DE102007055924A1 - Verfahren zur Ermittlung charakteristischer Eigenschaften und/oder der Position charakteristischer Augenbestandteile - Google Patents

Verfahren zur Ermittlung charakteristischer Eigenschaften und/oder der Position charakteristischer Augenbestandteile Download PDF

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    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/113Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining or recording eye movement

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ermittlung des Radius bzw. Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile, insbesondere des Limbus oder der Pupille. Das Verfahren wird während einer Augenuntersuchung oder -behandlung eingesetzt. Erfindungsgemäß wird ein digitales Bild zumindest eines Ausschnittes eines Auges mit der Kamera aufgenommen. Dieses Bild wird mit ringförmigen Vergleichsobjekten unterschiedlicher Größe so korreliert, dass sich die größte Übereinstimmung zwischen Bild und Vergleichsobjekt beim Zusammentreffen des ringförmigen Vergleichsobjekts mit einem ringförmigen Dichtesprung gleichen Radius im Bild ergibt. Die Vergleichsobjekte mit der größten Übereinstimmung mit dem digitalen Bild werden ermittelt und der Radius des größten/zweitgrößten gut übereinstimmenden Vergleichsobjektes wird als Limbus-/Pupillenradius und/oder das Zentrum seiner am besten übereinstimmenden Position als Limbus-/Pupillenzentrum gewählt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Radius bzw. der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Derartige Verfahren sind beispielsweise aus dem Bereich der Augenchirurgie bekannt.
  • Beispielsweise bei der Hornhautchirurgie zur Beseitigung von Fehlsichtigkeiten des menschlichen Auges (LASIK), bei der ein Teil der Hornhaut mittels eines Lasers abgetragen wird, ist es für den Chirurgen von Interesse, an welchem Punkt die Sehachse des Patienten die Hornhaut durchstößt. Anhand der exakten Bestimmung dieses Punktes auch während der Operation kann die Laserabtragung von diesem Punkt aus präziser erfolgen, als bei der Wahl eines theoretisch angenommenen oder geschätzten Mittelpunktes der Hornhaut.
  • Ein weiteres Beispiel hierfür ist eine Kataraktoperation, bei der eine natürliche Linse des menschlichen Auges, welche sich getrübt hat, durch eine künstliche Linse ersetzt wird. Einen solchen Eingriff nimmt der Chirurg unter einem Operationsmikroskop vor. Nach einer kreisrunden Eröffnung des vorderen Kapselblattes wird üblicherweise die Linse zertrümmert und abgesaugt. Anschließend wird in den leeren Kapselsack eine künstliche Linse eingesetzt.
  • Aus der DE 10 2004 055683 A1 ist ein Operationsmikroskop für die Augenchirurgie bekannt, das dem zu operierenden Auge ein Muster überlagert. Das Muster kann eine Hilfestellung zum Ansetzen der Schnittposition geben, es kann aber auch als Orientierungshilfe beim Einsetzen torischer Intraokularlinsen dienen oder auch eine Hilfestellung beim Einbringen einer Naht bei einer Hornhauttransplantation geben. Zur Positionierung des Musters an der richtigen Stelle ist es notwendig, die Position der Pupille bzw. der Iris an dem zu behandelnden Auge zu bestimmen. Idealerweise wird die Position auch während der Operation immer wieder neu bestimmt oder nachgeführt, da es während des Eingriffs zu Bewegungen des gesamten Auges bzw. der Pupille kommen kann.
  • Auch für andere Anwendungen im Bereich der Augenchirurgie ist es von fundamentaler Bedeutung, die Position oder den Durchmesser der Iris des zu behandelnden Auges zu bestimmen. Beispielsweise ist der Durchmesser der Iris notwendig, um die Stärke einer, nach einer Kataraktoperation zu implantierenden, Intraokularlinse zu berechnen. Darauf und auf weitere mögliche Anwendungen, sowie auf ein Verfahren zur Bestimmung von Positionen und Größenordnungen innerhalb eines Augenabschnitts wird in der DE 101 08 797 A1 genauer eingegangen.
