JP2022548111A - 涙液層破壊を検出するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

涙液層破壊を検出するための装置および方法が、患者（１００）の少なくとも１つの目（１０１）の前に位置決めされ、患者の目において反射するパターンを有する試験チャート（１０）を有するバックライト付き半透明板と、画像を処理および分析するための手段が設けられる計算システム（３０）に接続される少なくとも１つのデジタル写真カメラ（２１、２２）であって、カメラのレンズが、患者の目における試験チャート（１０）のパターンの反射を写真撮影するために、患者の目の方を向く、少なくとも１つのデジタル写真カメラと、を備え、試験チャート（１０）は、パターンを形成する交互の水平または鉛直の透明線および不透明線（１２）の形態での線の連続と、カメラレンズを向く少なくとも１つの開口と、を有する。

Description

本発明は、ドライアイ症状の検出の分野に関する。

ドライアイ症状を評価するための試験には、医者がフルオレセインを使用し、患者の涙液層における変化を直接的に観察する試験がある。このいわゆる侵襲的な試験は、概して、最初の涙液層破壊が現れるのに取られる時間を測定する。

非侵襲的な破壊時間を測定する非侵襲的な試験も存在する。この試験は、涙液層の品質を評価し、目蓋のまばたきと涙液層の破壊との間の時間を決定可能にし、同心の円および径方向の線から作られたパターンが設けられた試験チャートの角膜からの反射を使用する。

層が破壊するとき、反射されたパターンの線および／または円が変形することになるか、または、反射したパターンの領域が失われる。

反射したパターンの画像は、カメラによって連続的に取得され、パターンの変形を検出すること、および、そこから層破壊領域の出現の時間を推定すること、を目的として、時間に伴うパターンの変化を分析するコンピュータ処理システムによって処理される。

現在利用可能な装置は、同心の円および径方向の線から作られたパターンをしばしば使用する。これはいくつかの種類の問題をもたらす。

試験チャートの形のため、および、円盤区域による角膜の覆いのため、空間分解能が、領域のその中心におけるよりも縁において本質的に悪い。

径方向の線が集束する領域の中心では、パターンの変形を決定することが困難である。

空間分解能を増加させるために、試験チャートのパターンの密度は増加させられなければならない。さらに、最も可能性の高い円を画像において見出す必要があり、画像における点がその可能性の高い円に属するのかを評価させる必要があり、属すると仮定される円への所与の点の距離を計算させる必要がある、円の変形を検出するためのアルゴリズムが、複雑であり、画像に基づいて破壊領域を検出するために取られる処理および計算の時間は相当なものである。

そのため、一方で、同心の円および径方向の線の従来のパターンを用いる装置は空間分解能において均一性を欠き、他方で、領域の縁における増加した分解能は計算時間に悪影響を与える、ことが明らかとなる。

この方法の低い分解能のため、測定は不正確で過大評価された破壊時間を結果的にもたらす可能性がある。

したがって、涙液層破壊が起こったかどうかについて実際に不確実性があり、さらに、最も可能性の高い円を画像において見出す必要があり、画像における点がその可能性の高い円に属するのかを評価させる必要があり、属すると仮定される円への所与の点の距離を計算させる必要がある、円の変形を検出するためのアルゴリズムは、複雑であり、画像に基づいて破壊領域を検出するために取られる処理および計算の時間は相当なものである。また、上記で見られるように、測定精度が低く、この原理を用いる機械は、特に、円および径方向の線から成るパターンの中心からの距離に伴って分解能が低下するため、小さい破壊を測定するのに十分な感度がない。しかしながら、医者は、診断を実行するために、信頼できる再現可能な測定を必要とする。

本発明は、状況を改善し、明るい線および暗い線から作られるパターンを備える装置を使用するために、および、角膜からのこのパターンの反射を観察するために、最初に準備をする。

このために、本発明は、第１の態様によれば、涙液層の１つ以上の破壊を検出するための装置であって、患者の少なくとも１つの目の前に位置決めされ、患者の目から反射されるパターンが設けられる試験チャートが搭載されるバックライト付き半透明板と、測定装置の内部または外部にあり、画像を処理および分析するための手段が設けられる計算システムに接続される少なくとも１つのデジタル写真カメラであって、カメラの対物レンズが、患者の目からの試験チャートのパターンの反射を写真撮影するために、患者の目の方を向く、少なくとも１つのデジタル写真カメラと、を備え、試験チャートには、前記パターンを作り上げる水平または鉛直の透明線および不透明線の交互の形態を取る線の連続と、カメラの対物レンズを向く少なくとも１つの開口と、が設けられ、透明線は、バックライト付き半透明板において、患者の目から反射される明るい線を形成し、不透明線は暗い線として反射され、画像を処理および分析するための手段は、患者の目から反射される試験チャートのパターンの前記明るい線または前記暗い線の変形を検出するように、および、これらの変形によって明らかにされる涙液層破壊を特定するように構成される、装置を提案する。

明るい線と暗い線との交互における明るい線および暗い線の検出に基づく本発明の装置は、円形パターンを伴う試験チャートを用いる装置の問題を回避し、層破壊の良好な検出を可能にするが、最初に見たとき、目には不適切に現れ、球形の湾曲を有する。

