一體式瞳孔測(cè)量裝置、使用該裝置的數(shù)據(jù)處理方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種一體式瞳孔測(cè)量裝置，包括主機(jī)和傳感器，所述主機(jī)為一體結(jié)構(gòu)，所述傳感器的探頭為弧面探頭，所述探頭由所述主機(jī)的端部伸出。還公開了更為精確的數(shù)據(jù)處理方法，以及更為方便的中央控制系統(tǒng)，采用上述技術(shù)方案后，主機(jī)為一體結(jié)構(gòu)，傳感器的探頭為弧面探頭，便于攜帶，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確。
【專利說明】
一體式瞳孔測(cè)量裝置、使用該裝置的數(shù)據(jù)處理方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種一體式瞳孔測(cè)量裝置、使用該裝置的數(shù)據(jù)處理方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]瞳孔是眼睛內(nèi)虹膜中心的小圓孔，當(dāng)瞳孔受到刺激或者人體受到刺激時(shí)，瞳孔的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生變化，這樣的變化可以反映出人體的當(dāng)前身體狀況。
[0003]當(dāng)前臨床主要使用的瞳孔檢測(cè)方式主要為光學(xué)方式，使用光源刺激受檢者瞳孔，使用帶標(biāo)尺的放大鏡測(cè)出被檢測(cè)者瞳孔的大小及通孔隨燈光亮度變化而產(chǎn)生的變化率。這樣的檢測(cè)過程需要受檢者主動(dòng)睜開眼睛，或者被動(dòng)有測(cè)試人員強(qiáng)制掰開眼瞼，檢測(cè)過程主觀，不同的檢測(cè)人員因?yàn)橹饔^差異，會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，一致性較差。
[0004]當(dāng)前主流超聲設(shè)備可完成瞳孔檢測(cè)，使用已有的線陣換能器，臺(tái)式或者便攜超聲設(shè)備來進(jìn)行檢查，設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，且無法對(duì)瞳孔數(shù)值進(jìn)行記錄、分析、預(yù)警，使得這種先進(jìn)的超聲瞳孔測(cè)量方式應(yīng)用受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、使用方便、測(cè)量準(zhǔn)確的一體式瞳孔測(cè)量裝置、使用該裝置的數(shù)據(jù)處理方法和系統(tǒng)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一體式瞳孔測(cè)量裝置，包括主機(jī)和傳感器，所述主機(jī)為一體結(jié)構(gòu)，所述傳感器的探頭為弧面探頭，所述探頭由所述主機(jī)的端部伸出。
[0007]所述主機(jī)上設(shè)有一個(gè)觸摸屏。
[0008]所述主機(jī)內(nèi)設(shè)有超聲處理系統(tǒng)，所述觸摸屏與所述超聲處理系統(tǒng)電連接，所述觸摸屏接收的觸摸信號(hào)送到所述超聲處理系統(tǒng)，經(jīng)所述超聲處理系統(tǒng)分析處理得出需要執(zhí)行的操作命令，再將該操作命令所對(duì)應(yīng)的顯示內(nèi)容送至所述觸摸屏進(jìn)行顯示。
[0009]所述探頭與所述主機(jī)的端部為可拆卸連接。
[0010]所述主機(jī)上設(shè)有無線充電裝置。
[0011]所述主機(jī)上設(shè)有面部識(shí)別裝置、指紋識(shí)別裝置和虹膜識(shí)別裝置的至少其中之一。
[0012]上述的一體式瞳孔測(cè)量裝置的數(shù)據(jù)處理方法，將所述傳感器的探頭放于眼瞼表面，通過對(duì)回波信號(hào)接收、波束合成和信號(hào)處理及成像，獲取瞳孔及其他眼部結(jié)構(gòu)清晰的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)超聲圖像；
[0013]所述超聲處理系統(tǒng)的圖像后處理模塊利用Snake模型邊緣檢測(cè)算法進(jìn)行眼部超聲圖像中瞳孔目標(biāo)的自動(dòng)提取和測(cè)量；
[0014]Snake模型邊緣檢測(cè)算法首先在圖像中初始化一個(gè)閉合曲線作為瞳孔目標(biāo)的初始輪廓，該閉合曲線形狀任意，但要保證該閉合曲線完全包括瞳孔目標(biāo)；
[0015]構(gòu)建Snake模型的能量方程，在閉合曲線上選擇若干個(gè)控制點(diǎn)，利用圖像信息、夕卜部限制和曲線的平滑性與連續(xù)性定義一個(gè)能量方程，該能量方程由兩部分組成:規(guī)范曲線形狀平滑且連續(xù)的內(nèi)能量，和衡量靠近目標(biāo)瞳孔邊緣程度的外能量；
