RU25157U1

RU25157U1 - DEVICE FOR RESEARCHING THE EYEBALL MOTION

Info

Publication number: RU25157U1
Application number: RU2002115957/20U
Authority: RU
Inventors: Д.А. Усанов; А.В. Скрипаль; А.В. Абрамов; Т.Б. Усанова; В.Б. Феклистов
Original assignee: Усанов Дмитрий Александрович; Скрипаль Александр Владимирович; Скрипаль Анатолий Владимирович; Абрамов Антон Валерьевич; Усанова Татьяна Борисовна; Феклистов Владимир Борисович
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2002-09-20

Abstract

Устройство для исследования движения глазного яблока, включающее источник света для освещения глаз, рассеиватель света, видеокамеру, аналого-цифровой преобразователь, соединенный с компьютером, отличающееся тем, что оно имеет две пары зеркал для формирования изображений глаз одного под другим на экране компьютера, зеркала установлены между глазами и видеокамерой и выполнены с возможностью обеспечения их поворота вокруг вертикальной и горизонтальной осей, при этом первые из зеркал каждой пары расположены напротив соответствующего глаза, а вторые зеркала каждой пары расположены одно под другим, ориентированы параллельно соответствующим первым и помещены в промежутке, разделяющем первые зеркала со смещением в сторону глаз.A device for studying the movement of the eyeball, including a light source for illuminating the eyes, a light diffuser, a video camera, an analog-to-digital converter connected to a computer, characterized in that it has two pairs of mirrors for forming images of the eyes one below the other on a computer screen, mirrors are installed between the eyes and the video camera and are made with the possibility of ensuring their rotation around the vertical and horizontal axes, while the first of the mirrors of each pair are located opposite the corresponding head for, and the second mirrors of each pair are located one below the other, oriented parallel to the corresponding first ones and placed in the gap separating the first mirrors with an offset towards the eyes.

Description

,..Щ|ШШР1ШЕ- «- --- - МКИ: А 61 В 8/10, .. Щ | ШШР1ШЕ- «- --- - MKI: A 61 V 8/10

Устройство для исследования движения глазного яблокаDevice for studying the movement of the eyeball

Полезная модель относится к области медицинской техники и медицинской физики и может быть использована в офтальмологии для диагностики бинокулярного нистагма и других заболеваний глазодвигательного аппарата.The utility model relates to the field of medical technology and medical physics and can be used in ophthalmology for the diagnosis of binocular nystagmus and other diseases of the oculomotor apparatus.

Известно устройство ультразвукового исследования глаза, содержащее ультразвуковой зонд, установленный с возможностью фиксации в любом положении в муфте приспособления, закрепленного на корпусе рассеивающей офтальмоскопической линзы бинокулярного микроскопа (см. заявку РФ № 93026962. МПК А61 В 8/10. 1995).A device for ultrasound examination of the eye, containing an ultrasound probe mounted with the ability to fix in any position in the coupling of the device, mounted on the body of a scattering ophthalmoscopic lens of a binocular microscope (see RF application No. 93026962. IPC A61 B 8/10. 1995).

Недостатком устройства является невозможность получения информации о характеристиках движения глазного яблока.The disadvantage of this device is the inability to obtain information about the characteristics of the movement of the eyeball.

Известно устройство для компьютерного анализа нистагмограмм при оптокинетической и калорической стимуляции, включающее усилитель переменного тока, аналого-цифровой нреобразователь, персональный компьютер с пакетом программ (М.М. Леващов, С.В. Лиленко, И.М. Бахилина, М.А. Наделяев, В.В. Югай, И.Л. Сурина, В.Ю. Ухвалов. Возможности компьютерного анализа нистагмограмм при оптокинетической и калорической стимуляции. Вестник оториноларингологии. №5. 1998).A device for the computer analysis of nystagmograms during optokinetic and caloric stimulation, including an AC amplifier, an analog-digital converter, a personal computer with a software package (M.M. Levashov, S.V. Lilenko, I.M. Bakhilina, M.A. Nadelyaev, VV Yugay, IL Surina, V.Yu. Ukhvalov, Possibilities of Computer Analysis of Nystagmograms during Optokinetic and Caloric Stimulation, Bulletin of Otorhinolaryngology, No. 5. 1998.

Недостатком устройства является невысокая точность проводимых измерений, поскольку устройство реализует косвенный метод и не обеспечивает абсолютной калибровки измерений.The disadvantage of this device is the low accuracy of the measurements, since the device implements an indirect method and does not provide absolute calibration of the measurements.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для исследования движения зрачков глаз, включающее источник света для освещения глаз, рассеиватель света, оптико-электронный преобразователь на основе видеокамеры с ПЗС-матрицей, поворотный электромеханический измерительный преобразователь с кодово-импульсной модуляцией, аналого-цифровой преобразователь, соединенный с компьютером (см. Нистагмоскоп. // Российская научно-практическая конференция «ОПТИКА И НАУЧНОЕ ПРИБОРОСТРОЕЬШЕ-2000 ФЦН «Интеграция. 29-30 марта 2000 г./Тез. докл. - СПб: ИТМО, 2000 г. - 72 с.).The closest in technical essence to the proposed is a device for studying the movement of the pupils of the eyes, including a light source for illuminating the eyes, a light diffuser, an optoelectronic converter based on a video camera with a CCD matrix, a rotary electromechanical measuring converter with pulse-code modulation, analog-to-digital a converter connected to a computer (see. Nystagmoscope. // Russian Scientific and Practical Conference "OPTICS AND SCIENTIFIC INSTRUMENT-2000 FTsN" Integration. March 29-30 2000 / Abstracts - St. Petersburg:.. ITMO, 2000 - 72)..