さらに、パターンの分解能は、測定される領域全体にわたって均一なままであるため、本発明は、実行される涙液層破壊の成長の進行を明らかにする測定の連続を可能にする。

以下の段落に記載されている装置の特徴は、任意選択で実施され得る。それら特徴は、互いから独立して、または、互いとの組み合わせで、実施され得る。

線の連続のうちの線は、好ましくは平行な線である。

線の幅は、有利には、試験チャートの正中線から試験チャートの縁に向けて増大する。

試験チャートには、鉛直の母線を用いて生成される円筒形の湾曲が設けられる。

試験チャートは、有利には、患者の目の角膜のほとんどにおいて画像を生成するのに十分な大きさのものであり、例えば、人の視界のほとんどを満たすように設計される。

画像を処理および分析するための手段は、有利には、画像をグレースケールに変換するための手段を備え得る。

画像を処理および分析するための手段は、有利には、異方性バンドパスフィルタリング手段を備え得る。

画像を処理および分析するための手段は、有利には、線の方向に対して垂直な画素の連続において画像を分析するための手段と、前記画素の連続において輝く区分または暗い区分を捜索するための手段と、前記輝く区分または前記暗い区分の大きさを定量化するための、および、パターンの線の画像と大きさが不適合である区分を除去するための手段と、を備え得る。

画像を処理および分析するための手段は、有利には、対象物の輝く区分または暗い区分を印付ける／分類するための手段を備えてもよく、その印付ける／分類するための手段は、パターンの輝く線または暗い線の長さに対応する第１の対象物を再構成するのに適する、および、前記明るい線または前記暗い線と不適合な形の第２の対象物を除去するのに適する。

画像を処理および分析するための手段は、有利には、同じ軸における明るい線または暗い線の長さを結合するための計算手段と、前記線の縁を代表するＲＭＳ曲線を計算するように明るい線または暗い線のデータについて多項式回帰を計算するための手段と、前記曲線への距離が所与の公差値より大きい線の縁の像点について、涙液層の破壊の領域を検出するための計算手段と、を備え得る。

先に記載されている試験チャートから独立して使用され得る本特許出願の別の態様によれば、装置は、虹彩の認識および追跡に基づいて患者の片目または両目を追跡するための手段を備え得る。

これらの手段は、ここでは、検出された涙液層破壊を分析された目と一列にすることを可能にするが、虹彩を追跡することが望まれる他の状況で使用されてもよい。

本特許出願の装置のある具体的な態様によれば、試験チャートと１つ以上のカメラとを担持するバックライト付き半透明板が、患者の頭が圧し掛かる支持部が搭載される眼科構造体などの眼科測定装置に組み込まれるか、または、患者によって着用されるヘッドセットに組み込まれる。

本特許出願は、先に記載されているものなどの装置を用いて涙液層破壊を検出するための方法であって、開始時間を伝える目蓋のまばたきを検出するステップと、画像を連続的に取り込むこと、および、開始時間から次の目蓋のまばたきまでの破壊の領域を計算すること、を含む少なくとも１つのシーケンスを実施するステップと、を含む方法にさらに関する。

以下の段落に記載されている方法の特徴は、任意選択で実施され得る。それら特徴は、互いから独立して、または、互いとの組み合わせで、実施され得る。

方法は、画像を、０．２～０．５秒ごと、好ましくは０．３秒ごとに取り込むステップを含み得る。

方法は、有利には、各々の取り込まれた画像について、
－ 画像をグレースケールに変換するステップと、
－ 口径食を低下させるために、および、画像の輝度の均一性を増加させるために、異方性バンドパスフィルタを用いて変換された画像をフィルタリングするステップと、
－ 画像における輝く区分または暗い区分を縦列ごとに捜索するステップ、前記輝く区分または前記暗い区分の大きさを定量化するステップ、および、パターンの線との対応と大きさが不適合である区分を除去するステップと、
－ 対象物の輝く区分または暗い区分を印付ける／分類するステップ、パターンの線の長さを形成する対象物に対応する前記対象物のうちの第１のものを再構成するステップ、および、パターンの前記線と不適合である形の前記対象物のうちの第２のものを除去するステップと、
－ 同じレベルの線の長さを結合するステップ、および、線の縁のＲＭＳ曲線を計算するように、線のデータについて多項式回帰を計算するためのステップと、
－ 前記曲線への線の縁の点の距離を計算することで涙液層の破壊の領域を計算するステップであって、前記破壊の領域は、前記曲線への距離が所与の公差値より大きい線の縁に対応する、ステップと、
を含む一連の処理および分析のステップを含む。

この方法では、異方性フィルタリングおよび多項式回帰は、素早い画像処理と、涙液層破壊によって引き起こされる欠陥の良好な検出と、を共に保証する画像処理手段である。

他の方法で使用され得る本特許出願の一態様によれば、方法は、虹彩追跡方法を用いて患者の片目または両目を追跡するステップを含む。これらのステップは、検出された涙液層の破壊の領域を、分析された目に対して再位置決めすることができる。

