一種補(bǔ)償式消除變體位誤差的眼震全圖的檢測方法和裝置的制造方法
【專利說明】一種補(bǔ)償式消除變體位誤差的眼震全圖的檢測方法和裝置 所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種補(bǔ)償式消除變體位誤差的眼震全圖的檢測方法和裝置，尤其補(bǔ)償 頭部微動干擾測量結(jié)果的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的發(fā)展，人們用眼習(xí)慣的改變，眼部疾病呈高發(fā)態(tài)勢，眼球震顫（簡稱眼 震）是神經(jīng)科和眼科臨床上常見的癥狀，按運(yùn)動表現(xiàn)分為水平性眼震、垂直性眼震、旋轉(zhuǎn)性 眼震，按病因分為跟性眼震、前庭性眼震、中樞性眼震、先天性特發(fā)性眼震，不同病因的震顫 表現(xiàn)有部分類似，容易造成誤診，所以精確的眼震全圖對正確診斷尤為重要。目前眼震檢 測方法有兩種：一種是電位式檢測法，即檢測角膜和視網(wǎng)膜之間的電位差，間接測得眼球震 顫情況，這種方法獲得的電位差十分微小，天氣變化、皮膚狀況等常見因素會對結(jié)果產(chǎn)生很 大的干擾；另一種方法是視頻圖像檢測法，克服了以上缺點，直接檢測眼球運(yùn)動，但這種方 法仍存在以下缺點：一是眼球運(yùn)動幅值本身很小，頭部和身體微動會對測量結(jié)果產(chǎn)生較大 的誤差，目前有一種眼罩式或頭戴式眼震檢測裝置，測量的是眼球相對于頭骨的位移，但這 種方法仍然沒有考慮頭部相對于被觀察物的運(yùn)動對眼球運(yùn)動的影響，沒有消除這個較大的 誤差，這個誤差特別容易導(dǎo)致醫(yī)生對周圍性自發(fā)性眼震疾病嚴(yán)重等級的劃分做出錯誤的判 斷；二是目前的眼震視頻檢測數(shù)據(jù)，是若干個時間點的眼球狀態(tài)數(shù)據(jù)，而不是一個時段內(nèi)連 續(xù)的眼球運(yùn)動軌跡，這是不能完整描述病情的；三是目前眼震檢測設(shè)備中被觀察物為發(fā)光 二極管組成的點陣屏，其亮點的閃爍對眼球刺激較大，會引起眼球的收縮，影響測量結(jié)果； 四是目前的眼震視圖設(shè)備體積較大，安裝固定要求很高，不便于移動和攜帶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是：提供一種補(bǔ)償式消除變體位誤差的眼震全圖的檢測方法和裝 置，用以消除眼震檢測中干擾因素，尤其是頭部微動造成的測量誤差，以及由于亮點閃爍刺 激引起的眼球收縮對測量造成的干擾，使測量結(jié)果更加精確。全過程跟蹤眼球運(yùn)動，分別繪 制出固定體位和變體位檢測中，連續(xù)的眼球水平運(yùn)動軌跡圖、垂直運(yùn)動軌跡圖、水平震顫幅 度軌跡圖、垂直震顫幅度軌跡圖、眼球旋轉(zhuǎn)震顫角度圖，確定眼震方向，進(jìn)而判斷病情。將檢 測設(shè)備體積大大減小，便于移動和攜帶，可在移動醫(yī)療車、臨時搭建醫(yī)療場所使用。
[0004] 為解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：通過帶有定位標(biāo)志點的頭盔，在跟蹤定位 眼球瞳孔運(yùn)動的同時，跟蹤相同時間點的頭部運(yùn)動軌跡，并換算成眼球部位的相應(yīng)位移，兩 組數(shù)據(jù)疊加，得到眼球運(yùn)動軌跡的精確數(shù)據(jù)。再根據(jù)投影屏光點運(yùn)動，計算出眼球應(yīng)該跟 隨光點移動而做出的跟隨運(yùn)動軌跡，眼球運(yùn)動軌跡與跟隨運(yùn)動軌跡的差值，就是眼震幅度 的數(shù)據(jù)值；被觀察物采用投影儀投射到投影屏的圖像，消除原來發(fā)光二極管對眼球的刺激； 座椅、投影屏、投影儀都采用通用器材，減少了專用設(shè)備的體積，具體技術(shù)方案是：一種補(bǔ)償 式消除變體位誤差的眼震全圖的檢測方法為以下檢測步驟：
