TWI839124B - 光學斷層掃描自測系統、光學斷層掃描方法及眼部病變監控系統 - Google Patents
光學斷層掃描自測系統、光學斷層掃描方法及眼部病變監控系統 Download PDFInfo
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Abstract
本發明提供一種光學斷層掃描自測系統、光學斷層掃描方法及眼部病變監控系統，光學斷層掃描自測系統包含一攝像裝置、一外部顯示模組以及一通訊模組。攝像裝置包含一影像擷取模組及一處理模組。影像擷取模組擷取複數個眼部影像。處理模組連接影像擷取模組，處理模組判斷一受測眼球的瞳孔中心位置與影像擷取模組的一光軸兩者之間的一位置偏移值是否在一預設誤差範圍內，當位置偏移值在預設誤差範圍內，則儲存複數個眼部影像作為複數個顯示影像。外部顯示模組於影像擷取模組擷取完成後，顯示複數個顯示影像的其中之一及一狀態燈號。
Description
本發明提供一種光學掃描裝置與具有光學掃描裝置的監控系統，特別是可透過顯示引導使用者自行測試並提供使用者可隨時監測視網膜是否病變的一種光學斷層掃描自測系統、光學斷層掃描方法及眼部病變監控系統。
干涉光視網膜斷層掃描儀(Optical Coherence Tomography,OCT)已是目前眼科檢驗的重要儀器，眼科醫師可即時看到病患的視網膜層狀結構，對於眼部疾病的診斷有相當大的助益。然而，傳統的干涉光視網膜斷層掃描儀體積大且降格昂貴，病患必須前往醫療院所才方便量測，並藉由院所現場影像系統或高階螢幕顯示供醫師判斷病況，一般常見之檢驗項目如青光眼、黃斑部病變以及糖尿病視網膜病變。
以黃斑部病變來說，一般老年黃斑部病變是由於眼睛功能老化、衰退或是其他危險因子(如：年紀、抽菸、高度近視、空氣汙染)而造成，是常見50歲過後會發生的眼睛疾病，但早期黃斑部病變並不會感受到任何症狀，需透過光學量測設備長時間監測才能正確判斷，症狀嚴重時
則會有視野改變、色覺異常或視力障礙等，因此病患多半都是在病變末期視野缺損嚴重時才會就醫，而耽誤治療時機。
另外視網膜病變也需要長時間監控，例如糖尿病視網膜病變也是目前老年人的重大眼疾，因血糖過高、血小板凝集力上升進而導致視網膜微血管阻塞或缺氧，如此一來將造成不正常血管增生。雖然控制血糖有助於防止病變發生，但若病程過長仍可能有病變的風險。由於視網膜病變多半是隨時間拉長才會慢慢惡化的疾病，以至於病患需頻繁到院檢查，如此一來對於病患、醫護人員來說都相當耗費時間與人力。
本發明之目的在於提供一種患者可自行測試及可長期監控的一種光學斷層掃描自測系統、光學斷層掃描方法及眼部病變監控系統，患者可自行使用且減少繁瑣的操作流程以增加檢測意願。
一種光學斷層掃描自測系統，包含一攝像裝置、一外部顯示模組以及一通訊模組。攝像裝置包含一影像擷取模組及一處理模組。影像擷取模組擷取複數個眼部影像。處理模組，連接影像擷取模組，處理模組判斷一受測眼球的瞳孔中心位置與影像擷取模組的一光軸兩者之間的一位置偏移值是否在一預設誤差範圍內，當位置偏移值在預設誤差範圍內，則處理模組判斷位置偏移值是否在一第一預設時間內保持不變，當位置偏移值在第一預設時間內不變，則儲存在第一預設時間內擷取的複數個眼部影像作為複數個顯示影像。外部顯示模組耦接處理模組，於影像擷取模組擷取完成後，顯示複數個顯示影像的其中之一及一狀態燈號，狀態燈號用來表示影像擷取模組擷取完成的狀態。通訊模組，連接處理模組，並傳送複數個眼部影像到外界。
一種光學斷層掃描方法，用於如前所述之光學斷層掃描自測系統，光學斷層掃描自測系統包含一攝像裝置、一外部顯示模組及一通訊模組，攝像裝置包含一影像擷取模組及一處理模組，光學斷層掃描方法利用光學斷層掃描自測系統執行下列步驟：藉由處理模組判斷一受測眼球的瞳孔中心位置與影像擷取模組的一光軸兩者之間的一位置偏移值是否在一預設誤差範圍內，當位置偏移值在預設誤差範圍內，則利用處理模組判斷位置偏移值是否在一第一預設時間內保持不變，當位置偏移值在第一預設時間內不變，則藉由影像擷取模組擷取複數個眼部影像，並儲存在第一預設時間內擷取的複數個眼部影像作為複數個顯示影像；在影像擷取模組擷取完成後，於外部顯示模組顯示複數個顯示影像的其中之一及一狀態燈號，其中狀態燈號用來表示影像擷取模組擷取完成的狀態；以及利用通訊模組將複數個眼部影像傳送到外界。
