KR101905716B1 - Video-oculography nystagmus analytics apparatus using infrared camera and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비디오 안진 검사 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환자를 좌우로 회전시켜 환자의 전정기관에 영향을 주고 상기 환자의 회전조건에 근거하여 적외선 카메라에 의해 촬영된 적외선 눈동자 영상을 분석하여 환자에 대한 안진 검사를 수행하는 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a video nystagmus test apparatus and method, and more particularly, to a video nystagmus test apparatus and method for analyzing an image of an infrared pupil photographed by an infrared camera based on rotation conditions of a patient, And more particularly, to an apparatus and method for testing a video nystagmus using an infrared camera for performing a nystagmus test on a patient.

Description

적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 장치 및 방법{Video-oculography nystagmus analytics apparatus using infrared camera and method thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to a video-oculography nystagmus analytical apparatus using an infrared camera,

본 발명은 비디오 안진 검사 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환자를 좌우로 회전시켜 환자의 전정기관에 영향을 주고 상기 환자의 회전조건에 근거하여 적외선 카메라에 의해 촬영된 적외선 눈동자 영상을 분석하여 환자에 대한 안진 검사를 수행하는 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a video nystagmus test apparatus and method, and more particularly, to a video nystagmus test apparatus and method for analyzing an image of an infrared pupil photographed by an infrared camera based on rotation conditions of a patient, And more particularly, to an apparatus and method for testing a video nystagmus using an infrared camera for performing a nystagmus test on a patient.

어지럼증은 성인 다섯 명 중 한 명이 1년에 한 번 이상 경험했다는 통계가 있을 정도로 흔한 증상이다.Dizziness is a common symptom of having one in five adults experience at least once a year.

통상 어지럼증은 귀(말초성), 뇌(중추성), 심장, 눈 등에 이상이 생겼을 때 발생한다.Dizziness usually occurs when an abnormality occurs in the ear (peripheral), brain (central), heart, or eye.

사람의 능력 중 하나는 머리에 동요가 발생하는 경우 머리의 동요에 따라 시야가 변화하는 능력이다. 우리 몸에서는 머리의 동요에 따라 시야가 변화하는 것을 방지하기 위해 전정반사(Vestibular-Ocular Reflex: VOR)를 일으킨다.One of the abilities of a person is the ability to change his or her visual acuity according to the agitation of the head when the head shakes. In our body, it causes Vestibular-Ocular Reflex (VOR) to prevent changes in vision depending on the shaking of the head.

전정반사는 머리가 회전하는 반대 방향으로 눈을 움직여 눈을 고정시키는데 도움을 준다.Vestibular reflex helps to fix the eye by moving the eye in the opposite direction of the rotation of the head.

보상 안구 운동(Compensatory Eye Movement)은 반고리관의 전정 시스템에서 각가속도를 감지함으로써 유도되고 그것을 안진이라 한다.Compensatory Eye Movement is induced by sensing the angular acceleration in the vestibular vestibular system and it is called the nystagmus.

전정기능장애, 즉 안진증은 표적이 중심으로부터 빠져 나와 시야의 흔들림이 일어나는 장애로 전정반사에 이상이 있는 경우 발생된다.Vestibular dysfunction, or nystagmus, occurs when the target comes out of the center, causing blurred vision, which is caused by abnormal vestibular reflexes.

종래 이러한 안진증을 진단하기 위한 안구 운동 신호를 검출하기 위해 전기안진기록법(Electro-nystagmography: ENG), 공막 탐색 코일 시스템(Sclera Search Coil System: SSCS) 등이 이용되고 있다.Electro-nystagmography (ENG) and Sclera Search Coil System (SSCS) have been used to detect eye movement signals for diagnosing nystagmus.

전기안진기록법은 눈 주위 피부에 전극을 부착한 후 눈 운동 시 발생하는 탈분극을 전기적 신호로 증폭하여 눈 운동의 진폭을 시간대별로 그래프화 하는 방식으로 이루어진다.The electric nystagmus recording method is a method in which electrodes are attached to the skin around the eyes, and depolarization occurring during eye movement is amplified by an electrical signal to graphize the amplitude of eye movement over time.

하지만 전기안진기록법은 직접적으로 외안근에서 나오는 신호를 포착하는 방식이 아니기 때문에 정확한 안구 위치에 관한 정보를 제공한다고 할 수 없으며, 수직 눈 운동을 측정하는 경우에는 상ㅇ하안 검거근에서 나오는 전기신호와 상ㅇ하 직근에서 나오는 전기신호가 중복되어 두 가지 눈 운동을 구분할 수 없는 문제점 있었다.However, since the electric nystagmus recording method is not a method of capturing a signal directly from the external eye muscles, it can not be said that it provides accurate information about the eye muscles position. When measuring the vertical eye muscles, There was a problem that the electric signals from the rectus muscle were overlapped and the two eye movements could not be distinguished.

또한, 전기안진기록법은 환자의 움직임에 따른 전극부착 상태의 변화나 땀 등에 의한 피부저항의 변화에 민감하여 기기를 자주 교정해야 하는 문제점이 있고, 여러 가닥의 전극을 얼굴에 부착시켜야 하므로 소아나 협조가 잘 되지 않는 환자에 있어서 검사에 어려움이 따르는 문제점이 있었다.In addition, the electric nystagmus recording method is sensitive to changes in electrode attachment state due to movement of a patient and changes in skin resistance due to sweat, so that a device needs to be frequently calibrated. Since a plurality of electrodes need to be attached to a face, There is a problem in that the examination is difficult for the patient who does not perform well.

그리고 공막 탐색 코일 시스템은 안에 전선이 내장된 콘택트렌즈 형태의 기구를 공막에 접촉시킨 후 눈 운동 시 발생되는 근육의 자기장의 세기 변화를 3차원적으로 그래프화하는 방식이다.And the scleral search coil system is a method of three - dimensionally graphically changing the intensity of the magnetic field of the muscles generated during eye movement after contacting the sclera with a contact lens - type device with wire inside.

공막 탐색 코일 시스템은 전기안진기록법에 대비하여 보다 정확한 신호를 받을 수 있고 미세한 안구 움직임도 포착이 가능하다는 장점이 있다.The scleral search coil system is able to receive a more accurate signal in comparison to the electric nystagmus recording method and has the merit that it can capture minute eye movements.

그러나 공막 탐색 코일 시스템은 콘택트렌즈를 사용하므로 보다 관혈적이어서 협조가 잘 안 되는 소아에 있어서 사용이 제한되는 문제점이 있었다.However, since the scleral search coil system uses a contact lens, its use is limited in children who are more open and cooperative.

공개특허 제10-2004-0100677호(2004.12.23)Open Patent No. 10-2004-0100677 (December 23, 2004)

따라서 본 발명의 목적은 환자를 좌우로 회전시켜 환자의 전정기관에 영향을 주고 상기 환자의 회전조건에 근거하여 적외선 카메라에 의해 촬영된 적외선 눈동자 영상을 분석하여 환자에 대한 안진 검사를 수행하는 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an infrared camera for performing a nystagmus test on a patient by analyzing an infrared pupil image taken by an infrared camera based on a rotation condition of the patient, And to provide a video nystagmus test apparatus and method using the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 장치는: 환자가 앉는 의자형태로 구성되어 제어를 받아 좌우로 회전하는 회전의자; 상기 환자의 두 눈 중 적어도 하나를 포함하는 눈 영역을 적외선 촬영하여 적외선 눈 영상을 출력하는 적외선 영상촬영부; 및 안진 검사를 위해 미리 설정된 회전 제어정보에 따라 상기 회전의자의 회전을 제어하고, 상기 적외선 눈 영상을 이진화하여 동공을 검출한 후, 동공의 움직임 특성을 검출하고, 상기 회전 제어정보에 근거하여 검출된 동공 움직임 특성을 분석하여 안진 검사를 수행하고 그 결과를 출력하는 안진 검사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for testing a video nystagmus using an infrared camera, the apparatus comprising: a rotating chair rotatable in a left-right direction, An infrared ray photographing unit for infrared ray photographing an eye region including at least one of the two eyes of the patient and outputting an infrared ray eye image; And controlling the rotation of the rotating chair according to preset rotation control information for the nystagmus test, detecting the pupil by binarizing the infrared eye image, detecting the pupil motion characteristic, detecting based on the rotation control information And a nystagmus test unit for analyzing the pupil movement characteristics to perform a nystagmus test and outputting the result.

상기 안진 검사부는, 안진 검사를 위해 미리 설정된 회전 제어정보에 따라 상기 회전의자의 회전을 제어하는 회전 제어부; 상기 적외선 영상촬영부를 제어하여 구동한 후, 상기 적외선 영상촬영부를 통해 상기 적외선 눈 영상을 획득하여 출력하는 적외선 영상획득부; 상기 획득된 적외선 눈 영상을 이진화한 후 동공을 검출하고, 검출된 동공의 영상데이터를 출력하는 영상 처리부; 상기 영상데이터를 입력받아 분석하여 동공의 움직임에 대한 동공 움직임 특성 정보를 출력하는 동공 움직임 검출부; 및 상기 회전 제어정보에 근거하여 검출된 동공 움직임 특성정보를 분석하여 안진 검사를 수행하고 안진증 여부를 판단하는 안진증 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The nystagmus testing unit may include a rotation control unit for controlling rotation of the rotating chair according to predetermined rotation control information for nystagmus testing; An infrared image acquiring unit for acquiring and outputting the infrared eye image through the infrared image radiographing unit after controlling and driving the infrared image radiographing unit; An image processor for detecting a pupil after binarizing the obtained infrared eye image and outputting image data of the detected pupil; A pupil motion detection unit for receiving and analyzing the image data and outputting pupil motion characteristic information on pupil motion; And a nystagmus judgment unit for analyzing the pupil movement characteristic information detected based on the rotation control information to perform a nystagmus test and determine whether or not the nystagmus is present.