  • Es sind einige Verfahren bekannt, bei denen anhand der aktuellen Aufnahme des zu operierenden Augenabschnitts, welche mit der Kamera am Operationsmikroskop gewonnen wird, die Position der Pupille ermittelt wird. Sowohl in der DE 10 2004 055683 A1 als auch in der DE 101 08 797 A1 werden Verfahren vorgeschlagen, bei denen als erstes anhand einer Schwellwertbildung ein Binärbild erzeugt wird um die dunklen Bereiche im Bild zu bestimmen. Danach wird nach dem größten zusammenhängenden Bereich in den dunklen Regionen gesucht, welcher als Pupille identifiziert wird. Um den Rand der Pupille bzw. Iris detaillierter zu bestimmen, wird bei diesem Verfahren üblicherweise eine Kantendetektion vorgenommen. Diese Verfahren haben einige Nachteile. Zum einen ist nicht immer die Pupille das größte zusammenhängende dunkle Gebiet, vielmehr kann die Pupille durch einen Reflex gestört sein und ein völlig anderes Aussehen haben. Zum anderen kann die Kantendetektion beim Einbringen von mikrochirurgischen Instrumenten während der Operation stark beeinträchtigt sein. Grundsätzlich ist es bei allen Verfahren welche mit einer Schwellwertbildung arbeiten schwierig einen sinnvollen Schwellwert zu definieren, der einerseits nicht zu viel Information im Bild belässt, andererseits aber nicht wichtige Details aus dem Bild herausnimmt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung der Position charakteristischer Augenbestandteile zu entwickeln, welches robust gegenüber Störeinflüssen ist und unabhängig von der individuellen Ausgestaltung des Auges zuverlässig funktioniert.
  • Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zur Ermittlung des Radius bzw. der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile mit den Merkmalen von Anspruch 1.
  • Erfindungsgemäß wird anhand der Korrelation der zu analysierenden digitalen Bildaufnahme mit einem ringförmigen Vergleichsobjekt unter Variation dessen Radius bzw. Größe vorzugsweise der größte ringförmige Hell-Dunkel-Übergang in der Aufnahme ermittelt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei den im Rahmen einer Augenuntersuchung- oder -behandlung aufgenommenen Bildern des Auges der Limbus-/Pupillenradius jeweils das größte/zweitgrößte ringförmige Übergangsobjekt darstellt und dass dieses anhand des Vergleichs mit einem entsprechenden Vergleichsobjekt z. B. über die Faltung mit einem entsprechenden ringförmigen Filter unter Differenzbildung besonders einfach und zuverlässig zu finden ist. Die absolute Größe des Limbus-/Pupillenradius ist jedoch zu Beginn des Verfahrens unbekannt. Deshalb wird die Größe des Vergleichsobjekts variiert, so dass das am besten mit dem Limbus-/Pupillenradius übereinstimmende Übergangsobjekt ermittelt werden kann. Diese beste Übereinstimmung und damit der größte Wert einer entsprechenden Korrelationsfunktion ergibt sich genau dann, wenn das Vergleichsobjekt denselben Radius wie das Übergangsobjekt hat und die Zentren der beiden aufeinander liegen. Die Suche nach dem größten/zweitgrößten ringförmigen Übergangsobjekt ist extrem robust gegenüber Beeinträchtigungen, die als Bild dominierende Merkmale während der Operation die Aufnahme verfälschen können, wenn beispielsweise Instrumente in der Aufnahme zu sehen sind oder der gesamte Augapfel im Lauf der Operation verformt oder zusammengedrückt wird. All dies ändert nichts daran, dass der Limbus-/Pupillenradius weiterhin, wenn auch als ausgesetztes oder leicht verformtes, ringförmiges Element im Bild bestehen bleibt. Zu betonen ist an dieser Stelle auch, dass eine absolute Schwellwertbildung, die bei den gängigen Kantendetektionsverfahren notwendig ist, und damit das Problem der Wahl eines geeigneten Schwellwertes durch diese Methode vollständig vermieden werden kann.
