ES2244330B1 - Sistema reconfigurable de procesamiento de imagenes en tiempo real para ayuda a pacientes con baja vision. - Google Patents
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Abstract
Se propone una plataforma única de ayuda a pacientes con baja visión. Se trata de obtener una plataforma de bajo coste, portátil, útil para diversas patologías al mismo tiempo, que pueda ser adaptable a las necesidades de diferentes pacientes, y que se pueda adaptar a la evolución en el tiempo de la capacidad visual del paciente. La plataforma completa de ayuda a la baja visión consiste en un sistema de adquisición de imágenes (cámara), un dispositivo de procesamiento de imágenes en tiempo real configurable (FPGA) y un visor portátil (HMD- Head Mounted Display).
Description
Sistema reconfigurable de procesamiento de
imágenes en tiempo real para ayuda a pacientes con baja visión.
La presente invención se refiere a la obtención
de una plataforma de bajo coste, portátil, útil para diversas
patologías al mismo tiempo, que pueda ser adaptable a las
necesidades de diferentes pacientes y que se pueda adaptar a la
evolución en el tiempo de la degeneración visual del paciente.
Se encuadra dentro del campo de los sistemas
electrónicos de procesamiento de imágenes en tiempo real para ayuda
a pacientes con visión disminuida, llamados pacientes de "baja
visión".
Las personas con "baja visión" son
pacientes que han visto reducida su capacidad visual por alguna
afección o patología. Las patologías que dan lugar a este tipo de
anomalías pueden ser de carácter post-traumático
(debido a un accidente el paciente ha perdido parcialmente la
visión pero no se espera que evolucione con el tiempo) o de
carácter degenerativo (la capacidad visual va deteriorándose con
el
tiempo).
tiempo).
La visión remanente puede ser foveal por lo que
el paciente puede leer y ver la televisión, pero su capacidad para
andar y desenvolverse en el medio queda muy limitada; o puede ser
periférica, dándose, entonces, el caso contrario, es decir que el
paciente es capaz de andar con soltura pero no es capaz de realizar
aquellas tareas que requieren detección de detalles, como la
lectura.
En algunas enfermedades el problema está
relacionado con la pérdida de resolución de la imagen percibida. La
retinitis pigmentaria produce, entre otras, esta patología.
Para paliar los distintos problemas puntuales
ocasionados sobre la capacidad visual de los pacientes se han
aportado al estado de la técnica invenciones específicas basadas en
dispositivos electrónicos:
- En el documento US 5106179 la imagen recogida
por cámaras es proyectada sobre un dispositivo óptico que la reduce
y la traslada a un punto de la retina. De esta forma, los pacientes
de cataratas reciben una imagen nítida a pesar de su patología.
- En la invención descrita en el documento WO
00/43954, se realiza la extracción de bordes (a través de la
transformada de Hilbert) y la superposición de los mismos sobre la
imagen original. El resultado es una la imagen con los bordes
realzados.
- El dispositivo descrito en WO 94/16424 también
realza la intensidad de la imagen mediante un procesamiento de la
misma.
- El dispositivo descrito en JP
09-192164 expande el campo de visión del paciente
mediante el procesamiento de la imagen.
- El dispositivo descrito en el documento ES
2133078 Al, extrae las características de un entorno mediante
visión estereoscópica, especialmente las distancias a los objetos,
y las codifica mediante señales acústicas que recibe el
paciente.
Pero la mayoría de las ayudas se basan en
dispositivos ópticos con distintos tipos de lentes: WO 0064140, WO
03010591, US 4802756, US 5371626.
La prevalencia de este tipo de anomalías no es
muy alta, para la baja visión severa se estima en torno al 17.3 por
1000, oscilando entre el 1.5 por 1000 en menores de 17 años y el
210.6 por 1000 en los mayores de 85. Además existen muchas
enfermedades que producen baja visión con sintomatología muy
distinta, es decir, cada paciente tiene unas necesidades distintas.