상기 영상 처리부는, 상기 적외선 눈 영상으로부터 전안부 부위만을 포함하는 적외선 전안부 영상을 출력하는 관심영역 지정부; 상기 적외선 전안부 영상을 이진화하여 이진화 전안부 영상을 출력하는 영상 변환부; 상기 이진화 전안부 영상으로부터 전안부의 외곽선을 검출하여 전안부 외곽선 영상을 출력하는 외곽선 검출부; 및 상기 전안부 외곽선 영상으로부터 동공을 검출하고 동공의 중심점을 검출하며, 검출된 중심점에 움직임에 따른 동공의 영상데이터를 출력하는 원 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the image processing unit comprises: a region of interest designation unit for outputting an infrared front eye image including only an anterior region from the infrared eye image; An image converting unit for binarizing the infrared front eye image to output a binocular front eye image; An outline detection unit detecting an outline of the anterior segment from the binarized anterior segment image and outputting an anterior segment outline image; And a circular detection unit for detecting a pupil from the foreground contour image, detecting a center point of the pupil, and outputting pupil image data corresponding to the detected center point.

상기 영상변환부는, 상기 적외선 전안부 영상을 회색 채널의 회색 전안부 영상으로 변환하여 출력하는 제1영상 변환부; 및 상기 회색 전안부 영상을 미리 설정된 기준치를 기준으로 이진화하여 상기 이진화 전안부 영상을 출력하는 제2영상 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the image converting unit comprises: a first image converting unit for converting the infrared frontal image into a gray frontal image of a gray channel and outputting the gray frontal image; And a second image conversion unit for binarizing the gray anterior segment image based on a preset reference value to output the binarized anterior segment image.

상기 영상 처리부는, 상기 영상변환부로부터 출력되는 상기 이진화 전안부 영상을 모프(Morphology) 연산을 수행하여 침식과 팽창을 적용하여 노이지를 제거하는 필터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The image processing unit may further include a filtering unit for performing morphological operations on the binarized anterior segment image output from the image transformation unit and applying erosion and expansion to remove noises.

상기 원 검출부는, 변경되는 서로 다른 복수의 기준치에 근거하여 변환된 적어도 둘 이상의 이진화 전안부 영상에 대한 전안부 외곽선 영상을 외곽선 검출부로부터 입력받고, 각 전안부 외곽선 영상으로부터 원을 검출하고, 검출된 원이 동공에 일치하는 전안부 외곽선 영상을 선택하여 출력하는 최적 원 검출부; 및 상기 선택된 전안부 외곽선 영상에 대한 원의 중심점을 계산하고, 계산된 중심점을 동공의 3차원 구조 및 곡선을 고려하여 실제 동공이 움직이는 거리, 각도를 픽셀 단위로 추정하여 동공의 영상데이터를 출력하는 영상 캘리브레이션부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the circle detection unit receives an anterior segment contour image for at least two binarized anterior segment images converted based on a plurality of different reference values to be changed from the contour detection unit and detects a circle from each anterior contour image, An optimal circle detecting unit for selecting and outputting an anterior contour image matching the pupil of the circle; And calculating a center point of the circle for the selected foreground contour image, estimating a distance and an angle of the actual pupil moving in consideration of the three-dimensional structure and the curved line of the pupil, and outputting the pupil image data And an image calibration unit.

상기 동공 움직임 검출부는, 상기 영상데이터를 입력받아 선형 스플라인 알고리즘을 적용하여 눈 깜빡임으로 인해 누락된 신호를 보간하여 제1보간 영상신호를 출력하는 제1보간부; 상기 제1보간 영상신호로부터 기울기를 구하고, 기울기를 제곱한 미분 영상신호를 출력하는 미분기; 상기 제1보간 영상신호에 상기 미분 영상신호를 적용하여 상기 제1보간 영상신호에서 빠른 위상 신호를 제거한 느린 위상 신호를 출력하는 빠른 위상 제거부; 상기 느린 위상 신호를 선형 스플라인 알고리즘을 적용하여 보간한 후 출력하는 제2보간부; 상기 보간된 느린 위상 신호를 필터링하여 출력하는 필터링부; 및 상기 느린 위상 신호로부터 이득, 비대칭 및 위상 특성을 추출하여 상기 동공 움직임 특성 정보를 출력하는 특성추출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the pupil motion detection unit comprises: a first interpolation unit that receives the image data and applies a linear spline algorithm to interpolate a missing signal due to eye blinking to output a first interpolated video signal; A differentiator for obtaining a slope from the first interpolated image signal and outputting a differential image signal obtained by squaring the slope; A fast phase removal unit for applying the differential image signal to the first interpolated image signal to output a slow phase signal from which the fast phase signal is removed from the first interpolated image signal; A second interpolator interpolating and outputting the slow phase signal using a linear spline algorithm; A filtering unit for filtering and outputting the interpolated slow phase signal; And a characteristic extraction unit for extracting gain, asymmetry, and phase characteristics from the slow phase signal and outputting the pupil motion characteristic information.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 방법은: 안진 검사를 위해 미리 설정된 회전 제어정보에 따라 회전의자의 회전을 제어하는 회전 제어 단계; 적외선 영상촬영부를 제어하여 구동 후, 상기 적외선 영상촬영부를 통해 적외선 눈 영상을 획득하여 출력하는 적외선 영상획득 단계; 상기 획득된 적외선 눈 영상을 이진화한 후 동공을 검출하고, 검출된 동공의 영상데이터를 출력하는 영상 처리 단계; 상기 영상데이터를 입력받아 분석하여 동공의 움직임에 대한 동공 움직임 특성 정보를 출력하는 동공 움직임 검출 단계; 및 상기 회전 제어정보에 근거하여 검출된 동공 움직임 특성정보를 분석하여 안진 검사 수행하고 안진증 여부를 판단하여 출력하는 안진증 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a video nystagmus test method using an infrared camera, comprising: a rotation control step of controlling rotation of a rotating chair according to predetermined rotation control information for nystagmus test; An infrared ray image acquiring step of acquiring and outputting an infrared ray image through the infrared ray radiographing unit after driving the infrared ray radiographing unit; An image processing step of binarizing the acquired infrared eye image, detecting a pupil, and outputting image data of the detected pupil; A pupil motion detection step of receiving and analyzing the image data and outputting pupil motion characteristic information on pupil motion; And a nystagmus judging step of analyzing pupil motion characteristic information detected based on the rotation control information to perform a nystagmus test, judging whether or not the nystagmus is present, and outputting the result.

상기 영상 처리 단계는, 상기 적외선 눈 영상으로부터 전안부 부위만을 포함하는 적외선 전안부 영상을 출력하는 관심영역 지정 단계; 상기 적외선 전안부 영상을 이진화하여 이진화 전안부 영상을 출력하는 영상 변환 단계; 상기 이진화 전안부 영상으로부터 전안부의 외곽선을 검출하여 전안부 외곽선 영상을 출력하는 외곽선 검출 단계; 및 상기 전안부 외곽선 영상으로부터 동공을 검출하고 동공의 중심점을 검출하며, 검출된 중심점에 움직임에 따른 동공의 영상데이터를 출력하는 원 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the image processing step includes: an interest region designation step of outputting an infrared front eye image including only an anterior region from the infrared eye image; An image converting step of binarizing the infrared front eye image to output a binocular front eye image; An outline detection step of detecting an outline of the anterior segment from the binarized anterior segment image and outputting an anterior segment outline image; And a circle detection step of detecting a pupil from the foreground contour image, detecting a center point of the pupil, and outputting pupil image data corresponding to the detected center point.

상기 영상변환 단계는, 상기 적외선 전안부 영상을 회색 채널의 회색 전안부 영상으로 변환하여 출력하는 제1영상 변환 단계; 및 상기 회색 전안부 영상을 미리 설정된 기준치를 기준으로 이진화하여 상기 이진화 전안부 영상을 출력하는 제2영상 변환 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the image conversion step comprises: a first image conversion step of converting the infrared frontal image into a gray frontal image of a gray channel and outputting the gray frontal image; And a second image conversion step of binarizing the gray anterior segment image based on a preset reference value to output the binarized anterior segment image.

상기 영상 처리 단계는, 영상변환부로부터 출력되는 상기 이진화 전안부 영상을 모프(Morphology) 연산을 수행하여 침식과 팽창을 적용하여 노이지를 제거하는 필터링 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The image processing step may further include a filtering step of performing morphological operations on the binarized anterior segment image output from the image transformation unit to apply erosion and expansion to remove noises.

상기 원 검출 단계는, 변경되는 서로 다른 복수의 기준치에 근거하여 변환된 적어도 둘 이상의 이진화 전안부 영상에 대한 전안부 외곽선 영상 외곽선 검출부로부터 입력받고, 각 전안부 외곽선 영상으로부터 원을 검출하고, 검출된 원이 동공에 일치하는 전안부 외곽선 영상을 선택하여 출력하는 최적 원 검출 단계; 및 상기 선택된 전안부 외곽선 영상에 대한 원의 중심점을 계산하고, 계산된 중심점을 동공의 3차원 구조 및 곡선을 고려하여 실제 동공이 움직이는 거리, 각도를 픽셀 단위로 추정하여 동공의 영상데이터를 출력하는 영상 캘리브레이션 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the circle detection step receives the input from the foreground part outline image outline detection part for at least two or more binarized anterior segment images transformed based on the changed plurality of reference values and detects a circle from each anterior part outline image, An optimal circle detection step of selecting and outputting an anterior contour image matching the pupil of the circle; And calculating a center point of the circle for the selected foreground contour image, estimating a distance and an angle of the actual pupil moving in consideration of the three-dimensional structure and the curved line of the pupil, and outputting the pupil image data And an image calibration step.