[0016]根據(jù)所構(gòu)建的能量方程計(jì)算出表示曲線控制點(diǎn)受力的歐拉方程，按照各個(gè)控制點(diǎn)的受力對(duì)曲線變形，直至能量方程達(dá)到最小值為止，曲線收斂至瞳孔邊緣；
[0017]Snake模型綜合利用圖像中的信息和先驗(yàn)知識(shí)獲得一個(gè)更為精確的結(jié)果。
[0018]使用上述的一體式瞳孔測(cè)量裝置的中央控制系統(tǒng)，包括瞳孔測(cè)量裝置、數(shù)據(jù)中心和移動(dòng)設(shè)備，所述瞳孔測(cè)量裝置、數(shù)據(jù)中心和移動(dòng)設(shè)備之間通過加密數(shù)據(jù)進(jìn)行無線通訊。
[0019]所述數(shù)據(jù)中心與至少兩個(gè)瞳孔測(cè)量裝置進(jìn)行無線通訊。
[0020]所述瞳孔測(cè)量裝置與至少兩個(gè)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行無線通訊。
[0021]所述瞳孔測(cè)量裝置傳送的數(shù)據(jù)為圖像數(shù)據(jù)或者僅包括瞳孔半徑以及瞳孔變化率。
[0022]采用上述技術(shù)方案后，主機(jī)為一體結(jié)構(gòu)，傳感器的探頭為弧面探頭，便于攜帶，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一體式瞳孔測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明使用上述一體式瞳孔測(cè)量裝置的中央控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是對(duì)瞳孔測(cè)量分析處理過程的原理框圖；
[0026]圖4是瞳孔變化率曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1所示，一體式瞳孔測(cè)量裝置，包括主機(jī)I和傳感器，所述主機(jī)I為一體結(jié)構(gòu)，所述傳感器的探頭3為弧面探頭，所述探頭3由所述主機(jī)的端部伸出?；∶嫣筋^設(shè)計(jì)，方便對(duì)瞳孔進(jìn)行測(cè)量，貼合眼球形狀，更易進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作。
[0028]所述主機(jī)具有防潑濺功能，易于清潔。整機(jī)沒有對(duì)外開放接口，整機(jī)可以封閉在玻璃屏幕、塑膠罩殼中，整機(jī)防水防潑。
[0029]所述主機(jī)上設(shè)有一個(gè)觸摸屏2。主機(jī)整體具有防液，防潑濺功能。觸摸屏可以采用多點(diǎn)觸摸，提供圖像縮放、移動(dòng)、點(diǎn)選感興趣區(qū)域等各種功能，該觸摸功能還帶有觸感反饋。
[0030]所述主機(jī)內(nèi)設(shè)有超聲處理系統(tǒng)，所述觸摸屏2與所述超聲處理系統(tǒng)電連接，所述觸摸屏2接收的觸摸信號(hào)送到所述超聲處理系統(tǒng)，經(jīng)所述超聲處理系統(tǒng)分析處理得出需要執(zhí)行的操作命令，再將該操作命令所對(duì)應(yīng)的顯示內(nèi)容送至所述觸摸屏2進(jìn)行顯示。
[0031]所述探頭與所述主機(jī)的端部為可拆卸連接，從而探頭可替換。
[0032]所述主機(jī)上設(shè)有無線充電裝置，使得一體式瞳孔測(cè)量裝置可進(jìn)行無線充電。
[0033]所述主機(jī)上設(shè)有面部識(shí)別裝置、指紋識(shí)別裝置和虹膜識(shí)別裝置的至少其中之一。該系統(tǒng)在進(jìn)行測(cè)量之前，可以使用臉型、指紋或者虹膜識(shí)別等方式來進(jìn)行病人信息記錄。
[0034]本發(fā)明一體式瞳孔測(cè)量裝置便于設(shè)備在急診科、無菌室進(jìn)行使用。
[0035]如圖2所示，使用上述的一體式瞳孔測(cè)量裝置的中央控制系統(tǒng)，包括瞳孔測(cè)量裝置、數(shù)據(jù)中心和移動(dòng)設(shè)備，所述瞳孔測(cè)量裝置、數(shù)據(jù)中心和移動(dòng)設(shè)備之間通過加密數(shù)據(jù)進(jìn)行無線通訊。所述數(shù)據(jù)中心與至少兩個(gè)瞳孔測(cè)量裝置進(jìn)行無線通訊。所述瞳孔測(cè)量裝置與至少兩個(gè)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行無線通訊。每個(gè)瞳孔測(cè)量裝置均可以向數(shù)據(jù)中心分發(fā)測(cè)量數(shù)據(jù)，同時(shí)每個(gè)瞳孔測(cè)量裝置可以主動(dòng)和其他移動(dòng)設(shè)備匹配，向獲得授權(quán)的移動(dòng)設(shè)備發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)。使用人員可以在瞳孔測(cè)量裝置、數(shù)據(jù)中心或者移動(dòng)設(shè)備上進(jìn)行數(shù)據(jù)查看與診斷。
