專利名稱：實(shí)時(shí)眼底圖像獲取與處理方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別是一種眼科眼底檢查方法和裝置。
在臨床醫(yī)學(xué)中，眼科醫(yī)生借助眼檢鏡、眼底照相機(jī)等儀器觀察病人眼底狀況以幫助診斷病情。對(duì)眼檢鏡必須不夠衛(wèi)生地由醫(yī)生和病員面對(duì)面地進(jìn)行，且只能憑醫(yī)生的腦子記憶檢查情況;對(duì)眼底相機(jī)則必須經(jīng)過(guò)曝光沖洗等一系列過(guò)程獲得照片，而不能實(shí)時(shí)獲得圖像。這方面的內(nèi)容請(qǐng)參閱日本公開特許公報(bào)55-91336《眼底觀察及 攝影用光學(xué)系》(1980.7.10)和A.F.Fereher，M.Peukert，E.Roth，Visualization and measurement of retinal blood flow by means of laser spechle photography，Optical Engineering，june 1986，Vol.25.No.6，pp731-735。
本發(fā)明的目的是提供一種智能型實(shí)時(shí)眼底圖像獲取及處理方法和裝置，它除了具有眼檢鏡和眼底鏡照相機(jī)可清晰地獲取眼底圖像外，還可以運(yùn)用個(gè)人計(jì)算機(jī)快速分析眼底圖像，提取特征信息和利用專家系統(tǒng)進(jìn)行診斷與決策。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案達(dá)到對(duì)于實(shí)時(shí)眼底圖像獲取與處理方法，是通過(guò)照明、獲取、掃描和處理四部分來(lái)完成。即利用多個(gè)特定波段的可見到近紅外光束，經(jīng)輸出端為環(huán)狀的光纖、聚光透鏡及被測(cè)人瞳孔照明眼底，再利用自聚焦透鏡和棒透鏡所組成的接收透鏡組將眼底所反射圖成像到電荷耦合器件(CCD)接受面上，電荷耦合器件通過(guò)電纜將圖像信號(hào)傳輸給監(jiān)視器、計(jì)算機(jī)和錄像機(jī)。其中利用監(jiān)視器對(duì)眼底圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察。如觀察熒光造影過(guò)程中眼底的動(dòng)態(tài)變化，以確定眼底出血病癥的出血位置;利用錄像機(jī)對(duì)眼底圖像進(jìn)行記錄存檔，并能夠?qū)ν徊T不同時(shí)期的圖像進(jìn)行對(duì)比處理;利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字圖像處理用模式識(shí)別，還可以利用計(jì)算機(jī)的專家系統(tǒng)對(duì)眼底圖像進(jìn)行智能化處理。并且能夠通過(guò)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星移動(dòng)通訊傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)距離圖像數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)在不同地點(diǎn)的醫(yī)療會(huì)診。照明和獲取部分還具有以人眼瞳孔為中心在±40°范圍內(nèi)的進(jìn)行空間掃描裝置，照明、獲取和掃描裝置設(shè)置在被檢者頭戴的頭盔裝置上，該掃描裝置能使獲得的眼底圖像的范圍增大。頭盔掃描裝置通過(guò)電纜線與監(jiān)視器、錄像機(jī)及計(jì)算機(jī)等外界設(shè)備相連接，并可由計(jì)算機(jī)控制操作。
本發(fā)明的實(shí)時(shí)眼底圖像獲取與處理裝置包括照明、獲取、掃描及處理四部分組成，其中照明部分分別以發(fā)光二極管及小白熾燈為光源，其前設(shè)置帶有多個(gè)特定波長(zhǎng)可調(diào)濾光片的園盤，光束再經(jīng)過(guò)環(huán)狀光纖和厚透鏡后進(jìn)入眼瞳孔照射被檢者眼底，環(huán)狀光纖和厚透鏡的使用使進(jìn)入眼睛的光線能均勻地照明眼底，且避開了眼球表面的反射光進(jìn)入獲取裝置。獲取裝置是以距人眼5～7mm的兩個(gè)自聚焦透鏡、棒透鏡以及電荷耦合器件(CCD)組成，自聚焦透鏡、棒透鏡和另一個(gè)自聚焦透鏡組成組合器件，該組合器件與照明厚透鏡同軸。被反射的眼底圖像經(jīng)自聚焦透鏡、棒透鏡組合件成像到CCD的接收面上。處理部分由計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器、錄像機(jī)、電纜和計(jì)算機(jī)軟件組成。