一種眼部病變監控系統，包含一光學斷層掃描自測系統及一運算系統。光學斷層掃描自測系統如前所述包含一攝像裝置、一外部顯示模組以及一通訊模組。攝像裝置包含一影像擷取模組及一處理模組。影像擷取模組擷取複數個眼部影像。處理模組，連接影像擷取模組，處理模組判斷一受測眼球的瞳孔中心位置與影像擷取模組的一光軸兩者之間的一位置偏移值是否在一預設誤差範圍內，當位置偏移值在預設誤差範圍內，則處理模組判斷位置偏移值是否在一第一預設時間內保持不變，當位置偏移值在第一預設時間內不變，則儲存在第一預設時間內擷取的複數個眼部影像作為複數個顯示影像。外部顯示模組耦接處理模組，於影像擷取模組擷取完成後，顯示複數個顯示影像的其中之一及一狀態燈號，狀態燈號用來表示影像擷取模組擷取完成的狀態。通訊模組，連接處理模組，並傳送複數個眼部影像到外界。運算系統訊號連結光學斷層掃描自測系統，接收複數
個眼部影像，並判別複數個眼部影像，以產生一判別結果，並將判別結果傳送至光學斷層掃描自測系統。
1、40:光學斷層掃描自測系統
10:攝像裝置
100:影像擷取模組
140:處理模組
102:第一透鏡組
102A:第一透鏡第一側
102B:第一透鏡第二側
103:第二透鏡組
103A:第二透鏡第一側
103B:第二透鏡第二側
104:第三透鏡組
104A:第三透鏡第一側
104B:第三透鏡第二側
105:照明元件
106:感測模組
107:內部顯示模組
109:分光器
110:第一焦距調整器
111:第二焦距調整器
20:外部顯示模組
30:通訊模組
O:光軸
O1:第一光路
O2:第二光路
L1:光束
L2:成像光
L3:影像光
90:受測眼球
91:眼底
4:眼部病變監控系統
41:運算系統
42:邊緣運算器
43:雲端運算器
44:後端醫病整合系統
441:儲存模組
442:統計分析模組
443:通知模組
5:醫療系統
S200~S230、S241~S244、S310~S330、S311~S316、S321~S324、S410~S480、S481~S485:步驟
圖1為本發明之光學斷層掃描自測系統之方塊圖。
圖2為本發明之光學斷層掃描自測系統之攝像裝置示意圖。
圖3(A)~(D)為本發明之內部顯示模組顯示畫面示意圖。
圖4為本發明之光學斷層掃描方法之第一流程圖。
圖5為本發明之光學斷層掃描方法之第二流程圖。
圖6為本發明之光學斷層掃描方法之預處理流程圖。
圖7為本發明之光學斷層掃描方法之第三流程圖。
圖8為本發明之光學斷層掃描方法之第四流程圖。
圖9為本發明之光學斷層掃描方法之第五流程圖。
圖10為本發明之眼部病變監控系統之方塊圖。
本發明之實施例將藉由下文配合相關圖式進一步加以解說。
請參閱圖1、圖2及圖3(A)~(D)，圖1為本發明之光學斷層掃描自測系統之方塊圖，圖2為本發明之光學斷層掃描自測系統之攝像裝置示意圖，圖3(A)~(D)為本發明之內部顯示模組顯示畫面示意圖。
本發明之光學斷層掃描自測系統1包含一攝像裝置10、一外部顯示模組20及一通訊模組30。
攝像裝置10包含一影像擷取模組100及一處理模組140。影像擷取模組100擷取複數個眼部影像。處理模組140連接影像擷取模組100，並判
斷受測眼球90的瞳孔位置與影像擷取模組100的光軸O兩者之間的一位置偏移值是否在一預設誤差範圍內，當位置偏移值在預設誤差範圍之外，則處理模組140重新判斷。當位置偏移值在該預設誤差範圍內，則處理模組140判斷位置偏移值是否在一第一預設時間內保持不變。當位置偏移值在第一預設時間內異動，則處理模組140在一第二預設時間後重新計算位置偏移值；當位置偏移值在第一預設時間內維持不變，則儲存在第一預設時間內擷取的複數個眼部影像作為複數個顯示影像。其中，處理模組140根據一預設追蹤規則及一預設對焦規則分析影像擷取模組100的光軸O與受測眼球90的瞳孔中心位置之間的一相對位置，以產生複數個顯示影像。
外部顯示模組20連接處理模組140，外部顯示模組20於影像擷取模組100擷取完成後，顯示複數個顯示影像的其中之一及一狀態燈號，狀態燈號用來表示影像擷取模組100擷取完成的狀態。通訊模組30連接處理模組140，並傳送複數個眼部影像到外界。