Por otro lado, cada paciente, aún dentro de un mismo tipo de
patología, tiene unas necesidades propias, por lo que cualquier
dispositivo de ayuda debe ser personalizado para paliar la
sintomatología de un paciente concreto. Este hecho hace que los
aparatos sean difícilmente compartibles con otros pacientes.
Además, en los casos de degeneración progresiva, el paciente
necesita que el dispositivo sea capaz de adaptarse a sus distintas
capacidades visuales. La portabilidad del dispositivo es también un
requisito importante. Por todo ello, los dispositivos paliativos
existentes en la actualidad resultan caros, dada la alta
especialización y la baja producción de
unidades.
unidades.
Se propone una plataforma única de ayuda a
pacientes con baja visión. Se trata de obtener una plataforma de
bajo coste, portátil, útil para diversas patologías al mismo
tiempo, que pueda ser adaptable tanto a las necesidades de
diferentes pacientes y que se puedan adaptara la evolución en el
tiempo de la degeneración visual del paciente.
La plataforma completa de ayuda a la baja visión
consiste en un sistema de adquisición de imágenes (cámara), un
dispositivo de procesamiento de imágenes en tiempo real (una FPGA),
y un visor portátil (HMD- Head Mounted Display).
Una plataforma de bajo coste basada en un
circuito reconfigurable es una opción muy valida, ya que se puede
personalizar para distintos pacientes, y el hecho de usar la misma
plataforma para distintas patologías reduce los costes de
fabricación.
El dispositivo dispone de una memoria de
configuración, de forma que, el médico sólo tendrá que programar la
FPGA mediante la memoria de configuración para adaptar el
dispositivo al paciente, dependiendo de la patología el grado de
pérdida de la visión del mismo.
Además el dispositivo dispone de una serie de
pulsadores que puede manejar el paciente, que adaptan las
características del procesamiento a sus necesidades específicas
para cada tarea.
La FPGA está configurada con un
"Frame-Grabber" o capturador de imágenes, una
etapa de procesamiento digital de la imagen en tiempo real que
depende de la patología que se desea paliar y un circuito de salida
que controla el visor.
El "Frame-Grabber" recoge
las imágenes que proceden de la cámara y adapta el formato de la
adquisición al formato de trabajo de la etapa de procesamiento.
Se han desarrollado tres tipos de procesamiento
de imágenes sencillos que pueden ser útiles para distintas
patologías:
- Realce de contraste para pacientes con visión
de bajo contraste. El procesamiento consiste en la extracción de
características de la imagen, tales como bordes, y la superposición
de las mismas sobre la imagen original. El paciente, mediante el uso
de los pulsadores puede aumentar o reducir la intensidad relativa
de los bordes.
- Multiplexación de bordes con la imagen
original en la zona central del campo visual para pacientes con
visión de túnel. Los pacientes con visión de túnel tienen un campo
visual muy reducido, por lo que les resulta útil cualquier
información de un campo visual más amplio para acciones como
caminar. El procesamiento que se realiza consiste en la extracción
de características de la escena, tales como bordes, y la
superposición sobre la zona central del visor electrónico, que se
corresponde con el campo visual reducido del paciente. El paciente
puede controlar mediante los pulsadores la cantidad de bordes que se
visualizan con la imagen original.
- Zoom digital de la imagen para pacientes con
visión periférica. El procesamiento digital permite aumentar el
tamaño de detalle de 1 imagen que se observa. El paciente controla
con los pulsadores el aumento de la imagen. El circuito de salida
genera la imagen que será visualizada mediante el visor
portátil.
Para una mejor comprensión del problema descrito
y de su solución se muestra unos dibujos.
En la figura 1 se muestra el diagrama de bloques
del funcionamiento de la plataforma desarrollada, correspondiendo
su numeración a los siguientes componentes:
- 1.
- Cámara
- 2.
- Memoria
- 3.
- Frame-Grabber
- 4.
- Procesamiento
- 5.
- Salida
- 6.
- FPGA
- 7.
- Pulsadores
- 8.
- Circuito
- 9.