  • Vorzugsweise wird bei dem Verfahren der Limbusradius ermittelt. Es hat sich gezeigt, dass dieser unabhängig von der Aufnahmequalität, den Eigenschaften des Auges und dem Verlauf der Operation immer zuverlässig das größte ringförmige Gebilde in dem aufgenommenen Ausschnitt ist. Während die Pupille durch die Operation stark beeinträchtigt sein kann und auch bei sehr dunklen Augen kaum von der Iris zu unterscheiden ist, kann der Übergang vom Limbus zum Weißen des Augapfels immer zuverlässig ermittelt werden. Insbesondere ist er aber immer der größte Hell-Dunkel-Übergang und damit eindeutig und zuverlässig zu identifizieren. Auch damit unterscheidet sich dies Verfahren stark von den im Stand der Technik vorgestellten Verfahren, die im Allgemeinen auf die Lokalisierung der Pupille abzielen.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird zur Lokalisierung des Limbus-/Pupillenradius ein ringförmiges Vergleichsobjekt gewählt, welches wenigstens zwei konzentrische ringförmige Bestandteile enthält. Dadurch dass das Vergleichsobjekt wenigstens zwei Bestandteile aufweist ergibt sich die Möglichkeit, jeweils einen Bestandteil an den Augenbereich außerhalb des Dichteübergangs, z. B. die Sclera, und den zweiten Bestandteil an den Augenbereich innerhalb des Dichteübergangs, z. B. die Iris, anzupassen. Mittels dieser beiden Bestandteile lässt sich der Dichteübergang somit gewissermaßen über eine Korrelation mit dem Vergleichsobjekt verstärken. Die optimale Übereinstimmung mit dem Vergleichsobjekt ergibt sich dann, wenn der innere Ring des Vergleichsobjekts z. B. auf der Iris, der äußere z. B. auf der Sclera liegt und damit der Limbusrand von den beiden ringförmigen Bestandteilen eingeschlossen wird. Dabei kommt das Zentrum des Auges in Deckung mit dem Zentrum des Vergleichsobjekts. Bei dieser Gestaltung des Vergleichsobjekts wird nicht nur das Formmerkmal, also die ring- bzw. kreisförmige Erscheinung des Limbus-/Pupillenradius, sondern auch das Flächenmerkmal, der Dichteübergang beim Limbus-/Pupillenradius zur Suche nach diesem verwendet. Idealerweise handelt es sich bei den zwei Bestandteilen des Vergleichsobjekts um zwei schmale ringförmige Bestandteile. Diese sind vorteilhafter Weise soweit beabstandet dass jeweils ein Bestandteil möglichst vollständig im Bereich geringerer, der andere im Bereich höherer Dichte, aber keiner der beiden im Bereich des Dichteanstiegs liegt. Dadurch ist eine eindeutige Identifizierung des Objekts möglich. Die Ringe sind möglichst schmal, da hierdurch gewährleistet ist, dass möglichst wenige Einflüsse anderer Augenbereiche mit erfasst werden, so dass eine klare Korrelationsfunktion zu erwarten ist. Prinzipiell funktioniert das Verfahren jedoch auch, wenn beispielsweise der innere ringförmige Bestandteil als Scheibe ausgebildet ist. Die Zuverlässigkeit des Verfahrens würde hierdurch jedoch etwas leiden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt im Rahmen der Korrelation des Vergleichsobjekts mit der Aufnahme eine Differenzbildung der ringförmigen Bestandteile des Vergleichsobjekts bzw. der mit diesen korrelierten Gebiete innerhalb des Augenausschnitts. So kann vorzugsweise bei der Korrelation der eine ringförmige Bestandteil des Vergleichsobjekts mit positivem, der andere mit negativem Vorzeichen versehen werden. Idealerweise ist das Vergleichsobjekt bzw. sind dessen ringförmige Bestandteile so ausgebildet, dass es bei der Korrelation mit einer grauen Fläche, also einer gleichmäßigen Fläche ohne Dichteübergang ein neutrales Ergebnis wie beispielsweise Null ergibt, während es bei der Korrelation mit einer Fläche im Bereich eines Dichteübergangs mit zunehmender Stärke des Übergangs immer größere Werte ergibt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Vergleichsobjekt durch einen Filter