상기 동공 움직임 검출 단계는, 상기 영상데이터를 입력받아 선형 스플라인 알고리즘을 적용하여 눈 깜빡임으로 인해 누락된 신호를 보간하여 제1보간 영상신호를 출력하는 제1보간 단계; 상기 제1보간 영상신호로부터 기울기를 구하고, 기울기를 제곱한 미분 영상신호를 출력하는 미분 단계; 상기 제1보간 영상신호에 상기 미분 영상신호를 적용하여 상기 제1보간 영상신호에서 빠른 위상 신호를 제거한 느린 위상 신호를 출력하는 빠른 위상 제거 단계; 상기 느린 위상 신호를 선형 스플라인 알고리즘을 적용하여 보간한 후 출력하는 제2보간 단계; 상기 보간된 느린 위상 신호를 필터링하여 출력하는 필터링 단계; 및 상기 느린 위상 신호로부터 이득, 비대칭 및 위상 특성을 추출하여 상기 동공 움직임 특성 정보를 출력하는 특성추출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The pupil motion detection step may include a first interpolation step of receiving the image data and applying a linear spline algorithm to interpolate a missing signal due to blinking and outputting a first interpolated video signal; A differentiating step of obtaining a slope from the first interpolated image signal and outputting a differential image signal obtained by squaring the slope; A fast phase removing step of applying the differential image signal to the first interpolated image signal to output a slow phase signal from which a fast phase signal is removed from the first interpolated image signal; A second interpolation step of interpolating and outputting the slow phase signal using a linear spline algorithm; A filtering step of filtering and interpolating the interpolated slow phase signal; And extracting gain, asymmetry and phase characteristics from the slow phase signal and outputting the pupil motion characteristic information.

본 발명은 적외선을 조사하여 동공의 움직임을 촬영하고, 촬영된 화상 프레임에서 동공과 홍채의 명암 차이를 이용하여 동공 영역을 분리하고 경계 검출과 동공의 타원체 근사화를 적용하여 동공의 중심 좌표를 설정하여 시간대 별로 나타낼 수 있으므로, 눈의 3차원적 운동(수평, 수직, 회선)을 실시간으로 시간대 별로 기록할 수 있는 효과를 갖는다.In the present invention, the pupil motion is photographed by irradiating infrared rays, the pupil region is separated using the difference in contrast between the pupil and the iris in the captured image frame, and the center coordinates of the pupil are set by applying the boundary detection and the ellipsoidal approximation of the pupil It is possible to record three-dimensional motion (horizontal, vertical, and line) of the eye in real time in each time zone.

또한, 본 발명은 눈의 움직임을 실시간으로 시간대 별로 상세하게 기록할 수 있으므로 보다 정확한 안진 검사를 수행할 수 있는 효과를 갖는다.Further, since the eye movement can be recorded in detail in real time in a time slot, the present invention has the effect of performing more accurate nystagmus test.

도 1은 본 발명에 따른 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 비디오 안진 검사 장치의 안진 검사부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 안진 검사부의 영상 처리부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 영상 처리부에서 처리되는 단계별 눈 영상을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 적용되는 영상 이진화 시의 서로 다른 기준치에 따른 이진화 영상 및 원 검출 영상을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 안진 검사부의 동공 움직임 검출부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수평 동공 데이터에 대한 수평 동공 신호를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 동공 움직임 검출부에서의 영상 처리 단계별 신호 파형을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 동공 움직임 검출부에서의 느린 위상 신호의 신호 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 회전자극 주파수에 따른 이득 곡선을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 회전자극 주파수에 따른 위상곡선을 나타낸 도면이다.
도 12은 본 발명에 따른 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 13은 본 발명에 따른 비디오 안진 검사 방법 중 영상 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 14는 본 발명에 따른 비디오 안진 검사 방법 중 동공 움직임 특성 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
1 is a block diagram of a video nystagmus test apparatus using an infrared camera according to the present invention.
2 is a detailed block diagram of a nystagmus test part of a video nystagmus test apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a detailed block diagram of the image processing unit of the nystagmus test unit according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a stepwise eye image processed in the image processing unit according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a binarized image and a circle detection image according to different reference values at the time of image binarization applied according to the present invention.
6 is a diagram showing a detailed configuration of a pupil motion detecting unit of the nystagmus testing unit according to the present invention.
7 is a diagram illustrating a horizontal pupil signal for horizontal pupil data according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating signal waveforms in the image processing step in the pupil motion detecting unit according to the present invention.
9 is a diagram for explaining a signal processing process of a slow phase signal in the pupil motion detecting unit according to the present invention.
10 is a graph showing a gain curve according to the rotating magnetic pole frequency of the present invention.
11 is a view showing a phase curve according to the rotating magnetic pole frequency of the present invention.
12 is a flowchart illustrating a video nystagmus test method using an infrared camera according to the present invention.
13 is a flowchart illustrating an image processing method in a video nystagmus test method according to the present invention.
FIG. 14 is a flowchart illustrating a pupil motion characteristic detection method in a video nystagmus test method according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 적외선 카메라를 이용한 안진 검사 장치의 구성 및 동작을 설명하고, 상기 장치에서의 안진 검사 방법을 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a configuration and operation of a nystagmus test apparatus using an infrared camera according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, and a nystagmus test method in the apparatus will be described.

도 1은 본 발명에 따른 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 장치의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a block diagram of a video nystagmus test apparatus using an infrared camera according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 장치는 디스플레이부(100), 적외선 영상촬영부(200), 회전의자(300) 및 안진 검사부(400)를 포함하고 실시예에 따라 입력부(500)를 더 포함할 수 있을 것이다.Referring to FIG. 1, a video nystagmus testing apparatus using an infrared camera according to the present invention includes a display unit 100, an infrared image capturing unit 200, a rotating chair 300, and a nystagmus checking unit 400, And may further include an input unit 500.

디스플레이부(100)는 안진 검사부(400)의 제어를 받아 안진 검사 진행 중에 발생되는 정보, 검사한 안진 검사 결과 등을 텍스트, 그래픽, 정지영상, 동영상 등으로 디스플레이한다.The display unit 100 displays information generated during the nystagmus test progress, nystagmus test results, etc. under the control of the nystagmus test unit 400 as text, graphics, still images, moving images, and the like.

적외선 영상촬영부(200)는 적외선을 조사하는 적외선 LED(미도시) 및 상기 적외선 LED를 통해 적외선이 조사된 상태에서 안진 검사 대상인 환자의 두 눈 중 적어도 하나 이상의 눈 영역을 촬영하여 적외선 눈 영상을 출력하는 적외선 카메라(미도시)를 포함할 수 있을 것이다.The infrared ray image capturing unit 200 photographs at least one eye area of two eyes of a patient who is a subject of nystagmus test under infrared ray irradiation through an infrared LED (not shown) for irradiating infrared rays, And an infrared camera (not shown) for output.

상기 적외선 영상 촬영부(200)는 환자의 눈앞에 놓이도록 카메라 형태로 구성될 수도 있고, 환자의 머리에 착용할 수 있도록 디스플레이부(100)와 결합된 가상현실(Virtual Reality: VR) 안경 형태로 구성될 수도 있을 것이다.The infrared imaging unit 200 may be configured in the form of a camera to be placed in front of the patient's face or in the form of virtual reality (VR) glasses combined with the display unit 100 to be worn on the patient's head .

또한 상기 적외선 영상촬영부(200)는 머리에 착용할 수 있는 형태로 구성되는 경우 환자 및 환자의 머리 중 적어도 하나 이상의 좌우 회전에 따른 가속도를 측정하여 출력하는 가속도 센서(미도시)를 더 포함할 수도 있을 것이다. Further, the infrared imaging unit 200 may further include an acceleration sensor (not shown) for measuring and outputting an acceleration of at least one of the patient and the head of the patient when the infrared imaging unit 200 is configured to be worn on the head It might be.

회전의자(300)는 환자가 앉을 수 있는 의자형태로 구성되며 안진 검사부(400)의 제어에 따라 방향 및 속도를 조절하여 의자를 회전시킨다.The rotating chair 300 is configured in the form of a chair in which the patient can sit and controls the direction and speed according to the control of the nystagmus testing unit 400 to rotate the chair.

안진 검사부(400)는 안진 검사를 위해 미리 설정된 회전 제어정보에 따라 상기 회전의자(300)의 회전을 제어하고, 상기 적외선 영상촬영부(200)로부터 입력되는 적외선 눈 영상을 이진화하여 동공을 검출하며, 검출된 동공의 움직임 특성을 검출하고, 상기 회전 제어정보에 근거하여 검출된 동공 움직임 특성을 분석하여 안진 검사 수행하고 그 결과를 출력한다.The nystagmus checking unit 400 controls the rotation of the rotating chair 300 according to preset rotation control information for nystagmus examination and detects the pupil by binarizing the infrared eye image input from the infrared imaging unit 200 , Detects the motion characteristics of the detected pupil, analyzes the detected pupil movement characteristics based on the rotation control information, performs a nystagmus test, and outputs the result.

입력부(500)는 안진 검사 장치의 동작을 제어하기 위한 적어도 하나 이상의 키, 버튼 또는 스위치를 포함할 수 있으며, 조작된 키, 버튼 또는 스위치에 대응하는 입력 신호를 안진 검사부(400)로 출력한다.The input unit 500 may include at least one key, a button, or a switch for controlling the operation of the nystagmus test apparatus. The input unit 500 outputs an input signal corresponding to the operated key, button, or switch to the nystagmus test unit 400.

상기 입력부(500)는 키보드, 마우스, 터치패드 등이 될 수 있으며, 본 발명에 따라 관리자(또는 "진료자"라 함)로부터 영상의 이진화를 위한 임계치를 직접 입력 또는 선택받을 수 있도록 한다. The input unit 500 may be a keyboard, a mouse, a touch pad, or the like, and allows a user to directly input or select a threshold value for binarizing an image from an administrator (or a "practitioner") according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 비디오 안진 검사 장치의 안진 검사부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.2 is a detailed block diagram of a nystagmus test part of a video nystagmus test apparatus according to the present invention.

도 2를 참조하면, 안진 검사부(400)는 회전 제어부(410), 적외선 영상획득부(420), 영상 처리부(430), 동공 움직임 검출부(440) 및 안진증 판단부(450)를 포함한다.2, the nystagmus test unit 400 includes a rotation control unit 410, an infrared image acquisition unit 420, an image processing unit 430, a pupil motion detection unit 440, and a nystagmus determination unit 450.

회전 제어부(410)는 안진 검사를 위해 미리 설정된 회전 제어정보에 따라 상기 회전의자(300)의 회전 방향 및 회전 속도를 제어한다.The rotation control unit 410 controls the rotation direction and the rotation speed of the rotary chair 300 according to preset rotation control information for nystagmus examination.

