JP2015525597A

JP2015525597A - 斜視検出

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Publication number: JP2015525597A
Application number: JP2015519355A
Authority: JP
Inventors: ロン・ユリエル・マオー; ナイジェル・アンドリュー・サイモン・バーナード; ユヴァル・ヤシヴ
Original assignee: アイリス・メディカル・テクノロジーズ・リミテッド
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2015-09-07
Also published as: BR112015000094A2; KR20150036395A; PL2734102T3; IL236374A0; CA2878308A1; EP2734102B1; US20140268051A1; US8882269B2; CN104661580A; AU2013301411A1; WO2014023931A1; EP2734102A1; ES2553441T3

Abstract

被験者の眼を含む少なくとも1つの画像において斜視を検出するための方法であって、少なくとも1つの画像は、光源および光源からオフセットされた対象を備える装置を使用して取得されたものである、方法。この方法は、被験者の左右の眼のそれぞれについて、眼の基準点と眼上の光源の反射部との間の距離である反射オフセット距離を画像から判定するステップと、反射オフセット距離と対応する左眼または右眼についての基準反射オフセット距離との差を判定するステップであって、基準反射オフセット距離が、光源、対象、および被験者の頭部の相対位置に基づき判定されたものであるステップと、被験者が斜視を有するか否かを判定するために、差が差しきい値未満であるか否かを判定するステップとを含む。

Description

本発明は、被験者の眼の画像において斜視を検出するための方法、装置、およびシステムに関する。

被験者の斜視の検出は、典型的には手動的に実施される。かかる環境の下では、訓練された臨床医が、「ヒルシュベルグ法」を用いて被験者の眼の評価を行う。この検査方法は、眼の瞳孔の真正面に配置された対象に焦点を合わせ注視した場合にそれらの瞳孔が対称的であるか否かを確認するための十分に確立された、しかし大まかな検査方法である。

大まかに言えば、ヒルシュベルグ法は、眼の真正面に位置決めされた光源から被験者の眼に光を照射し、この光またはその直ぐ隣の対象に患者の焦点を合わせさせ、光の反射部と瞳孔の中心との間の距離が規模および方向に関して両眼で同等であるように見えるか否かを確認することによって実施される。

被験者の眼のそれぞれにおける小さな差は、手動的に判定するのは困難であり、したがって熟練の臨床医によっても容易に見落とされる。典型的には、約1mm未満の任意の差は、小さすぎて確実に確認することができない。この検査方法の難点は、被験者が小児である場合にはさらに大きくなる。なぜならば、各眼の評価のために子供に長期にわたって対象に注視させ焦点を合わせさせることは困難であるからである。したがって、眼が対称的であるか否かの判定は、しばしば迅速にかつ完全な情報を伴わずに実施される。また、これは、かなりの技量を必要とする検査方法であり、そのため所与の地域の全ての就学前児童を検査するなどの多くの検査状況にとって実際的ではない。

第1の態様における本発明によれば、斜視を検出するために少なくとも1つの画像を処理する方法が提供される。少なくとも1つの画像は、光源および光源からオフセットされた対象を備える装置を使用して取得されたものである。被験者の左右の眼のそれぞれについて、眼の基準点と眼上の光源の反射部との間の距離である反射オフセット距離が、判定される。反射オフセット距離と対応する左眼または右眼についての基準反射オフセット距離との差が、判定される。基準反射オフセット距離は、光源、対象、および被験者の頭部の相対位置に基づき判定されたものである。この差が差しきい値未満であるか否かが、判定される。

任意には、画像は、光源および対象が被験者が向いている方向を画定する軸に対して垂直なデバイス平面内に位置決めされた装置を使用して取得されたものである。

任意には、画像は、対象、光源、および被験者の頭部が直角三角形を成すように、光源および対象の一方が、被験者が向いている方向を画定する軸上において被験者の正面に位置決めされた装置を使用して取得されたものである。

任意には、画像は、光源が被験者が向いている方向を画定する軸上に位置決めされた装置を使用して取得されたものである。

任意には、本方法は、画像を取得するステップをさらに含む。

任意には、対象は、注意誘引作用を備え、画像を取得するステップは、被験者の眼が対象を注視するように、被験者の注意を引き付けるために注意誘引作用を実施するステップを含む。

任意には、画像は、注意誘引作用が実施されている間に取得される。

任意には、注意誘引作用は、光、閃光、および音発生手段の中の1つまたは複数を備える。

任意には、本方法は、対象に自身の眼を注視させるように被験者に指示するステップをさらに含む。

任意には、基準反射オフセット距離は、光源から対象までの距離および光源または対象から被験者の頭部までの距離に基づき判定されたものである。

任意には、基準反射オフセット距離は、被験者が向いている方向を画定する軸に沿ってデバイス平面から被験者の頭部までの距離に基づき判定されたものである。

任意には、本方法は、基準反射オフセット距離を判定するステップをさらに含む。

任意には、眼の基準点は、眼の瞳孔の中心を含む。

任意には、本方法は、差が差しきい値未満である場合には、被験者の眼の画像中に斜視が存在しないと判定するステップをさらに含む。

任意には、少なくとも1つの画像は、複数の画像を備え、複数の画像のそれぞれが、光源に対して異なる位置にある対象を用いて取得されたものである。

任意には、複数の画像は、光源に対して複数の角度離間された位置にある対象を用いて取得されたものである。

任意には、複数の角度離間された位置は、均等に角度離間される。

任意には、本方法は、差が差しきい値未満である画像数が、画像しきい値を上回るか否かを判定するステップをさらに含む。

任意には、本方法は、画像数が画像しきい値を上回る場合に、被験者が共動斜視を有さないと判定するステップをさらに含む。

任意には、差しきい値は、下限しきい値であり、本方法は、差が下限しきい値を上回る場合に、差が上限しきい値を上回るか否かを判定するステップをさらに含む。

任意には、本方法は、被験者は、差が上限しきい値を上回る場合に対象を見ていないと判定するステップをさらに含む。

第2の態様における本発明によれば、コンピュータ上で実行される場合に、本明細書において説明される方法を実施するように構成されたコンピュータプログラムコードを備えるコンピュータプログラム製品が提供される。