影像擷取模組100包含一第一透鏡組102、一第二透鏡組103、一第三透鏡組104、一照明元件105、一感測模組106、一分光器109、一內部顯示模組107、一第一焦距調整器110以及一第二焦距調整器111。
第一透鏡組102具有相對的一第一透鏡第一側102A與一第一透鏡第二側102B，第一透鏡第一側102A朝向受測者的一受測眼球90。第二透鏡組103具有相對的一第二透鏡第一側103A與一第二透鏡第二側103B，該第二透鏡第一側103A位在第一透鏡第二側102B，第二透鏡組103與第一透鏡組102同軸設置在第一透鏡第二側102B，且第二透鏡組103包含至少一液態透鏡。照明元件105設置於第一透鏡第二側102B，照明元件105產生一光束L1照射在受測者的受測眼球90的外眼區域，且光束L1透過第一透鏡組102聚焦於
受測眼球90內的一眼底91。其中，照明元件105可產生可見光或紅外光來作為拍攝外眼區域的光束L1。
分光器109設置於第一透鏡第二側102B與第二透鏡第一側103A之間，分光器109將通過第一透鏡組102的光軸O分為一第一光路O1及一第二光路O2，第一光路O1為第一透鏡組102的光軸O之延伸。感測模組106連接處理模組140且設置於第二透鏡第二側103B，受測眼球90的一成像光L2經由第一透鏡組102與第二透鏡組103聚焦成像在感測模組106，感測模組106接收成像光，以產生複數個眼部影像。第三透鏡組104設置在第二光路O2的同軸位置上，具有相對的一第三透鏡第一側104A與一第三透鏡第二側104B，第三透鏡第一側104A朝向分光器109。分光器109與內部顯示模組107以及第二透鏡組103以光學耦合方式連接。
內部顯示模組107連接處理模組140且設置於第三透鏡第二側104B，處理模組140將複數個顯示影像傳送至內部顯示模組107，內部顯示模組顯示107包含一攝像區域圖框的複數個顯示影像，並產生對應複數個顯示影像的一影像光L3依序經由第三透鏡組104、分光器109及第一透鏡組102而聚焦至受測眼球90。
第一焦距調整器110耦接處理模組140，第一焦距調整器110驅動第二透鏡組103沿第一光路O1物理性移動，且調節至少一液態透鏡的曲率進而調整至少一液態透鏡的焦距。第二焦距調整器111耦接處理模組140，第二焦距調整器111驅動內部顯示模組107沿著第三透鏡組104的第二光路O2移動，或調整第三透鏡組104的位置，以使影像光成像於受測眼球90的眼底91。
如此一來，受測者根據內部顯示模組107呈現的指示資訊，可自行調整受測者與攝像裝置10的相對位置，以達到自動瞳孔對位。
舉例來說，假設受測者的瞳孔位置與光軸O的位置偏移值為d1，當XY方向的位置偏移值
0.2mm，Z方向的位置偏移值
0.3mm，則攝像裝置10可判斷位置偏移值d1在預設誤差範圍內，表示受測者的眼部位置正確，並由內部顯示模組107顯示指示資訊以提示受測者保持不動。
接著，進一步判斷位置偏移值為d1是否在第一預設時間例如0.5秒內保持不動，當受測者在0.5秒內的位置偏移值為d1未異動，則影像擷取模組100可藉由第一焦距調整器110及第二焦距調整器111(如：三軸馬達)自動微調將光路調整至最佳位置以進行自動拍攝，並儲存在0.5秒內擷取的眼部影像作為顯示影像。
當位置偏移值為d1有異動，則在第二預設時間如15秒後重新偵測位置偏移值。假設重新偵測後的位置偏移值為d2，當XY方向的位置偏移值
>0.2mm，Z方向的位置偏移值
>0.3mm，則攝像裝置10可判斷位置偏移值d2在預設誤差範圍外，表示受測者瞳孔與攝像裝置10的距離可能過遠或過近。
內部顯示模組107顯示影像具有一攝像區域圖框，如圖3(A)~(D)所示，圖中的外圈圓即是攝像區域圖框，也就是受測眼球90在攝像裝置10中的最佳攝像範圍。
當內部顯示模組107顯示圖3(A)時，則代表光學斷層掃描自測系統1未偵測到受測者瞳孔時的畫面，圖3(B)為受測者瞳孔與攝像裝置10的距離過遠之狀態圖，圖3(C)為受測者瞳孔過於接近攝像裝置10之狀態圖，圖3(D)為內部顯示模組107顯示指示受測者保持不動的畫面。
