一種基于安卓的眼底成像方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于安卓的眼底成像方法，在拍取眼底圖像時，利用紅外光和圖像預處理算法對瞳孔位置進行定位，找到拍取圖像的最佳位置，當按下拍照鍵時，瞬間閃光并拍照，得到高清眼底圖像。本發(fā)明通過更改安卓默認的暗光下拍照邏輯，在拍照時不需要用藥物涂抹散瞳，也不需要使用強光照射眼睛，有效地避免了傳統(tǒng)眼底成像方法對眼睛造成的傷害，在操作簡便的同時，獲得了高清圖像，方便用戶對眼底情況作出更好的判斷。
【專利說明】
一種基于安卓的眼底成像方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于眼底成像領域，尤其涉及一種基于安卓的眼底成像方法。
【背景技術】
[0002] 在光線較暗或沒有光線的環(huán)境下，傳統(tǒng)的安卓系統(tǒng)設置有默認的暗光拍照功能。 首先，打開攝像頭，點擊拍照，閃光燈打開，進行預閃光;接著，閃光燈自動關閉，短暫時間 后，閃光燈與Camera Sensor(攝像機傳感器)曝光同步拍照，獲取亮度最佳的照片。
[0003] 眼底是眼睛這一感覺器官的一個重要組成部分，眼睛的大部分病變來自于眼底。 同時眼底分布著大量的各種動靜脈血管，通過對眼底脈絡膜及視網(wǎng)膜的觀察分析，人們能 夠對許多疾病做早期診斷和預防，諸如動靜脈血栓、糖尿病、小動脈硬化斷裂、腎病和腫瘤 等疾病，這些都可根據(jù)眼底的變化癥狀做早期的診斷和預防。因此，眼底成像技術尤為重 要。
[0004] 傳統(tǒng)的眼底成像方法是散瞳成像，這種方法不僅需要在眼睛上涂抹藥物，麻痹睫 狀肌，達到散瞳效果，還需要強光直射眼睛。散瞳成像法對眼睛的傷害較大，尤其是年紀較 小的兒童，這種方法完全不適用。與此同時，安卓默認的暗光拍照模式完全不適用于眼底成 像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出了一種基于安卓的眼底成像方法，在對眼 底進行拍照時，利用紅外燈引導瞳孔定位，實現(xiàn)瞬間閃光成像，避免了強光直射對眼睛造成 的傷害。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)上述技術目的的。
[0007] -種基于安卓的眼底成像方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟（1)，手持式眼底照相機處于拍照界面，打開攝像頭，此時紅外燈處于開啟狀 態(tài)；
[0009] 步驟(2)，將手持式眼底照相機的設備鏡頭罩在待檢測眼底的眼睛上，通過紅外燈 照射可以預覽到眼睛；
[0010] 步驟(3)，調(diào)整手持式眼底照相機的位置，通過圖像處理算法自動檢測瞳孔位置； [0011 ]步驟(4)，待手持式眼底照相機移動到能清楚的拍攝到瞳孔的位置時，保持手持式 眼底照相機不動；
[0012] 步驟(5)，按下拍照按鍵，紅外燈關閉，瞬間閃光并拍照，獲得眼底圖像；
[0013] 步驟(6)，通過圖像預處理算法對眼底圖像進行處理，獲得亮度最佳、質量最好的 眼底圖像。
[0014] 進一步，所述步驟(3)的圖像處理算法，包括以下步驟：
[0015] 步驟1)，攝像頭拍攝一張眼底的圖像I[x，y]，以圖像的左下點為原點0建立直角坐 標系x〇y，對圖像進行灰度化處理，得到灰度圖像Hx，y]，其中Hx，y]代表采集的原始圖像 中第X行、第y列像素的灰度值，X、y為大于等于O的整數(shù)；
[0016] 步驟2)，通過改進的Roberts邊緣算法檢測眼睛中虹膜和鞏膜相連的邊界，采用3 X3的檢測窗口遍歷整張圖像，在8連通像素鄰域內(nèi)，分別計算水平方向、垂直方向、45°方向 以及135°方向上的梯度值;其中，水平方向上的梯度值Po[x，y] = I Ii[x_l，y]_Ii[x+l，y] I， 垂直方向上的梯度值P9〇[x，y]= I Ii[x，y-l]_Ii[x，y+l] I，45°方向上的梯度值Pi35[x，y] = Ii[x-l，y-l]-Ii[x+l，y+l] I，135°方向上的梯度值P45[x，y]= I Ii[x+l，y-l]-Ii[x_l，y+l] I ; 接著，計算8連通像素鄰域內(nèi)總的梯度值M[x，y]，M[x，y]=P〇[x，y]+P9()[x，y]+Pi35[x，y]+P45 4,7]，并將總的梯度值蟣1， 7]與設定的閾值1進行比較，得到二值化后邊緣圖像(：[^7]，