第3の態様における本発明によれば、本明細書において説明される方法を実行するように構成されたプロセッサを備える装置が提供される。

任意には、本装置は、プロセッサと電気接続状態にそれぞれあるカメラおよび光源をさらに備え、カメラは、光源が光を放出している間に画像を取得するように構成される。

第4の態様における本発明によれば、斜視を検出するために少なくとも1つの画像を処理するためのシステムが提供される。このシステムは、カメラと、光源と、光源からオフセットされた対象と、カメラおよび光源と電気接続状態にあるプロセッサとを備え、カメラは、光源が光を放出している間に画像を取得するように構成され、プロセッサは、本明細書において説明されるような方法を実行するように構成される。

第5の態様における本発明によれば、本明細書において説明されるような装置と対象とを備えるパーツのキットが提供される。

第6の態様における本発明によれば、斜視を検出するために、光源および光源からオフセットされた対象を備える装置を使用して取得された少なくとも1つの画像を処理するためのデバイスが提供される。このデバイスは、カメラから画像データを受信するように構成された入力インターフェースと、カメラから受信した画像データを格納するためのメモリと、眼の基準点と眼上の光源の反射部との間の距離である反射オフセット距離を画像データ内で判定すること、反射オフセット距離と対応する左眼または右眼についての基準反射オフセット距離との差を判定することであって、基準反射オフセット距離が、光源、対象、および被験者の頭部の相対位置に基づき判定されたものである、判定すること、および差が差しきい値未満であるか否かを判定することによって、被験者の左右の眼のそれぞれについて画像データを処理するように構成されたプロセッサとを備える。

任意には、本デバイスは、画像データを取得し入力インターフェースに画像データを送信するように構成されたカメラをさらに備える。

任意には、本デバイスは、光源をさらに備え、カメラは、光源が光を放出している間に画像データを取得するように構成される。

任意には、本デバイスは、被験者が斜視を有するか否かに関する情報をユーザに表示するように構成されたディスプレイをさらに備える。

以下、添付の図面を参照として本発明の例示の実施形態を説明する。

被験者の斜視を検出するためのシステムの概略図である。被験者の斜視を検出するためのシステムのブロック概略図である。被験者の斜視を検出するためのシステムのレイアウトの概略図である。図2の左眼の拡大概略図である。被験者の斜視を検出するための方法を示す流れ図である。被験者の斜視を検出するためのシステムを示す図である。

一般的には、本明細書においては、被験者の眼の画像において斜視を検出するための方法、装置、およびシステムが開示される。この画像は、光源および光源からオフセットされた対象を使用してカメラにより取得される。オフセットされた対象は、被験者に焦点を提供し、被験者は、画像が取得される際に、この対象を見るように指示され得る(あるいは光および/または音によって引き付けられ得る)。被験者、光源、および対象の相対位置に関する情報により、斜視を検出するために取得された画像から判定されたデータと比較され得る参照データが判定され得る。

手動的ヒルシュベルグ法の際には、被験者は、真正面に配置された光源に焦点を合わせ、臨床医は、各眼における光源の反射部と瞳孔の中心との間の相対的間隔を評価する。このプロセスは、画像を取得し画像処理技術を実施することにより自動化され得る。本発明者らは、被験者が検査時に自身の眼を弛緩させた場合にこのタイプの斜視検出には問題が存在することに気付いた。特に子供である被験者は、通常、長期にわたって所与の位置に注視するおよび焦点を合わせることをせず、そのため、この検査を受ける際には、彼らの眼は、しばしば弛緩され「中間距離を見つめる」。ヒルシュベルグ法が、熟練の臨床医によらずに自動化システムにて実施される場合には、自動化システムが、正確な位置に焦点を合わせられ注視した眼と弛緩した眼とを識別することができないため、これは問題を引き起こす。被験者の遠近調節(焦点)が弛緩状態にある場合には、他の場合であれば明らかになったであろう斜視が、確認されない場合がある。さらに、被験者の眼が注視しない場合には、それらの眼は真正面を見る位置を取る。したがって、典型的なヒルシュベルグ法の利用時に、被験者が例えば「白日夢」中にある場合など自身の眼を弛緩させると、それらの眼は、直ぐ前を見ており、斜視を有さないように見える場合があり、これにより検査の結果として得られる偽陰性の数が増加する。

図1Aは、斜視を検出するためのシステム100を概略的に示す。システム100は、光源102および対象104を備える。光源102は、例えばカメラアセンブリにおいて使用されるフラッシュなどであってもよい。図1Aの例示のシステム100においては、光源102は、被験者の頭部106の真正面に位置する。すなわち、被験者の頭部106は、光源102に対面して軸108を画定する。軸108は、被験者の顔から前方に被験者の頭部の中心を通り延在し、光源102の中心を通過する。

対象104は、軸108に対して垂直な方向に距離110だけ光源102からオフセットされる。例示のシステムにおいては、対象は、5cm〜10cmの範囲内の距離だけ光源からオフセットされ得る。

