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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer
Größenveränderung und/oder Positionsveränderung
charakteristischer Bestandteile eines Auges in einem von einer Kamera erzeugten
Abbild zumindest eines Ausschnitts des Auges während einer
Augenbetrachtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch
1, bei dem ein Filterelement zur digitalen Bildfilterung über
das Abbild gelegt und das Abbild über das Filterelement
gefiltert wird.
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Beim
so genannten Tracking eines Auges während einer Operation,
beispielsweise einer Katarakt-Operation, zum Zweck des Einblendens
von Hilfskonturen kann es vorkommen, dass der Operateur gegenüber
dem Zeitpunkt, bei dem das Auge das erste Mal lokalisiert und dabei
die Augengröße bestimmt wird, den Zoom verändert.
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Beispielsweise
ist es bei der Hornhautchirurgie zur Beseitigung von Fehlsichtigkeiten
des menschlichen Auges, bei der ein Teil der Hornhaut mittels eines
Lasers abgetragen wird, 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.
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Ein
weiteres Beispiel 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.
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Nach
einer kreisrunden Eröffnung des vorderen Kapselblattes
wird üblicherweise die Linse zertrümmert und abgesaugt.
Anschließend wird in den leeren Kapselsack eine künstliche
Linse eingesetzt.
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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 von
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 beziehungsweise 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 beziehungsweise der Pupille kommen kann.
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Auch
für andere Anwendungen im Bereich der Augenchirurgie ist
es von Bedeutung, die Position oder den Durchmesser der Iris oder
der Pupille 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.
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Es
sind einige Verfahren bekannt, bei denen anhand der aktuellen Aufnahme
des zu operierenden Augenabschnitts, welche mit einer 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
beziehungsweise Iris detaillierter zu bestimmen, wird bei diesem
Verfahren üblicherweise eine Kantendetektion vorgenommen.
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In
der
DE 10 2007
055 924 A1 wird ein Verfahren zur Ermittlung des Radius
beziehungsweise der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile,
insbesondere des Limbus oder der Pupille, beschrieben. Das Verfahren
wird während einer Augenuntersuchung oder -behandlung eingesetzt. Es
wird ein digitales Bild zumindest eines Ausschnittes eines Auges
mit der Kamera aufgenommen. Dieses Bild wird mit ringförmigen
Filterelementen unterschiedlicher Größe so korreliert,
dass sich die größte Übereinstimmung
zwischen Bild und Vergleichsobjekt beim Zusammentreffen des ringförmigen
Filterelements 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.
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Eine
weitere Möglichkeit besteht darin, bei jedem Bild eine
komplette Lokalisierung des Auges mit Radienvariation des Filterelements
durchzuführen. Dies ist jedoch relativ zeitaufwendig und
daher für die Verarbeitung von Videodaten nicht geeignet.
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Eine
andere Möglichkeit sieht vor, dass das Gerät,
das den Zoomvorgang durchführt, dies an den Trackingalgorithmus
meldet. Die Daten können aber auch von nicht integrierten
Fremdgeräten stammen, die diese Möglichkeit nicht
besitzen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass auf einfache
Weise und ohne Erhöhung der Rechenzeit sowohl Größenveränderungen
als auch Positionsveränderungen charakteristischer Bestandteile
eines Auges ermittelt werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
das Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen
Patentanspruch 1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen sowie den Zeichnungen.
