KR102502420B1 - 안구 운동 측정 방법 및 장치 - Google Patents

안구 운동 측정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 안구 운동 측정 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 운동 측정 방법은, 안구와 관련된 정보를 획득하는 단계, 상기 획득한 안구와 관련된 정보를 기초로 안구 분석 모델을 결정하는 단계, 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치(cardinal positions of gaze)에서 안구의 이미지를 획득하는 단계 및 상기 안구 분석 모델을 이용하여 상기 획득한 안구의 이미지를 분석해 상기 안구의 운동을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 정확하고 객관적으로 안구 운동 범위를 측정할 수 있다.

Description

안구 운동 측정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING EYE MOVEMENT}
본 발명은 안구 운동 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
인간의 안구는 네 개의 곧은 근육 및 두 개의 빗근에 의해서 움직이게 되는데, 신경 제어를 통해 이러한 근육에 가해지는 힘의 조합, 안구 궤도의 점성, 근육의 탄성 등에 의하여 안구의 위치가 결정되며, 안구 이동 시, 양안이 동시에 같은 방향으로 움직이게 된다.
하지만, 노화 또는 근육 이상 등 여러 가지 이유로 인하여 안구 운동에 문제가 발생할 수 있다. 이러한 안구 운동의 문제로는, 안구 운동의 불균형, 안구 근육 이상, 안구 운동 장애, 사시 등이 있을 수 있는데, 이러한 문제들을 진단하고 관리하기 위하여 안구의 운동 범위를 측정하는 것이 매우 중요하다. 특히, 안구 운동의 형태 별로 그 수행 내용과 정도를 정확히 측정할 수 있으면, 관련 신경 회로의 손상 또는 진행 중인 질병 유무 등을 진단할 수 있다.
종래 기술에 따르면, 대부분의 안구 운동 측정 방법들은 검사자의 경험과 주관적인 판단에 의존하여, 대략적으로 값을 측정하고, 측정된 값을 바탕으로 안구 운동을 측정함으로써 정확성이 떨어지고, 표준화에 어려움이 있다.
KR 10-2015-0098500 A KR 10-2006-0096612 A KR 10-2014-0108417 A
본 발명은 안구의 운동 범위를 정량적으로 정확히 측정할 수 있는 안구 운동 측정 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안구 운동 측정 방법은, 안구와 관련된 정보를 획득하는 단계, 상기 획득한 안구와 관련된 정보를 기초로 안구 분석 모델을 결정하는 단계, 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치(cardinal positions of gaze)에서 안구의 이미지를 획득하는 단계 및 상기 안구 분석 모델을 이용하여 상기 획득한 안구의 이미지를 분석해 상기 안구의 운동을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 안구와 관련된 정보를 획득하는 단계는, 상기 안구를 측정하여 상기 안구와 관련된 정보를 획득하거나, 상기 안구의 측정 결과 및 수신한 정보 중 적어도 하나 이상으로부터 상기 안구와 관련된 정보를 획득하거나, 또는 상기 수신한 정보에 따라 미리 결정된 상기 안구와 관련된 정보를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 안구와 관련된 정보는, 상기 안구의 크기, 각막의 크기, 눈꺼풀 틈새의 위치 및 피검사자의 나이 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 획득한 안구와 관련된 정보를 기초로 안구 분석 모델을 결정하는 단계는, 상기 안구의 크기를 기초로 상기 안구 분석 모델을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 안구의 이미지를 획득하는 단계는, 왼쪽 안구의 이미지와 오른쪽 안구의 이미지를 각각 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치는, 상기 안구가 정면을 향하는 중심 위치, 상기 중심 위치의 상, 하, 좌, 우, 좌상, 좌하, 우상 또는 우하 중 적어도 하나 이상의 방향의 위치를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 안구 분석 모델을 이용하여 상기 획득한 안구의 이미지를 분석해 상기 안구의 운동을 측정하는 단계는, 상기 안구가 정면을 향하는 중심 위치에서의 안구 이미지와 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 안구 이미지를 비교하여 차이값을 획득하는 단계 및 상기 획득한 차이값을 이용하여 상기 안구 분석 모델의 기준 데이터로부터 상기 안구의 이동 각도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 안구가 정면을 향하는 중심 위치에서의 안구 이미지와 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 안구 이미지를 비교하여 차이값을 획득하는 단계는, 상기 중심 위치에서 상기 안구의 각막 윤부의 위치와 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 상기 안구의 각막 윤부의 위치를 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 안구 분석 모델을 이용하여 상기 획득한 안구의 이미지를 분석해 상기 안구의 운동을 측정하는 단계는, 상기 안구 분석 모델의 기준 이미지들 중 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서의 안구 이미지와의 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 