realisiert, mit dem das Bild gefaltet wird. Der ringförmige Filter ist so gewählt, dass sich immer dann eine maximale Filterantwort ergibt, wenn der ringförmige Filter auf einem ringförmigen Dichteübergang wie dem Limbus- oder Pupillenradius zu liegen kommt. Da der Radius von Limbus und Pupille in der Aufnahme vorab nicht bekannt ist, wird das Bild mit ringförmigen Filtern unterschiedlichen Radius gefaltet und jeweils die maximale Filterantwort pro Filterradius ermittelt. Je besser der Radius des Filters zum Radius des gesuchten Objekts, also des Limbus oder der Pupille passt, desto größer fällt diese maximale Filterantwort aus, sie erreicht bei Übereinstimmung der Radien jeweils ein Maximum. Die Radien, welche zu den lokal maximalen Werten der jeweils pro Bild ermittelten maximalen Filterantwort gehören, entsprechen somit den Radien von ringförmigen Dichteübergangsobjekten im Bild. Es wurde erkannt, dass das größte dieser Objekte, welches im Bild zu finden ist, bei diesen speziellen Aufnahmen immer der Limbusradius und das zweitgrößte zumeist der Pupillenradius ist. Damit kann der Limbusradius bzw. entsprechend der Pupillenradius über die Suche nach den zu den entsprechenden Filterradien passenden, lokal maximalen Werten der maximalen Filterantworten ermittelt werden. Der Ort der maximalen Filterantwort für diesen Radius entspricht dann dem Zentrum der Iris/Pupille. Der große Vorteil dieses Filterverfahrens liegt darin, dass mit ihm sehr einfach und schnell relativ große Datenmengen verarbeitet werden können, wodurch die Erkennung der Augenbestandteile und damit die Bereitstellung von Hilfestellungen für den Chirurgen oder Optiker so schnell erfolgen kann, dass er in seinem Ablauf nicht beeinträchtigt ist.
  • Ein derartiges Filterverfahren kann insbesondere dann so schnell arbeiten, dass jede mit der Kamera aufgenommene Aufnahme sofort bearbeitet und gewissermaßen in Echtzeit eine Hilfestellung eingeblendet werden kann, wenn in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Radius des Filters, bzw. des Vergleichsobjekts, nur einmal in einem Lokalisierungsschritt bestimmt wird, dieser Radius danach aber im weiteren Verlauf der Augenuntersuchung oder Behandlung festgehalten wird. Durch diesen zweistufigen Aufbau des Verfahrens, in dem in einem ersten Schritt alle Größen detailliert bestimmt werden, in allen weiteren Schritten aber alle Größen, die sich wenig verändern, festgehalten werden, muss nun jeweils nur die beste Korrelation mit dem dann festgelegten Vergleichsobjekt, bzw. die maximale Filterantwort für ein festgelegtes Filter bestimmt werden, um den sich verändernden Ort des Augenzentrums immer genau mitverfolgen zu können.
  • Vorteilhafterweise wird der Radius des Vergleichsobjekts automatisch an Änderungen in den Aufnahmebedingungen angepasst. Indem Änderungen an den Geräteinstellungen, welche sich auf die Limbusgröße auswirken, wie beispielsweise eine Änderung des Zoom-Faktors am Mikroskop, automatisch bei der Korrelation des Vergleichsobjekts mit der Aufnahme berücksichtigt werden, kann gewährleistet werden, dass der einmal angepasste Radius über das gesamte Verfahren hin passend bleibt und konstant verwendet werden kann. Dadurch wird vermieden, dass der Radius immer dann erneut ermittelt werden muss, sobald eine veränderte Einstellung eines, die Aufnahme betreffenden, Gerätes erfolgt ist. Hierdurch kann eine Unterbrechung der Anzeige der Hilfestellung für den Chirurgen oder Optiker, welche im Fall einer Neuermittlung des Radius unumgänglich wäre, vermieden werden. Um das Vergleichsobjekt anpassen zu können ist es notwendig, dass eine Schnittstelle zwischen dem, den Geräteparameter verändernden Gerät, also beispielsweise dem Mikroskop und der Einrichtung, an der die Analyse des Bildes erfolgt, vorhanden ist.