회전 제어부(410)는 정현파 속도로 0.01, 0.02, 0.04, 0.08, 0.16, 0.32 그리고 0.64Hz 주파수 중 하나, 또는 상기 주파수들 중 둘 이상을 순차적 또는 랜덤하게 선택하여 회전의자(300)의 회전 속도를 제어할 수 있을 것이다.The rotation control unit 410 sequentially or randomly selects one of the frequencies of 0.01, 0.02, 0.04, 0.08, 0.16, 0.32 and 0.64 Hz or a frequency of the frequencies of 0.01, 0.02, You will be able to control it.

또한, 회전 제어부(410)는 현재 제어중인 방향 및 속도에 대한 정보를 안진증 판단부(450)로 제공한다.In addition, the rotation control unit 410 provides the nystagmus judgment unit 450 with information on the direction and speed currently being controlled.

적외선 영상 획득부(420)는 적외선 영상촬영부(200)를 구동하여 적외선 영상촬영부(200)를 통해 적외선 눈 영상을 획득하여 안진 검사부(400)로 출력한다.The infrared ray image acquiring unit 420 drives the infrared ray radiographing unit 200 to acquire an infrared ray image through the infrared ray radiographing unit 200 and output the obtained infrared ray eye image to the nystagmus checking unit 400.

영상처리부(430)는 상기 적외선 영상 획득부(420)를 통해 획득된 적외선 눈 영상을 이진화한 후 동공을 검출하고, 검출된 동공의 영상데이터를 동공 움직임 검출부(440)로 출력한다.The image processor 430 detects the pupil after binarizing the infrared eye image obtained through the infrared image acquiring unit 420 and outputs the detected pupil image data to the pupil motion detector 440.

동공 움직임 검출부(440)는 상기 영상데이터를 입력받아 분석하여 동공의 움직임에 대한 동공 움직임 특성 정보를 안진증 판단부(450)로 출력한다.The pupil motion detection unit 440 receives the image data, analyzes the pupil movement characteristic information, and outputs the pupil movement characteristic information on the motion of the pupil to the nystagmus determination unit 450.

안진증 판단부(450)는 상기 회전 제어정보를 회전 제어부(410)로부터 입력받고, 상기 회전 제어정보에 근거하여 검출된 동공 움직임 특성정보를 분석하여 안진 검사를 수행하고, 안진증 여부를 판단하여 디스플레이부(100)를 통해 표시한다.The nystagmus judging unit 450 receives the rotation control information from the rotation control unit 410 and analyzes the detected pupil movement characteristic information based on the rotation control information to perform a nystagmus test to determine whether or not the nystagmus is present And displays it on the display unit 100.

도 3은 본 발명에 따른 안진 검사부의 영상 처리부의 상세 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 영상 처리부에서 처리되는 단계별 눈 영상을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명에 따라 적용되는 영상 이진화 시의 서로 다른 기준치에 따른 이진화 영상 및 원 검출 영상을 나타낸 도면이다. 이하 도 3 내지 도 5를 참조하여 영상처리부(430)의 상세 구성 및 동작을 설명한다.FIG. 3 is a diagram illustrating a detailed configuration of an image processing unit of the nystagmus test unit according to the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating eye images processed in the image processing unit according to the present invention, And a binarization image and a circle detection image according to different reference values at the time of binarization. The detailed configuration and operation of the image processing unit 430 will be described below with reference to FIGS. 3 to 5. FIG.

영상처리부(430)는 관심 영역 지정부(431), 영상변환부(432), 필터링부(435), 외곽선 검출부(436) 및 원 검출부(437)를 포함한다.The image processing unit 430 includes a region of interest specifying unit 431, an image converting unit 432, a filtering unit 435, an outline detecting unit 436, and a circle detecting unit 437.

관심 영역 지정부(431)는 적외선영상 획득부(420)로부터 입력되는 도 4의 적외선 눈 영상(501)으로부터 전안부 부분만을 추출한 적외선 전안부 영상(502)을 영상변환부(432)로 출력한다. 상기 전안부 부분은 입력부(500)를 통해 관리자로부터 선택받을 수도 있고, 눈 패턴 검출에 의해 자동으로 검출되도록 구성될 수도 있을 것이다.The ROI specifying unit 431 outputs the infrared front eye image 502 obtained by extracting only the front eye part from the infrared eye image 501 of FIG. 4 input from the infrared image obtaining unit 420 to the image converting unit 432 . The front portion may be selected by an administrator through the input unit 500 or may be automatically detected by eye pattern detection.

영상변환부(432)는 상기 관심 영역 지정부(431)를 통해 획득된 적외선 전안부 영상을 이진화하여 이진화 전안부 영상(503)을 출력한다.The image converting unit 432 binarizes the infrared front eye image obtained through the ROI specifying unit 431 and outputs the binarizing front image 503.

상기 영상변환부(432)는 상기 적외선 전안부 영상을 회색 채널의 회색 전안부 영상으로 변환하여 출력하는 제1영상 변환부(433) 및 상기 회색 전안부 영상을 미리 설정된 기준치를 기준으로 이진화하여 상기 이진화 전안부 영상(503)을 출력하는 제2영상 변환부(434)를 포함한다.The image converting unit 432 includes a first image converting unit 433 for converting the infrared front eye image into a gray front image of a gray channel and outputting the gray front image, And a second image converting unit 434 for outputting the binarized anterior segment image 503.

상기 이진화는 미리 설정된 기준치를 기준으로 초과되는 회색채널로 변환된 회색 전안부 영상의 픽셀값은 255로 변환하고, 이하의 값은 0으로 변환하여 이루어진다. 상기 미리 설정된 기준치는 하나일 수도 있고, 둘 이상이 될 수도 있으며, 둘 이상인 경우에 상기 제2영상 변환부(434)는 각 기준치에 대응하는 이진화를 수행하고 각 기준치에 대한 이진화 전안부 영상(504)을 출력할 것이다. The binarization is performed by converting a pixel value of a gray anterior segment image converted to an exceeded gray channel based on a predetermined reference value to 255, and converting the following value to 0. The second image conversion unit 434 performs binarization corresponding to each reference value, and outputs the binarized anterior segment image 504 (see FIG. 4) to each reference value, ).

필터링부(435)는 상기 제2영상 변환부(434)로부터 입력되는 이진화 전안부 영상(503)에 포함된 노이즈를 제거한 이진화 전안부 영상(504)을 외곽선 검출부(436)로 전송한다.The filtering unit 435 transmits the binarized anterior segment image 504 obtained by removing the noise contained in the binarized anterior segment image 503 input from the second image conversion unit 434 to the outline detection unit 436. [

필터링부(435)는 모폴로지(Morphology: 또는 "모프"라 함) 연산으로 침식(Erode)과 팽창(Dilate)을 적용하여 잡음을 제거한다. 침식은 이웃한 화소들 중 최소 화소값을 현재 화소값으로 대체하는 것이며, 작은 노이즈(작은 덩어리)의 객체를 사라지게 할 수 있다. 그리고 팽창은 이웃한 화소들 중 최대 화소값을 현재 화소값으로 대체하는 것이며, 객체 내부에 있는 작은 구멍들을 사라지게 할 수 있는 역할을 한다. 즉, 침식 연산을 통해 노이즈를 제거하고, 팽창연산을 통해 객체 내의 빈 공간을 제거해주며 줄어든 객체의 크기를 복구한다.The filtering unit 435 removes noise by applying erosion and dilation in a morphology (or "morph") operation. The erosion is to replace the minimum pixel value among the neighboring pixels with the current pixel value, and to make the object of small noise (small chunk) disappear. The expansion is to replace the maximum pixel value among the neighboring pixels with the current pixel value, and to play the role of making the small holes in the object disappear. In other words, it removes noise through erosion operation, removes empty space in object through expansion operation, and restores size of reduced object.

외곽선 검출부(436)는 상기 필터링부(435)에서 필터링된 이진화 전안부 영상(504)으로부터 전안부의 외곽선을 검출하여 전안부 외곽선 영상(505)을 원 검출부(437)로 전송한다.The outline detection unit 436 detects the outline of the anterior segment from the binarized anterior segment image 504 filtered by the filtering unit 435 and transmits the anterior segment outline image 505 to the circular detection unit 437.

원 검출부(437)는 외곽선 검출부(436)로부터 입력되는 전압부 외곽선 영상(505)으로부터 동공에 대응하는 원을 검출하고, 검출된 원, 즉 동공의 움직임에 따른 동공의 영상데이터를 출력한다. The circle detection unit 437 detects a circle corresponding to the pupil from the voltage unit contour image 505 input from the contour detection unit 436 and outputs the detected image data of the pupil corresponding to the circle, that is, the motion of the pupil.

상기 제2영상변환부(434)에서 복수의 기준치에 대한 이진화 전안부 영상(504)이 출력되는 경우, 원 검출부(437)는 변경되는 서로 다른 복수의 기준치에 근거하여 변환된 적어도 둘 이상의 이진화 전안부 영상(503)에 대한 전안부 외곽선 영상(505)을 외곽선 검출부(436)로부터 입력받고, 각 전안부 외곽선 영상(505)으로부터 원(506)을 검출하고, 검출된 원(506)이 동공에 일치하는 전안부 외곽선 영상(505)을 선택하여 출력하는 최적 원 검출부(438) 및 상기 선택된 전안부 외곽선 영상에 대한 원의 중심점을 계산하고, 계산된 중심점을 동공의 3차원 구조 및 곡선을 고려하여 실제 동공이 움직이는 거리, 각도를 픽셀 단위로 추정하여 동공의 영상데이터를 출력하는 영상 캘리브레이션부(439)를 포함할 수 있을 것이다.When the binarization anterior segment image 504 for a plurality of reference values is output from the second image transformation unit 434, the circle detection unit 437 detects at least two binarization transformed based on a plurality of different reference values, An outer contour image 505 for the anterior segment image 503 is input from the contour detection unit 436 and a circle 506 is detected from each anterior contour image 505 and the detected circle 506 is inserted into the pupil An optimal circle detecting unit 438 for selecting and outputting a matching frontal contour image 505 and calculating a center point of the circle for the selected frontal contour image and considering the calculated three-dimensional structure and curve of the pupil And an image calibrating unit 439 for estimating the distance and angle at which the actual pupil moves, in units of pixels, and outputting the image data of the pupil.