기준 이미지를 선택하는 단계 및 상기 선택된 기준 이미지로부터 상기 안구의 이동 각도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안구 운동 측정 장치는, 카메라부, 안구 운동 측정을 위한 프로그램을 저장하는 적어도 하나 이상의 메모리 및 상기 프로그램을 실행함으로써, 안구와 관련된 정보를 획득하고, 상기 획득한 안구와 관련된 정보를 기초로 안구 분석 모델을 결정하며, 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치(cardinal positions of gaze)에서 안구의 이미지를 획득하고, 상기 안구 분석 모델을 이용하여 상기 획득한 안구의 이미지를 분석해 상기 안구의 운동을 측정하도록 제어하는 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나 이상의 프로세서는, 상기 안구를 측정하여 상기 안구와 관련된 정보를 획득하거나, 상기 안구의 측정 결과 및 수신한 정보 중 적어도 하나 이상으로부터 상기 안구와 관련된 정보를 획득하거나, 또는 상기 수신한 정보에 따라 미리 결정된 상기 안구와 관련된 정보를 획득하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 안구와 관련된 정보는, 상기 안구의 크기, 각막의 크기, 눈꺼풀 틈새의 위치 및 피검사자의 나이 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나 이상의 프로세서는, 상기 안구의 크기를 기초로 상기 안구 분석 모델을 결정하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나 이상의 프로세서는, 왼쪽 안구의 이미지와 오른쪽 안구의 이미지를 각각 획득하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치는, 상기 안구가 정면을 향하는 중심 위치, 상기 중심 위치의 상, 하, 좌, 우, 좌상, 좌하, 우상 또는 우하 중 적어도 하나 이상의 방향의 위치를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나 이상의 프로세서는, 상기 안구가 정면을 향하는 중심 위치에서의 안구 이미지와 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 안구 이미지를 비교하여 차이값을 획득하고, 상기 획득한 차이값을 이용하여 상기 안구 분석 모델의 기준 데이터로부터 상기 안구의 이동 각도를 결정하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나 이상의 프로세서는, 상기 중심 위치에서 상기 안구의 각막 윤부의 위치와 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 상기 안구의 각막 윤부의 위치를 비교하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나 이상의 프로세서는, 상기 안구 분석 모델의 기준 이미지들 중 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서의 안구 이미지와의 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 기준 이미지를 선택하고, 상기 선택된 기준 이미지로부터 상기 안구의 이동 각도를 결정하도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 정확하고 객관적으로 안구 운동 범위를 측정할 수 있다.
도 1은 리스팅 평면(Listing's Plane)을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 운동 측정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이미지 획득 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이미지 비교 방법을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 안구 운동 측정 방법을 이용하여 안구 운동을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 운동 측정 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 개시의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 개시의 일부 실시예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들의 일부 또는 전부는, 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 하나 이상의 마이크로 프로세서들에 의해 구현되거나, 소정의 기능을 위한 회로 구성들에 의해 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 다양한 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능 블록들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다.
또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 연결 선 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것일 뿐이다. 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가된 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들에 의해 구성 요소들 간의 연결이 나타내어질 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 개시를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 리스팅 평면(Listing's Plane)을 설명하기 위한 도면이다.