目を追跡するステップは、
－ 目の水平軸に沿って、上昇する暗いから明るいへの移行部、および、下降する明るいから暗いへの移行部の対を生成するために、目の幅の方向に適用される異方性バンドパスフィルタの適用を介して画像を最初に変換するステップと、
－ 画像における輝く領域を必ず代表する区分を形成する上昇および下降の移行部の対を見つけ出すために画像を区分けするステップと、
－ パターンを備える中心領域、ならびに、画像の上領域および下領域から明るい区分を除去する、画像をフィルタリングするステップと、
－ 明るい区分を考慮し、画像の他の領域はこの分析においてもはや考慮されず、画像の左における明るい区分の右端、および、画像の右における明るい区分の左端に基づいて、虹彩の周辺のＲＭＳ円を最初に計算するステップと、
－ ＲＭＳ円から非常に遠い点を除去するステップと、
－ 残りの点に関して、虹彩の輪郭に追従するためにＲＭＳ円（９３）を計算する新たなステップと、
を含み得る。

本特許出願は、破壊を検出するための方法を実施するための命令を含むコンピュータプログラムと、このプログラムが処理装置によって実行される目追跡方法と、をさらに提供する。

このプログラムは、処理装置によって実行されるとき、方法を実施するためのプログラムが保存されるコンピュータ読取可能不揮発性記憶媒体に保存され得る。

本出願は、最後に、本発明の装置の実施のための試験チャートであって、その試験チャートは、上に不透明線が印刷またはスクリーン印刷されている透明なポリマ膜を用いて製作され、試験チャートの真中領域における不透明フレームによって取り囲まれる少なくとも１つの孔を備え、前記膜は、装置のバックライト付き半透明板に位置決めされるように設計される、試験チャートを提案する。

本発明の他の特徴、詳細、および利点は、以下に続く詳細な記載を読むことと、添付の図面を分析することとから明らかとなる。

本発明のパターンが設けられる試験チャートの顔の方を向く平面図である。 本特許出願の装置の概略図である。 本特許出願の状況において使用可能な測定装置の第１の例を示す図である。 第１の処置ステップに追従する患者の目の画像を示す図である。 図４の目の画像を処理する様々なステップを示す図である。 図４の目の画像を処理する様々なステップを示す図である。 図４の目の画像を処理する様々なステップを示す図である。 図４の目の画像を処理する様々なステップを示す図である。 図４の目の画像を処理する様々なステップを示す図である。 図５Ｅの詳細を示す図である。 図５Ｅの詳細を示す図である。 画像分析の後の図４の目の画像を示す図である。 カメラの方を見ている患者の目の画像を示す図である。 本出願の一態様による図８の目の虹彩の位置を決定するステップを示す図である。 本出願の一態様による図８の目の虹彩の位置を決定するステップを示す図である。 本出願の一態様による図８の目の虹彩の位置を決定するステップを示す図である。 凝視がカメラから逸脱している患者の目の画像を示す図である。 本出願の一態様による図１０の目の虹彩の位置を決定するステップを示す図である。 本出願の一態様による図１０の目の虹彩の位置を決定するステップを示す図である。 本出願の一態様による図１０の目の虹彩の位置を決定するステップを示す図である。 涙液層破壊の領域を検出するための方法を示す概略図である。 目に関係する参照のフレームにおける涙液層破壊の再位置決め領域のための方法を示す概略図である。

図面および以下の記載は、本特許出願の主題をより良く理解するために用いられるだけでなく、適切である場合にはその定義にも寄与する可能性がある実施形態の１つ以上の例を記載している。

本特許出願による涙液層破壊を検出するための方法および装置は、交互の真っ直ぐで平行な線１２、１３から作られたパターン１１を備える透明なポリマ膜から製作された試験チャート１０（図１に示されている）を使用する。パターンは、光源の光を通過させる透明線１３によって分離された、例えば黒線といった不透明線１２を備え、光源の光は、明るい線を生成するようにパターンの後の半透明担持体を通過し、パターンの明るい線は患者の片目または両目から反射される。

この例では、試験チャート１０のパターン１１は、試験チャートの上および下の境界を除いて、１２本の不透明線１２を備える。これらの不透明線は、透明線１３によって分離され、半透明な正中線において中心付けられている。試験チャートは、取り扱うのをより容易にするために、プラスチックフレームに搭載され得る。

習慣的に、患者の目を通過する軸に対して平行な軸は水平軸と呼ばれ、この軸に対して垂直な軸は鉛直軸と呼ばれ、図示されている例では、パターンの線は水平である。

図２に示されているように、そのプラスチック担持体１０ｂにおける試験チャート１０は、カメラの対物レンズの通るための孔がそれ自体に穿孔されている半透明担持体１０ａに位置決めされており、装置は、パターンを照らすために、パターンの担持体の背後において拡散光源２３を使用する。パターンの反射は、１つまたは２つのデジタルカメラによって観察され、両方の目を観察するために、２つのデジタルカメラ２１、２２が設けられている。

拡散光源２３は、一体の箱もしくは球によって生成され得るか、または、例えばＬＣＤバックライトと同様であり得る。

試験チャートには、水平の正中線において不透明フレーム１５に中心付けられる２つの空の領域１４が設けられる。空の領域は、図１に示されているように、平均的な瞳孔間距離に対応する距離によって分離される。図２に戻ると、カメラは、空の領域の後で、患者１００の目１０１の前に位置決めされている。カメラの対物レンズが、空の領域を通じて、患者の目をフィルム撮影または写真撮影する。空の領域は、試験チャートの基材の光学特性およびそのきれいさの度合いが画像形成と適合する（透明で散乱しない）場合、試験チャートの透明な基材領域によって置き換えられてもよい。