[0005] SO :圖像初始化：視頻拍攝頭盔與固定桿連接，被檢測者坐正，面部垂直，系統(tǒng)對 瞳孔位置和頭頂定位光標(biāo)進(jìn)行原點定位和反光強(qiáng)度初值設(shè)定；
[0006] Sl :按照指示，觀察投影屏上的光點，投影屏距被檢測者1米，進(jìn)行自發(fā)性眼震試 驗、凝視試驗、凝視垂直、掃視試驗、平穩(wěn)跟蹤試驗、視動性眼震試驗：
[0007] S2 :根據(jù)Sl步驟拍攝瞳孔的圖像視頻，跟蹤瞳孔圓心的位置變化，測量并計算出 固定體位的瞳孔水平、垂直和旋轉(zhuǎn)角度的數(shù)據(jù)，確定眼震方向；
[0008] S3 :將視頻拍攝頭盔從固定桿上拆卸下來，按照指示，以不同體位觀察投影屏上 的光點，進(jìn)行位置頭試驗、變體位試驗，拍攝兩眼瞳孔圓心運(yùn)動、頭頂形心紅色標(biāo)志點和端 點綠色標(biāo)志點的運(yùn)動；
[0009] S4 :根據(jù)S3步驟拍攝瞳孔的圖像視頻，跟蹤瞳孔圓心的位置變化，測量并計算出 時間連續(xù)的瞳孔水平、垂直和角度的運(yùn)動數(shù)據(jù)；
[0010] S5 :根據(jù)S3步驟拍攝頭頂定位光標(biāo)的圖像視頻，跟蹤頭部的位置變化，測量并計 算出時間連續(xù)的頭部水平、垂直和角度的運(yùn)動數(shù)據(jù)，再根據(jù)頭盔半徑，將頭部位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化 成眼球位置的位移數(shù)據(jù)；
[0011] S6 :將S4步驟得到的瞳孔運(yùn)動數(shù)據(jù)與S5步驟得到的頭部運(yùn)動數(shù)據(jù)疊加，得到連續(xù) 的眼球運(yùn)動軌跡圖。
[0012] S7 :根據(jù)S3步驟中光點的運(yùn)動，計算出眼球跟隨光點的跟隨運(yùn)動軌跡，S6步驟得 到的眼球運(yùn)動軌跡與眼球跟隨運(yùn)動軌跡的差值就是眼球震顫幅度的精確數(shù)據(jù)。
[0013] 進(jìn)一步的是，繪制了檢測時段內(nèi)眼球連續(xù)的運(yùn)動軌跡，分別繪制固定體位和變體 位檢測中，眼球水平運(yùn)動軌跡、垂直運(yùn)動軌跡、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動軌跡。
[0014] 進(jìn)一步的是，對拍攝圖像進(jìn)行二值化處理變?yōu)榛叶葓D像，使用Gabor濾波器模塊 提取圖像特征，得到圖像邊緣，獲取跟蹤物半徑、位移計運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)，Gabor濾波器方向取 8個，頻率取5個。
[0015] 進(jìn)一步的是，S2所訴的確定眼震方向的方法是對眼球位移函數(shù)進(jìn)行一個周期內(nèi)的 時間求導(dǎo)，絕對值大的表示眼震運(yùn)動速度快，定為快相進(jìn)而確定眼震方向，
[0016] 眼球水平運(yùn)動速度：Vh(S) = ^
[0017] 其中STx為瞳孔水平位移，dt為對水平位移進(jìn)行時間求導(dǎo)，
[0018] 眼球垂直運(yùn)動速度：Vv(S) = ^