안구 운동은 상하, 좌우로 움직이는 선운동으로 보이지만 실제로는 회전 중심이 안구 중앙에 위치하는 회전 운동이다. 안구는 시선에 수직인 적도면에 놓여있는 축을 중심으로 회전하게 되는데, 이 면을 리스팅 평면이라 한다. 리스팅 법칙(Listing's Law)는 안구의 방향 정위를 규정하는 법칙으로, 안구는 리스팅 평면에 놓여있는 한 개의 축을 중심으로, 한번의 회전을 통해 일차 위치(primary position)에서 모든 방향의 안구 위치로 도달할 수 있다는 법칙이다. 리스팅의 법칙에서 말하는 일차 위치란 순수한 수직 혹은 수평 회전 운동(rotation)을 시키면 회선(torsion)이 발생하지 않는, 즉, 회선이 제로인 점이다. 그러나 일반적으로 일차 위치(primary position)란 안구가 정면을 향하고 있는(straight ahead), 다시 말하면 시축(visual axis)이 머리의 정시 상면(midsagittal plane)과 평행한 중심 위치(central position)와 같은 개념으로 사용되고 있다. 이차 위치(secondary position)란 내전, 외전, 상전, 하전과 같이 순수한 수평, 혹은 수직 회전이 오직 한번 일어난 후에 안구의 위치를 의미하며, 삼차 위치(tertiary position)란 중심 위치로부터 수평 및 수직 회전이 복합된 회전 후에 안구의 위치를 지칭한다.
도 1을 참조하면, 안구가 일차 안위로부터 9 개의 시선의 기본 위치(cardinal positions of gaze)로 이동하는데 있어 리스팅 평면에 놓여있는 한 개의 축을 중심으로 한번의 회전에 의해 이동할 수 있음을 보여준다. 예를 들어, 안구가 9 개의 시선의 기본 위치 중 상외측을 향하고 있다면 안구는 외전 후 상전, 또는 상전 후 외전을 하여 해당 위치로 이동하는 것이 아니라, 도 1에 도시한 것과 같이 리스팅 평면에 있는 한 개의 축을 중심으로 한 번의 회전에 의해 이동할 수 있다.
따라서, 안구가 일차 안위, 즉, 중심 위치에서 다른 시선의 기본 위치로 이동하게 되면, 안구의 운동 범위를 각도로 표현하는 것이 가능하다. 일 실시예에 따르면, 이와 같이 각도로 표현되는 운동 범위를 측정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 운동 측정 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 210 단계에서, 안구와 관련된 정보를 획득한다. 일 실시예에서, 안구와 관련된 정보는 안구를 측정하여 획득하거나, 외부로부터 수신한 정보에 따라 미리 결정된 정보를 획득하거나, 또는 안구의 측정 결과 및 외부로부터 수신한 정보 중 적어도 하나 이상으로부터 획득할 수 있다. 여기서, 안구와 관련된 정보는, 안구의 크기, 각막의 크기, 눈꺼풀 틈새의 위치, 피검사자의 나이 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 안구 측정 장치 또는 안구 검사 장비 등을 이용하여 피검사자의 안구의 크기, 각막의 크기 등을 측정할 수 있다. 여기서, 각막의 크기로부터 안구의 크기를 유추 및/또는 계산할 수도 있다. 또한, 카메라로 피검사자의 얼굴 또는 눈 주변을 촬영하여 눈꺼풀 틈새의 위치를 확인할 수도 있다, 나아가, 일 실시예에서, 상술한 것과 같이, 안구를 측정하는 방법과 같이, 안구와 관련된 정보를 직접적으로 획득하기 어려운 경우, 외부로부터 수신한 정보에 따라 미리 결정된 정보를 획득하거나, 또는 안구의 측정 결과 및 외부로부터 수신한 정보 중 적어도 하나 이상으로부터 획득할 수 있다. 예를 들어, 피검사자의 나이 등의 정보는 사용자 입력을 수신함으로써 획득할 수 있다. 또한, 사용자 입력을 통해 피검사자의 나이를 수신하는 경우, 피검사자의 나이를 바탕으로 피검사자의 안구의 크기를 유추하거나 추정할 수도 있다. 나아가, 상술한 방법들을 복합적으로 이용하여 피검사자의 안구와 관련된 정보를 획득할 수도 있다. 예를 들어, 사용자 입력을 통해 피검사자의 나이를 수신하여 피검사자의 나이를 바탕으로 피검사자의 안구의 크기를 유추하거나 추정하고, 눈꺼풀 틈새의 위치는 카메라로 촬영하여 획득할 수도 있다.