- Visor
Se describe una plataforma de ayuda para
pacientes de baja visión. La plataforma completa está compuesta por
una cámara, un circuito de procesamiento y un visor portátil.
El circuito de procesamiento se compone de una
FPGA, una memoria de que configura la FPGA para cada aplicación
concreta, y uno pulsadores que pueden ser manejados por el
paciente.
El procesamiento de las imágenes se realiza en
tiempo real.
Claims (9)
1. Dispositivo reconfigurable de ayuda a
pacientes con baja visión para patologías de diverso carácter y
grado de degeneración, que procesa imágenes en tiempo real,
caracterizado porque el sistema de adquisición de imágenes
consiste en una cámara cuyas imágenes son procesadas en tiempo real
mediante un circuito FPGA, que se configura mediante una memoria de
configuración para cada patología específica (visión túnel, visión
de bajo contraste, visión periférica), y que puede ser manejado por
el paciente para adaptarlo al estado degenerativo de su patología
concreta; y por un dispositivo de salida para las imágenes
procesadas consistente en un visor portátil.
2. Dispositivo reconfigurable de ayuda a
pacientes con baja visión útil para patologías de diverso carácter
y grado de degeneración, que procesa imágenes en tiempo real, según
reivindicación 1, caracterizado porque la configuración del
dispositivo FPGA está constituida por una etapa de adquisición de
imágenes ("Frame-Grabber") que transforma las
imágenes al formato apropiado para el resto del procesamiento.
3. Dispositivo reconfigurable de ayuda a
pacientes con baja visión útil para patologías de diverso carácter
y grado de degeneración, que procesa imágenes en tiempo real,
caracterizado porque el dispositivo FPGA está configurado
para cada patología mediante una memoria de configuración.
4. Dispositivo reconfigurable de ayuda a
pacientes con baja visión útil para patologías de diverso carácter
y grado de degeneración, que procesa imágenes en tiempo real,
caracterizado porque la configuración FPGA está constituida
por una etapa de procesamiento que depende de la patología que se
desea paliar de forma que una plataforma de procesamiento única
puede particularizarse con sólo tocar unos pulsadores para realizar
las tareas descritas en las reivindicaciones 5, 6 y 7.
5. Dispositivo reconfigurable de ayuda a
pacientes con baja visión útil para patologías de diverso carácter
y grado de degeneración, que procesa imágenes en tiempo real,
caracterizado por el procesamiento realizado por el
dispositivo FPGA está constituido por el realce de los bordes de la
imagen original para paliar las deficiencias visuales de pacientes
de bajo contraste.
6. Dispositivo reconfigurable de ayuda a
pacientes con baja visión útil para patologías de diverso carácter
y grado de degeneración, que procesa imágenes en tiempo real,
caracterizado por el procesamiento realizado por el
dispositivo FPGA está constituido por la superposición de los
bordes de la imagen original sobre la zona central del visor para
paliar las deficiencias visuales de pacientes de visión túnel.
7. Dispositivo reconfigurable de ayuda a
pacientes con baja visión útil para patologías de diverso carácter
y grado de degeneración, que procesa imágenes en tiempo real,
caracterizado por el procesamiento realizado por el
dispositivo FPGA está constituido por el aumento de los niveles de
detalle de la imagen original para paliar las deficiencias visuales
de pacientes de visión periférica.
8. Dispositivo reconfigurable de ayuda a
pacientes con baja visión útil para patologías de diverso carácter
y grado de degeneración, que procesa imágenes en tiempo real,
caracterizado por el procesamiento realizado por el
dispositivo FPGA está constituido por una etapa de salida de las
imágenes procesadas que las envía a un visor portátil.
9. Dispositivo reconfigurable de ayuda a
pacientes con baja visión útil para patologías de diverso carácter
y grado de degeneración, que procesa imágenes en tiempo real,
caracterizado por el procesamiento realizado por el
dispositivo FPGA dispone de una serie de señales de entrada
procedentes de pulsadores externos de configuración que pueden ser
manejados por el paciente para adaptar el dispositivo a su grado
degenerativo de su capacidad visual.
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