本発明者らは、被験者が検査時にオフセットされた対象に焦点を合わせた場合に、上記の問題が解消され得ることに気付いた。図1Aのシステム100においては、被験者の頭部106は、軸108に位置合わせされた状態に留まる一方で、被験者の眼は、破線112により示される視線へと回転される。このようにすることで、被験者の眼の弛緩の問題が解消される。なぜならば、弛緩した眼は、直ぐ前を見る位置を常に取り、これは、検査時に即座に明白になるからである。すなわち、被験者が白日夢状態に入ると、被験者の眼は、弛緩することにより軸108に沿って見ることになる。

また、本システムは、光源102と共に配置され得るカメラ(図1Bの114)およびプロセッサ(図1Bの122)を備える。カメラは、代替的には他の例示のシステムにおいて他の位置に配置されてもよい。さらに、他の例示のシステムでは、被験者の頭部が対象を向いてもよく、眼が光源に焦点を合わせるように回転されてもよい点を指摘しておく。実際には、代替的なシステムでは、被験者の頭部、光源、対象、およびカメラは、それらの相対位置が既知または測定済みである限りは任意の相対位置を有してもよく、1つまたは複数の距離および/または角度によって規定されてもよい。

システム100のブロック概略図が、図1Bに示される。光源102、対象104、およびカメラ114は、デバイス116と電気接続状態にある。さらに具体的には、光源102、対象104、およびカメラ114は、デバイス116の入力インターフェース118と電気接続状態にある。対象104は、図1Bでは入力インターフェース118を介してデバイス116と電気接続状態にあるように示され、対象は、デバイス116との間においてデータを送受信し得る。例えば、対象104は、閃光または画像または音などの注意誘引作用をもたらすことにより、被験者が対象に焦点を合わせるのを促進させてもよく、この注意誘引作用は、デバイス116により制御されてもよい。さらに、対象104は、データを収集しデバイス116にそのデータを送信する1つまたは複数のセンサを備えてもよい。しかし、対象104は、デバイス116と電気接続状態にある必要はなく、光源102からオフセットされた任意の対象であることが可能な点を指摘しておく。

また、デバイス116は、光源102、対象104、またはカメラ114から受信したデータを格納するためのメモリ120を備える。その目的のために、メモリ120は、入力インターフェース118と電気接続状態にある

また、デバイス116は、メモリ120に格納されたデータを処理するためのプロセッサ122を備える。特に、プロセッサ122は、カメラ114から受信しメモリ120に格納された画像データを処理するように構成される。画像データの処理におけるプロセッサ122の動作は、以下でさらに詳細に論じる。

また、デバイスは、デバイス116のユーザに情報を表示するためのディスプレイ124を備える。ディスプレイ124は、例えば以下に示すように被験者が斜視を有するか否かを判定するための検査の結果を表示するように構成されてもよい。また、いくつかの実施形態においては、ディスプレイ124は、タッチ表面を介してユーザからの入力を受信するように構成されてもよい。他のデバイスが、キーボードなどの他の手段を介してユーザによる入力を受けてもよい。

電気接続は、図1Bでは物理リンクとして示されるが、電気接続は、無線通信システムまたはネットワークなどの他の手段により実現されてもよい点を指摘しておく。

本明細書において説明される例示のシステムにおいては、光源102は、単一デバイス116においてカメラ114と共に配置される。さらに、プロセッサ122は、同一のデバイス116において光源102およびカメラ114と共に配置される。デバイス116は、カメラ、スマートフォン、PDA、ラップトップ、検眼鏡、または画像の取得が可能でありプロセッサ能力を備える任意の他のデバイスであってもよい。しかし、他の例示のシステムにおいては、光源102、カメラ114、およびプロセッサ122はそれぞれ、別個のデバイスに配置されてもよい点を指摘しておく。特定の一例示のシステムでは、光源102およびカメラ114は、取得画像を格納するようにさらに構成された単一デバイス内に含まれてもよい。この場合には、取得画像は、本明細書において開示されるように取得画像を処理するように構成されたプロセッサを備える別個のデバイスに転送され得る。

図2は、斜視を検出するための例示のシステム100を示す。このシステムは、カメラ114、光源102、およびプロセッサ122を備えるデバイス200を備える。対象104は、距離d_l-t110だけデバイス200からオフセットされる。デバイス200および対象104は、軸108に対して垂直であり破線204により画定された顔平面に対して平行である、破線202により画定されたデバイス平面内にそれぞれ位置する。顔平面204は、被験者の右眼206および左眼208の正面を横切るように図2において概略的に示される、被験者の顔によって画定される平面である。

右眼206および左眼208は、距離d_eyes210だけ離間される。デバイス200、ならびにより具体的には光源102およびカメラ114は、右眼206と左眼208との間の中心に位置し、平面204から距離d_d-f212だけ離れて位置決めされる。実際には、距離d_d-f212は、図2に図示されるように正確には規定されなくてもよく、例えば光源から被験者の頭部までの距離として単純に測定されてもよい。しかし、距離d_d-f212は、典型的には0.5メートル〜3メートルの範囲内であり、そのため距離d_d-f212の測定の不正確さが、基準反射オフセット(以下において説明される)の判定に大きな影響をもたらすことにはならない。他の例示の実施形態においては、距離d_d-f212は、カメラ114により測定されてもよい。

光源102は、線214および216に沿って眼206、208に光を放出するように構成される。これにより、この発せられた光214、216が眼206、208に接触する位置である眼206、208上の位置218、220にて光源反射部が見られる結果となる。光源は、眼206、208の角膜から反射される。