그 후, 220 단계에서, 획득한 안구와 관련된 정보를 기초로 안구 분석 모델을 결정한다. 여기서, 안구 분석 모델은 안구와 관련된 정보를 기초로 구축된 데이터베이스(Database, DB)를 기초로 생성된 모델일 수 있다. 일 실시예에서, 안구의 크기를 기초로 안구 분석 모델을 결정할 수 있다. 예를 들어, 안구의 크기 별로 복수 개의 서로 다른 안구 분석 모델이 존재할 수 있고, 210 단계에서 획득한 안구와 관련된 정보를 기초로 안구의 크기 별로 복수 개의 서로 다른 안구 분석 모델 중 안구의 크기에 따라 안구 운동 측정에 사용할 안구 분석 모델을 결정할 수 있다.
230 단계에서, 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치(cardinal positions of gaze)에서 안구의 이미지를 획득한다. 일 실시예에서, 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치는, 안구가 정면을 향하는 중심 위치, 중심 위치의 상, 하, 좌, 우, 좌상, 좌하, 우상 또는 우하 중 적어도 하나 이상의 방향의 위치를 포함할 수 있다. 아래에서는 9 개의 시선의 기본 위치(9 cardinal positions of gaze)를 예로 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고, 6 개의 시선의 기본 위치 또는 그보다 적거나 많은 시선의 기본 위치에서 안구의 이미지를 획득할 수도 있다.
일 실시예에서, 카메라를 이용하여 안구의 이미지를 촬영하여 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 안구의 이미지를 획득할 수 있다. 이때, 왼쪽 안구의 이미지와 오른쪽 안구의 이미지를 각각 획득할 수도 있다. 즉, 카메라를 이용하여 왼쪽 안구와 오른쪽 안구를 각각 촬영하여, 왼쪽 안구의 이미지와 오른쪽 안구의 이미지를 각각 획득할 수 있다. 일 실시예에서, 왼쪽 안구와 오른쪽 안구를 하나의 카메라를 이용하여 순서대로 촬영할 수 있다. 이때, 왼쪽 안구와 오른쪽 안구의 기준 영상을 각각 촬영하는 순서는 자유롭게 선택 가능하다. 또한, 두 개의 카메라를 이용하여 하나의 카메라는 왼쪽 안구를 촬영하고, 다른 하나의 카메라는 오른쪽 안구를 촬영하여 왼쪽 안구의 이미지와 오른쪽 안구의 이미지를 각각 획득할 수도 있다. 일 실시예에서, 이와 같이 각각 획득한 왼쪽 안구의 이미지와 오른쪽 안구의 이미지를 합성하여 하나의 안구의 이미지를 획득할 수도 있다. 카메라를 이용하여 안구의 이미지를 촬영 시, 피검사자의 얼굴은 고정시킬 수 있다. 촬영자의 얼굴의 위치가 변경되는 경우, 시선의 방향이 달라져, 다른 안구의 이미지가 획득될 수 있기 때문이다. 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이미지 획득 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 9 개의 시선의 기본 위치(9 cardinal positions of gaze), 즉, 중심 위치, 중심 위치의 상, 하, 좌, 우, 좌상, 좌하, 우상 또는 우하의 위치에서 안구의 이미지를 획득할 수 있다. 이와 같이 다양한 시선의 기본 위치에서 안구의 이미지를 획득함으로써, 보다 정확하고 객관적인 안구 운동 측정이 가능하다. 다만, 도 3에서 도시하고 있는 시선의 기본 위치는 하나의 예시에 불과하며 다양한 이동 위치에서 비교 영상을 획득할 수도 있다.
일 실시예에서, 360 도 회전하는 안구의 동영상을 촬영하고, 촬영한 동영상에서 안구가 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치할 때, 화면을 캡쳐하여 안구 이미지를 획득할 수도 있다. 즉, 각각의 시선의 기본 위치에서 안구를 촬영하는 것이 아니라, 피검사자가 안구를 360도 회전시키면, 안구의 움직임을 동영상으로 촬영하고, 촬영한 동영상을 캡쳐하여 안구 이미지를 획득할 수도 있다.
