同的观察方向(右、左、上、下和倾斜方向)进行瞄准，在此期间，外部摄像头将拍摄注视目标支架并在其移动过程中对其精确定位，同时两个内部摄像头将拍摄双眼(非注视眼将在红外线帮助下拍摄)，然后一个特殊的软件将注视目标(图片14)的每个位置与当时注视眼的图像相关联，并且不可用的图像将借助人工智能以编程方式完成，以便软件预测注视眼的假定图像对于注视目标在空间中的每一个位置，换句话说，如果软件无法完成以编程方式处理整个图像，它可能会要求在某些角度重新检查，以便准确地完成任务。

对于非注视眼，其捕获的图像将保存在目标移动过的所有位置，然后必须再次重复测试，但要改变双眼之间的覆盖范围，因此，该软件将包含每只眼睛11在空间中任何角度观看时的照片(有些是真实图像，有些是在人工智能的帮助下绘制的)以及一只眼睛11被遮盖而另一只眼睛11未被遮住查看目标移动时的照片。

因此，可以在注视目标所在的任何角度测量斜视或隐斜视的角度，这不是通过比较两只眼睛11的图像(因为这可能会带来很多错误)，而是通过比较，当它是非固定眼时的图像通过同一只眼睛11是固定眼时的图像，这将使我们能够在所有注视位置和我们想要的任何检查距离上获得非常准确的斜视测量值，从而排除了大多数误差源，尤其是与眼睛大小和kappa(角光轴与眼睛解剖轴之间的角度)差异有关的误差源，并且检查将在自然状态下进行，使用正常适应性固定目标的环境，不会对患者对目标的距离感造成任何干扰，从而影响检查结果。

通过眼睛11的视频成像和图像处理，该设备还可以检测和评估其他眼球运动障碍，如眼球震颤和运动受限，它也将为眼科医生提供一个独特的机会，以极好的方式监测和记录眼球运动，同时它在被遮盖物下，而另一只眼睛11跟随在特定方向移动的特定目标，精确地确定目标位置以及被遮盖的眼睛11每时每刻偏离正确位置的水平和垂直角度，这是以前无法以任何方式获得的。

除上述外，计算机17会无线向目标支架发送有关固定目标的距离及其在空间中的位置的信息，目标支架相对于外部摄像头水平和垂直的信息，这些信息将以数字形式显示在目标支架屏幕15上，这将有助于检查者周到地移动注视目标，特别是在软件无法获得足够的眼睛11图像并要求检查者以特定角度重复测试时，计算机17将能够通过其独特的颜色及其投影(无论它与相机的角度如何，投影都是一个圆圈)在外部相机的图像中轻松定位彩色球，此外，在通过在每个阶段遮住一只眼睛11来执行测试两个阶段之后，可以通过睁开双眼来执行第三阶段，该阶段将提供有关在某些或所有注视位置可能控制斜视的信息。

可以改进该设备的附加功能之一是通过用智能玻璃来替换两侧不透明盖10，当特定电流通过时，它会从不透明变为透明，反之亦然，从而将有可能通过计算机17自动控制双眼的覆盖范围，而无需靠近患者，也无需任何可能打扰被测试者的机械动作，如果他还是个孩子的话。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内；在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合，因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种测量斜视和评估眼球运动的装置，其特征在于，包括：由类似于普通眼镜框架的框架(1)组成，该框架(1)将由患者佩戴并用带子(9)固定在患者的头上；

框架(1)上固定了三个摄像头，其中两个侧面摄像头(2)用于近距离拍摄两只眼睛，框架(1)上安装有红外灯(4)，能够在黑暗中进行红外成像，第三个摄像头为中间摄像头(3)，中间摄像头(3)安装在框架(1)的中间，用于拍摄患者注视的目标，同时通过两个侧面摄像头(2)对眼睛进行成像，框架(1)两侧还有一个不透明的盖子(10)，能够安装并拆除；

该框架(1)连接到一台计算机(17)，该计算机(17)将接收和分析来自三个摄像头的图像；

还包含一个与框架(1)分离的移动部件(12)，该移动部件(12)包含一个必须由检查者握住的手柄(16)，以及一个具有颜色的球(13)，以便计算机(17)在摄像头的图像中很容易分辨出来，球(13)上有一个图片(14)，是注视的目标。

2.根据权利要求1所述的一种测量斜视和评估眼球运动的装置，其特征在于，移动部件(12)还包括一个电子屏幕(15)，用于显示检查距离和注视目标偏离的垂直和水平角度数据的信息，该检查距离和注视目标偏离的垂直和水平角度数据的信息通过计算机(17)无线传输到移动部件(12)的电子屏幕(15)。

3.根据权利要求1所述的一种测量斜视和评估眼球运动的装置，其特征在于，框架(1)能够覆盖有智能玻璃。

4.根据权利要求3所述的一种测量斜视和评估眼球运动的装置，其特征在于，还包括一个用于改变框架(1)宽度的螺钉(5)，每侧都有一个垂直指示器(6)，以便能够旋转螺钉(5)，直到每个垂直指示器(6)位于框架(1)中间的水平患者的眼睛(11)。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种测量斜视和评估眼球运动的装置，其特征在于，中间摄像头(3)安装在框架(1)上的垂直导轨上，能够升降，并配有水平指针(7)，水平指针(7)水平对应瞳孔中间，框架(1)上还安装有一个气泡水平仪(8)以调整框架(1)的水平位置，使头部倾斜时两个侧面摄像头(2)完全处于同一水平。