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Erfindungsgemäß wird
ein Verfahren zur Ermittlung einer Größenveränderung
und/oder Positionsveränderung charakteristischer Bestandteile
eines Auges in einem von einer Kamera erzeugten Abbild zumindest
eines Ausschnitts des Auges während einer Augenbetrachtung
bereitgestellt, bei dem ein Filterelement zur digitalen Bildfilterung über
das Abbild gelegt und das Abbild über das Filterelement
gefiltert wird. Das Verfahren ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:
- a) Ein erstes ringsegmentförmiges
Filterelement zur digitalen Bildfilterung wird über das
Abbild gelegt und ein erstes Filterergebnis erzeugt;
- b) Ein zweites ringsegmentförmiges Filterelement zur
digitalen Bildfilterung wird über das Abbild gelegt und
ein zweites Filterergebnis erzeugt;
- c) Aus den Filterergebnissen wird bestimmt, ob eine Größenveränderung
und/oder Positionsveränderung charakteristischer Bestandteile
des Auges im Abbild aufgetreten ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zwei Filterergebnisse
erzeugt. Vorteilhaft kann dabei vorgesehen sein, dass die Erzeugung
der Filterergebnisse zeitlich nacheinander erfolgt, so dass zunächst
mit dem ersten Filterelement ein erstes Filterergebnis erzeugt wird
und dass anschließend mit dem zweiten Filterelement das
zweite Filterergebnis erzeugt wird. Allerdings ist es nicht erforderlich,
dass die Erzeugung der Filterergebnisse zeitlich nacheinander erfolgt.
Es ist auch möglich, dass die beiden Filterergebnisse gleichzeitig,
das heißt parallel erzeugt werden. Wichtig ist lediglich,
dass aus den beiden Filterergebnissen bestimmt wird, ob eine Größenveränderung
und/oder Positionsveränderung charakteristischer Bestandteile
des Auges im Abbild aufgetreten ist, und dass die beiden Filterelemente eigenständige,
voneinander unabhängige Elemente sind.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass aus den von den beiden
Filterelementen erzeugten Filterergebnissen bestimmt wird, ob eine
Größenveränderung und/oder Positionsveränderung
charakteristischer Bestandteile des Auges im Abbild aufgetreten
ist. Das bedeutet, dass die einzelnen Ergebnisse zur Grundlage der
Bestimmung gemacht werden. Dabei können die Filterergebnisse
jeweils einzeln für sich betrachtet werden. Vorteilhaft kann
aber auch vorgesehen sein, dass das erste Filterergebnis und das
zweite Filterergebnis addiert werden, und dass aus der Summe der
beiden Filterergebnisse bestimmt wird, ob eine Größenveränderung
und/oder Positionsveränderung charakteristischer Bestandteile
des Auges im Abbild aufgetreten ist. Diese Verfahrensvariante ist
insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Größenveränderung
des charakteristischen Bestandteils des Auges festgestellt werden
soll.
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Mittels
des erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere
eine automatische Zoomerkennung realisiert werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren detektiert nicht nur,
dass der Zoom geändert worden ist, sondern auch, um wie
viel der Zoom geändert wurde, so dass alle Parameter des
Trackings der geänderten Situation angepasst werden können.
Dies geschieht, ohne die für das normale Tracking der Augenposition notwendige
Rechenzeit wesentlich zu erhöhen, das heißt, insbesondere
ohne eine neue zeitaufwendige Neulokalisierung. Beim Tracking eines
Auges handelt es sich insbesondere um das Auffinden des Auges beziehungsweise
von charakteristischen Bestandteilen des Auges in einem Abbild.
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Gegenüber
einer kompletten neuen Lokalisierung durch Radienvariation des Filterelements
ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr schnell.
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Im
Gegensatz zu dem in der
DE 10 2007 055 924 A1 beschriebenen Tracking
wird das Bild gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren nicht mit einem ringförmigen Filterelement, sondern
mit zwei ringsegmentförmigen, beispielsweise halbkreisförmigen,
Filterelementen erzeugt, beispielsweise gefaltet, woraus zwei Filterergebnisse
resultieren. Je nach Ausgestaltung kann dabei auch vorgesehen sein,
dass die beiden Filterergebnisse zeitlich nacheinander erzeugt werden
und/oder dass die beiden Filterergebnisse anschließend
addiert werden.