當內部顯示模組107顯示出具有攝像區域圖框的顯示影像，受測者可藉由此顯示影像自行動態調整受測眼球90與攝像裝置10的相對位置，導引受測者自行調整受測眼球90至最佳攝像範圍內。
當處理模組140開始判斷受測者是否在第一預設時間內保持不變，若此時受測者移動，則在第二預設時間後重新透過影像擷取模組100重新擷取複數個眼部影像。
舉例來說，第一預設時間可為0.5秒，第二預設時間為15秒，當受測者在0.5秒內保持不動時，則可自動拍攝，當無法維持0.5秒不動，則等待15秒後再重新偵測。
當受測者第一預設時間內保持不動，則影像擷取模組100可自動擷取影像進行拍攝。
狀態燈號可以提示受測者目前需要的照護狀態，以及光學斷層掃描自測系統1的量測狀態，狀態燈號可以顏色表示。舉例來說，狀態燈號可分為四種，如：藍色、黃色、紅色及綠色。當外部顯示模組20的狀態燈號顯示為藍色時，則表示受測者自測拍攝成功，影像擷取模組擷取完成；當顯示黃色則表示拍攝失敗，狀態燈號紅色則是建議受測者與醫護人員需進一步確認病況，當是顯示綠色，則代表目前暫時無就醫需求。
如此一來，病患可不必到醫療院所進行繁瑣的檢查流程，只要在自宅中即可透過短時間的連續拍攝增加準確度，不僅可增加病患的檢測意願，也可提供醫護端制定精準的治療方向。
請參閱圖4與圖5，圖4為本發明之光學斷層掃描方法之第一流程圖，圖5為本發明之光學斷層掃描方法之第二流程圖。
步驟S200開始，則進行步驟S210：判斷一受測者的瞳孔中心位置與影像擷取模組的光軸兩者之間的一位置偏移值是否在一預設誤差範圍內。
當位置偏移值小於預設誤差範圍則執行步驟S220：透過處理模組判斷位置偏移值是否在第一預設時間內保持不變；當位置偏移值大於預設誤差範圍，則回到步驟S200重新開始。
執行前述步驟S220時，當位置偏移值異動，則在第二預設時間後重新進行步驟S210，重新偵測位置偏移值並判斷是否在預設誤差範圍內。
當位置偏移值在第一預設時間內維持不變，則進行步驟S230藉由影像擷取模組擷取複數個眼部影像，並儲存在第一預設時間內擷取的複數個眼部影像作為複數個顯示影像。
擷取完眼部影像後，分別進行步驟S241及步驟S242。
步驟S241：利用外部顯示模組顯示複數個顯示影像的其中之一及一狀態燈號。其中狀態燈號可用來表示影像擷取模組擷取完成的狀態。
步驟S242：利用處理模組根據一預設追蹤規則與一預設對焦規則來分析影像擷取模組的光軸與受測眼球的瞳孔中心位置之間的一相對位置。
步驟S243：利用處理模組根據分析結果產生複數個顯示影像。
步驟S244：將複數個顯示影像傳送至內部顯示模組，藉由內部顯示模組顯示包含一攝像區域圖框的複數個顯示影像。
在步驟S242中，處理模組可根據預設追蹤規則來分析眼部影像，包含下列步驟：
步驟S310：將眼部影像進行一預處理步驟以產生一二元影像。
步驟S320：於二元影像中找出複數個瞳孔邊界特徵，以取得一瞳孔輪廓。
步驟S330：使用邊界擬合方法來擬合該瞳孔輪廓的邊界，並找出該瞳孔輪廓的一瞳孔中心座標。
其中，透過最小二乘法來計算擬合形狀的中心，以橢圓擬合方法透過計算橢圓中心與邊界座標點的距離平方合可以到一組中心座標和半徑，從而精確跟蹤瞳孔。其中，透過處理模組根據瞳孔中心座標計算出第二透鏡組的光軸與受測眼球的位置偏移值。
請參閱圖6，圖6為本發明之光學斷層掃描方法之預處理流程圖。
在圖5步驟S310中的預處理包含下列步驟：將眼部影像進行訊號處理與數位影像轉換，首先執行步驟S311，步驟S311：利用處理模組縮減各個眼部影像的影像大小。透過步驟S311縮減影像大小以加速運算速度。
接著執行步驟S312：將各眼部影像中的雜訊去除。藉由雜訊去除演算法將雜訊去除以提升演算法準確度。
取得去除雜訊的眼部影像後執行步驟S313：藉由影像增強演算法以二進制方式輸出複數個眼部影像的增強邊界訊號。
步驟S314：利用影像處理模組判斷各眼部影像是否產生邊界不連續的小面積噪聲，當眼部影像產生邊界不連續的小面積噪聲，則進行步驟S315將邊界不連續的噪聲以形態學方式進行部分影像復原及修正，進而進行步驟S316產生二元影像。當眼部影像無產生邊界不連續的小面積噪聲，則直接進行步驟S316產生二元影像。
請參閱圖7，圖7為本發明之光學斷層掃描方法之第三流程圖。