カメラは、例えば、１／４インチセンサを伴うＣＭＯＳカメラである。図示されている非限定的な例によれば、透明な領域は、カメラの対物レンズに適する直径の円形の孔である。４ｍｍの程度の長さの焦点距離の光学系を伴うカメラについては、１４ｍｍの程度の孔が設けられ、不透明フレームは、１６ｍｍｘ１６ｍｍの度合いの不透明の正方形である。これらのフレームの目的は、カメラの対物レンズを受け入れる孔の上流の線を正確に仕切ることである。

実施形態のこの例では、１つ以上のカメラは、１９２０×１０８０の解像度を伴う画像を送り、この解像度は、システムにおける計算負荷を過度に増加させることなく層破壊の分析を得るのに十分である。

ビデオ信号またはカメラの信号は、測定装置の内部または外部のいずれかにある計算処理装置３０または計算システムへと送られ、この処理装置の重複を回避するために、２つのカメラのビデオ信号は、マルチプレクサを介して装置の回路基板２４へと通され、マルチプレクサは、ビデオ通路のいずれかを、望まれるように処理装置３０へと送らせる。

カメラは、患者の角膜から反射されたパターンの線の画像をフィルム撮影または写真撮影する。角膜は、良好な近似として、球形の光屈折境界面であると見なすことができ、大きな像面湾曲を有し、画像は実質的な歪みを呈する。この歪みを少なくとも部分的に相殺するために、および、取り込まれた画像において、線の幅がパターンの正中軸から画像の縁までほとんど変化しないことを確保するために、試験チャートのパターンは、間隔が、パターンの中心線から、線と平行である担持体の縁まで増加する、線を備える。例えば、中央の白線は約２．８ｍｍの高さを有し、隣接する黒線は２．２ｍｍの高さを有するが、最後の白線は３．８ｍｍの高さを有し、これらの白線に先立つ黒線は２．８ｍｍの高さを有し、その漸進は、標準的な目の湾曲を相殺するように最適化されている。記載されている方法では、明るい線は、破壊の領域を見つけ出すために使用される。明るい線の数および幅は、所与の例と異なってもよいが、１つ以上のカメラの分解能を考えて、層破壊の領域の有意な検出を達成するのに十分な解像度を得るように選択される。

本特許出願の状況において、白線は、角膜の光屈折境界面によって反射されて目立つことになるが、目の眼球結膜および虹彩から後方散乱させられ、暗い線と明るい線との交互が、対照的に、試験チャートの透明な面積と試験チャートの全面積との間の比に輝度が依存する連続的な背景を形成する。

図２では、試験チャートは、上方から見られるとき、円筒形の一部分を形成するように、および、試験チャートの画像が角膜のほとんどを覆うように患者の頭１００の湾曲に追従するように、鉛直軸の周りに湾曲される。

そのための理由は以下のとおりとなる。
ａ．光学的共役
カメラは、角膜からの試験チャートの反射を見ることになり、これは、良好な近似として、約８ｍｍまたは４ｍｍの焦点距離の半径を伴う球形の鏡になると見なされる。この短い焦点距離を前提として、試験チャート（光学的共役における対象物）は、十分に大きくなるように、つまり、虹彩の外径に対して大きさが同等となるように、角膜によって反射される画像の大きさに対して十分に大きくなければならない。これは、マスクの大きさを決定するものである。
ｂ．測光
試験チャートが視認可能となるように、試験チャートの最も端の縁からの光線は、対象の瞳孔に入らなければならない。角膜は大きな湾曲の鏡であるため、領域の縁において、角膜に達する光線がグレージングとなることが必要である。

これは、試験チャートの湾曲を正当化するものである。

図３では、測定装置は、顎および額の台を伴う眼科構造体に搭載され、その構造体は、直立部４４と、カメラが内蔵され、患者がその前に身を置き、支持部４５の上に顎を載せる前湾曲面において試験チャート１０を受け入れるケーシング４３と、を備える。このような構造体であれば、患者の目は、４ｍｍの焦点距離のカメラについて、試験チャートから約５０ｍｍの距離になる。測定装置は、患者によって着用されるヘッドセットに組み込まれてもよい。

カメラに対する目の位置における変化（ある個人と次の個人とで瞳孔間距離が異なる）を許容する場合、焦点距離と距離とは、目全体が見えるように選択される。次に、患者の瞳孔において中心付けられる興味のあるウインドウが、画像において瞳孔の中心を印付ける操作者の行為を介して選択される。

試験チャートの線が画像においてシャープとなるように、焦点はサムホイール４２で調整される。

本特許出願の測定方法の目的は、目の乾燥の領域および涙液層破壊の領域の発達を検出および測定することである。測定方法は、両目または片目のまばたきの後、０．２～０．５秒間の程度、実際には０．３秒間の程度の繰り返し速さで患者の片目または両目の画像を繰り返し取り込むことを含む。

方法は、水平である線、つまり、患者の２つの瞳孔を通過する軸に沿って延びる線から成る試験チャートの状況で主に記載されているが、特には、画素の連続を処理するための手段、および、以下に記載されている異方性バンドパスフィルタ、の９０°の回転を用いて、適応させることができる。さらに、明るい線の検出の状況で記載されている方法は、暗い線の検出に適応させることができる。