그 후, 240 단계에서, 안구 분석 모델을 이용하여 획득한 안구의 이미지를 분석해 안구의 운동을 측정한다. 일 실시예에서, 안구 분석 모델을 이용하여 획득한 안구의 이미지를 분석하여 안구의 이동 각도를 측정 또는 결정함으로써 안구의 운동을 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 안구가 정면을 향하는 중심 위치에서의 안구 이미지와 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서의 안구 이미지를 비교하여 차이값을 획득하고, 획득한 차이값을 이용하여 안구 분석 모델의 기준 데이터로부터 안구의 이동 각도를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로 살펴보면, 안구가 정면을 향하는 중심 위치에서의 안구 이미지와 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서의 안구 이미지를 비교하여, 안구의 위치, 형태, 눈꺼풀에 의해 가려져 보이지 않는 부분 등을 고려하여 중심 위치에서의 안구 이미지와 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서의 안구 이미지 차이를 판단하고 이를 차이값으로 획득할 수 있다. 안구 분석 모델의 기준 데이터는 중심 위치에서의 안구 이미지와 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서의 안구 이미지의 차이값에 대응되는 안구의 이동 각도에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 획득한 차이값을 바탕으로 안구의 이동 각도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 차이값이 a, a+1, a+2, ..., a+N 인 경우, 대응되는 이동 각도가 5°, 10°, 15°, ..., 60° 등으로 미리 결정되어 있을 수 있다. 일 실시예에서, 안구 분석 모델의 기준 데이터에 포함된 차이값들 간의 간격이 좁을 수록 정밀한 측정 결과를 얻을 수 있다. 또한, 차이값과 안구의 이동 각도의 대응관계는 표 형태로 저장되어 있을 수도 있다.
일 실시예에서, 안구가 정면을 향하는 중심 위치에서의 안구 이미지와 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서의 안구 이미지를 비교할 때, 중심 위치에서 안구의 각막 윤부의 위치와 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 안구의 각막 윤부의 위치를 비교할 수 있다. 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이미지 비교 방법을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 안구가 정면을 향하는 중심 위치에서의 안구 이미지와 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서의 안구 이미지에서의 각막 윤부의 위치를 비교할 수 있다. 보다 구체적으로, 안구가 정면을 향하는 중심 위치에서의 안구 이미지와 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서의 안구 이미지에서 동공 중심을 통과하는 직선 상에 위치한 각막 윤부 일 지점을 비교할 수 있다. 예를 들어, 중심 위치에서의 안구 이미지와 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서의 안구 이미지를 오버랩(overlap)하여, 동공 중심과 비교 영상에서의 동공 중심을 통과하는 직선의 연장선과 기준 영상에서 각막 윤부 및 비교 영상에서 각막 윤부가 각각 만나는 지점을 측정할 수 있다.
다시 도 2의 설명으로 돌아가면, 일 실시예에서, 안구 분석 모델의 기준 이미지들 중 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서의 안구 이미지와의 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 기준 이미지를 선택하고, 선택된 기준 이미지로부터 안구의 이동 각도를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 안구 분석 모델의 기준 이미지들 중 하기 [수학식 1]이 최소값이 되는 기준 이미지를 선택한다.
[수학식 1]
Figure 112021084817926-pat00001
여기서, Pixa는 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서의 안구 이미지의 픽셀값이고, Pixb는 안구 분석 모델의 기준 이미지의 픽셀값을 의미한다.
즉, 일 실시예에서, 230 단계에서 획득한 안구의 이미지의 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 기준 이미지를 선택하는 것은 안구 분석 모델에 저장된 기준 이미지들 중에서 230 단계에서 획득한 안구의 이미지와 가장 유사한 이미지를 선택하는 것이다. 안구 분석 모델에서는 각 기준 이미지에서의 안구의 이동 각도에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 기준 이미지를 선택하면 그에 대응되는 안구의 이동 각도를 알 수 있다. 일 실시예에서, 안구 분석 모델의 기준 이미지가 많을수록 정밀한 측정 결과를 얻을 수 있다. 또한, 기준 이미지와 안구의 이동 각도의 대응관계는 표 형태로 저장되어 있을 수도 있다.
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 안구 운동 측정 방법을 이용하여 안구 운동을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 중심 위치를 제외한 9 개의 시선의 기본 위치(cardinal positions of gaze), 즉, 상, 하, 좌, 우, 좌상, 좌하, 우상 또는 우하의 위치 별로 안구의 운동 범위가 각도로 표시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 위에서 설명한 바와 같이 안구의 운동 범위가 구체적인 수치로 표현될 수 있기 때문에 정확하고 객관적인 안구 운동 측정이 가능하다.