由CCD通過(guò)電纜線與監(jiān)視器、計(jì)算機(jī)、錄像機(jī)相連接。照明裝置與獲取裝置在機(jī)械結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，通過(guò)電纜中的控制線遙控兩個(gè)微型電機(jī)使整體以瞳孔為中心沿兩個(gè)方向在±40°內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，以掃描眼底。這一結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成類似于頭盔形，被檢者只要將其戴在頭上固定好，醫(yī)生就可以根據(jù)需要對(duì)病員眼底進(jìn)行觀察及對(duì)觀察結(jié)果進(jìn)行有效處理。
本發(fā)明有如下有益效果1.根據(jù)眼底各組織對(duì)光的反射特性隨入射光的波長(zhǎng)而異，如視神經(jīng)乳頭凹陷反射420～450納米特別明顯，視網(wǎng)膜血管反射550～580納米，黃斑色素反射450～490納米，色素上皮反射590～610納米，故對(duì)眼底某位置用不同波長(zhǎng)的準(zhǔn)單色光源分別照射，可得到不同清晰層次的若干圖像。利用近紅外發(fā)光源作為入射光還可避免人眼對(duì)光敏感瞳孔變小而縮小觀察視場(chǎng)的現(xiàn)象。
2.運(yùn)用計(jì)算機(jī)、錄像機(jī)、監(jiān)視器實(shí)時(shí)進(jìn)行分析比較同一病員不同時(shí)期的眼底圖像，且在熒光造影檢查中能動(dòng)態(tài)觀察到眼底的變化過(guò)程，有益于確定眼底出血的位置與程度以配合眼科手術(shù)。
3.可以有選擇地采用特定波長(zhǎng)的光照明，在可見、近紅外波段改變波長(zhǎng)，即可獲得多光譜眼底圖像，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理，進(jìn)行多光譜數(shù)字圖像處理，形成假彩色的合成眼底圖像，可提取出單一波長(zhǎng)或白光或紅外光不易發(fā)現(xiàn)的特征。對(duì)精細(xì)分析、特定診斷十分有利。
4.系統(tǒng)的多維調(diào)節(jié)裝置能進(jìn)行眼底的多方位掃描，超過(guò)了現(xiàn)有技術(shù)所能觀察到的范圍。
5.獲取的圖像可以通過(guò)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接嘘P(guān)專家的監(jiān)視器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)會(huì)診。
6.利用環(huán)形光纖和厚透鏡可擴(kuò)大眼底照明范圍，增加了眼底圖像的信息獲取量。
7.由于采取了自聚焦透鏡和棒透鏡的光學(xué)成像系統(tǒng)，使CCD的視場(chǎng)擴(kuò)大，景深加深，明顯減弱了被檢者眼球屈光度差異而引起對(duì)成像質(zhì)量的影響。
8.運(yùn)用專家系統(tǒng)計(jì)算機(jī)能自動(dòng)分析病員眼底圖像信息并輸出與其關(guān)聯(lián)的病癥，供選擇診斷。有益于臨床快速診斷，相應(yīng)提高了診斷的可靠度。
本發(fā)明圖面說(shuō)明如下

圖1為本發(fā)明眼底圖像獲取用及處理的原理圖。
圖2為本發(fā)明照明光纖環(huán)狀輸出端的剖示圖，是圖1中AA向視圖。
圖3為本發(fā)明照明光纖輸入端的剖示圖，是圖1中BB向視圖。
圖4為本發(fā)明濾光片盤示意圖。
圖5為本發(fā)明厚透鏡剖示圖。
圖6為本發(fā)明自聚焦透鏡-棒透鏡-自聚焦透鏡組合件示意圖。
圖7為本發(fā)明頭盔裝置的示意圖。
圖8為本發(fā)明掃描裝置的示意圖。
圖9為獲取的成年人正常眼底圖。
本發(fā)明發(fā)明人根據(jù)如上所述的一種實(shí)時(shí)眼底圖像獲取與處理方法及其裝置，推薦如下最佳實(shí)施例，并對(duì)照附圖作進(jìn)一步闡明。本實(shí)施例主要包括照明、圖像獲取、掃描及處理裝置四部分組成。
照明裝置與獲取裝置設(shè)計(jì)成一體的照明獲取組件1。其中照明裝置由光源、濾光片、環(huán)形光纖和厚透鏡組成。分別以近紅外發(fā)光二極管與小白熾燈為光源11，在光源前加設(shè)濾光片園盤12濾光片園盤中安裝有420-450納米、450-490納米、550-580納米、590-610納米特定波段的濾光片，供需要選擇某一特定波長(zhǎng)的照明光。本發(fā)明選用的近紅外發(fā)光二極管長(zhǎng)度波限為840納米。環(huán)形光纖是由200根直徑為20微米的傳光纖維構(gòu)成，其輸出端面直徑為7毫米，中心孔直徑為2毫米的環(huán)狀;而另一端光源輸出面為圓形。照明光束經(jīng)過(guò)濾光片后由環(huán)形光纖13傳輸?shù)胶裢哥R14。厚透鏡直徑為10毫米，中心孔直徑為2毫米，厚度為20毫米，其二個(gè)端面的曲率半徑分別為52毫米和52毫米和25毫米。厚透鏡14將光纖環(huán)形面的光通過(guò)瞳孔6投射到眼底5。