즉, 최적 원 검출부(438)는 도 5와 같이 서로 다른 기준치를 적용하여 이진화된 전안부 외곽선 영상들(505-1, 505-2, 505-3, 505-4)을 획득하고, 획득한 전안부 외곽선 영상들로부터 원(506)을 검출하면 도 5의 511-1 내지 511-4와 같이 원이 검출될 것이다. 도 5에서 505-1은 기준치로 262가 적용된 경우이고, 505-2는 기준치로 270이 적용된 경우이며, 505-3은 기준치로 275가 적용된 경우이며, 505-4는 기준치로 285가 적용된 경우를 나타낸 것이다.That is, the optimal circle detection unit 438 obtains binarized frontal contour images 505-1, 505-2, 505-3, and 505-4 by applying different reference values as shown in FIG. 5, When a circle 506 is detected from the eye contour images, a circle will be detected as shown in 511-1 to 511-4 in Fig. 5, reference numeral 505-1 denotes a case where 262 is applied as a reference value, 505-2 denotes a case where 270 is applied as a reference value, 505-3 denotes a case where 275 is applied as a reference value, and 505-4 denotes a case where 285 is applied as a reference value .

따라서 최적 원 검출부(438)는 511-1 내지 511-4 중 동공과 검출된 원(506)이 일치하는 511-3에 대한 전안부 외곽선 영상(505-3)을 선택하여 출력할 것이다.Therefore, the optimal circle detecting unit 438 may select and output the frontal region contour image 505-3 for 511-3 in which the pupil and the detected circle 506 coincide with each other in 511-1 through 511-4.

그리고 영상 캘리브레이션부(439)는 수평 안구 운동의 속도를 얻기 위해 픽셀 값당 각도가 필요하기 때문에 영상에서 눈의 움직임 단위를 각도로 변환을 하여야 한다. 상기 각도는 픽셀 당 0.49ㅀ가 적용되는 것이 바람직할 것이다.Since the image calibrator 439 requires an angle per pixel value to obtain the velocity of the horizontal eye movement, the eye motion unit should be converted into an angle. The angle would preferably be 0.49 당 per pixel.

도 6은 본 발명에 따른 안진 검사부의 동공 움직임 검출부의 상세 구성을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수평 동공 데이터에 대한 수평 동공 신호를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 동공 움직임 검출부에서의 영상 처리 단계별 신호 파형을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 동공 움직임 검출부에서의 느린 위상 신호의 신호 처리 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 본 발명의 회전자극 주파수에 따른 이득 곡선을 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 회전자극 주파수에 따른 위상곡선을 나타낸 도면이다. 이하 도 6 내지 도 11을 참조하여 설명한다.FIG. 6 is a diagram illustrating a detailed configuration of a pupil motion detection unit of the nystagmus test unit according to the present invention. FIG. 7 is a diagram illustrating a horizontal pupil signal for horizontal pupil data according to an embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram for explaining a signal processing process of a slow phase signal in the pupil motion detecting unit according to the present invention, and FIG. 10 is a view for explaining a signal processing process in the pupil motion detecting unit according to the rotation FIG. 11 is a graph showing a phase curve according to the rotation stimulus frequency of the present invention. FIG. This will be described below with reference to Figs. 6 to 11. Fig.

동공 움직임 검출부(440)는 제1보간부(441), 미분기(442), 빠른 위상 제거부(443), 제2보간부(444), 필터링부(445), 느린 위상 신호 검출부(446) 및 특성추출부(447)를 포함한다.The pupil motion detection unit 440 includes a first interpolation unit 441, a differentiator 442, a fast phase removal unit 443, a second interpolation unit 444, a filtering unit 445, a slow phase signal detection unit 446, And a characteristic extracting unit 447.

제1보간부(441)는 영상처리부(430)로부터 영상데이터를 입력받아 선형 스플라인 알고리즘을 적용하여 눈 깜빡임으로 인해 누락된 신호를 보간하여 제1보간 영상신호를 출력한다.The first interpolator 441 receives the image data from the image processor 430 and applies a linear spline algorithm to interpolate the missing signal due to eye blinking to output the first interpolated video signal.

도 7을 예를 들면, 영상데이터 중 수평 동공 이동 데이터에 대한 수평 동공 신호에는 눈 깜빡임으로 인해 동공을 검출하지 못한 프레임이 음수값으로 설정되어 있을 것이다.For example, in FIG. 7, in a horizontal pupil movement signal for horizontal pupil movement data, a frame in which a pupil can not be detected due to eye blinking is set to a negative value.

제1보간부(441)는 음수값으로 설정된 프레임을 보완하기 위해 선형 스플라인 알고리즘을 적용한다.The first interpolator 441 applies a linear spline algorithm to compensate for frames set to negative values.

또한, 제1보간부(441)는 불규칙한 샘플링 속도(27-29 프레임/초)를 보간법인 3차 스플라인 알고리즘을 적용하여 30Hz의 신호로 변환한다.In addition, the first interpolator 441 converts the irregular sampling rate (27-29 frames / sec) into a signal of 30 Hz by applying a cubic spline algorithm, which is an interpolation method.

결론적으로, 제1보간부(441)는 영상데이터에 대응하는 도 7의 701과 같은 수평 동공 신호를 포함하는 동공 이동 신호를 도 7의 702의 보간된 수평 동공 신호를 포함하는 동공 이동 신호를 보간 영상데이터로서 출력한다.The first interpolator 441 interpolates the pupil movement signal including the horizontal pupil signal 701 shown in FIG. 7 corresponding to the image data to a pupil movement signal including the interpolated horizontal pupil signal 702 shown in FIG. And outputs it as video data.

미분기(442)는 도 8의 (801)와 같이 보간된 상기 제1보간 영상신호를 미분하여 기울기를 구하여 도 8의 (802)와 같은 신호를 출력하고, 상기 기울기를 제곱하여 도 8의 (803)와 같은 미분 영상신호를 출력한다.The differentiator 442 obtains a slope by differentiating the interpolated first interpolated video signal as shown in (801) of FIG. 8 to output a signal as shown in (802) in FIG. 8, And outputs a differential image signal such as a differential image signal.

빠른 위상 제거부(443)는 상기 제1보간 영상신호에 상기 미분 영상신호를 적용하여 도 8의 801에서 나타낸 제1보간 영상신호에서 도 8의 804에서 나타낸 바와 같이 점선 사각형에 대응하는 빠른 위상 신호가 제거된 도 9의 901과 같은 느린 위상 신호를 출력한다.The fast phase removing unit 443 applies the differential image signal to the first interpolated image signal to generate a fast phase signal corresponding to a dotted rectangle as indicated by 804 in FIG. 8 in the first interpolated image signal 801 shown in FIG. And outputs a slow phase signal as shown in 901 of Fig.

제2보간부(444)는 상기 느린 위상 신호에 선형 스플라인 알고리즘을 적용하여 보간한 후 도 9의 902와 같은 느린 위상 신호를 출력한다.The second interpolator 444 interpolates and interpolates the slow phase signal using a linear spline algorithm and outputs a slow phase signal as shown in 902 of FIG.

필터링부(445)는 상기 보간된 느린 위상 신호를 필터링하여 도 9의 903과 같은 느린 위상 신호를 출력한다. 상기 필터링부(445)는 저역 통과필터(Lowpass Filter)가 적용되는 것이 바람직하며, 저역 통과필터의 컷오프(Cutoff) 주파수는 하기 수학식 1에 의해 설정되는 것이 바람직할 것이다. The filtering unit 445 filters the interpolated slow phase signal and outputs a slow phase signal such as 903 in FIG. Preferably, the filtering unit 445 is applied with a low-pass filter, and the cutoff frequency of the low-pass filter is preferably set by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112017022146041-pat00001
Figure 112017022146041-pat00001

여기서 k는 일정한 상수를 의미하고, n은 각각의 사이클 수(주기)를 나타낸다.Where k is a constant and n is the number of cycles.

특성추출부(446)는 상기 느린 위상 신호로부터 이득, 비대칭 및 위상 특성을 추출하여 상기 동공 움직임 특성 정보를 출력한다.The characteristic extraction unit 446 extracts the gain, asymmetry, and phase characteristics from the slow phase signal and outputs the pupil motion characteristic information.

이득(Gain)은 안구 운동의 진폭 대 머리 자극의 진폭의 비율이다. 이는 느린 위상 안구 운동의 최대 속도를 머리(의자)의 최대 속도로 나누어 계산된다. 이건은 하기 수학식 2에 의해 나타낼 수 있을 것이다.Gain is the ratio of the amplitude of the eye movement to the amplitude of the head stimulus. This is calculated by dividing the maximum velocity of the slow phase eye movement by the maximum velocity of the head (chair). This can be expressed by the following equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112017022146041-pat00002
Figure 112017022146041-pat00002

예를 들면, 양측 전정이 약한 환자는 낮은 주파수의 회전에서 이득값이 감소할 것이다.For example, patients with weak bilateral vestibles will have reduced gain at low frequency rotations.

이득은 도 10에서 보이는 바와 같이 회전자극 주파수에 따른 이론적인 로그 이득 곡선으로 나타낼 수 있으며, 0.05Hz 미만에서의 회전에서 주파수가 증가함에 따라 선형적으로 비례증가하며, 약 1에서 100Hz까지는 일정하며, 그 이상의 회전 주파수에서는 주파수가 증가함에 따라 감소함을 알 수 있다. 이득의 감소는 모든 주파수 자극에서도 나타날 수 있으나, 일정자극 주파수에서만 나타날 수도 있다. 부분적인 전정기능저하인 경우 이득은 대개 낮은 주파수(<0.1Hz)에서 비정상적으로 감소되어 있고, 높은 주파수(>0.1Hz)에서는 정상적으로 나타나며, 회전주파수를 고정하고 최대속도를 주는 경우의 낮은 속도자극에서는 정상적이나 높은 속도자극에서는 감소함을 보인다.As shown in FIG. 10, the gain can be expressed by a theoretical logarithmic gain curve according to the rotating stimulus frequency. The gain increases linearly with increasing frequency at a rotation at less than 0.05 Hz, is constant from about 1 to 100 Hz, It can be seen that at a higher rotation frequency, it decreases as the frequency increases. Reductions in gain can occur in all frequency stimuli, but only in certain stimulant frequencies. In the case of partial vestibular dysfunction, the gain is normally reduced abnormally at low frequencies (<0.1 Hz) and normally at high frequencies (> 0.1 Hz) And decreases with normal or high rate stimulation.