眼206、208は、眼206、208の裏側の黄斑の中心部である窩222、224を使用して対象104を見る。窩222、224は、視線226、228に沿って眼の瞳孔(図3に図示)を通して対象104を見る。

図3は、図2の左眼の拡大概略図を示す。図2においても示される図3の対応する特徴部は、同一の参照数字を付与される。

カッパ角300は、視線228と窩224および瞳孔302の中心から得られる線との間にて画定される。カッパ角は、眼科学の分野において既知の角度であり、したがって当業者には知られている。典型的には、カッパ角は、大多数の被験者にとってほぼ3つの角度である。本明細書において開示される例示の装置および方法では、カッパ角は、3つの角度として、または特定の母集団にとっての何らかの他の平均カッパ値として仮定され得る。他の例示の装置および方法では、カッパ角は、ある被験者について事前に測定されたものであってもよく、この測定値が、使用されてもよい。さらに、アルファ角304は、眼208の中心306にて眼208の仮想的中間点308と光源反射点220との間に画定され得る。また、アルファ304は、図2では軸108と視線216との間において示される。図2に示すアルファ304は、図3に示すアルファ304と同一の値を有する。なぜならばそれらは対応する角度であるからである。眼208の仮想的中間点308は、中心点306から得られ軸108に対して平行な線が、眼208の表面と交差する箇所である。この仮想的中間点308は、以下に示すように参照データの計算を補助する。

図2および図3を参照すると、非斜視眼において予想される反射オフセット距離310を表す参照データが判定され得る。この反射オフセット距離310は、瞳孔302の中心と光源反射部220との間の距離である。基準反射オフセット距離310を計算する例示の方法が、左眼208に関して以下で示される。同様の方法が、右眼206についても達成され得る。

アルファ304は、以下の式により判定される。

これは、距離d_d-fがデバイス平面202から眼208の中心306までの距離に等しいことを前提とし、この前提は、d_d-fが眼208の半径よりもはるかに大きい場合には問題のない前提となる。次いで、光源反射部220と仮想的中間点308との間の直線距離d_r-mが、以下の式により判定される。
d_r-m=tan(α)r
ここで、rは、眼208の半径であり、すなわち中心306から仮想的中間点308までの距離である。

ベータ角は、視線228と軸108に対して平行でありデバイス平面202に左窩224をつなぐ直線との間に画定され得る。d_d-fがrよりも大きく視線角が十分に小さい場合には問題のない前提となる、窩224が眼208の中心306の直ぐ後ろに位置することを前提とした場合に、ベータ角は、以下の式により判定され得る。

次に、眼208の表面上の仮想的中間点308と瞳孔302の中心との間の距離が、以下の式により判定され得る。
d_m-p=sin(β+κ)d
ここで、dは、眼208の直径である。

したがって、基準反射オフセット距離は、以下の式により判定される。
d_roffset=d_r-m+d_m-p

上記は、基準反射オフセットを判定するための1つの例示の方法を説明する。多数の他の方法が、基本的な三角関数の使用により採用され得る点を指摘しておく。上述の方法は、いくつかの前提を設けるものであり、その前提により、判定される基準反射オフセット値に対する著しい影響を伴わずに、計算速度が改善される。これらの前提は、距離d_d-f212が例えば眼の半径などの被験者の顔のエリア内の距離よりもはるかに大きく、軸108に対する視線226、228の角度が小さいという事実に基づく。しかし、かかる前提が問題となる場合、すなわち距離d_d-f212および例えば眼の半径などの被験者の顔のエリア内の距離の相対規模ならびに軸108に対する視線226、228の角度が、基準反射オフセット距離の精度に著しい影響を及ぼし始める場合には、基準反射オフセットを判定するより正確な方法が使用されてもよい。

斜視を検出するための検査の実施時には、被験者は、光源102に対面し対象104に眼206、208を向け焦点を合わせるように指示される。次いで、画像が、カメラ114により取得される。

図4を参照すると、斜視検出のために画像を処理する例示の方法が示される。

被験者の顔中の種々の特徴部に関連するピクセル値(例えば強度および色彩)を表すデータおよび被験者の眼領域内の種々の特徴部に関連するピクセル値を表すデータを含む、参照テーブルの一部を形成し得る参照データが用意される。例えば、参照データは、様々な皮膚タイプに典型的なRGB値の範囲、強膜ピクセルに典型的なRGB値の範囲、瞳孔ピクセルに典型的なRGB値の範囲等を含んでもよい。

画像データは、メモリ120からプロセッサ122が受信する400。プロセッサ122は、画像データが被験者の左右の眼206、208の両方を含むか否かを判定するために、および眼206、208の位置を判定するために、画像データを前処理する402。この目的のために、プロセッサ122は、上述の参照データを使用して、画像データのピクセルが被験者の左右の眼領域に関するピクセルを含むか否かを判定する。

画像データが被験者の眼206、208を含むと判定されると、眼の特徴部の正確な位置が判定される404。眼の特徴部の正確な位置を判定するために、プロセッサ122は、画像データ内のピクセルを再分類し、このデータを処理および解析する。より具体的には、本発明の非限定的な一例では、ピクセルの相対輝度が使用されることにより、各眼206、208について光源反射部218、220の中心および瞳孔302の中心に関する正確なパラメータ値が判定される。例示のシステムでは、プロセッサ122は、光源反射部218、220の中心と左右の眼206、208のそれぞれについての瞳孔302の中心とを位置特定するように構成される。