[0017] 步驟3)，對得到的邊緣圖像C[x，y]中所有像素點，用兩點之間距離的公式進行運 算，求出不同像素點之間的距離值，找出距離值最大的兩個像素點，距離值最大的兩個像素 點有很多組，只需要一組;接著，求距離值最大的兩個像素點的坐標的平均值，得到眼睛瞳 孔中心位置的坐標，即檢測到瞳孔位置。
[0018] 進一步，所述步驟(5)的具體內(nèi)容是：當按下拍照按鍵時，紅外燈關閉，閃光燈延遲 50ms之后開始閃光，持續(xù)時間為150~200ms ,Camera Sensor將在閃光燈開始閃光之后 IOOms時開始曝光。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是：
[0020] (1)本發(fā)明將設備鏡頭罩在待檢測眼底的眼睛上，免散瞳，不需要藥物涂抹散瞳， 既省略了涂抹的步驟，又減少藥物對眼睛的傷害。
[0021] (2)本發(fā)明利用安卓拍照成像原理，可實現(xiàn)瞬間閃光拍照，操作簡便，同時，無需像 傳統(tǒng)方法一樣用強光直射拍照，有效保護了眼睛。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明一種基于安卓的眼底成像方法的流程圖；
[0023]圖2為本發(fā)明3X3的檢測窗□及方向；
[0024] 圖3為本發(fā)明可見光閃光和Camera Sensor同步曝光的示意圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明得到的高清眼底圖像。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的描述，但本發(fā)明的保護范圍并不 限于此。
[0027] 如圖1所示，一種基于安卓的眼底成像方法，包括步驟：
[0028] 步驟（1)，手持式眼底照相機處于拍照界面，打開攝像頭，此時紅外燈處于開啟狀 ??τ O
[0029] 步驟(2)，將手持式眼底照相機的設備鏡頭罩在待檢測眼底的眼睛上，通過紅外燈 照射可以預覽到眼睛。
[0030] 步驟(3)，調(diào)整手持式眼底照相機的位置，通過圖像處理算法自動檢測瞳孔位置；
[0031] 1)，攝像頭拍攝一張眼底的圖像I[x，y]，以圖像的左下點為原點0建立直角坐標系 x〇y，對圖像進行灰度化處理，得到灰度圖像Hx，y]，其中Hx，y]代表采集的原始圖像中第 X行、第y列像素的灰度值，x、y為大于等于〇的整數(shù)；
[0032] 2)，通過改進的Roberts邊緣算法檢測眼睛中虹膜和鞏膜相連的邊界，采用3X3的 檢測窗口遍歷整張圖像(如圖2所示），在8連通像素鄰域內(nèi)，分別計算水平方向、垂直方向、 45°方向以及135°方向上的梯度值;其中，水平方向上的梯度值Po[x，y]= I Ii[x_l，y]_Ii[x+ I，y] I，垂直方向上的梯度值P9〇[x，y]= I Ii[x，y-l]_Ii[x，y+l] I，45°方向上的梯度值P135 [x，y]= I Ii[x-l，y-l]-Ii[x+l，y+l] I，135。方向上的梯度值P45[x，y]= I Ii[x+l，y-l]-Ii[x_ I，y+l] I ;接著，計算8連通像素鄰域內(nèi)總的梯度值M[x，y]，M[x，y]=P〇[x，y]+P9()[x，y]+Pi35 [^7]+?4 5[1，7]，并將總的梯度值紙1，7]與設定的閾值1進行比較，得到二值化后邊緣圖像〇
[x,y]
[0033] 3)，對得到的邊緣圖像C[x，y]中所有像素點，用兩點之間距離的公式進行運算，求 出不同像素點之間的距離值，找出距離值最大的兩個像素點（有很多組，只需要一組即可）； 接著，求距離值最大的兩個像素點的坐標的平均值，得到眼睛瞳孔中心位置的坐標，即檢測 到瞳孔位置。
[0034] 步驟(4)，待手持式眼底照相機移動到能清楚的拍攝到瞳孔的位置時，保持手持式 眼底照相機不動。
[0035]步驟(5)，按下拍照按鍵，紅外燈關閉，閃光燈延遲50ms之后開始閃光，持續(xù)時間為 150~200ms，如圖3所示，本發(fā)明實施例中閃光燈持續(xù)時間為200ms，Camera Sensor將在閃 光燈開始閃光之后100ms時開始曝光，獲得眼底圖像。
[0036] 步驟(6)，通過多級加權中值濾波法對眼底圖像進行處理:首先對步驟(5)獲得的 眼底圖像進行灰度轉化，得到灰度圖像x(m，n)，其中x(m，n)代表灰度圖像中第m行、第η列像 素的灰度值，m、n為大于等于0的整數(shù)；以待處理的像素點為中心，取一個大小為L=2N+1的 矩形窗口（N為大于0的整數(shù)），將該窗口分成四個子窗口，設當前的像素點為x(m，n)，那么四 個子窗口的定義為Wi(m，n) = {x(m，n_i) ;_N<i<N}，W2(m，n) = {x(m_i，n) ;_N<i<N}，W3 (m，n) = {x(m+i，n_i) ，W4(m，n) = {x(m_i，n_i) ，評1、評2、13、14分別表示 沿水平方向、垂直方向、45°方向以及135°方向的一維窗口，再分別求這四個子窗口內(nèi)像素 灰度的中值Zi(m，n)、Z2(m，n)、Z3(m，n)、Z4(m，n)，多級加權中值濾波法的最后輸出為：