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Das
Verfahren kann vorteilhaft im Zusammenhang mit einem Mikroskop,
beispielsweise einem Operationsmikroskop, eingesetzt werden. Ein Mikroskop
erzeugt in der Regel zunächst ein Bild für den
Beobachter, beispielsweise den Operateur. Weiterhin werden nicht
selten auch digitale Bilder über eine Kamera erzeugt, wobei
diese Bilder denselben Inhalt darstellen wie das Bild, das der Beobachter sieht.
Die von einer solchen Kamera erzeugten Bilder stellen insbesondere
die Eingangsdaten für das erfindungsgemäße
Verfahren dar.
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Nicht
selten verfügt ein solches Mikroskop auch über
ein Zoomsystem, mit dem die Größe des beobachteten
Bereichs verändert werden kann. Ändert sich dabei
der Zoomfaktor, wird auch die Größe des betrachteten
Bereichs im durch die Kamera erzeugten Abbild verändert.
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Bei
der in der
DE
10 2007 055 924 A1 offenbarten Lösung wird ein
Filterelement in Form eines Rings verwendet. Im besten Fall umschließt
dieser den charakteristischen Bestandteil des Auges, beispielsweise
den Limbus oder die Pupille. Bei dem Limbus handelt es sich um den Übergangsbereich zwischen
der Hornhaut (Cornea) und der Lederhaut (Sclera) des Augapfels.
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Bevorzugt
ist das Verfahren zur Ermittlung einer Größenveränderung
und/oder Positionsveränderung eines ringförmigen
Bestandteils eines Auges, insbesondere des Limbus oder der Pupille,
in einem von der Kamera erzeugten Abbild zumindest eines Ausschnitts
des Auges während einer Augenbetrachtung ausgebildet und
dadurch gekennzeichnet, dass das erste ringsegmentförmige
Filterelement zur Erzeugung des ersten Filterergebnisses derart über das
Abbild gelegt wird, dass es zumindest punktuell mit der Begrenzung
des ringförmigen Bestandteils des Auges korreliert, und
dass das zweite ringsegmentförmige Filterelement zur Erzeugung
des zweiten Filterergebnisses derart über das Abbild gelegt wird,
dass es zumindest punktuell mit der Begrenzung des ringförmigen
Bestandteils des Auges korreliert.
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Vorteilhaft
wird anhand der Korrelation der zu analysierenden digitalen Bildaufnahme
mit den ringförmigen Filterelementen der größte
ringförmige Hell-Dunkel-Übergang in der Aufnahme
ermittelt. Der Erfindung liegt unter anderem 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 Filterelement,
beispielsweise über eine Faltung mit einem entsprechenden
ringförmigen Filterelement unter Differenzbildung besonders
einfach und zuverlässig zu finden ist.
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Die
Suche nach dem größten/zweitgrößten ringförmigen Übergangsobjekt
ist stabil gegenüber Beeinträchtigungen, die das
das 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.
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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.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung werden ringsegmentförmige Filterelemente
verwendet. Selbstverständlich können auch Filterelemente
mit an eine ringförmige Struktur angepasster Kontur verwendet
werden, etwa entsprechend ausgebildete Vielecke oder dergleichen.
Vorteilhaft können das erste ringsegmentförmige
Filterelement und das zweite ringsegmentförmige Filterelement
kreissegmentförmig, insbesondere halbkreisförmig
ausgebildet sein und zur Erzeugung von Filterergebnissen über
das Abbild gelegt werden.
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Vorzugsweise
kann das erste und das zweite Filterergebnis erzeugt werden, indem
die Filterung des Abbilds, über das die Filterelemente
gelegt werden, mittels einer Faltung realisiert wird. Bei einem derartigen
Faltungsverfahren handelt es sich um ein für den Fachmann
unter dieser Bezeichnung geläufige Berechnungsmethode.
Dabei geht es um eine bestimmte Filteroperation, die auf digitale
Bilder angewendet werden kann, beispielsweise um eine Kantendetektion
vorzunehmen. Faltungsfilter basieren generell auf einer so genannten
Faltungsfunktion.