비대칭(Symmetry/Asymmetry)은 각 주파수에 대해 좌우로 회전할 때 왼쪽과 오른쪽의 동등한 느린 위상 요소를 비교하여 나타낸다. 비대칭은 하기 수학식 3에 의해 계산될 수 있을 것이다.Symmetry / Asymmetry is a comparison of equivalent slow phase elements on the left and right when rotating left and right for each frequency. The asymmetry may be calculated by the following equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) &quot;

Figure 112017022146041-pat00003
Figure 112017022146041-pat00003

여기서, b1과 b2는 각각 왼쪽과 오른쪽으로 회전할 때 느린 위상 안구 운동의 최대 속도를 나타낸다.Here, b1 and b2 represent the maximum velocity of slow phase eye movement when rotating left and right, respectively.

일반적으로 정상적인 대칭 범위는 15~20%이다.In general, the normal symmetry range is 15 to 20%.

위상(Phase)은 머리 움직임의 시작과 반사적인 안구 반응 사이의 시간 관계이다. 만약, 머리와 눈이 정확히 같은 속도로 반대 방향으로 움직이는 경우, 위상은 180ㅀ로 간주된다. 머리의 움직임이 눈 반응 반사를 일으킬 때 위상 리드(Lead)가 나타나고, 보정 안구 운동이 진행될 때 위상 래그(Lag)가 나타난다. 비정상적으로 긴 리드(Lead)와 짧은 리드는 각각 주변 병변 및 소뇌 병변으로 간주될 수 있다.Phase is the time relationship between the onset of head movement and the reflex ocular response. If the head and eye move in the opposite direction at exactly the same speed, the phase is considered 180.. A phase lead appears when the movement of the head causes an eye reaction reflex, and a phase lag appears when the correction eye movement proceeds. Unusually long leads and short leads can be considered as peripheral lesions and cerebellar lesions, respectively.

위상 각인 θ는 하기 수학식 4에 의해 계산된다.The phase angle? Is calculated by the following equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) &quot;

Figure 112017022146041-pat00004
Figure 112017022146041-pat00004

여기서 f는 안구 운동 신호의 주파수를 나타내고, Δt는 느린 위상 안구 운동의 최대속도와 머리(의자) 움직임 사이의 시간차를 나타낸다.Where f represents the frequency of the eye movement signal, and [Delta] t represents the time difference between the maximum velocity of the slow phase eye movement and the head (chair) motion.

위상은 그림 11과 같이 회전자극 주파수에 따른 위상 곡선으로 나타낼 수 있다. 완벽한 정전안반사가 일어나는 경우 위상은 0ㅀ이다. The phase can be represented by a phase curve according to the rotating stimulus frequency as shown in Fig. When perfect antireflection occurs, the phase is 0..

도 12는 본 발명에 따른 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 방법을 나타낸 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating a video nystagmus test method using an infrared camera according to the present invention.

도 12를 참조하면, 안진 검사부(400)는 안진 검사 개시 이벤트가 발생되면 미리 설정된 회전 제어정보에 따라 회전의자(300)의 회전방향, 속도를 제어한다(S111). 안진 검사 개시 이벤트는 입력부(500)를 통해 안진 검사 개시 명령에 대응하는 입력신호가 입력되는 경우 발생될 수 있을 것이다. 상기 회전 제어정보는 회전의자(300)를 회전시킬 방향, 속도, 시간 등의 정보를 포함할 수 있을 것이다.Referring to FIG. 12, when the nystagmus test start event occurs, the nystagmus checker 400 controls the rotation direction and speed of the rotating chair 300 according to the preset rotation control information (S111). The nystagmus test start event may be generated when an input signal corresponding to the nystagmus test start command is input through the input unit 500. [ The rotation control information may include information such as direction, speed, and time for rotating the rotating chair 300.

회전의자(300)의 제어가 수행되면 안진 검사부(400)는 적외선 영상촬영부(200)를 구동하여 환자의 눈을 촬영하여 적외선 눈 영상을 획득하기 시작한다(S113).When the control of the rotating chair 300 is performed, the nystagmus checking unit 400 drives the infrared ray photographing unit 200 to photograph an eye of the patient and start acquiring an infrared eye image (S113).

적외선 눈 영상이 획득되기 시작하면 안진 검사부(400)는 입력되는 적외선 눈 영상을 이진화하여 동공을 검출하는 영상 처리를 수행하여 동공의 움직임 정보를 포함하는 영상데이터를 생성한다(S115).When the infrared eye image starts to be acquired, the nystagmus checker 400 performs image processing for binarizing the input infrared eye image to detect the pupil, and generates image data including motion information of the pupil (S115).

영상데이터가 생성되면 안진 검사부(400)는 영상데이터로부터 동공 움직임 정보를 추정하고(S117), 회전 제어정보에 근거하여 동공 움직임 정보를 분석하여 안진증을 판단한다(S119).When the image data is generated, the nystagmus checker 400 estimates the pupil motion information from the image data (S117), and analyzes the pupil motion information based on the rotation control information to determine the nystagmus (S119).

도 13은 본 발명에 따른 비디오 안진 검사 방법 중 영상 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.13 is a flowchart illustrating an image processing method in a video nystagmus test method according to the present invention.

도 13을 참조하여 영상 처리 방법을 설명하면 상기 영상 처리부(430)는, 적외선 눈 영상으로부터 관심 영역인 전안부 부위만을 검출하고, 검출된 전안부 부위만을 포함하는 적외선 전안부 영상을 출력한다(S211). Referring to FIG. 13, the image processing unit 430 detects only the anterior region of interest, which is a region of interest, from the infrared eye image, and outputs an infrared front eye image including only the detected anterior region (S211 ).

영상처리부(430)는 상기 적외선 전안부 영상을 회색채널의 영상인 회색 전안부 영상으로 변환한다(S213).The image processor 430 converts the infrared front eye image into a gray front image, which is a gray channel image (S213).

회색 전안부 영상으로 변환되면 영상처리부(430)는 상기 회색 전안부 영상을 미리 설정된 기준치와 비교하여 기준치보다 큰 픽셀값을 255로 변환하고, 기준치보다 작은 픽셀값을 0으로 변환하는 이진화 변환 과정을 수행하여 이진화 전안부 영상을 출력한다(S215).When the image is converted into a gray anterior segment image, the image processing unit 430 compares the gray anterior portion image with a preset reference value, converts a pixel value larger than the reference value to 255, and converts a pixel value smaller than the reference value to 0 And outputs the binarized anterior segment image (S215).

이진화 전안부 영상이 생성되면 영상처리부(430)는 상기 이진화 전안부 영상을 필터링하여 출력하고(S217). 상기 필터링된 이진화 전안부 영상으로부터 전안부의 외곽선을 검출하여 전안부 외곽선 영상을 출력한다(S219).When the binarized anterior segment image is generated, the image processing unit 430 filters and outputs the binarized anterior segment image (S217). An outline of the anterior segment is detected from the filtered binarized anterior segment image to output an anterior segment outline image (S219).

전안부 외곽선이 검출되면 영상처리부(430)는 상기 전안부 외곽선 영상으로부터 동공에 대응하는 원을 검출하고 원의 중심점을 검출하며(S221), 검출된 중심점에 움직임에 따른 동공의 영상데이터 생성하여 출력한다(S223).When an anterior segment is detected, the image processor 430 detects a circle corresponding to the pupil from the anterior segment contour image and detects a center point of the circle (S221), generates image data of the pupil corresponding to the detected center point, (S223).

도 14는 본 발명에 따른 비디오 안진 검사 방법 중 동공 움직임 특성 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.FIG. 14 is a flowchart illustrating a pupil motion characteristic detection method in a video nystagmus test method according to the present invention.

도 14를 참조하면, 상기 동공 움직임 검출부(440)는 영상처리부(430)로부터 출력되는 상기 영상데이터를 입력받아 선형 스플라인 알고리즘을 적용하여 눈 깜빡임으로 인해 누락된 신호를 보간하여 제1보간 영상신호를 출력한다(S311).Referring to FIG. 14, the pupil motion detector 440 receives the image data output from the image processor 430 and interpolates a missing signal due to eye blinking by applying a linear spline algorithm to obtain a first interpolated image signal (Step S311).

제1보간이 수행되면 동공 움직임 검출부(440)는 상기 제1보간 영상신호로부터 기울기를 구하고, 기울기를 제곱한 미분 영상신호를 출력한다(S313).When the first interpolation is performed, the pupil motion detector 440 obtains a slope from the first interpolated image signal, and outputs a differential image signal obtained by squaring the slope (S313).

미분 영상신호가 생성되면 동공 움직임 검출부(440)는 상기 제1보간 영상신호에 상기 미분 영상신호를 적용하여 상기 제1보간 영상신호에서 빠른 위상 신호를 제거하고, 빠른 위상 신호가 제거된 제1보간 영상신호인 느린 위상 신호를 출력한다(S315).When the differential image signal is generated, the pupil motion detector 440 applies the differential image signal to the first interpolated image signal to remove a fast phase signal from the first interpolated image signal, And outputs a slow phase signal which is a video signal (S315).

동공 움직임 검출부(440)는 보간된 상기 느린 위상 신호가 입력되면 선형 스플라인 알고리즘을 적용하여 2차로 보간한 후 출력한다(S317).When the interpolated slow phase signal is input, the pupil motion detection unit 440 interpolates the second phase by applying a linear spline algorithm and outputs the interpolated second phase signal (S317).