眼206、208のそれぞれの大まかな位置は、例えば瞳孔ゾーンおよび強膜ゾーンなどの、各眼領域の種々の部分/特徴部に関連する隣接し合うピクセルをグループ化し計数することによって判定される。これらのピクセルの加重中心が、計算され、これは、眼206、208の大まかな中心として解釈される。高さの4倍の幅を有し、各眼領域のピクセル数の4倍の面積を占める矩形が、各加重中心の周囲に画定される。

これらのピクセルは、眼領域の種々の特徴部のピクセルに関するRGB値に基づく再分類技術を使用して、この矩形内で再分類される。より具体的には、典型的な眼領域においては、約200、200、200のRGB値を有する強膜に関するピクセルと、約30、15、15のRGB値を有するまつ毛または瞳孔に関するピクセルとが存在することを考慮しつつ、各眼領域にてそれらのRGB値によりピクセルの計数が実施される。これらの値および以下に述べる同様の値は、参照データの例を限定するものではない点を理解されたい。

また、最も明るいピクセルが、左右の眼206、208の各矩形(眼領域)内で特定されることにより、光源反射部218、220が位置特定される。これらのピクセルは、約254、252、250のRGB値を有し得る。

プロセッサ122は、光源反射部218、220に関する最も明るいピクセルの個数を計数し、各眼における光源反射部218、220の大まかな加重中心を計算する。次いで、光源反射部218、220の大まかな半径(光源反射部218、220の範囲に対応するのに十分な大きさの)が、光源反射部ピクセルの個数の二乗根として判定され、境界正方形領域が、半径サイズの2倍の辺を有する各光源反射部218、220の周囲に画定される。

光源反射部218、220の中心および半径パラメータの大まかな値は、以下のようにより正確な値を達成するために使用される。

各境界正方形内では、ピクセルは、光源反射ピクセルの、典型的には非常な明るさと非常な暗さとの間の中間の値を有する光源反射部境界ピクセルの、および他のピクセルの典型的な値に関する対応する参照データにしたがって再分類される。より正確な加重光源反射部218、220中心が、光源反射部ピクセルの輝度をそれらの加重として使用することにより各眼206、208に関して計算される。加重中心の計算時に、明るいピクセルは1ピクセルとして計数され、境界ピクセルはその明るさに比例して1ピクセル未満として計数される。したがって、完全な明るさと完全な暗さとの間の中間のピクセルは、半ピクセルとして計数されることになる。ピクセルユニットにおいて新規に計算される中心は、整数であってもよくまたは整数でなくてもよい。

次いで、各眼の瞳孔ゾーンの中心が、矩形領域にて位置特定される。光源反射部218、220は、この矩形から除去される。したがって、プロセッサ122は、矩形領域の複製を作成し、複製画像を処理することによりそこから光源反射部218、220を除去し、瞳孔に関するピクセルで各ピクセルを置き換える。次いで、光源反射部218、220により占められるエリアに関連するピクセルが、付近の他の眼部ピクセルの加重平均であるRGB値を割り当てられる。置き換えられたピクセルはそれぞれ、光源反射部218、220の外部の最も近いピクセルのRGB値を割り当てられ、その結果として瞳孔ゾーンおよび虹彩ゾーンによる光源反射部220の大まかな置き換えがなされる。除去された光源反射部218、220内の置換ピクセルは、対応する参照データを使用して上述のように瞳孔、虹彩、強膜、およびその他(皮膚、まつ毛等を含む)に対応するように再分類される。

より具体的には、各眼領域の暗いピクセルは、約12、12、12のRGB値を有する瞳孔関連ピクセルとして分類され、これらのピクセル数が、判定される。次いで、これらの暗いピクセルの加重中心が、瞳孔の大まかな中心として判定され見なされる。瞳孔ゾーンの範囲に対応するのに十分な大きさの瞳孔の大まかな半径が、瞳孔関連ピクセル数の二乗根として判定され、半径の2倍の辺を有する正方形が、大まかな中心を囲むものとして画定される。

境界正方形内のピクセルは、「瞳孔ピクセル」(典型的には非常に暗い)、「瞳孔境界ピクセル」(典型的には若干より明るい値を有する)、および「他のピクセル」として再分類される。加重中心が、この分類を使用して計算され、瞳孔境界ピクセルは、それらの暗さに比例して加重を与えられる。その結果は、各眼の瞳孔302の正確な中心として見なされ、これは、ピクセルユニットにおいて整数であってもよくまたはなくてもよい。

各眼の瞳孔302の中心は、各眼について反射オフセット距離310を、すなわち光源反射部218、220と瞳孔302の中心との間の距離を判定する406ために、眼内の基準点として使用される。画像中の他の箇所が、反射オフセット距離310の判定のための基準点として使用されてもよい点を指摘しておく。例えば、眼の網膜の光反射である網膜反射は、反射オフセット距離310を判定するための基準点として使用されてもよい。以下で説明するように、例示の方法および装置で使用される光源は、任意の波長を有する光を放出してもよく、したがって、この光は、網膜反射を発生させるために使用されてもよい。例えば、特定の例示の方法および装置では、網膜反射は、可視光または赤外光を使用して発生させられてもよい。

判定された反射オフセット距離310は、上述の基準反射オフセット距離と比較されて、これら2つの差が計算される408。

次いで、この差が、差しきい値未満であるか否かが判定され410、これは、被験者が斜視を有するか否かを判定するために使用され得る。特に、この差が、差しきい値未満である場合には、システム100は、被験者が斜視を有さないと判定する。