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Die
ringsegmentförmigen Filterelemente sind vorzugsweise so
gewählt, dass sich immer dann eine maximale Filterantwort
ergibt, wenn das ringförmige Filterelement auf einer Begrenzung
des charakteristischen, ringförmigen Bestandteils des Auges
zu liegen kommt, beispielsweise dem Limbus oder der Pupille.
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Vorteilhaft
können die vom ersten Filterelement und vom zweiten Filterelement
erzeugten Filterergebnisse durch ein Verfahren zur Schwellwertbildung
in Binärbilder umgewandelt werden. Damit wird das Bild
nicht mit einem ringförmigen Filter, sondern mit zwei,
vorteilhaft halbkreisförmigen, Filterelementen gefaltet,
woraus zwei Filterergebnisse resultieren, die wiederum durch Schwellwertbildung
in Binärbilder verwandelt werden.
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Bei
der Binärisierung eines Bildes wird folglich ein Schwellwert
vorgegeben. Alle Bildpunkte eines Bildes, die unter dem Schwellwert
liegen, werden im Ergebnisbild auf den Farbwert „0” gesetzt.
Die übrigen Bildpunkte erhalten den „Farbwert „1”.
Bei der Binärisierung handelt es sich somit um eine einfache Form
der Segmentierung. Vorteilhaft wird von den Binärbildern
jeweils der Schwerpunkt ermittelt.
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In
anderer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass bei den vom ersten
Filterelement und vom zweiten Filterelement erzeugten Filterergebnissen das
Maximum der Filterergebnisse, insbesondere das Maximum des Helligkeitswerts,
bestimmt wird. Die Bestimmung des Schwerpunkts erfolgt dann nicht
durch eine Binärisierung und Schwerpunktbildung, sondern
es wird das Maximum des Filterergebnisses in jedem Bild verwendet.
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Vorzugsweise
können von den ermittelten Schwerpunkten die Schwerpunktkoordinaten
in Richtung zumindest einer Koordinatenachse bestimmt werden. Beispielsweise
kann es sich bei dem Koordinatensystem um ein zweidimensionales
Koordinatensystem mit einer X-Achse und mit einer Y-Achse handeln.
Die ermittelten Schwerpunkte können dann jeweils X-Koordinatenwerte
und/oder Y-Koordinatenwerte haben. Je nach Orientierung der ringsegmentförmigen
Filterelemente können die Schwerpunktkoordinaten in Richtung
unterschiedlicher Koordinatenachsen bestimmt werden. Verwendet man
beispielsweise ein nach links und ein nach rechts orientiertes ringsegmentförmiges
Filterelement, bietet sich beispielsweise die Bestimmung der X-Koordinatenwerte an.
Verwendet man anders orientierte ringsegmentförmige Filterelemente,
beispielsweise, ein oberes und ein unteres Filterelement, bietet
sich beispielsweise die Bestimmung der Y-Koordinatenwerte an. Da
die Breite der Bilder aber in der Regel größer
ist als ihre Höhe, stößt man damit in
der Regel eher an die Bildkanten.
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Vorteilhaft
kann der Radius des im Abbild dargestellten ringförmigen
Bestandteils des Auges berechnet werden nach der Formel r = (Filterradius
+ x2 – x1)/2. In diesem Fall wurden die Schwerpunktkoordinaten
in Richtung der X-Koordinatenachse bestimmt.
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Der
Radius r der gefundenen ringförmigen Struktur im Bild,
das heißt des Auges, beträgt dann r
= (Filterradius + x2 – x1)/2 mit Filterradius gleich dem Radius
der beiden Filterelemente, X1 der Schwerpunktkoordinate des ersten Filterelements
auf der X-Achse und X2 der Schwerpunktkoordinate des zweiten Filterelements
auf der X-Achse Wurde seit der Berechnung des Filters nicht gezoomt,
so gilt r = Filterradius. Ist r ≠ Filterradius, so wird
ein neuer Filter mit Filterradius = r berechnet.