在圖5步驟S320中更包含下列步驟：
步驟S321：找出二元影像中的複數個瞳孔邊界特徵。
步驟S322：將複數個瞳孔邊界特徵的座標位置以二維座標系儲存。
步驟S323：以瞳孔中心座標為中心向外找出最小包圍瞳孔中心座標的圓的圓心為一參考點。
步驟S324：計算參考點與複數個瞳孔邊界特徵之間的距離方差，以取得瞳孔特徵。
請參閱圖8與圖9，圖8為本發明之光學斷層掃描方法之第四流程圖，圖9為本發明之光學斷層掃描方法之第五流程圖。在圖4步驟S242中，利用處理模組根據預設對焦規則來分析各個眼部影像，其中更包含下列步驟：
步驟S410：利用眼部影像之中心位置產生第一預設尺寸的一窗框。其中第一預設尺寸可為800*512。
步驟S420：計算出窗框內的0至255的一灰階直方圖數值。
步驟S430：設定一預設比率，並計算窗框像素與預設比率而取得一動態閥值。其中較佳的預設比率可設定為0.9倍，進一步將窗框像素乘以0.9所計算出的數值是較佳的動態閥值。
步驟S440：當累加個數大於動態閥值時，則將窗框內小於動態閥值的窗框像素更改為零。
換句話說，在步驟S440中將窗框內九成影像皆設為零，以排除過多雜訊。
步驟S450：將窗框內剩餘非零的窗框像素的平均值作為一訊號源。
步驟S460：於眼底影像的最上方與最下方各選取一第二預設尺寸的窗框，並取得第二預設尺寸的窗框平均值為一雜訊源。其中第二預設尺寸可為30*512。
步驟S470：根據訊號源及雜訊源計算出訊噪比數值
步驟S480：藉由處理模組根據一判別規則來判別些訊噪比數值之大小。
在步驟S480中所述之判別規則接續包含以下步驟：步驟S481：儲存各眼底影像的訊噪比數值至一判別數值群；步驟S482判別當前的訊噪比數值在判別數值群中是否為最大值；當當前的訊噪比數值在判別數值群中不為最大值，則進行步驟S484重新控制第一焦距調整器及第二焦距調整器進行作動，使成像光重新聚焦成像在感測模組，接著執行步驟S485產生重新對焦的眼部影像，最後回到步驟S410重新計算當前眼部影像的訊噪比數值。
當當前的訊噪比數值在判別數值群中為最大值，則進行步驟S483儲存當前的眼部影像。
請參閱圖10，圖10為本發明之眼部病變監控系統之方塊圖。
本發明之眼部病變監控系統4，包含光學斷層掃描自測系統40以及運算系統41。
光學斷層掃描自測系統40即為圖1與圖2所述的光學斷層掃描自測系統1。運算系統41訊號連結該光學斷層掃描自測系統40，接收複數個眼部影像，並判別複數個眼部影像以產生一判別結果，並將判別結果傳送至光學斷層掃描自測系統40。
運算系統41包含複數個邊緣運算器42及一雲端運算器43，複數個邊緣運算器42接收複數個眼部影像以執行分散式運算，並分別產生一分散式運算結果，複數個邊緣運算器42分別將分散式運算結果傳送至雲端運算器43，雲端運算器43根據複數個分散式運算結果產生判別結果。
在另一實施例中，光學斷層掃描自測系統1可依據所連接的複數個邊緣運算器42的數量分拆複數個眼部影像，由複數個邊緣運算器42分別計算該複數個眼部影像的其中一部份而產生分散式運算結果。
又另一實施例中，光學斷層掃描自測系統1分拆複數個眼部影像的方式可以是分配每一個邊緣運算器42各自計算不同個眼部影像的區域內的影像資料，或者是將該複數個眼部影像平均分配給每一個邊緣運算器42。
雲端運算器43可包含一人工智慧運算模組(圖未示)，雲端運算器43接收複數個邊緣運算器42傳送的複數個眼部影像，根據人工智慧運算模組判別複數個眼部影像以產生判別結果，將判別結果傳送至邊緣運算器42，並由邊緣運算器42將判別結果傳送至光學斷層掃描自測系統40。
其中，人工智慧運算模組可透過內部原先儲存及訓練好的正常的眼部影像及病變的眼部影像相互比對，當接收到邊緣運算器42傳送的複數個眼部影像即可判斷眼部病變的狀態。
邊緣運算器42可以是手持裝置、智慧型手機、平板電腦、或可穿戴裝置等受測者端可便於使用的終端裝置。光學斷層掃描自測系統40與邊緣運算器42透過無線技術但不限於WIFI或藍芽等方式連接，並藉由移動通信技術不限於4G或5G等方式與雲端運算器43進行資料傳輸，作為光學斷層掃描自測系統40與雲端運算器43之橋梁。