計算システム３０では、測定ステップは、患者の目の元の画像の取り込みから始まって、以下のことを含む画像処理ステップを含む。
－ 画像をグレースケールへと変換すること（図１２のステップ２０５）であり、その結果の例が図４に示されており、カメラの対物レンズを包囲するフレーム５２の画像を伴う虹彩５０におけるパターンの画像５１が見られる。この画像において、および、元のカラー画像において、反射した明るい線の形は、局所的な欠陥（特に、涙液層の変形を専ら暗示する不規則な線の縁）を含む。
－ 第２のステップ（図１２のステップ２１０）が、異方性バンドパスフィルタを適用することを含み、このフィルタは、反射した線の方向に対して垂直な方向、つまり、いずれかの鉛直方向に適用され、そのため、水平の線から成る試験チャート、または、鉛直線から成る試験チャートの場合、画像の画素の縦列に適用され、鉛直線から成る試験チャートの場合、画像は、水平方向に向けられた明るい線を得るために９０°回転させられ、フィルタは、グレースケールのレベル同士の間の突然の移行を通過させるように、および、垂直方向における低い空間周波数およびより高い空間周波数の変調を除去または軽減するように、構成される。フィルタから出力される画像が図５Ａに示されている。このフィルタは、特には、口径食、および、照明の均一性における欠陥を除去するという利点を有する。この変換は、目蓋５３の縁、試験チャートのパターンの明るい線５４を目立たせ、フレーム５５の画像を保つ。

次に、水平方向に配向された明るい線の場合、方法は、輝く鉛直区分を捜索するために、図１２に示されているように、画像を画素の縦列において分析すること２２０を含む。そのため、結果生じる画像は、図５Ｂに示されているような線５６、５７、５８、５９を含む。この分析が実行されると、輝く区分は、ステップ２３０および２３５において、その大きさにより定量化される。これは、大きすぎるかまたは小さすぎる区分、および、例として、目蓋の輪郭の一部を形成する区分の場合といった、パターンの線の区分に明らかに対応しない区分を、除去させることができる。図５Ｃは、このステップの終了における画像を示しており、この画像では、分離された線６１の縦列区分、パターン６２の画像の線、背景６４、およびフレーム６３が残っている。まつ毛が画像の上で線６５の実質的な分断を引き起こすことは、留意されたい。鉛直線から成る試験チャートの場合、区分は画素の横列において分析および定量化される。

区分けが終了したとき、処理方法は、パターンの輝く線の長さを表す対象物を得るために、および、所望の形を有していない輝く対象物を排除するために、輝く区分を印付け／分類する２４０、２５０、２６０ためのアルゴリズムを含み、したがって、それらはアーチファクトと見なされる。このアルゴリズムは、水平の長さを再構成するために隣接する縦列区分同士を最初に結合する。この印付け／分類の結果は図５Ｄに示されており、見出された各々の線に、ここではグレースケールで表された色が割り当てられている。この分類は、完全な線７０、または、分離された長さ７１、７２を作り出すことができる。

続くステップにおいて、画像における同じレベルの輝く線（例えば、同様の幅および高さのもの）の長さが結合２８０され、次に、２項より多い次数の多項式を用いる多項式回帰２８５が、線の縁の形のＲＭＳ曲線を計算するように適用される。このステップは図５Ｅに示されている。この図では、カメラの対物レンズを包囲するフレームの画像によって断片化された線の長さ７３ａ、７３ｂと、下線の長さ７３ｃ、７３ｄと、が上ＲＭＳ曲線７４および下ＲＭＳ曲線７４´によって結合されることは、特に留意されたい。図６Ａの拡大は、画像の下における長さ７３ｃ、７３ｄの間のＲＭＳ曲線７４、７４´を、よりはっきりと見せている。次に、多項式によって与えられる形から逸脱する測定点を線の縁が含む場所において、層破壊の部位または領域が、以下の２つの基準を用いて検出２９０される。
－ 多項式からの逸脱が閾値より大きい。
－ 閾値からのこの超過が、複数の隣接する縦列において存在する。

これは、例えば、図６Ｂにおいて、線７７ａの線の縁７７ｂが曲線７４´に追従しない領域７６に示されている。

先に見られるように、方法は暗い線の処理に基づき得る。移行部（明るい線の場合における上昇および下降の移行部）の対のグループ分けは、得られた区分の幅の一貫性を確認し、試験チャートの画像の一部を形成するには広すぎる区分または細すぎる区分を排除することを可能にする。長さが決定されると、多項式回帰が、上昇の移行部のための１つの多項式と、下降の移行部のための１つの多項式と、で長さの各々の側において実施される。そのため、本発明の方法は、暗い区分および暗い線を等しく良好に対象とすることを可能にし、同じ多項式回帰および同じ最終的な結果が得られる。

測定の結果は、図７に示されているものなどの涙液層破壊の部位のマップであり、破壊の点７８のマップが目の初期のカラー画像において位置決めされており、この画像はここではグレースケールで示されている。

先に見られたように、画像は約０．３秒ごとに取り込まれる。開始時間は目蓋のまばたきによって定められ、時間期間にわたって各々の画像について測定を繰り返すことによって、時間の関数としての破壊のマップを構築させることができる。