例示の差しきい値は、0.07mm〜0.13mmの範囲内であってもよい。特定の例示の差しきい値は、0.1mmである。

判定410の結果が、ディスプレイ124を介してユーザに出力される。

差が、差しきい値よりも大きいと判定される場合には、これは、被験者が対象を見ていないか、または被験者が斜視であり対象を見ているかのいずれかを示唆し得る。したがって、差が、差しきい値よりも大きい場合には、システム100は、再検査が実施されるべきであるという示唆をユーザに出力してもよい。

図5を参照すると、光源102に対する複数の位置に対象104を有するシステムの構成が示される。図5では、複数の対象104a〜104hは、デバイス平面202内の種々の位置において示される。しかし、システムは、種々の位置のそれぞれへと移動可能な単一の対象104のみを備えてもよい点を指摘しておく。デバイス平面202は、図5を示す紙面に対して平行である。

図5の例示のシステムでは、8つの対象104a〜104hが、光源102に対して等角度で離間されて位置決めされる。さらに、光源102から対象104a〜104hのそれぞれまでの距離は、同一である。その結果、対象104a〜104hは、中心に光源102を有する仮想的円の円周上に配置される。代替的な例示のシステムが、他の個数の対象および/または他の対象構成を有してもよい点を指摘しておく。

図5のシステムを使用して被験者が斜視を有するか否かを判定する場合には、8つの画像が、取得され、上述のようにそれぞれ処理される。8つの各画像において、被験者は、対象104a〜104hの各1つに対して自身の眼を注視させる。図5の例示のシステムでは、同一の基準反射オフセット距離が、各取得画像に対して使用されてもよい。なぜならば、光源102と各対象104a〜104hとの間の距離は、同一であるからである。代替的には、異なる基準反射オフセット距離が、各画像ごとに判定され得る。

特に、個々の基準反射オフセット距離の判定は、光源102と各対象104a〜104hとの間の距離が同一でないシステムにおいては必要となり得る。かかる場合には、上述の基準反射オフセットを判定する原理が、必要に応じて変更された値を伴いつつ各画像に適用される。

図5のシステムの使用により、複数の画像中の共動斜視の検出が可能になる。共動斜視は、罹患した眼が被験者の全ての目視方向において斜視を有するというものである。全ての眼筋は適切に作動しており、したがって、これは非麻痺性斜視とも呼ばれる。共動斜視では、被験者の眼は、それぞれ異なる方向を常に向く。図5のシステムは、被験者がそれぞれ異なる方向を見ている複数の画像を取得するため、共動斜視の存在を判定することができる。

例示のシステムおよび方法では、画像しきい値が使用されてもよく、これにより、差が下限差しきい値未満である画像の数が、画像しきい値を上回る場合に、被験者は、共動斜視を有さないと判定される。

図5の例示のシステムでは、画像しきい値は、5つの画像であってもよい。他の例示のシステムでは、画像しきい値は、取得画像数の50%超であってもよい。

例示のシステムおよび方法は、下限差しきい値(上記で定義された)および上述の下限しきい値より高い上限差しきい値を備えてもよい。上限しきい値は、被験者が対象を見ているか否かを判定するためのものである。すなわち、判定された反射オフセット距離と基準反射オフセット差との間の差が、上限しきい値を上回るほどの大きさである場合には、これは、被験者が対象を見ていなかったに違いないことを示唆する。したがって、この差が、上限しきい値を上回る場合には、ユーザは、上述のように別の検査を受けるように指示され、現在の検査の結果は、棄却される。

例示のシステムでは、プロセッサ122は、光源102、対象104、および被験者の相対位置に基づき、基準反射オフセット距離310を判定し得る。この情報は、光源102と対象104と被験者との間の各距離を測定し、プロセッサにそれらの距離を入力し得る、システムのユーザによって提供され得る。次いで、プロセッサは、基準反射オフセット距離310を図4の方法の一部として判定し得る。

しかし、プロセッサ122が基準反射オフセット距離310を判定することは、本明細書において開示されるシステムおよび方法の本質的特徴ではない点を指摘しておく。例示のシステムおよび方法では、画像は、システムが被験者に対して所定のレイアウトに構成される間に取得され得る。すなわち、光源102と対象104との間の距離および顔平面204とデバイス平面202との間の距離は、予め定められてもよく、システム100は、その予め定められたレイアウトに構成されてもよい。かかる場合には、基準反射オフセット距離310は、事前に計算され、プロセッサに供給されてもよい。

例示のシステムは、カメラフラッシュなどの光源と組み合わせて写真を撮影するように構成されたカメラ部と、多彩閃光LED光などの注視対象とを備えるデバイスを備えてもよい。例示のシステムでは、注視対象は、カメラ部自体の一部を形成するが、典型的には5〜10センチメートルの範囲内である距離だけ一方側へとオフセットされる。カメラ部は、各眼から等距離に位置し、典型的には患者に真っ直ぐに対面する。

被験者の画像の取得は、本明細書において開示されるシステムおよび方法の本質的特徴ではない点を指摘しておく。例示のシステムでは、画像は、事前におよびプロセッサから離れた場所にて取得されたものであってもよく、斜視検出用のプロセッサに送信されてもよい。

「カメラ」という用語は、電磁スペクトルの任意の部分の電磁放射を検出するように構成された任意のカメラまたはセンサを包含する点を指摘しておく。したがって、カメラは、電磁スペクトルの任意の部分の電磁放射を使用して画像を取得するように構成されてもよい。したがって、カメラは、電磁スペクトルの任意の部分の電磁放射を検出するための1つまたは複数のセンサを備えてもよい。