眼底圖像獲取裝置由電荷耦合器件16配置自聚焦透鏡-棒透鏡-自聚焦透鏡組合件15組成，自聚焦透鏡151和153是一個(gè)直徑較小的透鏡，其中心邊緣具有不同的折射率，故其兩端面均為平面的情況下，也具有球面或非球面的成像性質(zhì)。它還具有一些特殊的性質(zhì)，如當(dāng)其為一個(gè)周期長(zhǎng)度時(shí)，即將其中一個(gè)端面上的點(diǎn)成像在另一端面上。當(dāng)為1/4周期長(zhǎng)度時(shí)，它可將無(wú)窮遠(yuǎn)的光線聚焦在另一個(gè)端上。也就是說(shuō)，由其長(zhǎng)度的變化，可以使其成像性質(zhì)發(fā)生變化、本發(fā)明選用的自聚焦透鏡為1/4周期，實(shí)際長(zhǎng)度為5毫米。棒透鏡152與自聚焦透鏡具有相似的特性，但棒透鏡的折射率變化梯度比自聚焦透鏡小，色散也小，但周期較長(zhǎng)，本發(fā)明選用的棒透鏡為50毫米長(zhǎng)。自聚焦透鏡-棒透鏡-自聚焦透鏡組合件15與照明裝置的厚透鏡14同軸安裝，眼底圖像經(jīng)自聚焦-棒透鏡-自聚焦透鏡組合件15成像到電荷耦合器16的接收面上。
眼底圖像處理部分由計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器、錄像機(jī)、電纜和計(jì)算機(jī)軟件組成，由電荷耦合器16通過(guò)電纜9將眼底圖像傳輸?shù)斤@示，記錄，處理信號(hào)的監(jiān)視器3、錄像機(jī)4和計(jì)算機(jī)2。
照明裝置與眼底圖像獲取裝置組成的一體照明獲取組件1由掃描裝置8帶動(dòng);而掃描裝置8按裝在頭盔裝置7上，掃描裝置使照明獲取組件1始終以瞳孔為中心對(duì)眼底進(jìn)行掃描。
頭盔裝置包括頭盔外殼、緊固部件72、直流電源73、和內(nèi)部引線71，并由電纜線9與計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器及錄像機(jī)相連接。
掃描裝置8是由二個(gè)微型電機(jī)、二個(gè)齒輪、二個(gè)齒條及連接支架組成。頭盔固定在被檢者頭部，直流電源73按裝在頭盔內(nèi)，靜齒條85固定在頭盔裝置7上，與靜齒條85相正交的方向上設(shè)置帶有電動(dòng)機(jī)86的動(dòng)齒條81，通過(guò)電動(dòng)機(jī)86的小齒輪84與靜齒條85齒合并作左右動(dòng)行，在動(dòng)齒條81上設(shè)置有電動(dòng)機(jī)82通過(guò)其小齒輪83相齒合，照明獲取組件1與電動(dòng)機(jī)82固定在一起，通過(guò)電動(dòng)機(jī)82的齒輪83及連接支架可帶動(dòng)照明獲取組件1沿動(dòng)齒條81作上下運(yùn)行。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程保持照明獲取組件1以被檢者瞳孔為中心沿二條齒條的二個(gè)方向在80°范圍內(nèi)對(duì)眼底掃描。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)時(shí)眼底圖像獲取及處理方法，包括照明眼底和獲取眼底圖像并處理，其特征在于a.利用多個(gè)特定波段的光束，經(jīng)環(huán)狀光纖(13)、厚透鏡(14)、被檢者瞳孔照明眼底；b.利用自聚焦透鏡(151)和(153)、棒透鏡(152)、電荷耦合器件(16)(CCD)構(gòu)成的眼底圖像獲取部分的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)眼底不同位置圖像進(jìn)行掃描接收；c.電荷耦合器件(16)所接收的圖像信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)視器(3)、計(jì)算機(jī)(2)和錄像機(jī)(4)；利用監(jiān)視器(3)對(duì)眼底圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察；利用錄像機(jī)(4)對(duì)所觀察圖像進(jìn)行記錄存檔及對(duì)不同時(shí)間的圖像進(jìn)行疊加對(duì)比；利用計(jì)算機(jī)(2)對(duì)觀察圖像或存檔圖像進(jìn)行處理、分析及控制傳輸；d.