도 5는 정상인의 안구 운동 측정 결과이고, 도 6은 듀안안구후퇴증후군 환자의 안구 운동 측정 결과이다. 이와 같이 측정된 안구 운동 범위를 바탕으로 외사시, 내사시, 마비사시, 갑상샘눈병증, 중증근무력증, 브라운증후군, 만성진행바깥눈근육마비, 듀안안구후퇴증후군, 안와파열골절 등의 질환을 진단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 운동 측정 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 안구 운동 측정 장치(700)는 카메라부(710), 메모리(720) 및 프로세서(730)를 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 도 7에 도시된 구성 요소 모두보다 많거나 적은 구성 요소에 의해 안구 운동 측정 장치(700)가 구현될 수도 있다.
도 7에서는 안구 운동 측정 장치(700)가 하나의 프로세서를 포함하는 것으로 도시되었으나, 실시예는 이에 제한되지 않으며, 복수의 프로세서들을 포함할 수 있다. 이하, 서술되는 프로세서(730)의 동작 및 기능들의 적어도 일부는 복수의 프로세서들에 의해 수행될 수 있다. 도 7에 도시된 안구 운동 측정 장치(700)는, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 안구 운동 측정을 위한 방법을 수행할 수 있으며, 도 1 내지 도 6에 대한 설명이 적용될 수 있다. 따라서, 상술한 바와 중복되는 내용은 간단히 설명하도록 한다.
카메라부(710)는 피사체를 촬영하며, 광신호를 전기적 신호로 변환하는 카메라 센서(미도시)와, 아날로그 이미지 신호를 디지털 데이터로 변환하는 신호 처리부(미도시)를 구비할 수 있다. 여기서 카메라 센서는 CCD(Charge Coupled Device) 센서 또는 CMOS(complementary metal semiconductor) 센서가 될 수 있으며, 신호 처리부는 DSP(Digital Signal Processor)로 구현될 수 있다. 또한, 카메라 센서 및 신호 처리부는 일체형으로 구현할 수 있으며, 분리하여 구현할 수도 있다. 카메라부(710)는 사용자의 촬영 명령이 입력되면 영상을 촬영한다. 일 실시예에서, 카메라부(710)는 프로세서(730)의 제어에 따라 안구를 촬영하여 획득한 영상을 메모리(720) 및/또는 프로세서(730)로 전송할 수 있다.
메모리(720)는 애플리케이션과 같은 프로그램 및 파일 등과 같은 다양한 종류의 데이터가 설치 및 저장될 수 있다. 프로세서(730)는 메모리(720)에 저장된 데이터에 접근하여 이를 이용하거나, 또는 새로운 데이터를 메모리(720)에 저장할 수도 있다. 일 실시예에서, 메모리(720)에는 안구 운동 측정을 위한 프로그램 및 데이터가 설치 및 저장될 수 있다.
프로세서(730)는 안구 운동 측정 장치(700)의 전체적인 동작을 제어하며, CPU, GPU 등과 같은 프로세서를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 프로세서(730)는 안구 운동 측정을 위한 동작을 수행하도록 안구 운동 측정 장치(700)에 포함된 다른 구성들을 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(730)는 메모리(720)에 저장된 프로그램을 실행시키거나, 저장된 파일을 읽어오거나, 새로운 파일을 저장할 수도 있다.