眼部病變監控系統4更包含一後端醫病整合系統44，後端醫病整合系統44包含一儲存模組441、一統計分析模組442以及一通知模組443。儲存模組441儲存邊緣運算器42回傳的判別結果，以便日後病情追蹤。統計分析模組442統計並組合判別結果，產生一報表。通知模組443可透過有線或無線網際網路的方式傳送報表至一醫療系統5。醫療系統5可以是醫院資訊系統或是診所醫生的個人行動裝置，如：個人電腦、手持裝置等。
受測者可透過個人手持裝置將光學斷層掃描自測系統40所拍攝之視網膜光學影像傳輸至雲端運算器43，雲端運算器43包含一已訓練完畢之人工智慧運算模組431，判別些影像是否有病變的機率，並將結果透過手持裝置回傳至光學斷層掃描自測系統40以及經由後端醫病整合系統44將其結果紀錄備份。
判別結果可包含病患視網膜病變特徵與程度，可根據此判別結果利用後端醫病整合系統44產生報表，或利用雲端運算器43產生報表。透過報表的趨勢呈現與病患量測記錄提供給醫護人員參考以便醫護端制定患者治療方案，串聯視網膜病變病患與醫師間的資訊橋梁，達到居家照護的功效，使視網膜病變患者能提早發現提早治療，也能有效節省醫療資源與人力成本。
以上所述，僅為舉例說明本發明的較佳實施方式，並非以此限定實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單置換及等效變化，皆屬本發明的專利申請範疇。
1:光學斷層掃描自測裝置
10:攝像裝置
100:影像擷取模組
140:處理模組
20:外部顯示模組
30:通訊模組
Claims (17)
- 一種光學斷層掃描自測系統，包含：一攝像裝置，包含：一影像擷取模組，擷取複數個眼部影像；及一處理模組，連接該影像擷取模組，該處理模組根據一預設追蹤規則及一預設對焦規則分析一受測眼球的瞳孔中心位置與該影像擷取模組的一光軸兩者之間的一相對位置，以及判斷該受測眼球的瞳孔中心位置與該影像擷取模組的該光軸兩者之間的一位置偏移值是否在一預設誤差範圍內，當該位置偏移值在該預設誤差範圍內，則該處理模組判斷該位置偏移值是否在一第一預設時間內保持不變，當該位置偏移值在該第一預設時間內不變，則儲存在該第一預設時間內擷取的該複數個眼部影像作為複數個顯示影像；其中，該處理模組根據該預設對焦規則分析該複數個眼部影像，取得每一該眼部影像的一訊噪比數值，並依據該訊噪比數值調整焦距，該預設對焦規則包含：利用該眼部影像之中心位置產生一第一預設尺寸的一窗框；計算出該窗框內的0至255的一灰階直方圖數值；設定一預設比率，並計算該窗框像素與該預設比率而取得一動態閥值；當該灰階直方圖數值累加個數大於該動態閥值時，則將該窗框內小於該動態閥值的該窗框像素更改為零；將該窗框內剩餘非零的該窗框像素的平均值作為一訊號源；於該眼部影像的最上方與最下方各選取一第二預設尺寸的該窗框，並取得該第二預設尺寸的窗框平均值為一雜訊源；以及 根據該訊號源及該雜訊源計算出該訊噪比數值；一外部顯示模組，耦接該處理模組，於該影像擷取模組擷取完成後，顯示該複數個顯示影像的其中之一及一狀態燈號，該狀態燈號用來表示該影像擷取模組擷取完成的狀態；以及一通訊模組，連接該處理模組，並傳送該複數個眼部影像到外界。
- 如請求項1所述的光學斷層掃描自測系統，其中該影像擷取模組包含：一第一透鏡組，具有相對的一第一透鏡第一側與一第一透鏡第二側，該第一透鏡第一側朝向該受測眼球；一第二透鏡組，具有相對的一第二透鏡第一側與一第二透鏡第二側，該第二透鏡第一側位在該第一透鏡第二側，該第二透鏡組與該第一透鏡組同軸設置在該第一透鏡第二側，且該第二透鏡組包含至少一液態透鏡；一照明元件，設置於該第一透鏡第二側，該照明元件產生一光束照射在該受測眼球的外眼區域，且該光束透過該第一透鏡組聚焦於該受測眼球內的一眼底；一分光器，設置於該第一透鏡第二側與該第二透鏡第一側之間，將通過該第一透鏡組的光軸分為一第一光路及一第二光路，該第一光路為該第一透鏡組的該光軸之延伸；一感測模組，連接該處理模組且設置於該第二透鏡第二側，該受測眼球的一成像光經由該第一透鏡組與該第二透鏡組聚焦成像在該感測模組，該感測模組接收該成像光，以產生該複數個眼部影像；一第三透鏡組，設置在該第二光路的同軸位置上，具有相對的一第三透鏡第一側與一第三透鏡第二側，該第三透鏡第一側朝向該分光器； 