本明細書において開示される特定の方法および装置では、カメラは、赤外光、可視光、および紫外光を包含する光スペクトルを使用して画像を取得するように構成されてもよい。したがって、カメラは、赤外電磁放射、可視電磁放射、および紫外電磁放射の中の1つまたは複数を検出するための1つまたは複数のセンサを備えてもよい。

さらに、例示の方法および装置で使用される光源は、カメラにより感知される電磁放射に対応する電磁放射を放出するように構成されてもよい。カメラが、赤外電磁放射を使用して画像を取得するように構成される場合には、光源は、赤外電磁放射を放出するように構成されてもよく、可視電磁放射および紫外電磁放射に関しても同様である。例示の方法および装置では、対象104からオフセットされる光源102は、赤外光を放出するように構成されてもよい。代替的には、光源102は、可視光を放出するように構成されてもよく、システム100は、赤外光および/または紫外光を放出するように構成された1つまたは複数のさらなる光源を備えてもよい。1つまたは複数のさらなる光源は、カメラ114により検出可能な網膜反射を発生させるように構成されてもよい。

他の例示の装置および方法では、光源102は、連続赤外光を放出し、被験者の眼において網膜反射および角膜反射を発生させるように構成されてもよい。カメラ114は、被験者の眼の赤外画像を取得するように操作されてもよく、網膜反射および/または角膜反射は、画像が斜視を示すか否かを判定するために使用されてもよい。

有利には、本明細書において開示される赤外画像は、瞳孔拡張(およびしたがって網膜反射)が増大するように暗条件にて取得されてもよい。

本明細書においては、「赤外電磁放射」という用語は、300GHz〜400THzの範囲内の周波数(1mm〜750nmの範囲内の波長)を有する電磁放射を包含する。さらに、赤外放射は、3つのサブグループに、すなわち、300GHz〜30THzの範囲内の周波数(1mm〜10μmの範囲内の波長)を有する電磁放射を包含する遠赤外放射、30THz〜120THzの範囲内の周波数(10μm〜2.5μmの範囲内の波長)を有する電磁放射を包含する中赤外放射、および120THz〜400THzの範囲内の周波数(2.5μm〜750nmの範囲内の波長)を有する電磁放射を包含する近赤外放射に分割され得る。

本明細書においては、「可視電磁放射」という用語は、ヒトの眼に見える全ての光を包含し、これは、400THz〜790THzの範囲内の周波数(750nm〜380nmの範囲内の波長)を有する電磁放射を含む。

本明細書においては、「紫外電磁放射」という用語は、30PHz〜790THzの範囲内の周波数(10nm〜380nmの範囲内の波長)を有する電磁放射を包含する。

さらに、本明細書においては、「画像」という用語は、動画データおよび静止画像データを包含することを指摘しておく。したがって、本明細書において開示される方法および装置は、動画データおよび/または静止カメラ画像データを使用して実装され得る。すなわち、カメラは、動画データおよび/または静止画像データを取得するように構成され得る。さらに、方法は、動画データおよび/または静止画像データに対して実施されてもよい。動画データおよび静止画像データは、上記に示すように、電磁スペクトルの任意の部分の電磁放射を使用して取得されてもよい。

さらに、本明細書において開示される方法および装置は、指摘しておく。

当業者は、添付の特許請求の範囲において規定されるような本発明の範囲から逸脱することなく、本発明のさらなる実施形態を予期することが可能であろう。特に、本発明は、斜視の判定に関連して説明されたが、本発明の他の眼の症状に対して適用することが可能であり得ることが理解されよう。

100 システム
102 光源
104 対象
106 頭部
108 軸
110 距離
112 破線
114 カメラ
116 デバイス
118 入力インターフェース
120 メモリ
122 プロセッサ
124 ディスプレイ