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In
weiterer Ausgestaltung können die Filterergebnisse des
ersten und zweiten Filterelements um den Wert des halben Filterradius
auf einer gemeinsamen Koordinatenachse in positiver und negativer
Richtung gegeneinander verschoben addiert werden, wobei aus dem
Additionswert vorteilhaft das Filterergebnis eines Vollrings erzeugt
wird beziehungsweise entsteht, mittels dessen die Position des im
Abbild dargestellten ringförmigen Bestandteils des Auges
bestimmt wird.
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Zusätzlich
zur Information über den Zoom kann man auf diese Weise
auch die Information über die Position des Auges erhalten.
Indem man das Filterergebnis des linken und rechten ringsegmentförmigen
Filterelements um den Filterradius/2 in +x beziehungsweise –x-Richtung
gegeneinander verschoben addiert, erhält man gerade wieder
das Filterergebnis eines Vollkreises und kann daraus, wie in der
DE 10 2007 055 924
A1 beschrieben, deren Offenbarung insoweit in die Beschreibung
der vorliegenden Patentanmeldung mit einbezogen wird, die Augenposition
bestimmen.
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Bei
Lösung gemäß
DE 10 2007 055 924 A1 ist
vorgesehen, dass jeweils geprüft wird, welches ringförmige
Filterelement passt. Die vorliegende Erfindung geht einen anderen
Weg. Anstelle eines ringförmigen Filterelements werden
nunmehr zwei ringsegmentförmige, insbesondere halbkreisförmige,
Filterelemente verwendet. Zunächst wird das erste Filterelement über
das Abbild gelegt und ein erstes Filterergebnis erhalten. Dann wird
das zweite Filterelement über das Abbild gelegt und ein
zweites Filterergebnis erhalten. Aus den beiden Filterergebnissen, die
beispielsweise auch addiert werden können, kann bestimmt
werden, ob sich die Größe des charakteristischen
Bestandteils des Auges verändert hat.
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Dabei
handelt es sich bei den beiden Filterelementen insbesondere um eigenständige
Elemente.
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Die
Filterergebnisse der beiden Filterelemente werden vorteilhaft addiert
und wieder überlagert. Das bedeutet, dass die Teilergebnisse
in einem solchen Fall aufsummiert werden und man am Ende wieder
das Ergebnis eines Vollkreises erhält, so wie bei der
DE 10 2007 055 924
A1 . Der Rechenaufwand bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren ist dabei nicht höher. Allerdings gewinnt man
eine zusätzliche Information, nämlich eine Information über
die Größe des charakteristischen Bestandteils
des Auges.
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In
den Filterergebnissen entstehen insbesondere helle Spots, die sich
insbesondere in der geometrischen Mitte der Filterelemente befinden.
Dort, wo das Filter den Maximalwert liefert, ist es am hellsten.
Wenn sich die Größe des charakteristischen Bereichs
des Auges nicht verändert, ist der Abstand zwischen diesen
hellen Spots gleich dem Radius des Filters.
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Die
hellen Spots können beispielsweise durch Umwandlung der
Bilder in binäre Bilder mittels Schwellwertbildung erhalten
werden. Alles was oberhalb des Schwellwerts liegt, wird dann beispielsweise „weiß” dargestellt,
während alles, was unterhalb des Schwellwerts liegt, beispielsweise „schwarz” dargestellt
wird, oder umgekehrt.
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Zur
Ermittlung eines geeigneten Schwellwerts kann beispielsweise zunächst
der Wert des Maximums, beispielsweise der maximale Helligkeitswert,
der Filterergebnisse, ermittelt werden. Dazu werden die Filterergebnisse überprüft.
Das Maximum ist beispielsweise der größte Wert,
den der Filtervorgang ergeben hat. Der Schwellwert ist dann vorteilhaft
ein prozentualer Wert des Maximums, beispielsweise 80% oder 90%
des Werts des Maximums.