[0019] 其中STy為瞳孔水平位移，dt為對垂直位移進(jìn)行時間求導(dǎo)，醫(yī)療上眼震慢相為前 庭刺激所引起；快相則為中樞矯正性運(yùn)動。眼球運(yùn)動的慢相朝向前庭興奮性較低的一側(cè)，快 相朝向前庭興奮性較高的一側(cè)。
[0020] 進(jìn)一步的是，S2所訴的自發(fā)性眼震試驗、凝視試驗的水平和垂直眼球震顫幅度和 眼球旋轉(zhuǎn)角度的計算方法，消除了被檢測者頭部微動和身體傾斜的干擾，具體方法如下：根 據(jù)拍攝圖像視頻確定瞳孔圓心位移軌跡T (X，y，t)，其中X為軌跡水平方向位移，y為軌跡 垂直方向位移，t為時間；
[0021] 瞳孔圓心位移為：ST(x，y，t) = T(x，y，t)-T0(x，y，0)
[0022] 其中TO (x，y，0)為SO步驟確定的瞳孔圓心初始位置，
[0023] 眼球旋轉(zhuǎn)角度 α(α, t) = tarr1^，
[0024] 其中STy為瞳孔垂直方向的位移，ST $瞳孔水平方向的位移
[0025] 投影屏上光點位移為G (X，y，t)米，投影屏與被檢查者距離為L米，則任意時刻視 線凝視光點時，瞳孔相應(yīng)的跟隨位移為GT，跟隨旋轉(zhuǎn)角度為Ga，公式為：
[0026] 跟隨位移：GT(x，y，t) = G(x，y，t) XR0 + L
[0027] 其中RO為眼球半徑，G(x，y，t)為投影屏上光點在t時刻的水平和垂直位移
[0028] 跟隨旋轉(zhuǎn)角度：G〇c = tan-1^ ,其中GT5^P GTy為跟隨位移水平和垂直方向的分 量。
[0029] 眼球震顫幅度為瞳孔位移ST (X，y，t)和跟隨位移GT (X，y，t)的差值，公式為：
[0030] 眼球震顫幅度：Δ ST (X，y，t) = ST (X，y，t) -GT (X，y，t)
[0031] 眼球旋轉(zhuǎn)角度的偏差值為眼球旋轉(zhuǎn)角度α (a，t)與跟隨旋轉(zhuǎn)角度Ga的差值，公 式為：
[0032] 眼球震顫旋轉(zhuǎn)角度：Δ a (a，t) = a (a，t)_Ga
[0033] 進(jìn)一步的是，S5所訴的頭部水平和垂直運(yùn)動的計算方法以及與眼球運(yùn)動疊加的方 法如下：頭部不固定時，根據(jù)定位光標(biāo)形心紅色標(biāo)志點的坐標(biāo)，確定頭部位移軌跡HG (X，z， t)，
[0034] 頭部水平轉(zhuǎn)角Hahfa，t) = tan_1^|，其中HGz為頭部前后方向位移，HGx為頭部 水平方向的位移；
[0035] 頭部垂直轉(zhuǎn)角此"《，t) =C0s-I7^g:=),
[0036] 其中L(X，y，t)為頭藍(lán)定位光標(biāo)端點綠色標(biāo)志點位移坐標(biāo)，0(x，y，t)為頭藍(lán)定位 光標(biāo)形心紅色標(biāo)志點位移坐標(biāo)，L(x0, y0,0)為頭藍(lán)定位光標(biāo)SO步驟初始化時的端點綠色 標(biāo)志點位移坐標(biāo)，〇(x〇，y〇,〇)為頭盔定位光標(biāo)SO步驟初始化時形心紅色標(biāo)志點位移坐標(biāo)， 頭部位移和眼球位移疊加，得到眼球在頭部不固定時的運(yùn)動軌跡
[0037] 眼球水平位移：ST ' （X，t) = T (X，t) -TO (X，0) +HG (X，t) +H a h ( a，t) X RH
[0038] 其中T (x，t)為瞳孔水平位移軌跡，TO (x，0)為瞳孔初始水平位置，HG (x，z，t)為 頭部位移軌跡，H a h ( a，