  • Obwohl die ringförmige Ausgestaltung des Vergleichsobjekts wichtig ist, würde es nichts Wesentliches am Verfahren ändern, wenn ein Vieleck oder etwas Ähnliches verwendet würde. Es ist auch nicht notwendig, dass ein geschlossener Ring verwendet wird. Das Vergleichsobjekt kann ebenso gut aus ringförmigen Segmenten zusammengesetzt sein. Wesentlich für das Verfahren ist nur, dass gesamt der ringförmige Charakter des Vergleichsobjekts erhalten bleibt. Insbesondere im Randbereich des Bildes ist es sogar zu verlässiger nur Ringsegmente zu verwenden. Bei diesen Ringsegmenten wird bevorzugt der Bereich ausgesetzt, der an dem Rand liegt, an den sich das Vergleichsobjekt bei der Korrelation und damit auch der Limbus im Bild annähert. Damit entspricht das Vergleichsobjekt bei der Korrelation besser dem zu findenden Objekt, welches sobald es an den Randbereich des Bildes gerät, teilweise abgeschnitten ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird für die Korrelation mit dem Vergleichsobjekt immer der Rotauszug der Aufnahme verwendet. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass dieser während der Augenbehandlung am wenigsten von Störungen betroffen ist, da in diesem Farbauszug das Rot der Blutungen und Äderchen mit dem Weiß der Sclera eine homogene Fläche bildet. Damit lässt sich in diesem Farbkanal ein zuverlässigeres Ergebnis erzielen als in anderen Farbauszügen.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das anhand der Zeichnungen eingehend erläutert wird.
  • Es zeigen:
  • 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 2 ein Beispiel eines vorteilhaften Ringfilters einer Aufnahme eines Augenausschnitts überlagert,
  • 3 ein Beispiel für eine Filterantwort und
  • 4 und 5 Beispiele für Filterantworten aufgetragen über den Radius.
  • Die 1 zeigt in schematischer Darstellung den prinzipiellen Aufbau, wie er bei einer Augenbehandlung bei der das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft eingesetzt werden kann typisch ist. Das zu behandelnde Auge 1 des Patienten, welches mit einer nicht dargestellten Lichtquelle beleuchtet wird, wird zum einen mittels eines Okulars 2, zum anderen mittels einer Videokamera 3 beobachtet, wobei der Beobachtungsstrahlengang durch einen Strahlteiler 4 in zwei Beobachtungsstrahlengänge für die beobachtenden Instrumente aufgespaltet wird. Die an der Videokamera 3 aufgezeichneten Daten werden an eine Recheneinheit 5 übergeben, an der die Daten abgespeichert und analysiert werden. Anhand der Daten wird ein Hilfsmuster berechnet, das mittels einer Mustererzeugungseinheit 6 gebildet und dem im Okular 2 sichtbaren Bild überlagert wird, so dass der Chirurg 7 das zu behandelnde Auge 1 zusammen mit dem überlagerten Muster, welches an der Mustererzeugungseinheit 6 gebildet wurde, betrachten kann. Die Mustererzeugungseinheit 6 kann beispielsweise als Projektor mit einer ringförmigen LED-Anzeige, die über den Strahlteiler 4 ein Muster ins Auge einblendet, ausgeführt sein.
  • Bei einer Kataraktoperation wird laufend in sehr kurzen Zeitfolgen mit der Kamera 3 das Auge 1 digital aufgenommen oder analog aufgenommene Daten in digitale umgewandelt und die digitalen Daten der Aufnahme des Augenausschnittes, wie er bspw. in 2 (zur Erläuterung des Vergleichsobjekts mit überlagertem Ringfilter) zu sehen ist, an die Recheneinheit 5 übermittelt. Dort wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren das Augenzentrum und der Limbusradius ermittelt, damit die optimale Schnittposition für den Schnitt, zur Entnahme der getrübten und zum Einsetzen der künstlichen Linse, ermittelt werden kann. Sobald diese Schnittposition ermittelt ist, wird dem Bild, das das Auge des Chirurgen 7 über das Okular 2 sieht, ein an der Mustererzeugungseinheit 6 generiertes Muster welches diese Schnittposition anzeigt, überlagert. Dadurch sieht das Auge des Chirurgen 7 während der Behandlung immer die optimale Schnittposition zum Ansetzen des Schnittes.
  • Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Limbusradius und damit Lokalisierung des Augenzentrums wird im Folgenden anhand der 25 erläutert. Das an der Kamera 3 aufgenommene Bild eines Ausschnittes eines zu behandelnden Auges, wie er in 2 zu sehen ist, wird an der Recheneinheit 5 mit dem in der Aufnahme schematisch dargestellten Ringfilter 8 gefaltet. Der Ringfilter 8 enthält zwei konzentrische Ringe 9 und 10, die in 2 symmetrisch um den untersuchten Limbusradius 11 gelegt sind. Der Ringfilter 8 ist so normiert, dass der äußere Ring 9 positive Beiträge zur Filterantwort liefert, während der innere Ring 10 negative Beiträge ergibt. Darüber hinaus ist der Ringfilter 8 so normiert, dass die Filterantwort bei der Faltung mit einer grauen Fläche den Wert Null ergibt. Das bedeutet, dass die beiden Ringe 9 und 10 entsprechend ihrer Flächenanteile im Bild gewichtet sind. Dieser Filter wird nun mit dem Bildausschnitt gefaltet, das heißt, die Filterantwort wird an jedem Punkt des Bildes ermittelt.
  • Das Ergebnis der Faltung mit einem Ringfilter 8 wie dem in 2 dargestellten, also die Filterantwort wenn Filterzentrum und Limbuszentrum 11 annähernd identisch sind, ist in 3 als Beispiel dargestellt. An dem Ort, an dem Filterradius und Limbusradius 11 übereinander liegen, ergibt sich die maximale Filterantwort, welche hier hell dargestellt ist. Das Zentrum des hellsten Bereichs entspricht dem Augenmittelpunkt und wird als solcher an die Mustererzeugungseinheit 6 übergeben. Die genaue Bestimmung dieses Zentrums ist jedoch erst dann möglich, wenn der Limbusradius 11 bzw. der Radius des am besten passenden Ringfilters 8 ermittelt wurde. Zu Beginn des Verfahrens ist dieser noch unbekannt. Um ihn zu finden wird deswegen eine Faltung des Bildausschnittes mit Filtern für einen zu untersuchenden Radiusbereich durchgeführt. Das Bild wird jeweils mit einem Filter eines anderen Radius gefaltet und die jeweilige maximale Filterantwort ermittelt. Die sich dabei ergebenden maximalen Filterantworten werden jeweils über den zugehörigen Radius aufgetragen. Als Ergebnis dieser Untersuchung ergibt sich eine Kurve, wie sie beispielsweise in 4 zu sehen ist. Beim am besten angepassten Radius zeigt die Kurve ein deutlich ausgeprägtes Maximum. Abhängig von der Helligkeit der Pupille und der charakteristischen Färbung der Iris kann sich jedoch wenigstens ein zweites Maximum beim Pupillenradius, oftmals noch ein anderes dazwischen ergeben. Ein Beispiel hierfür ist in 5 dargestellt. Es konnte jedoch nachgewiesen werden, dass das vom größten Radius ausgehend erste ausgeprägte Maximum immer der Filterantwort für einen Filter dessen Radius dem Limbusradius 11 entspricht darstellt. Damit wird der Radius, bei dem das erste ausgeprägte Maximum zu sehen ist, als Limbusradius 11 definiert. Das Limbuszentrum entspricht dem Ort der maximalen Filterantwort, welcher bei der Faltung mit dem Ringfilter ermittelt wurde, dessen Radius dem Limbusradius 11 entspricht.
  • 1
    Auge
    2
    Okular
    3
    Videokamera
    4
    Strahlteiler
    5
    Recheneinheit
    6
    Mustererzeugungseinheit
    7
    Auge des Chirurgen
    8
    Ringfilter
    9
    Äußerer Filterring
    10
    Innerer Filterring
    11
    Limbusradius
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102004055683 A1 [0005, 0007]
    • - DE 10108797 A1 [0006, 0007]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Ermittlung des Radius bzw. der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile, insbesondere des Limbus oder der Pupille, während einer Augenuntersuchung oder -behandlung, dadurch gekennzeichnet, dass – ein digitales Bild zumindest eines Ausschnittes eines Auges mit der Kamera aufgenommen, – dieses Bild mit ringförmigen Vergleichsobjekten unterschiedlicher Größe so korreliert wird, – dass sich die größte Übereinstimmung zwischen Bild und Vergleichsobjekt beim Zusammentreffen eines ringförmigen Vergleichsobjekts mit einem ringförmigen Dichtesprungs gleichen Radius im Bild ergibt und – die Vergleichsobjekte mit der größten Übereinstimmung mit dem digitalen Bild ermittelt werden und – der Radius des größten/zweitgrößten gut übereinstimmenden Vergleichsobjektes als Limbus-/Pupillenradius und/oder das Zentrum seiner am besten übereinstimmenden Position als Limbus-/Pupillenzentrum gewählt wird.