一內部顯示模組，連接該處理模組且設置於該第三透鏡第二側，該處理模組將該複數個顯示影像傳送至該內部顯示模組，該內部顯示模組顯示包含一攝像區域圖框的該複數個顯示影像，並產生對應該複數個顯示影像的一影像光依序經由該第三透鏡組、該分光器及該第一透鏡組而聚焦至該受測眼球；一第一焦距調整器，耦接該處理模組，該第一焦距調整器驅動該第二透鏡組沿該第一光路移動，且調整該至少一液態透鏡的曲率，進而調整該至少一液態透鏡的焦距；以及一第二焦距調整器，耦接該處理模組，該第二焦距調整器驅動該內部顯示模組沿著該第三透鏡組的該第二光路移動，或調整該第三透鏡組位置，以使該影像光成像於該受測眼球的該眼底。
- 如請求項1所述的光學斷層掃描自測系統，其中該預設追蹤規則包含：將該複數個眼部影像進行一預處理以產生一二元影像；於該二元影像中找出複數個瞳孔邊界特徵，以取得一瞳孔輪廓；以及使用邊界擬合方法來擬合該瞳孔輪廓的邊界，並找出該瞳孔輪廓的一瞳孔中心座標。
- 如請求項3所述的光學斷層掃描自測系統，其中該處理模組根據該複數個瞳孔邊界特徵的座標位置，將該複數個瞳孔邊界特徵的座標位置以二維座標系儲存；該處理模組以該瞳孔中心座標為中心向外找出最小包圍該瞳孔中心座標的圓的圓心為一參考點，計算該參考點與該複數個瞳孔邊界特徵之間的距離方差，以取得該瞳孔特徵。
- 如請求項4所述的光學斷層掃描自測系統，其中該預處理包含該處理模組縮減該複數個眼部影像的大小，將該複數個眼部影像中的雜訊去 除，藉由影像增強演算法以二進制方式輸出該複數個眼部影像的一增強邊界訊號，該處理模組判斷該複數個眼部影像是否產生邊界不連續的小面積噪聲，當該複數個眼部影像產生邊界不連續的噪聲，則將邊界不連續的噪聲以形態學方式進行部分影像復原及修正，而產生該二元影像。
- 如請求項2所述的光學斷層掃描自測系統，其中該處理模組根據一判別規則來判別該些訊噪比數值之大小，進而控制該第一焦距調整器及該第二焦距調整器進行焦距調整。
- 如請求項6所述的光學斷層掃描自測系統，其中該判別規則包含：儲存該複數個眼部影像的該訊噪比數值至一判別數值群；以及判斷當前的該訊噪比數值在該判別數值群中是否為最大值；於當前的該訊噪比數值在該判別數值群中不為最大值，則重新控制該第一焦距調整器及該第二焦距調整器進行作動，使該成像光重新聚焦成像在該感測模組，以產生重新對焦的該眼部影像；於當前的該訊噪比數值在該判別數值群中為最大值，則儲存當前的該眼部影像。
- 一種光學斷層掃描方法，用於一光學斷層掃描自測系統，該光學斷層掃描自測系統包含一攝像裝置、一外部顯示模組及一通訊模組，該攝像裝置包含一影像擷取模組及一處理模組，該光學斷層掃描方法利用該光學斷層掃描自測系統執行下列步驟：藉由該處理模組根據一預設追蹤規則及一預設對焦規則分析一受測眼球的瞳孔中心位置與該影像擷取模組的一光軸兩者之間的一相對位置，以及判斷該受測眼球的瞳孔中心位置與該影像擷取模組的該光軸兩者之間的一位置偏移值是否在一預設誤差範圍內， 當該位置偏移值在該預設誤差範圍內，則利用該處理模組判斷該位置偏移值是否在一第一預設時間內保持不變，當該位置偏移值在該第一預設時間內不變，則藉由該影像擷取模組擷取複數個眼部影像，並儲存在該第一預設時間內擷取的該複數個眼部影像作為複數個顯示影像；其中，藉由該處理模組根據該預設對焦規則分析該複數個眼部影像，取得每一該眼部影像的一訊噪比數值，並依據該訊噪比數值調整焦距，該預設對焦規則包含：利用該眼部影像之中心位置產生一第一預設尺寸的一窗框；計算出該窗框內的0至255的一灰階直方圖數值；設定一預設比率，並計算該窗框像素與該預設比率而取得一動態閥值；當該灰階直方圖數值累加個數大於該動態閥值時，則將該窗框內小於該動態閥值的該窗框像素更改為零；將該窗框內剩餘非零的該窗框像素的平均值作為一訊號源；於該眼部影像的最上方與最下方各選取一第二預設尺寸的該窗框，並取得該第二預設尺寸的窗框平均值為一雜訊源；以及根據該訊號源及該雜訊源計算出該訊噪比數值；在該影像擷取模組擷取完成後，於該外部顯示模組顯示該複數個顯示影像的其中之一及一狀態燈號，其中該狀態燈號用來表示該影像擷取模組擷取完成的狀態；以及利用該通訊模組將該複數個眼部影像傳送到外界。