일 실시예에서, 프로세서(730)는 메모리(720)에 저장된 프로그램을 실행함으로써, 안구와 관련된 정보를 획득하고, 획득한 안구와 관련된 정보를 기초로 안구 분석 모델을 결정하며, 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치(cardinal positions of gaze)에서 안구의 이미지를 획득하고, 안구 분석 모델을 이용하여 획득한 안구의 이미지를 분석해 안구의 운동을 측정하도록 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(730)는 안구를 측정하여 안구와 관련된 정보를 획득하거나, 안구의 측정 결과 및 수신한 정보 중 적어도 하나 이상으로부터 안구와 관련된 정보를 획득하거나, 또는 수신한 정보에 따라 미리 결정된 안구와 관련된 정보를 획득하도록 제어할 수 있다. 여기서, 안구와 관련된 정보는, 안구의 크기, 각막의 크기, 눈꺼풀 틈새의 위치, 피검사자의 나이 등을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치는, 안구가 정면을 향하는 중심 위치, 중심 위치의 상, 하, 좌, 우, 좌상, 좌하, 우상 또는 우하 중 적어도 하나 이상의 방향의 위치를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(730)는 안구의 크기를 기초로 안구 분석 모델을 결정하도록 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(730)는 왼쪽 안구의 이미지와 오른쪽 안구의 이미지를 각각 획득하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(730)는 안구가 정면을 향하는 중심 위치에서의 안구 이미지와 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 안구 이미지를 비교하여 차이값을 획득하고, 획득한 차이값을 이용하여 안구 분석 모델의 기준 데이터로부터 안구의 이동 각도를 결정하도록 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(730)는 중심 위치에서 안구의 각막 윤부의 위치와 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 안구의 각막 윤부의 위치를 비교하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(730)는 안구 분석 모델의 기준 이미지들 중 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서의 안구 이미지와의 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 기준 이미지를 선택하고, 선택된 기준 이미지로부터 안구의 이동 각도를 결정하도록 제어할 수 있다.
한편, 상술한 실시예는, 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 실시예에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터 판독 가능 매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 또한, 상술한 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품의 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 컴퓨터가 읽고 실행할 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 기록 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 마그네틱 저장매체, 예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등을 포함하고, 광학적 판독 매체, 예를 들면, 시디롬, DVD 등과 같은 저장 매체를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 포함할 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 복수의 기록 매체가 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어 있을 수 있으며, 분산된 기록 매체들에 저장된 데이터, 예를 들면 프로그램 명령어 및 코드가 적어도 하나의 컴퓨터에 의해 실행될 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
700: 안구 운동 측정 장치
710: 카메라부
720: 메모리
730: 프로세서

Claims (10)

  1. 안구 운동 측정 장치에 의해 각 단계가 수행되는 안구 운동 측정 방법으로서,
    안구와 관련된 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득한 안구와 관련된 정보를 기 저장된 복수의 서로 다른 안구 분석 모델의 데이터 베이스에 포함된 안구와 관련된 정보와 비교하여, 안구 운동 측정에 사용할 안구 분석 모델을 결정하는 단계;
    안구가 정면을 향하는 중심 위치와 상기 중심 위치를 제외한 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치(cardinal positions of gaze)에서 안구의 이미지를 획득하는 단계;
    상기 안구 분석 모델의 데이터 베이스에 포함된 이미지들 중, 상기 중심 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 기준 이미지를 선택하고,
    상기 안구 분석 모델의 데이터 베이스에 포함된 이미지들 중, 상기 중심 위치를 제외한 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 적어도 하나 이상의 기준 이미지를 선택하는 단계;
    상기 중심 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 기준 이미지와 상기 중심 위치를 제외한 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 적어도 하나 이상의 기준 이미지를 비교하여 차이값을 획득하는 단계; 및
    상기 안구 분석 모델의 데이터 베이스에 기초하여, 상기 획득한 차이값에 대응되는 상기 안구의 이동 각도를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 안구와 관련된 정보는 상기 안구의 크기를 포함하며,
    상기 안구 분석 모델의 데이터 베이스에는 상기 중심 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 기준 이미지와 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 적어도 하나 이상의 기준 이미지 간의 차이값과 안구의 이동 각도의 대응 관계가 표 형태로 저장되어 있고,
    상기 안구의 이동 각도를 결정하는 단계에서는, 상기 안구 분석 모델의 데이터 베이스에 표 형태로 저장된 상기 차이값과 안구의 이동 각도의 대응 관계에서 상기 획득한 차이값과 대응되는 각도로 미리 결정된 값으로 상기 안구의 이동 각도가 결정되는, 안구 운동 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안구와 관련된 정보를 획득하는 단계는,
    상기 안구를 측정하여 상기 안구와 관련된 정보를 획득하거나, 상기 안구의 측정 결과 및 수신한 정보 중 적어도 하나 이상으로부터 상기 안구와 관련된 정보를 획득하거나, 또는 상기 수신한 정보에 따라 미리 결정된 상기 안구와 관련된 정보를 획득하는, 안구 운동 측정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안구와 관련된 정보는,
    상기 안구의 크기, 각막의 크기, 눈꺼풀 틈새의 위치 및 피검사자의 나이 중 적어도 하나 이상을 포함하는, 안구 운동 측정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중심 위치와 상기 중심 위치를 제외한 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 안구의 이미지를 획득하는 단계는,
    왼쪽 안구의 이미지와 오른쪽 안구의 이미지를 각각 획득하는 단계를 포함하는, 안구 운동 측정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중심 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 기준 이미지와 상기 중심 위치를 제외한 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 적어도 하나 이상의 기준 이미지를 비교하여 차이값을 획득하는 단계는,
    상기 중심 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 기준 이미지 상의 각막 윤부의 위치와 상기 중심 위치를 제외한 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 적어도 하나 이상의 기준 이미지 상의 각막 윤부의 위치를 비교하는 단계를 포함하는, 안구 운동 측정 방법.