考慮される１つの問題は、患者の凝視が画像取得期間の間に方向を変える可能性があることである。

良好な近似として、球形の光屈折境界面のように振る舞う角膜からのパターンの反射をカメラが観察するため、患者が自身の目を動かす場合、虹彩の位置は変化するが、パターンの画像の位置は、カメラによって送られる画像においてほとんど不変のままである。したがって、試験チャートの画像の所与の位置は、角膜の固定された点に結び付けられるのではなく、凝視の方向に依存する点に結び付けられる。これは、測定が、パターンの画像に対してではなく、観察された目の位置に対して参照されなければならないことを意味する。

そのために、各々の画像における目の位置は追跡される必要がある。色が明るく、試験チャートの反射がない眼球結膜と大きく対比するため、目の虹彩の輪郭に追従することが好ましく、瞳孔は、画像の分析を複雑にする試験チャートの反射のため、追従するのがより難しい。

以下の方法が、目への他の測定を実施するために、本特許出願の状況において、または、無関係に、実施され得る。この方法は、さらに、試験チャートの線の配向と無関係である。

図８、図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃは、カメラを見る患者の目の画像において実行される処理動作に対応しており、図１０、図１１Ａ、図１１Ｂ、および図１１Ｃは、凝視がカメラから逸脱した患者の目の画像において実行される処理動作に対応している。

図８では、目８０は真っ直ぐ前を見ており、パターン８３の画像は虹彩８２に対して中心付けられており、虹彩８２自体は目蓋８１に対して中心付けられている。

虹彩の位置を見つけ出すために用いられる画像処理方法が、図１３において概略的に示されている。その方法は、異方性バンドパスフィルタ４００の適用を介して達成される、画像の第１の変換を含み、異方性バンドパスフィルタ４００は、水平軸に沿って輝度における移行部を検出するように、水平方向に適用される。この動作において、下降の移行部（明るいから暗いへ）と上昇の移行部（暗いから明るいへ）との間を区別することが考えられ、判読性のために、明るいから暗いへの移行部（下降の移行部）は、図９Ａにおけるグレースケールの画像において暗い三日月形８４によって表されており、暗いから明るいへの移行部（上昇の移行部）は、図９Ａにおいて明るい三日月形８５によって表されている。例えば三日月形８６などの大きな移行部のない画像の部分は、平均的なグレーとなり、虹彩の輪郭は、明るいから暗いへの移行部の隣の左手側と、暗いから明るいへの移行部の隣の目の他方の側と、に位置付けられる輪状部分８７によって明示されている。

図１３に戻って、第２の動作は、特には眼球結膜の周りで、画像における輝く領域の境界を形成する上昇および下降の移行部（例えば、図９Ａにおける符号８４、８５）の対を見つけ出すことを目的として、画像を区分け４１０することにある。図９Ｂにおいて境界８８、８９および９０、９１によって指示された移行部のこれらの対は、眼球結膜を潜在的に定める領域９２を構成する。

この変換の後、方法は、図１３において示されているように、画像をフィルタリング４２０し、これは、パターンを含む中心領域と、画像の上領域および下領域と、を除去する。残りの部分に基づいて、ＲＭＳ円が、画像の左手側の区分の右端から、および、画像の右手側の区分の左端から、虹彩の周辺について計算される４３０。この計算のために、まつ毛または目蓋によって特に引き起こされる不完全性に対応する、ＲＭＳ円から遠すぎる点が、ステップ４４０において排除され、残りの点に関して、新たなＲＭＳ円が虹彩の輪郭に追従するように計算され、この円９３が、図９Ｃにおいて目の元の画像の上に示されている。

図１０は、横を見る目８０´と、パターン８３´に対してずれている虹彩８２´、とを示している。目のこの位置について、均一な色に対応する暗い領域８６´、８７´の周りの移行部８４´、８５´は、図１１Ａにおいて横にずれているが、図１１Ｂでは、虹彩の縁に対応する円弧８９´および９０´が検出可能に残っていることを見ることができる。追跡方法の適用は再びＲＭＳ円９３´の再作成をもたらし、ＲＭＳ円９３´は、図１１Ｃに示されているように、元の画像において再位置決めされる。次に、検出された涙液層破壊が、ステップ４５０において、虹彩の輪郭を定める円の位置に応じて再び位置付けられる。これは涙液層の破壊を、画像にではなく、目の輪郭に固定することを可能にする。

このシーケンスは、好ましくは、先に記載されている線パターンの分析の後、各々の画像について実行される。

先に述べられているように、この方法は、ここでは破壊の領域を再位置決めするために適用されるが、追跡される目の位置を必要とする他の種類の検出および方法のために使用されてもよい。

本特許出願の一態様に応じて、装置は、装置を作動にする手動トリガを備えてもよく、次いで、画像取り込みのシーケンスが、患者の目蓋の２回のまばたきの連続など、事象の発生において起動させられる。これを行うために、システムは、測定シーケンスが自動的に開始させることを可能にする、目蓋のまばたきを認識するための方法を含む。同様に、システムは、目蓋の後続のまばたきの検出において、測定のシーケンスを自動的に停止させてもよい、または、例えば１５秒間といった時間遅れの後にシーケンスを自動的に停止させてもよい。