2차 보간된 느린 위상 신호를 로우패스필터로 필터링하고(S319), 로우 패스 필터링된 느린 위상 신호로부터 이득, 비대칭 및 위상 정보를 포함하는 움직임 특징 정보를 추출하여 안진증 판단부(450)로 출력한다.The second interpolated slow phase signal is filtered by a low pass filter (S319), motion characteristic information including gain, asymmetry and phase information is extracted from the low pass filtered slow phase signal and output to the nystagmus judgment unit 450 do.

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It will be easily understood. It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, it is intended to cover various modifications within the scope of the appended claims.

100: 디스플레이부 200: 영상촬영부
300: 회전의자 400: 안진 검사부
410: 회전 제어부 420: 적외선영상 획득부
430: 영상 처리부 431: 관심 영역 지정부
432: 영상변환부 433: 제1영상 변환부
434: 제2영상 변환부 435: 필터링부
436: 외곽선 검출부 437: 원 검출부
438: 최적 원 검출부 439: 영상 캘리브레이션부
440: 동공 움직임 검출부 441: 제1보간부
442: 미분기 443: 빠른 위상 제어부
444: 제2보간부 445: 필터링부
446: 특성추출부
450: 안진증 판단부
100: display unit 200:
300: rotating chair 400: nystagmus checker
410: rotation control unit 420: infrared image acquisition unit
430: image processing unit 431:
432: image converting unit 433: first image converting unit
434: second image conversion unit 435:
436: Outline detection unit 437:
438: Optimum circle detection unit 439: Image calibration unit
440: pupil motion detection unit 441: first interpolation unit
442: differentiator 443: fast phase control unit
444: Second interpolator 445: Filtering unit
446:
450: Nystagmus judgment unit

Claims (13)