Claims

斜視を検出するために、光源を備える装置および前記光源からオフセットされた対象を使用して取得されたものである少なくとも1つの画像を処理する方法であって、被験者の左右の眼のそれぞれについて、
前記眼の基準点と前記眼の上の光源の反射部との間の距離である反射オフセット距離を前記画像から判定するステップと、
前記反射オフセット距離と対応する左眼または右眼についての基準反射オフセット距離との差を判定するステップであって、前記基準反射オフセット距離は、前記光源、前記対象、および前記被験者の頭部の相対位置に基づき判定されたものである、ステップと、
前記差が差しきい値未満であるか否かを判定するステップと
を含む、方法。
前記画像は、前記光源および前記対象が前記被験者が向いている方向を画定する軸に対して垂直なデバイス平面内に位置決めされた装置を使用して取得されたものである、請求項1に記載の方法。
前記画像は、前記対象、前記光源、および前記被験者の頭部が、直角三角形を成すように、前記光源および前記対象の一方が、前記被験者が向いている方向を画定する軸上において前記被験者の正面に位置決めされた装置を使用して取得されたものである、請求項2に記載の方法。
前記画像は、前記光源が前記被験者が向いている方向を画定する軸上に位置決めされた装置を使用して取得されたものである、請求項3に記載の方法。
前記画像を取得するステップをさらに含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
前記対象は、注意誘引作用を備え、前記画像を取得する前記ステップは、前記被験者の眼が前記対象を注視するように、前記被験者の注意を引き付けるために前記注意誘引作用を実施するステップを含む、請求項5に記載の方法。
前記画像は、前記注意誘引作用が実施されている間に取得される、請求項6に記載の方法。
前記注意誘引作用は、光、閃光、および音発生手段の中の1つまたは複数を備える、請求項6または7に記載の方法。
前記対象に自身の眼を注視させるように前記被験者に指示するステップをさらに含む、請求項5から8のいずれか一項に記載の方法。
前記基準反射オフセット距離は、前記光源から前記対象までの距離および前記光源または前記対象から前記被験者の頭部までの距離に基づき判定されたものである、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
前記基準反射オフセット距離は、前記被験者が向いている方向を画定する軸に沿ってデバイス平面から前記被験者の頭部までの距離に基づき判定されたものである、請求項2から10のいずれか一項に記載の方法。
前記基準反射オフセット距離を判定するステップをさらに含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
前記眼の前記基準点は、前記眼の瞳孔の中心を含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
前記差が前記差しきい値未満である場合には、前記被験者の眼の画像中に斜視が存在しないと判定するステップをさらに含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
前記少なくとも1つの画像は、複数の画像を備え、前記複数の画像のそれぞれが、前記光源に対して異なる位置にある前記対象を用いて取得されたものである、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
前記複数の画像は、前記光源に対して複数の角度離間された位置にある前記対象を用いて取得されたものである、請求項15に記載の方法。
前記複数の角度離間された位置は、均等に角度離間される、請求項16に記載の方法。
前記差が前記差しきい値未満である画像数が、画像しきい値を上回るか否かを判定するステップをさらに含む、請求項15から17のいずれか一項に記載の方法。
前記画像数が前記画像しきい値を上回る場合に、前記被験者が共動斜視を有さないと判定するステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。
前記差しきい値は、下限しきい値であり、
前記差が前記下限しきい値を上回る場合に、前記差が上限しきい値を上回るか否かを判定するステップ
をさらに含む、請求項1から19のいずれか一項に記載の方法。
前記被験者は、前記差が前記上限しきい値を上回る場合に前記対象を見ていないと判定するステップをさらに含む、請求項20に記載の方法。
前記少なくとも1つの画像は、電磁スペクトル中の任意の電磁放射の検出により取得されたものである、請求項1から21のいずれか一項に記載の方法。
前記少なくとも1つの画像は、赤外線電磁放射、可視電磁放射、および紫外電磁放射の中の少なくとも1つの検出により取得されたものである、請求項22に記載の方法。
前記少なくとも1つの画像は、動画データおよび静止画像データの少なくとも一方を備える、請求項1から23のいずれか一項に記載の方法。
コンピュータ上で実行される場合に、請求項1から24のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成されたコンピュータプログラムコードを備えるコンピュータプログラム。
請求項1から24のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されたプロセッサ
を備える装置。
前記プロセッサと電気接続状態にそれぞれあるカメラおよび光源をさらに備え、前記カメラは、前記光源が光を放出している間に画像を取得するように構成される、請求項26に記載の装置。
前記カメラは、電磁スペクトル中の任意の電磁放射の検出により画像を取得するように構成される、請求項27に記載の装置。
前記カメラは、赤外電磁放射、可視電磁放射、および紫外電磁放射の中の少なくとも1つの検出により画像を取得するように構成される、請求項27または28に記載の装置。
前記光源は、前記カメラにより検出可能な電磁放射に対応する電磁放射を放出するように構成される、請求項28または29に記載の装置。
第2の光源をさらに備え、第1の光源は、可視電磁放射を放出するように構成され、前記第2の光源は、赤外電磁放射を放出するように構成され、前記第2の光源は、前記対象を見ている被験者の眼中に網膜反射を発生させるように位置決めされる、請求項26から30のいずれか一項に記載の装置。
カメラは、動画データおよび静止画像データの少なくとも一方を取得するように構成される、請求項26から31のいずれか一項に記載の装置。
斜視を検出するために少なくとも1つの画像を処理するためのシステムであって、
カメラと、
光源と、
前記光源からオフセットされた対象と、
前記カメラおよび前記光源と電気接続状態にあるプロセッサと
を備え、
前記カメラは、前記光源が光を放出している間に画像を取得するように構成され、
前記プロセッサは、請求項1から24のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成される、システム。
請求項26から32のいずれか一項に記載の装置と、
対象と
を備えるパーツのキット。
斜視を検出するために、光源を備える装置および前記光源からオフセットされた対象を使用して取得された少なくとも1つの画像を処理するためのデバイスであって、
カメラから画像データを受信するように構成された入力インターフェースと、
前記カメラから受信した画像データを格納するためのメモリと、
眼の基準点と前記眼の上の光源の反射部との間の距離である反射オフセット距離を前記画像データ内で判定すること、
前記反射オフセット距離と対応する左眼または右眼についての基準反射オフセット距離との差を判定することであって、前記基準反射オフセット距離は、前記光源、前記対象、および被験者の頭部の相対位置に基づき判定されたものである、判定すること、および
前記差が差しきい値未満であるか否かを判定すること
によって、被験者の左右の眼のそれぞれについて前記画像データを処理するように構成されたプロセッサと
を備える、デバイス。
前記画像データを取得し前記入力インターフェースに前記画像データを送信するように構成されたカメラをさらに備える、請求項35に記載のデバイス。
光源をさらに備え、前記カメラは、前記光源が光を放出している間に前記画像データを取得するように構成される、請求項36に記載のデバイス。
前記被験者が斜視を有するか否かに関する情報をユーザに表示するように構成されたディスプレイをさらに備える、請求項35から37のいずれか一項に記載のデバイス。
実質的に添付の図面を参照として本明細書において説明されるような方法。
実質的に添付の図面を参照として本明細書において説明されるような装置。
実質的に添付の図面を参照として本明細書において説明されるようなシステム。