;多級加權中值濾波法可去除拍攝眼底圖像過程中混入的部分噪聲， 大大提高圖像的質量。本發(fā)明獲得的眼底圖像如圖4所示。
[0037] 上述列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明， 它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變 更均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種基于安卓的眼底成像方法，其特征在于，包括W下步驟： 步驟（1 )，手持式眼底照相機處于拍照界面，打開攝像頭，此時紅外燈處于開啟狀態(tài)； 步驟(2)，將手持式眼底照相機的設備鏡頭罩在待檢測眼底的眼睛上，通過紅外燈照射 可W預覽到眼睛； 步驟(3)，調(diào)整手持式眼底照相機的位置，通過圖像處理算法自動檢測瞳孔位置； 步驟(4)，待手持式眼底照相機移動到能清楚的拍攝到瞳孔的位置時，保持手持式眼底 照相機不動； 步驟巧），按下拍照按鍵，紅外燈關閉，瞬間閃光并拍照，獲得眼底圖像； 步驟(6)，通過圖像預處理算法對眼底圖像進行處理，獲得亮度最佳、質量最好的眼底 圖像。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于安卓的眼底成像方法，其特征在于，所述步驟(3)的 圖像處理算法，包括W下步驟： 步驟1)，攝像頭拍攝一張眼底的圖像I[x，y]，W圖像的左下點為原點0建立直角坐標系 xoy，對圖像進行灰度化處理，得到灰度圖像Ii[x，y]，其中Ii[x，y]代表采集的原始圖像中第 X行、第y列像素的灰度值，x、y為大于等于0的整數(shù)； 步驟2)，通過改進的3〇66的8邊緣算法檢測眼睛中虹膜和鞏膜相連的邊界，采用3X3的 檢測窗口遍歷整張圖像，在8連通像素鄰域內(nèi)，分別計算水平方向、垂直方向、45°方向W及 135°方向上的梯度值;其中，水平方向上的梯度值Po[x，y]= I Ii[x-1，y]-Ii[x+l，y]，垂直方 向上的梯度值P9〇[x，y]= I Ii[x，;y-1]-Ii[x，y+1]，45°方向上的梯度值Pi3日[x，y]= I Ii[x-1， y-l]-Ii[x+l，y+l] ,135°方向上的梯度值P45[x，y]= I Ii[x+1，y-l]-Ii[x-l，y+l];接著，計算 8連通像素鄰域內(nèi)總的梯度值M[x,y]，M[x,y]=P〇[x,y]+P9〇[x，y]+Pi35[x，y]+P45[x，y]，并將 總的梯度值M[x，y]與設定的闊值τ進行比較，得到二值化后邊緣圖像C[x，y]， 「 1 (]，Μ 兀，V > Γ 「- Υ ; [ο, Μ [λ% V'] < τ 步驟3)，對得到的邊緣圖像C[x，y]中所有像素點，用兩點之間距離的公式進行運算，求 出不同像素點之間的距離值，找出距離值最大的兩個像素點，距離值最大的兩個像素點有 很多組，只需要一組;接著，求距離值最大的兩個像素點的坐標的平均值，得到眼睛瞳孔中 屯、位置的坐標，即檢測到瞳孔位置。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于安卓的眼底成像方法，其特征在于，所述步驟(5)的 具體內(nèi)容是：當按下拍照按鍵時，紅外燈關閉，閃光燈延遲50ms之后開始閃光，持續(xù)時間為 150~200ms，Camera Sensor將在閃光燈開始閃光之后100ms時開始曝光。
【文檔編號】A61B3/12GK106073698SQ201610414275
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月14日 公開號201610414275.9, CN 106073698 A, CN 106073698A, CN 201610414275, CN-A-106073698, CN106073698 A, CN106073698A, CN201610414275, CN201610414275.9
【發(fā)明人】許楨英, 朱建棟, 洪紅, 張琦, 許冉冉
【申請人】江蘇大學