  2. Verfahren zur Ermittlung des Radius bzw. der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Vergleichsobjekt zwei konzentrische ringförmige Bestandteile aufweist.
  3. Verfahren zur Ermittlung des Radius bzw. der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenzbildung der ringförmigen Bestandteile erfolgt.
  4. Verfahren zur Ermittlung des Radius bzw. der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das digitale Bild mit ringförmigen Filtern unterschiedlichen Radius gefaltet, – jeweils die maximale Filterantwort ermittelt und – der größte, einen lokal maximalen Wert einer maximalen Filterantwort ergebende Radius als Radius und/oder dessen Ort der maximalen Filterantwort als Position des Zentrums des Limbus bestimmt wird.
  5. Verfahren zur Ermittlung des Radius bzw. der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das digitale Bild mit ringförmigen Filtern unterschiedlichen Radius gefaltet, – jeweils die maximale Filterantwort ermittelt und – der zweitgrößte, einen lokal maximalen Wert einer maximalen Filterantwort ergebende Radius als Radius und/oder dessen Ort der maximalen Filterantwort als Position des Zentrums der Pupille bestimmt wird.
  6. Verfahren zur Ermittlung des Radius bzw. der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das digitale Bild mit ringförmigen Filtern unterschiedlichen Radius gefaltet, – jeweils die Differenz der Filterantworten zweier unterschiedlicher, benachbarter Radien gebildet, – lokal maximale Differenzen und die zu diesen zugehörigen Radien ermittelt und – der kleinere der dabei ermittelten größten Radien als Radius und/oder dessen Ort der maximalen Filterantwort als Position des Zentrums des Limbus bestimmt wird.
  7. Verfahren zur Ermittlung des Radius bzw. der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinere der zweitgrößten zu einer maximalen Differenz zugehörigen Radien als Radius und/oder dessen Ort der maximalen Filterantwort als Position des Zentrums der Pupille bestimmt wird.
  8. Verfahren zur Ermittlung des Radius bzw. der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Radius bei der Analyse weiterer Aufnahmen während derselben Au genbehandlung als Radius für das ringförmige Vergleichsobjekt festgehalten wird, um damit die Position des Limbus in der jeweiligen Aufnahme zu bestimmen.
  9. Verfahren zur Ermittlung des Radius bzw. der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Radius bei einer Veränderung des Aufnahmemodus der Kamera automatisch angepasst wird.
  10. Verfahren zur Ermittlung des Radius bzw. der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als ringförmiges Vergleichsobjekt ein ausgesetzter Ring verwendet wird.