환자가 앉는 의자형태로 구성되어 제어를 받아 좌우로 회전하는 회전의자;
상기 환자의 두 눈 중 적어도 하나를 포함하는 눈 영역을 적외선 촬영하여 적외선 눈 영상을 출력하는 적외선 영상촬영부; 및
안진 검사를 위해 미리 설정된 회전 제어정보에 따라 상기 회전의자의 회전을 제어하고, 상기 적외선 눈 영상을 이진화하여 동공을 검출한 후, 동공의 움직임 특성을 검출하고, 상기 회전 제어정보에 근거하여 검출된 동공 움직임 특성을 분석하여 안진 검사를 수행하고 그 결과를 출력하는 안진 검사부를 포함하고,
상기 안진 검사부는,
안진 검사를 위해 미리 설정된 회전 제어정보에 따라 상기 회전의자의 회전을 제어하는 회전 제어부;
상기 적외선 영상촬영부를 제어하여 구동한 후, 상기 적외선 영상촬영부를 통해 상기 적외선 눈 영상을 획득하여 출력하는 적외선 영상획득부;
상기 획득된 적외선 눈 영상을 이진화한 후 동공을 검출하고, 검출된 동공의 영상데이터를 출력하는 영상 처리부;
상기 영상데이터를 입력받아 분석하여 동공의 움직임에 대한 동공 움직임 특성 정보를 출력하는 동공 움직임 검출부; 및
상기 회전 제어정보에 근거하여 검출된 동공 움직임 특성정보를 분석하여 안진 검사를 수행하고 안진증 여부를 판단하는 안진증 판단부를 포함하되,
상기 동공 움직임 검출부는,
상기 영상데이터를 입력받아 선형 스플라인 알고리즘을 적용하여 눈 깜빡임으로 인해 누락된 신호를 보간하여 제1보간 영상신호를 출력하는 제1보간부;
상기 제1보간 영상신호로부터 기울기를 구하고, 기울기를 제곱한 미분 영상신호를 출력하는 미분기;
상기 제1보간 영상신호에 상기 미분 영상신호를 적용하여 상기 제1보간 영상신호에서 빠른 위상 신호를 제거한 느린 위상 신호를 출력하는 빠른 위상 제거부;
상기 느린 위상 신호를 선형 스플라인 알고리즘을 적용하여 보간한 후 출력하는 제2보간부;
상기 보간된 느린 위상 신호를 필터링하여 출력하는 필터링부; 및
상기 느린 위상 신호로부터 이득, 비대칭 및 위상 특성을 추출하여 상기 동공 움직임 특성 정보를 출력하는 특성추출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 장치.
A rotating chair that is configured in the form of a chair in which the patient sits and is rotated in a lateral direction;
An infrared ray photographing unit for infrared ray photographing an eye region including at least one of the two eyes of the patient and outputting an infrared ray eye image; And
A controller for controlling the rotation of the rotary chair according to preset rotation control information for nystagmus testing, detecting the pupil by binarizing the infrared eye image, detecting the motion characteristic of the pupil, And a nystagmus test section for analyzing pupil movement characteristics to perform a nystagmus test and outputting the result,
The nystagmus-
A rotation control unit for controlling the rotation of the rotating chair according to preset rotation control information for nystagmus examination;
An infrared image acquiring unit for acquiring and outputting the infrared eye image through the infrared image radiographing unit after controlling and driving the infrared image radiographing unit;
An image processor for detecting a pupil after binarizing the obtained infrared eye image and outputting image data of the detected pupil;
A pupil motion detection unit for receiving and analyzing the image data and outputting pupil motion characteristic information on pupil motion; And
And a nystagmus judgment unit for analyzing the pupil motion characteristic information detected based on the rotation control information to perform a nystagmus test and determine whether or not the nystagmus is present,
Wherein the pupil motion detection unit comprises:
A first interpolator receiving the image data and applying a linear spline algorithm to interpolate a missing signal due to blinking and outputting a first interpolated video signal;
A differentiator for obtaining a slope from the first interpolated image signal and outputting a differential image signal obtained by squaring the slope;
A fast phase removal unit for applying the differential image signal to the first interpolated image signal to output a slow phase signal from which the fast phase signal is removed from the first interpolated image signal;
A second interpolator interpolating and outputting the slow phase signal using a linear spline algorithm;
A filtering unit for filtering and outputting the interpolated slow phase signal; And
And a characteristic extracting unit for extracting gain, asymmetry, and phase characteristics from the slow phase signal and outputting the pupil motion characteristic information.
환자가 앉는 의자형태로 구성되어 제어를 받아 좌우로 회전하는 회전의자;
상기 환자의 두 눈 중 적어도 하나를 포함하는 눈 영역을 적외선 촬영하여 적외선 눈 영상을 출력하는 적외선 영상촬영부; 및
안진 검사를 위해 미리 설정된 회전 제어정보에 따라 상기 회전의자의 회전을 제어하고, 상기 적외선 눈 영상을 이진화하여 동공을 검출한 후, 동공의 움직임 특성을 검출하고, 상기 회전 제어정보에 근거하여 검출된 동공 움직임 특성을 분석하여 안진 검사를 수행하고 그 결과를 출력하는 안진 검사부를 포함하고,
상기 안진 검사부는,
안진 검사를 위해 미리 설정된 회전 제어정보에 따라 상기 회전의자의 회전을 제어하는 회전 제어부;
상기 적외선 영상촬영부를 제어하여 구동한 후, 상기 적외선 영상촬영부를 통해 상기 적외선 눈 영상을 획득하여 출력하는 적외선 영상획득부;
상기 획득된 적외선 눈 영상을 이진화한 후 동공을 검출하고, 검출된 동공의 영상데이터를 출력하는 영상 처리부;
상기 영상데이터를 입력받아 분석하여 동공의 움직임에 대한 동공 움직임 특성 정보를 출력하는 동공 움직임 검출부; 및
상기 회전 제어정보에 근거하여 검출된 동공 움직임 특성정보를 분석하여 안진 검사를 수행하고 안진증 여부를 판단하는 안진증 판단부를 포함하되,
상기 영상 처리부는,
상기 적외선 눈 영상으로부터 전안부 부위만을 포함하는 적외선 전안부 영상을 출력하는 관심영역 지정부;
상기 적외선 전안부 영상을 이진화하여 이진화 전안부 영상을 출력하는 영상 변환부;
상기 이진화 전안부 영상으로부터 전안부의 외곽선을 검출하여 전안부 외곽선 영상을 출력하는 외곽선 검출부; 및
상기 전안부 외곽선 영상으로부터 동공을 검출하고 동공의 중심점을 검출하며, 검출된 중심점에 움직임에 따른 동공의 영상데이터를 출력하는 원 검출부를 포함하고,
상기 원 검출부는,
변경되는 서로 다른 복수의 기준치에 근거하여 변환된 적어도 둘 이상의 이진화 전안부 영상에 대한 전안부 외곽선 영상을 외곽선 검출부로부터 입력받고, 각 전안부 외곽선 영상으로부터 원을 검출하고, 검출된 원이 동공에 일치하는 전안부 외곽선 영상을 선택하여 출력하는 최적 원 검출부; 및
상기 선택된 전안부 외곽선 영상에 대한 원의 중심점을 계산하고, 계산된 중심점을 동공의 3차원 구조 및 곡선을 고려하여 실제 동공이 움직이는 거리, 각도를 픽셀 단위로 추정하여 동공의 영상데이터를 출력하는 영상 캘리브레이션부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 장치.
A rotating chair that is configured in the form of a chair in which the patient sits and is rotated in a lateral direction;
An infrared ray photographing unit for infrared ray photographing an eye region including at least one of the two eyes of the patient and outputting an infrared ray eye image; And
A controller for controlling the rotation of the rotary chair according to preset rotation control information for nystagmus testing, detecting the pupil by binarizing the infrared eye image, detecting the motion characteristic of the pupil, And a nystagmus test section for analyzing pupil movement characteristics to perform a nystagmus test and outputting the result,
The nystagmus-
A rotation control unit for controlling the rotation of the rotating chair according to preset rotation control information for nystagmus examination;
An infrared image acquiring unit for acquiring and outputting the infrared eye image through the infrared image radiographing unit after controlling and driving the infrared image radiographing unit;
An image processor for detecting a pupil after binarizing the obtained infrared eye image and outputting image data of the detected pupil;
A pupil motion detection unit for receiving and analyzing the image data and outputting pupil motion characteristic information on pupil motion; And
And a nystagmus judgment unit for analyzing the pupil motion characteristic information detected based on the rotation control information to perform a nystagmus test and determine whether or not the nystagmus is present,
Wherein the image processing unit comprises:
An interest region specifying unit for outputting an infrared anterior segment image including only an anterior region from the infrared eye image;
An image converting unit for binarizing the infrared front eye image to output a binocular front eye image;
An outline detection unit detecting an outline of the anterior segment from the binarized anterior segment image and outputting an anterior segment outline image; And
A pupil detection unit for detecting a pupil from the anterior segment contour image, detecting a center point of the pupil, and outputting pupil image data corresponding to the detected center point,
The circular detection unit
The method includes receiving an anterior segment contour image for at least two binarized anterior segment images transformed based on a plurality of different reference values to be changed from the contour detection unit, detecting a circle from each anterior contour image, An optimal circle detection unit for selecting and outputting an image of a frontal contour line to output; And
Calculating a center point of the circle for the selected foreground contour image and estimating a distance and an angle of the actual pupil moving in a pixel unit considering the three-dimensional structure and the curved line of the pupil, And a calibration unit.
삭제delete 제2항에 있어서,
상기 영상변환부는,
상기 적외선 전안부 영상을 회색 채널의 회색 전안부 영상으로 변환하여 출력하는 제1영상 변환부; 및
상기 회색 전안부 영상을 미리 설정된 기준치를 기준으로 이진화하여 상기 이진화 전안부 영상을 출력하는 제2영상 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 장치.
3. The method of claim 2,
The image converter may include:
A first image converter for converting the infrared front eye image into a gray front image of a gray channel and outputting the gray front image; And
And a second image converter for binarizing the gray anterior segment image based on a preset reference value and outputting the binarized anterior segment image.
제2항에 있어서,
상기 영상 처리부는,
상기 영상변환부로부터 출력되는 상기 이진화 전안부 영상을 모프(Morphology) 연산을 수행하여 침식과 팽창을 적용하여 노이지를 제거하는 필터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the image processing unit comprises:
Further comprising a filtering unit for performing a morphological operation on the binarized anterior segment image output from the image transform unit and applying erosion and expansion to remove the noisy image.
삭제delete 삭제delete 안진 검사를 위해 미리 설정된 회전 제어정보에 따라 회전의자의 회전을 제어하는 회전 제어 단계;
적외선 영상촬영부를 제어하여 구동 후, 상기 적외선 영상촬영부를 통해 적외선 눈 영상을 획득하여 출력하는 적외선 영상획득 단계;
상기 획득된 적외선 눈 영상을 이진화한 후 동공을 검출하고, 검출된 동공의 영상데이터를 출력하는 영상 처리 단계;
상기 영상데이터를 입력받아 분석하여 동공의 움직임에 대한 동공 움직임 특성 정보를 출력하는 동공 움직임 검출 단계; 및
상기 회전 제어정보에 근거하여 검출된 동공 움직임 특성정보를 분석하여 안진 검사 수행하고 안진증 여부를 판단하여 출력하는 안진증 판단 단계를 포함하되,
상기 동공 움직임 검출 단계는,
상기 영상데이터를 입력받아 선형 스플라인 알고리즘을 적용하여 눈 깜빡임으로 인해 누락된 신호를 보간하여 제1보간 영상신호를 출력하는 제1보간 단계;
상기 제1보간 영상신호로부터 기울기를 구하고, 기울기를 제곱한 미분 영상신호를 출력하는 미분 단계;
상기 제1보간 영상신호에 상기 미분 영상신호를 적용하여 상기 제1보간 영상신호에서 빠른 위상 신호를 제거한 느린 위상 신호를 출력하는 빠른 위상 제거 단계;
상기 느린 위상 신호를 선형 스플라인 알고리즘을 적용하여 보간한 후 출력하는 제2보간 단계;
상기 보간된 느린 위상 신호를 필터링하여 출력하는 필터링 단계; 및
상기 느린 위상 신호로부터 이득, 비대칭 및 위상 특성을 추출하여 상기 동공 움직임 특성 정보를 출력하는 특성추출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 방법.
A rotation control step of controlling the rotation of the rotating chair according to preset rotation control information for nystagmus testing;
An infrared ray image acquiring step of acquiring and outputting an infrared ray image through the infrared ray radiographing unit after driving the infrared ray radiographing unit;
An image processing step of binarizing the acquired infrared eye image, detecting a pupil, and outputting image data of the detected pupil;
A pupil motion detection step of receiving and analyzing the image data and outputting pupil motion characteristic information on pupil motion; And
And a nystagmus judgment step of analyzing pupil motion characteristic information detected based on the rotation control information to perform a nystagmus test and judging whether or not nystagmus is present,
The pupil movement detecting step may include:
A first interpolation step of receiving the image data and applying a linear spline algorithm to interpolate a missing signal due to blinking and outputting a first interpolated image signal;
A differentiating step of obtaining a slope from the first interpolated image signal and outputting a differential image signal obtained by squaring the slope;
A fast phase removing step of applying the differential image signal to the first interpolated image signal to output a slow phase signal from which a fast phase signal is removed from the first interpolated image signal;
A second interpolation step of interpolating and outputting the slow phase signal using a linear spline algorithm;
A filtering step of filtering and interpolating the interpolated slow phase signal; And
And extracting gain, asymmetry, and phase characteristics from the slow phase signal and outputting the pupil motion characteristic information.
안진 검사를 위해 미리 설정된 회전 제어정보에 따라 회전의자의 회전을 제어하는 회전 제어 단계;
적외선 영상촬영부를 제어하여 구동 후, 상기 적외선 영상촬영부를 통해 적외선 눈 영상을 획득하여 출력하는 적외선 영상획득 단계;
상기 획득된 적외선 눈 영상을 이진화한 후 동공을 검출하고, 검출된 동공의 영상데이터를 출력하는 영상 처리 단계;
상기 영상데이터를 입력받아 분석하여 동공의 움직임에 대한 동공 움직임 특성 정보를 출력하는 동공 움직임 검출 단계; 및
상기 회전 제어정보에 근거하여 검출된 동공 움직임 특성정보를 분석하여 안진 검사 수행하고 안진증 여부를 판단하여 출력하는 안진증 판단 단계를 포함하되,
상기 영상 처리 단계는,
상기 적외선 눈 영상으로부터 전안부 부위만을 포함하는 적외선 전안부 영상을 출력하는 관심영역 지정 단계;
상기 적외선 전안부 영상을 이진화하여 이진화 전안부 영상을 출력하는 영상 변환 단계;
상기 이진화 전안부 영상으로부터 전안부의 외곽선을 검출하여 전안부 외곽선 영상을 출력하는 외곽선 검출 단계; 및
상기 전안부 외곽선 영상으로부터 동공을 검출하고 동공의 중심점을 검출하며, 검출된 중심점에 움직임에 따른 동공의 영상데이터를 출력하는 원 검출 단계를 포함하고,
상기 원 검출 단계는,
변경되는 서로 다른 복수의 기준치에 근거하여 변환된 적어도 둘 이상의 이진화 전안부 영상에 대한 전안부 외곽선 영상 외곽선 검출부로부터 입력받고, 각 전안부 외곽선 영상으로부터 원을 검출하고, 검출된 원이 동공에 일치하는 전안부 외곽선 영상을 선택하여 출력하는 최적 원 검출 단계; 및
상기 선택된 전안부 외곽선 영상에 대한 원의 중심점을 계산하고, 계산된 중심점을 동공의 3차원 구조 및 곡선을 고려하여 실제 동공이 움직이는 거리, 각도를 픽셀 단위로 추정하여 동공의 영상데이터를 출력하는 영상 캘리브레이션 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 방법.
A rotation control step of controlling the rotation of the rotating chair according to preset rotation control information for nystagmus testing;
An infrared ray image acquiring step of acquiring and outputting an infrared ray image through the infrared ray radiographing unit after driving the infrared ray radiographing unit;
An image processing step of binarizing the acquired infrared eye image, detecting a pupil, and outputting image data of the detected pupil;
A pupil motion detection step of receiving and analyzing the image data and outputting pupil motion characteristic information on pupil motion; And
And a nystagmus judgment step of analyzing pupil motion characteristic information detected based on the rotation control information to perform a nystagmus test and judging whether or not nystagmus is present,
Wherein the image processing step comprises:
An interest region designation step of outputting an infrared anterior segment image including only an anterior region from the infrared eye image;
An image converting step of binarizing the infrared front eye image to output a binocular front eye image;
An outline detection step of detecting an outline of the anterior segment from the binarized anterior segment image and outputting an anterior segment outline image; And
Detecting a pupil from the anterior segment contour image, detecting a center point of the pupil, and outputting image data of a pupil corresponding to the detected center point,
Wherein,
The method comprising: receiving input from at least two or more binarized anterior segment images transformed based on a plurality of different reference values to be changed; detecting a circle from each anterior segment contour image; An optimal circle detection step of selecting and outputting an anterior contour image; And
Calculating a center point of the circle for the selected foreground contour image and estimating a distance and an angle of the actual pupil moving in a pixel unit considering the three-dimensional structure and the curved line of the pupil, And calibrating the video camera using the infrared camera.
제9항에 있어서,
상기 영상변환 단계는,
상기 적외선 전안부 영상을 회색 채널의 회색 전안부 영상으로 변환하여 출력하는 제1영상 변환 단계; 및
상기 회색 전안부 영상을 미리 설정된 기준치를 기준으로 이진화하여 상기 이진화 전안부 영상을 출력하는 제2영상 변환 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the image conversion step comprises:
A first image conversion step of converting the infrared front eye image into a gray front image of a gray channel and outputting the gray front image; And
And outputting the binarized anterior segment image by binarizing the gray anterior segment image with reference to a preset reference value, and outputting the binarized anterior segment image.
제9항에 있어서,
상기 영상 처리 단계는,
영상변환부로부터 출력되는 상기 이진화 전안부 영상을 모프(Morphology) 연산을 수행하여 침식과 팽창을 적용하여 노이지를 제거하는 필터링 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 카메라를 이용한 비디오 안진 검사 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the image processing step comprises:
Further comprising a filtering step of performing a morphological operation on the binarized anterior segment image output from the image transformation unit to remove noises by applying erosion and expansion.
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