画像取り込みのシーケンスは、例えば３０～５０枚の画像を含むことができ、画像が０．３秒ごとに取り込まれる１５秒間の長さの画像取り込みのシーケンスの場合、シーケンスは４５枚の画像を含む。画像は、画像取り込みのシーケンスの後に分析され、選択された解決策、つまり、線から作られたパターンで作業するという選択のため、処理時間は、例えば、標準的なコンピュータで１５秒間といった、短いままである。

測定が終わると、医者は、一方で、角膜表面における涙液層の破壊の空間的および時間的なマップを、他方で、涙液層の破壊の出現を時間の関数として追跡する時間依存曲線を自由に使えるようになる。この時間依存曲線は、特にその傾きが、涙液層における破壊の出現の速さを明らかにする。これは、実施される検査の解釈を精緻化させることができる。

本発明は、先に記載されている例に限定されず、例として用いられているだけであり、請求項の保護の範囲内で当業者が考えつくことができる線の高さにおける任意の他の分配または変化など、任意の変形を網羅する。具体的には、先に述べられているように、示されている例では平行な水平線であるパターンの線は、鉛直線によって置き換えられてもよく、画像の回転は、例えば、線の変形を検出するための画像処理手段を、画像処理手段の方向を変えることなくこの構成に適用させることができる。

１０ 試験チャート
１０ａ 半透明担持体
１０ｂ プラスチック担持体
１１ パターン
１２ 不透明線
１３ 透明線
１４ 空の領域
１５ 不透明フレーム
２１、２２ デジタルカメラ
２３ 拡散光源
２４ 回路基板
３０ 計算処理装置、計算システム
４２ サムホイール
４３ ケーシング
４４ 直立部
４５ 支持部
５０ 虹彩
５１ 画像
５２ フレーム
５３ 目蓋
５４ 明るい線
５５ フレーム
５６、５７、５８、５９ 線
６１ 分離された線
６２ パターン
６３ フレーム
６４ 背景
７０ 完全な線
７１、７２ 分離された長さ
７３ａ、７３ｂ 線の長さ
７３ｃ、７３ｄ 下線の長さ
７４ 上ＲＭＳ曲線
７４´ 下ＲＭＳ曲線
７６ 領域
７７ａ 線
７７ｂ 線の縁
８０、８０´ 目
８１ 目蓋
８２、８２´ 虹彩
８３、８３´ パターン
８４、８４´ 明るいから暗いへの移行部、下降の移行部
８５、８５´ 暗いから明るいへの移行部、上昇の移行部
８６、８６´ 大きな移行のない部分
８７、８７´ 虹彩の輪郭
８８、８９、９０、９１ 境界
８９´、９０´ 虹彩の縁
９３、９３´ ＲＭＳ円
１００ 患者の頭
１０１ 目
４００ バンドパスフィルタ

Claims (19)