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Durch
diese Vorgehensweise entsteht beispielsweise eine – insbesondere
zusammenhängende- Wolke von Punkten. Nun wird der Schwerpunkt dieser
Punktewolke bestimmt. Der Schwerpunkt des Binärbildes ist
dann der Schwerpunkt dieser Punktewolke.
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Der
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, dass neben der Größe des charakteristischen
Bestandteils des Auges auch dessen Positionierung bestimmt werden
kann. Weiterhin kann das Verfahren auch angewendet werden, wenn Geräte
angeschlossen sind, die außer dem durch die Kamera erzeugten
Bild nichts übertragen, insbesondere keine Zoomfaktoren.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahe auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
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1 in
schematischer Darstellung die Faltung eines Bildes mit zwei halbkreisförmigen
Filterelementen und eine Schwellwertbildung der Filterergebnisse;
und
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2 in
schematischer Darstellung die Relation des Radius der Filterelemente
zum Abstand der Schwerpunkte der erzeugten Binärbilder.
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In 1 ist
dargestellt, dass ein Abbild 10 mit charakteristischen
Bestandteilen 21 eines Auges, beispielsweise des Limbus
oder der Pupille, nacheinander mit zwei halbkreisförmigen
Filterelementen 11, 12 gefaltet wird, wobei zunächst
die Filterung in der oberen Reihe von 1 und anschließend
die Filterung in der unteren Reihe von 1 durchgeführt wird.
Natürlich kann die Reihenfolge der Filterschritte auch
umgekehrt gewählt werden. Aus den beiden Filterschritten
resultieren zwei Filterergebnisse 13, 14, die
wiederum durch Schwellwertbildung 15, 16, in Binärbilder 17, 18 verwandelt
werden.
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In
den beiden Binärbildern 17, 18, wird
jeweils der Schwerpunkt 19, 20 bestimmt, uns zwar
in Form von Koordinatenwerten X1 und X2.
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Der
Radius r der gefundenen ringförmigen Struktur 21 im
Bild 10, das heißt des Auges, beträgt dann r = (Filterradius + x2 – x1)/2
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Wurde
seit der Berechnung des Filters nicht gezoomt, so gilt r = Filterradius.
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Ist
r ≠ Filterradius, so wird ein neuer Filter mit Filterradius
= r berechnet.
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Wie
in 2 weiter verdeutlicht ist, entstehen in den Binärbildern 17, 18 helle
Spots, bei denen es sich um die Schwerpunkte 19, 20 handelt,
und die sich jeweils in der geometrischen Mitte der Filterelemente 11, 12 befinden.
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Wenn
sich die Größe des charakteristischen Bereichs 21 des
Auges nicht verändert, ist der Abstand a zwischen den hellen
Spots 19, 20 gleich dem Filterradius r.
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Zusätzlich
zur Information über den Zoom hat man auch nach wie vor
die Information über die Position des Auges. Indem man
das Filterergebnis des linken und rechten Halbkreiselements 11, 12 um Filterradius/2
in +x bzw –x-Richtung gegeneinander verschoben addiert,
erhält man gerade wieder das Filterergebnis eines Vollkreises
und kann daraus die Augenposition bestimmen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Abbild
eines Ausschnitts eines Auges
- 11
- Filterelement
- 12
- Filterelement
- 13
- Filterergebnis
- 14
- Filterergebnis
- 15
- Schwellwertbildung
- 16
- Schwellwertbildung
- 17
- Binärbild
- 18
- Binärbild
- 19
- Schwerpunkt
- 20
- Schwerpunkt
- 21
- Charakteristischer
Bereich eines Auges
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004055683
A1 [0006, 0008]
- - DE 10108797 A1 [0007, 0008]
- - DE 102007055924 A1 [0009, 0020, 0023, 0038, 0039, 0041]