  6. 카메라부;
    안구 운동 측정을 위한 프로그램을 저장하는 적어도 하나 이상의 메모리; 및
    상기 프로그램을 실행함으로써, 안구와 관련된 정보를 획득하고, 상기 획득한 안구와 관련된 정보를 기 저장된 복수의 서로 다른 안구 분석 모델의 데이터 베이스에 포함된 안구와 관련된 정보와 비교하여, 안구 운동 측정에 사용할 안구 분석 모델을 결정하며, 안구가 정면을 향하는 중심 위치와 상기 중심 위치를 제외한 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치(cardinal positions of gaze)에서 안구의 이미지를 획득하고, 상기 안구 분석 모델의 데이터 베이스에 포함된 이미지들 중, 상기 중심 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 기준 이미지를 선택하며, 상기 안구 분석 모델의 데이터 베이스에 포함된 이미지들 중, 상기 중심 위치를 제외한 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 적어도 하나 이상의 기준 이미지를 선택하고, 상기 중심 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 기준 이미지와 상기 중심 위치를 제외한 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 적어도 하나 이상의 기준 이미지를 비교하여 차이값을 획득하며, 상기 안구 분석 모델의 데이터 베이스에 기초하여, 상기 획득한 차이값에 대응되는 상기 안구의 이동 각도를 결정하도록 제어하는 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함하고,
    상기 안구와 관련된 정보는 상기 안구의 크기를 포함하며,
    상기 안구 분석 모델의 데이터 베이스에는 상기 중심 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 기준 이미지와 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 적어도 하나 이상의 기준 이미지 간의 차이값과 안구의 이동 각도의 대응 관계가 표 형태로 저장되어 있고,
    상기 안구 분석 모델의 데이터 베이스에 표 형태로 저장된 상기 차이값과 안구의 이동 각도의 대응 관계에서 상기 획득한 차이값과 대응되는 각도로 미리 결정된 값으로 상기 안구의 이동 각도가 결정되는, 안구 운동 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 프로세서는,
    상기 안구를 측정하여 상기 안구와 관련된 정보를 획득하거나, 상기 안구의 측정 결과 및 수신한 정보 중 적어도 하나 이상으로부터 상기 안구와 관련된 정보를 획득하거나, 또는 상기 수신한 정보에 따라 미리 결정된 상기 안구와 관련된 정보를 획득하도록 제어하는, 안구 운동 측정 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 안구와 관련된 정보는,
    상기 안구의 크기, 각막의 크기, 눈꺼풀 틈새의 위치 및 피검사자의 나이 중 적어도 하나 이상을 포함하는, 안구 운동 측정 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 프로세서는,
    왼쪽 안구의 이미지와 오른쪽 안구의 이미지를 각각 획득하도록 제어하는, 안구 운동 측정 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 프로세서는,
    상기 중심 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 기준 이미지 상의 각막 윤부의 위치와 상기 중심 위치를 제외한 상기 적어도 하나 이상의 시선의 기본 위치에서 획득한 안구 이미지와 픽셀값의 차이의 총합이 최소화되는 픽셀값을 갖는 적어도 하나 이상의 기준 이미지 상의 각막 윤부의 위치를 비교하도록 제어하는, 안구 운동 측정 장치.
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