Однако данное устройство не обеспечивает проведения бинокулярных измерений.However, this device does not provide binocular measurements.

Задача настоящего решения заключается в повышении информативности исследований за счет формирования бинокулярного (одновременно обоих глаз) изображения, допускающего обработку с максимальным разрешением.The objective of this solution is to increase the information content of research due to the formation of binocular (at the same time both eyes) images that can be processed with maximum resolution.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для исследования движения глазного яблока, включающее источник света для освещения глаз, рассеиватель света, видеокамеру, аналого-цифровой преобразователь, соединенный с компьютером, дополнительно для формирования изображений глаз одного под другим на экране компьютера содержит две пары зеркал, установленных между глазами и видеокамерой и вьщолненных с возможностью обеспечения их поворота вокруг вертикальной и горизонтальной осей, при этом первое из зеркал каждой пары расположено напротив соответствующего глаза, а вторые зеркала каждой пары расположены одно под другим, ориентированы параллельно соответствующим первым и помещены в промежутке, разделяющем первые зеркала со смещением в сторону глаз.This object is achieved in that the device for studying the movement of the eyeball, including a light source for illuminating the eyes, a light diffuser, a video camera, an analog-to-digital converter connected to a computer, additionally for forming images of the eyes one under the other on the computer screen contains two pairs of mirrors, installed between the eyes and the camera and made with the possibility of ensuring their rotation around the vertical and horizontal axes, the first of the mirrors of each pair is located By contrast the corresponding eyes, and the second mirrors of each pair are arranged one above the other, orientated parallel to the respective first and placed in the gap separating the first offset mirror toward eye.

Оригинальность нредлагаемого решения заключается в использовании новых элементов для формирования видеоизображений с вертикальным расположением глаз с пелью достижения максимального разрещения. Подобная совокупность действий. позволяющая формировать бинокулярное изображение максимального разрешения, не известна.The originality of the proposed solution lies in the use of new elements for the formation of video images with a vertical arrangement of eyes with the goal of achieving maximum resolution. A similar set of actions. allowing to form a binocular image of maximum resolution, is not known.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами:The proposed device is illustrated by drawings:

Фиг.1. Схема установки: 1 - глаз пациента, 2 - фиксатор-подставка для головы, 3 - лампа дневного света, 4 - рассеиватель, 5 - оптическая система сведения изображений глаз, 6 видеокамера, 7 - аналого-цифровой преобразователь (плата видео ввода), 8 - компьютер, 9 - носитель информации, обеспечивающий хранение данных.Figure 1. Installation scheme: 1 - patient’s eye, 2 - head holder-stand, 3 - daylight lamp, 4 - diffuser, 5 - optical eye image reduction system, 6 video camera, 7 - analog-to-digital converter (video input card), 8 - computer, 9 - information carrier that provides data storage.

Фиг.2. Оптическая система сведения изображений глаз 5, где 10,11 - изображения левого и правого глазных яблок, 12,13 - первые из зеркал каждой пары, 14, 15 - вторые из зеркал каждой пары, 16 -изображения левого и правого глазных яблок, расположенные одно под другим.Figure 2. Optical system for eye image reduction 5, where 10.11 - images of the left and right eyeballs, 12.13 - the first of the mirrors of each pair, 14, 15 - the second of the mirrors of each pair, 16 - images of the left and right eyeballs, located one under another.

Фиг. 3 - Схема обработки видеоинформации: бинаризация изображения. Фиг. 4 - Схема обработки видеоинформации: нахождение центров зрачков глаз.FIG. 3 - Scheme of processing video information: binarization of the image. FIG. 4 - Scheme of processing video information: finding the centers of the pupils of the eyes.