  11. Verfahren zur Ermittlung des Radius bzw. der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgesetzte Ring im Randbereich des digitalen Bildes verwendet wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009033931A1 (de) 2009-07-20 2011-01-27 Carl Zeiss Surgical Gmbh Verfahren zur Ermittlung einer Größenveränderung und/oder Positionsveränderung charakteristischer Bestandteile eines Auges in einem Abbild
US8308298B2 (en) 2009-06-24 2012-11-13 Carl Zeiss Meditec Ag Microscopy system for eye surgery
US8662667B2 (en) 2007-12-21 2014-03-04 Carl Zeiss Meditec Ag Ophthalmologic visualization system

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009030504A1 (de) 2009-06-24 2010-12-30 Carl Zeiss Surgical Gmbh Augenchirurgie-Mikroskopiesystem
DE102010012616A1 (de) 2010-03-20 2011-09-22 Carl Zeiss Meditec Ag Ophthalmologische Laser-Behandlungseinrichtung und Betriebsverfahren für eine solche
DE102011082901A1 (de) 2011-09-16 2013-03-21 Carl Zeiss Meditec Ag Bestimmen der azimutalen Orientierung eines Patientenauges
DE102011086666A1 (de) 2011-11-18 2013-05-23 Carl Zeiss Meditec Ag Justieren einer Anzeige für Orientierungsinformation in einer Visualisierungsvorrichtung
DE102014201571B4 (de) 2014-01-29 2022-08-04 Carl Zeiss Meditec Ag Modul für die Dateneinspiegelung in einer Visualisierungsvorrichtung, Visualisierungsvorrichtung und Verfahren zum Anpassen der Vorrichtung
DE102021204031A1 (de) 2021-04-22 2022-10-27 Carl Zeiss Meditec Ag Verfahren zum Betreiben eines Operationsmikroskops und Operationsmikroskop

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10108797A1 (de) 2001-02-21 2002-09-05 Zeiss Carl Jena Gmbh Verfahren zur Ermittlung von Abständen am vorderen Augenabschnitt
DE10226382A1 (de) * 2002-06-13 2004-01-08 Carl Zeiss Kataraktchirurgie-Mikroskopiesystem und Verfahren hierzu
WO2004089214A2 (en) * 2003-04-11 2004-10-21 Bausch & Lomb Inc. System and method for acquiring data and aligning and tracking of an eye
DE102004055683A1 (de) 2004-10-26 2006-05-04 Carl Zeiss Surgical Gmbh Augenchirurgie-Mikroskopiesystem und Verfahren hierzu
WO2006060323A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-08 Alcon Refractivehorizons, Inc. Eye registration system for refractive surgery and associated methods
US7261415B2 (en) * 2002-05-30 2007-08-28 Visx, Incorporated Methods and systems for tracking a torsional orientation and position of an eye

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6204858B1 (en) * 1997-05-30 2001-03-20 Adobe Systems Incorporated System and method for adjusting color data of pixels in a digital image
US6322216B1 (en) * 1999-10-07 2001-11-27 Visx, Inc Two camera off-axis eye tracker for laser eye surgery
US7239726B2 (en) * 2001-12-12 2007-07-03 Sony Corporation System and method for effectively extracting facial feature information

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10108797A1 (de) 2001-02-21 2002-09-05 Zeiss Carl Jena Gmbh Verfahren zur Ermittlung von Abständen am vorderen Augenabschnitt
US7261415B2 (en) * 2002-05-30 2007-08-28 Visx, Incorporated Methods and systems for tracking a torsional orientation and position of an eye
DE10226382A1 (de) * 2002-06-13 2004-01-08 Carl Zeiss Kataraktchirurgie-Mikroskopiesystem und Verfahren hierzu
WO2004089214A2 (en) * 2003-04-11 2004-10-21 Bausch & Lomb Inc. System and method for acquiring data and aligning and tracking of an eye
DE102004055683A1 (de) 2004-10-26 2006-05-04 Carl Zeiss Surgical Gmbh Augenchirurgie-Mikroskopiesystem und Verfahren hierzu
WO2006060323A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-08 Alcon Refractivehorizons, Inc. Eye registration system for refractive surgery and associated methods

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8662667B2 (en) 2007-12-21 2014-03-04 Carl Zeiss Meditec Ag Ophthalmologic visualization system
US9089283B2 (en) 2007-12-21 2015-07-28 Carl Zeiss Meditec Ag Ophthalmologic visualization system
US8308298B2 (en) 2009-06-24 2012-11-13 Carl Zeiss Meditec Ag Microscopy system for eye surgery
DE102009033931A1 (de) 2009-07-20 2011-01-27 Carl Zeiss Surgical Gmbh Verfahren zur Ermittlung einer Größenveränderung und/oder Positionsveränderung charakteristischer Bestandteile eines Auges in einem Abbild
DE102009033931B4 (de) * 2009-07-20 2016-03-10 Carl Zeiss Meditec Ag Verfahren zur Ermittlung einer Größenveränderung und/oder Positionsveränderung eines ringförmigen Bestandteils eines Auges in einem Abbild

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DE102007055924B4 (de) 2009-11-26
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