1. 涙液層の１つ以上の破壊を検出するための装置であって、患者（１００）の少なくとも１つの目（１０１）の前に位置決めされ、前記患者の前記目から反射されるパターン（１１）が設けられる試験チャート（１０）が搭載されるバックライト付き半透明板と、画像を処理および分析するための手段が設けられる計算システム（３０）に接続される少なくとも１つのデジタル写真カメラ（２１、２２）であって、前記カメラの対物レンズが、前記患者の目からの前記試験チャート（１０）の前記パターン（１１）の反射を写真撮影するために、前記患者の目の方を向く、少なくとも１つのデジタル写真カメラ（２１、２２）と、を備え、
   前記試験チャート（１０）には、前記パターン（１１）を作り上げる水平または鉛直の透明線（１３）および不透明線（１２）の交互の形態を取る線の連続と、前記カメラの前記対物レンズを向く少なくとも１つの開口と、が設けられることと、
   前記透明線は、前記バックライト付き半透明板上に、前記患者の前記目から反射される明るい線を形成し、一方で前記不透明線は暗い線として反射され、画像を処理および分析するための前記手段は、前記患者の目から反射される前記試験チャートの前記パターンの前記明るい線または前記暗い線の変形を検出するように、および、これらの変形によって明らかにされる涙液層破壊を特定するように、構成されることと、
   を特徴とする装置。
2. 前記線の連続のうちの前記線は平行な線である、請求項１に記載の装置。
3. 前記線の幅は、前記試験チャートの正中線から前記試験チャートの縁に向けて増大する、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記試験チャート（１０ａ）には、円筒形の一部分を形成し、前記患者（１００）の頭の湾曲に追従するように、鉛直の母線を用いて生成される円筒形の湾曲が設けられる、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 画像を処理および分析するための前記手段は、前記画像をグレースケールに変換するための手段を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 画像を処理および分析するための前記手段は、異方性バンドパスフィルタリング手段を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 画像を処理および分析するための前記手段は、前記線の方向に対して垂直な画素の連続において前記画像を分析するための手段と、前記画素の連続において輝く区分または暗い区分を捜索するための手段と、前記輝く区分または前記暗い区分の大きさを定量化するための、および、前記パターンの前記線の画像と大きさが不適合である区分を除去するための手段と、を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 画像を処理および分析するための前記手段は、対象物の輝く区分または暗い区分を印付ける／分類するための手段を備え、前記印付ける／分類するための手段は、前記パターンの輝く線または暗い線の長さに対応する第１の対象物を再構成するのに適する、および、前記明るい線または前記暗い線と不適合な形の第２の対象物を除去するのに適する、請求項７に記載の装置。
9. 画像を処理および分析するための前記手段は、同じ軸における明るい線または暗い線の長さを結合するための計算手段と、前記線の縁を代表するＲＭＳ曲線を計算するように前記明るい線または前記暗い線のデータについて多項式回帰を計算するための手段と、前記曲線への距離が所与の公差値より大きい前記線の縁の像点について、前記涙液層の破壊の領域を検出するための計算手段と、を備える、請求項８に記載の装置。
10. 検出された前記涙液層破壊を分析された前記目と一列にするように、虹彩の認識および追跡に基づいて前記患者の片目または両目を追跡するための手段を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記試験チャート（１０）と１つ以上の前記カメラ（２１、２２）とを担持する前記バックライト付き半透明板（１０ａ）は、眼科測定装置（４３、４４）に組み込まれる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置を用いて涙液層破壊を検出するための方法であって、開始時間を伝える目蓋のまばたきを検出するステップと、画像を連続的に取り込むこと、および、前記開始時間から次の目蓋のまばたきまでの破壊の領域を計算すること、を含む少なくとも１つのシーケンスを実施するステップと、を含むことを特徴とする方法。
13. 画像を、０．２～０．５秒ごと、好ましくは０．３秒ごとに取り込むステップ（２００）を含む、請求項１２に記載の涙液層破壊を検出するための方法。
14. 各々の取り込まれた画像について、
    前記画像をグレースケールに変換するステップ（２０５）と、
    口径食を低下させるために、および、前記画像の輝度の均一性を増加させるために、異方性バンドパスフィルタを用いて変換された前記画像をフィルタリングするステップ（２１０）と、
    前記画像における輝く区分または暗い区分を縦列ごとに捜索するステップ（２２０）、前記輝く区分または前記暗い区分の大きさを定量化するステップ（２３０）、および、前記パターンの線との対応と大きさが不適合である区分を除去するステップ（２３５）と、
    対象物の輝く区分または暗い区分を印付ける／分類するステップ（２４０）、前記パターンの線の長さを形成する対象物に対応する前記対象物のうちの第１のものを再構成するステップ（２７０）、および、前記パターンの前記線と不適合である形の前記対象物のうちの第２のものを除去するステップ（２６０）と、
    同じレベルの線の長さを結合するステップ（２８０）、および、前記線の縁のＲＭＳ曲線を計算するように、前記線のデータについて多項式回帰を計算するためのステップ（２８５）と、
    前記曲線への線の縁の点の距離を計算することで前記涙液層の破壊の領域を計算するステップ（２９０）であって、前記破壊の領域は、前記曲線への距離が所与の公差値より大きい線の縁に対応する、ステップ（２９０）と、
    を含む一連の処理および分析のステップを含む、請求項１２または１３に記載の涙液層破壊を検出するための方法。
15. 検出された前記涙液層の前記破壊の領域を、前記分析された目に対して再位置決めするように、虹彩追跡方法を用いて前記患者の片目または両目を追跡するステップ（４００、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０）を含む、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の涙液層破壊を検出するための方法。
16. 前記目を追跡するステップは、
    前記目の水平軸に沿って、上昇する暗いから明るいへの移行部、および、下降する明るいから暗いへの移行部の対を生成するために、前記目の幅の方向に適用される異方性バンドパスフィルタの適用を通じて前記画像を変換する第１のステップ（４００）と、
    前記画像における輝く領域を必ず代表する区分を形成する上昇および下降の移行部（８８、８９、９０、９１）の前記対を見つけ出すために前記画像を区分けするステップ（４１０）と、
    前記パターンを備える前記中心領域、ならびに、前記画像の上領域および下領域から明るい区分を除去する画像フィルタリングのステップ（４２０）と、
    明るい区分を考慮し、前記画像の他の領域はこの分析においてもはや考慮されず、前記画像の左における前記明るい区分の右端、および、前記画像の右における前記明るい区分の左端に基づいて、前記虹彩の周辺のＲＭＳ円を最初に計算するステップ（４３０）と、
    前記ＲＭＳ円から非常に遠い点を除去するステップ（４４０）と、
    残りの点に関して、前記虹彩の輪郭に追従するためにＲＭＳ円（９３）を計算する新たなステップと、
    を含む、請求項１５に記載の方法。
17. 処理装置によって実行されるとき、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の方法を実施するための命令を含むコンピュータプログラム。
18. 処理装置によって実行されるとき、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の方法を実施するためのプログラムが保存されるコンピュータ読取可能不揮発性記憶媒体。
19. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置の実施のための試験チャート（１０）であって、前記試験チャートは、上に不透明線（１２）が印刷またはスクリーン印刷され、および透明線（１３）によって分離された透明なポリマ膜を用いて製作され、前記試験チャートの真中領域における不透明フレーム（１５）によって取り囲まれる少なくとも１つの孔（１４）を備え、前記膜は、前記装置のバックライト付き半透明板（１０ａ、２３）に位置決めされるように設計されることを特徴とする試験チャート（１０）。

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