Устройство для исследования глаза 1 включает: фиксатор-подставку для головы 2, лампу дневного света 3, рассеиватель 4, оптическую систему сведения изображений глаз 5, состоящую из двух пар зеркал для формирования изображений глаз на экране компьютера одного под другим. Система зеркал 5 установлена между глазами 1 и видеокамерой 6 и выполнена с возможностью обеспечения их поворота вокруг вертикальной и горизонтальной осей, при этом первые из зеркал 12 и 13 каждой пары расположены напротив соответствующего глаза, а вторые зеркала 14 и 15 каждой пары расположены одно под другим, ориентированы параллельно соответствующим первым иThe device for examining the eye 1 includes: a latch-stand for the head 2, a daylight lamp 3, a diffuser 4, an optical system for reducing the images of the eyes 5, consisting of two pairs of mirrors for forming eye images on a computer screen one under the other. A system of mirrors 5 is installed between the eyes 1 and the video camera 6 and is configured to rotate around the vertical and horizontal axes, while the first of the mirrors 12 and 13 of each pair are located opposite the corresponding eye, and the second mirrors 14 and 15 of each pair are located one below the other are oriented parallel to the corresponding first and

помещены в промежутке, разделяющем первые зеркала со смещением в сторону глаз. Видеокамера 6 соединена с аналого-цифровым преобразователем (плата видео ввода) 7, компьютером 8, носителем информации 9, обеспечивающим хранение данных. За счет возможности регулировки сведения изображений двух глаз по горизонтали и вертикали достигается изображение максимального разрешения, которое обеспечивает проведение измерений с повышенной точностью.placed in the gap separating the first mirrors with an offset towards the eyes. The camcorder 6 is connected to an analog-to-digital converter (video input card) 7, a computer 8, a storage medium 9 that provides data storage. Due to the possibility of adjusting the reduction of the images of two eyes horizontally and vertically, an image of maximum resolution is achieved, which provides measurements with increased accuracy.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Видеоизображение максимального разрешения движущихся зрачков вводится в компьютер 8 с помощью аналого-цифрового преобразователя 7 и анализируется с помощью компьютерной программы. Программа проводит покадровую пороговую обработку видеофайла и запись траектории движения центров зрачков глаз, а также их математическую обработку (спектральное преобразование). Размер обрабатываемых областей выбирается таким образом, чтобы они содержали зрачки во всех их положениях в течение всего времени наблюдения, так как наличие в выбранной области посторонних объектов, соизмеримых или больших чем зрачок глаза, приведет к неадекватной работе программы. Программа распознает фигуру, имеющую размер и форму, соответствующие размерам и форме зрачка глаза. За ее центр принимается точка, равноудаленная от любой точки на границе объекта.The video image of the maximum resolution of the moving pupils is entered into the computer 8 using an analog-to-digital converter 7 and analyzed using a computer program. The program carries out frame-by-frame threshold processing of the video file and recording the trajectory of the centers of the pupils of the eyes, as well as their mathematical processing (spectral conversion). The size of the treated areas is chosen so that they contain pupils in all their positions during the entire observation time, since the presence in the selected area of foreign objects that are comparable or larger than the pupil of the eye will lead to inadequate program operation. The program recognizes a figure having a size and shape corresponding to the size and shape of the pupil of the eye. The center equidistant from any point on the boundary of the object is taken as its center.

На фиг. 3-4 приведена схема анализа видеоизображения. После ввода данных в ЭВМ с источника видеоинформации (видеокамеры, видеомагнитофона) и запуска программы обработки, видеоизображение отображается в окне (фиг. 3). Находятся геометрические центры зрачков глаз, и их координаты записываются в массив. По завершении анализа на экран выводится форма движения по вертикали (внизу), по горизонтали (справа) и траектория движения на плоскости (слева внизу) (фиг. 4). Используя методику быстрого преобразования Фурье, рассчитывают спектр движения каждого глазного яблока вдоль горизонтальной и вертикальной осей. По величине амплитуд и частот спектральных гармоник движения глаз определяют характер их движения.In FIG. 3-4 a video analysis diagram is shown. After entering data into the computer from the source of the video information (video camera, VCR) and starting the processing program, the video image is displayed in the window (Fig. 3). The geometric centers of the pupils of the eyes are located, and their coordinates are recorded in an array. Upon completion of the analysis, the screen displays the form of movement vertically (bottom), horizontally (right) and the trajectory on a plane (bottom left) (Fig. 4). Using the fast Fourier transform technique, the spectrum of motion of each eyeball along the horizontal and vertical axes is calculated. The magnitude of the amplitudes and frequencies of the spectral harmonics of eye movements determine the nature of their movement.

Программная часть ПАК включает специализированную программу, функционирующую в среде Windo vs98 и осуществляющую анализ введенного изображения. С помощью программной части ПАК определяется положение центров зрачков глаз и осуществляется запись и спектральный анализ траекторий их движения. Результаты анализа сохраняются на носителе информации 9.The software part of the PAC includes a specialized program operating in the Windo vs98 environment and performing analysis of the input image. Using the software part of the PAC, the position of the centers of the pupils of the eyes is determined and recording and spectral analysis of the trajectories of their movement are carried out. The results of the analysis are stored on the storage medium 9.

Claims

A device for studying the movement of the eyeball, including a light source for illuminating the eyes, a light diffuser, a video camera, an analog-to-digital converter connected to a computer, characterized in that it has two pairs of mirrors for forming images of the eyes one below the other on a computer screen, mirrors are installed between the eyes and the video camera and are configured to rotate around the vertical and horizontal axes, while the first of the mirrors of each pair are located opposite the corresponding head for, and the second mirrors of each pair are located one below the other, oriented parallel to the corresponding first ones and placed in the gap separating the first mirrors with an offset towards the eyes.