- 如請求項8所述的光學斷層掃描方法，其中該影像擷取模組包含一內部顯示模組，更包含下列步驟： 利用該處理模組將該複數個顯示影像傳送至該內部顯示模組；及藉由該內部顯示模組顯示包含一攝像區域圖框的該複數個顯示影像。
- 如請求項9所述的光學斷層掃描方法，其中藉由該處理模組根據該預設追蹤規則分析該複數個眼部影像更包含下列步驟：將該複數個眼部影像進行一預處理以產生一二元影像；於該二元影像中找出複數個瞳孔邊界特徵，以取得一瞳孔輪廓；以及使用邊界擬合方法來擬合該瞳孔輪廓的邊界，並找出該瞳孔輪廓的一瞳孔中心座標。
- 如請求項10所述的光學斷層掃描方法，其中於該二元影像中找出該瞳孔特徵的步驟中更包含下列步驟：藉由該處理模組根據該複數個瞳孔邊界特徵，將該複數個瞳孔邊界特徵的座標位置以二維座標系儲存；以該瞳孔中心座標為中心向外找出最小包圍該瞳孔中心座標的圓的圓心為一參考點；及計算該參考點與該複數個瞳孔邊界特徵之間的距離方差，以取得該瞳孔特徵。
- 如請求項10所述的光學斷層掃描方法，其中該預處理更包含下列步驟：利用該處理模組縮減該複數個眼部影像的大小；將該複數個眼部影像中的雜訊去除；藉由影像增強演算法以二進制方式輸出該複數個眼部影像的一增強邊界訊號；以及 利用該處理模組判斷該複數個眼部影像是否產生邊界不連續的小面積噪聲，當該複數個眼部影像產生邊界不連續的噪聲，則將邊界不連續的噪聲以形態學方式進行部分影像復原及修正，而產生該二元影像。
- 如請求項8所述的光學斷層掃描方法，其中藉由該處理模組根據一判別規則來判別該些訊噪比數值之大小進而控制該影像擷取模組進行焦距調整。
- 如請求項13所述的光學斷層掃描方法，其中藉由該處理模組根據該判別規則來判別該些訊噪比數值之大小更包含下列步驟：儲存該複數個眼部影像的該訊噪比數值至一判別數值群；以及判斷當前的該訊噪比數值在該判別數值群中是否為最大值；其中，當當前的該訊噪比數值在該判別數值群中不為最大值，則重新控制該影像擷取模組進行作動，以產生重新對焦的該眼部影像；當當前的該訊噪比數值在該判別數值群中為最大值，則儲存當前的該眼部影像。
- 一種眼部病變監控系統，包含：一如請求項1所述的光學斷層掃描自測系統；以及一運算系統，訊號連結該光學斷層掃描自測系統，接收該複數個眼部影像，並判別該複數個眼部影像，以產生一判別結果，並將該判別結果傳送至該光學斷層掃描自測系統。
- 如請求項15所述的眼部病變監控系統，其中該通訊模組將該複數個眼部影像傳送至該運算系統，該運算系統包含複數個邊緣運算器及一雲端運算器，該複數個邊緣運算器接收該複數個眼部影像以執行分散式運算，並分別產生一分散式運算結果，該複數個邊緣運算器分別將該分散式運算結果傳 送至該雲端運算器，該雲端運算器根據該複數個分散式運算結果產生該判別結果。
- 如請求項15所述的眼部病變監控系統，更包含一後端醫病整合系統，該後端醫病整合系統包含：一儲存模組，儲存該運算系統回傳的該判別結果；一統計分析模組，統計並組合該判別結果，產生一報表；以及一通知模組，傳送該報表至一醫療系統。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| TWI839124B true TWI839124B (zh) | 2024-04-11 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220257112A1 (en) | 2020-08-04 | 2022-08-18 | Acucela Inc. | Scan pattern and signal processing for optical coherence tomography |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220257112A1 (en) | 2020-08-04 | 2022-08-18 | Acucela Inc. | Scan pattern and signal processing for optical coherence tomography |
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