照明裝置、接收裝置及其掃描結(jié)構(gòu)(8)設(shè)置在被檢者頭戴的頭盔裝置(7)上，頭盔裝置(7)通過(guò)電纜線(9)與監(jiān)視器(3)、計(jì)算機(jī)(2)、錄像機(jī)(4)設(shè)備及電源連接，并接受計(jì)算機(jī)(2)的控制指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)時(shí)眼底圖像獲取及處理方法，其特征在于所說(shuō)的眼底圖像通過(guò)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星移動(dòng)通訊傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)距離圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)時(shí)眼底圖像獲取及處理方法規(guī)定的裝置，包括照明裝置、圖像獲取裝置、處理裝置和掃描裝置，其特征在于a.照明裝置由光源(11)、濾光片圓盤(12)、環(huán)狀光纖(13)和厚透鏡(14)組成;光源(11)為發(fā)光二極管及小白熾燈，在光源前分別加置420-450納米、450-490納米、550-580納米、590-610納米波段濾光片來(lái)獲得可見光及近紅外范圍的多波段照明;照明光束經(jīng)過(guò)濾光片后由環(huán)狀光纖(13)傳輸?shù)胶裢哥R(14)，經(jīng)被檢者瞳孔均勻地照明眼底;b.眼底圖像獲取裝置由電荷耦合器件(16)配置自聚焦透鏡-棒透鏡-自聚焦透鏡組合件(15)組成，透鏡組合件(15)與照明裝置的厚透鏡(14)同軸安裝，眼底圖像經(jīng)透鏡組合件(15)成像到電荷耦合器件(16)的接收面上;c.照明裝置與眼底圖像獲取裝置組成一體的照明獲取組件(1)由掃描裝置(8)帶動(dòng)，而掃描裝置(8)安裝在頭盔裝置(7)上;掃描裝置(8)是由二個(gè)電動(dòng)機(jī)、二個(gè)齒輪、二條齒條及連接支架組成，其結(jié)構(gòu)是靜齒條(85)固定在頭盔裝置(7)上，與靜齒條(85)相正交的方向上設(shè)置帶有電動(dòng)機(jī)(86)的動(dòng)齒條(81)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)(86)的小齒輪(84)與靜齒條(85)齒合并作左右運(yùn)行，在動(dòng)齒條(81)上設(shè)置有電動(dòng)機(jī)(82)通過(guò)其小齒輪(83)與齒條(81)相齒合，照明獲取組件(1)與電動(dòng)機(jī)(82)固定在一起，通過(guò)電動(dòng)機(jī)(82)的小齒輪(83)及連接支架帶動(dòng)照明獲取組件(1)沿動(dòng)齒條(81)作上下運(yùn)行，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程保持照明獲取組件(1)以被檢者瞳孔為中心沿二條齒條方向在±40°范圍內(nèi)對(duì)眼底掃描;d.通過(guò)電纜(9)將電荷耦合器件(16)獲取的眼底圖像傳輸?shù)斤@示、記錄和處理圖像的監(jiān)視器(3)、錄像機(jī)(4)和計(jì)算機(jī)(2)。
全文摘要
本發(fā)明是一種實(shí)時(shí)眼底圖像獲取與處理方法及其裝置。利用指定波段的光束經(jīng)過(guò)環(huán)狀光纖、厚透鏡、瞳孔照明眼底；利用自聚焦透鏡一棒透鏡一自聚焦透鏡組合件將眼底圖像成像于電荷耦合器件上；由掃描裝置以瞳孔為中心實(shí)施照明和圖像獲取裝置對(duì)眼底掃描；電荷耦合器件將眼底圖像傳輸?shù)奖O(jiān)視器、錄像機(jī)和計(jì)算機(jī)，進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察、記錄存檔、疊加對(duì)比及遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)傳輸，利用專家系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，有利于臨床快速診斷和遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)會(huì)診。
文檔編號(hào)A61B3/10GK1101249SQ9411221
公開日1995年4月12日 申請(qǐng)日期1994年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月24日
發(fā)明者王汝笠, 傅艷紅, 華鐵均, 陳高峰, 鄔志君, 殷宗敏, 裘偉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所