[0036]數(shù)據(jù)中心可以分析瞳孔變化率，設(shè)置變化率預(yù)警，預(yù)警信息可以被推送到已經(jīng)互聯(lián)的移動(dòng)終端。對(duì)瞳孔數(shù)據(jù)的分析處理包括邊緣提取、瞳孔變化率計(jì)算。
[0037]所述瞳孔測(cè)量裝置傳送的數(shù)據(jù)可以是圖像數(shù)據(jù)，所述瞳孔測(cè)量裝置傳送的數(shù)據(jù)還可以僅包括瞳孔半徑以及瞳孔變化率，以降低數(shù)據(jù)存貯難度。系統(tǒng)可以在數(shù)據(jù)加密傳送之前進(jìn)行超聲圖像壓縮和瞳孔變化率壓縮，有利于數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)。
[0038]如圖3所示，瞳孔的測(cè)量分析處理過程主要包括:探頭信號(hào)獲取，波束合成，超聲成像，邊緣提取，半徑計(jì)算，瞳孔變化率計(jì)算。
[0039]所述瞳孔測(cè)量裝置中的超聲處理系統(tǒng)利用超聲探頭掃描眼球，無需受檢者主動(dòng)睜開眼睛，或者被動(dòng)掰開眼瞼進(jìn)行測(cè)量，而只是將超聲探頭放于眼瞼表面，通過對(duì)回波信號(hào)接收、波束合成和信號(hào)處理及成像，獲取瞳孔及其他眼部結(jié)構(gòu)清晰的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)超聲圖像。
[0040]所述超聲處理系統(tǒng)的圖像后處理模塊利用主動(dòng)輪廓模型(Snake模型)邊緣檢測(cè)算法進(jìn)行眼部超聲圖像中瞳孔目標(biāo)的自動(dòng)提取和測(cè)量，該算法是基于圖像整體能量最小化的曲線變形方法。
[0041]Snake模型算法首先在圖像中初始化一個(gè)閉合曲線作為瞳孔目標(biāo)的初始輪廓，形狀任意，要保證該閉合曲線完全包括瞳孔目標(biāo)。所述超聲處理系統(tǒng)提供兩種瞳孔目標(biāo)的提取模式:半自動(dòng)和全自動(dòng)模式。半自動(dòng)模式需要用戶在觸摸屏上的第一幀超聲圖像初始化瞳孔的大致位置和范圍，將瞳孔完全包含在此范圍之內(nèi)。全自動(dòng)模式用戶無需任何操作，系統(tǒng)根據(jù)先前采集圖像的瞳孔輪廓求出輪廓的平均形狀，自動(dòng)定位當(dāng)前圖像中的瞳孔位置，繪出初始閉合曲線。
[0042]構(gòu)建Snake模型的能量方程，在閉合曲線上選擇若干個(gè)控制點(diǎn)，充分利用圖像信息、外部限制和曲線的平滑性與連續(xù)性定義一個(gè)能量方程，能量方程由兩部分組成:規(guī)范曲線形狀平滑且連續(xù)的內(nèi)能量，和衡量靠近目標(biāo)瞳孔邊緣程度的外能量。檢測(cè)瞳孔邊緣的過程即最小化能量方程，一方面使曲線不斷向內(nèi)部緊縮并且保持平滑，另一方面保證曲線收斂至目標(biāo)瞳孔邊緣。
[0043]根據(jù)所構(gòu)建的能量方程計(jì)算出表示曲線控制點(diǎn)受力的歐拉方程，按照各個(gè)控制點(diǎn)的受力對(duì)曲線變形，直至能量方程達(dá)到最小值停止。曲線收斂至瞳孔邊緣。
[0044]Snake模型綜合利用圖像中的信息和先驗(yàn)知識(shí)，從而獲得一個(gè)更為精確的結(jié)果，提高算法的魯棒性。該模型是一個(gè)線性化模型，有利于實(shí)現(xiàn)和實(shí)時(shí)計(jì)算，便于應(yīng)用于所述瞳孔測(cè)量的實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)中。
[0045]超聲系統(tǒng)所成的圖像中瞳孔是一塊暗區(qū)域，通常位于圖像正中，但是人的眼球會(huì)不自主轉(zhuǎn)動(dòng)，眼球上翻或者側(cè)斜都會(huì)導(dǎo)致瞳孔邊緣模糊或者瞳孔成橢圓形，所以在snake算法提取的瞳孔圖像上自動(dòng)測(cè)量瞳孔的左右徑，從而得到當(dāng)前圖像上瞳孔的直徑。自動(dòng)測(cè)量瞳孔直徑的原理與手動(dòng)測(cè)量的方法一致，測(cè)量時(shí)選取整個(gè)瞳孔垂直方向正中的位置測(cè)量瞳孔直徑。由于超聲圖像是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的圖像，對(duì)于每一幀圖像，系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)測(cè)量瞳孔直徑，從而求得瞳孔直徑的變化曲線，增加診察信息。
[0046]如圖4所示為系統(tǒng)根據(jù)瞳孔的變化情況計(jì)算出曲線的曲率。系統(tǒng)可以進(jìn)行分段的瞳孔變化率計(jì)算和測(cè)量，也可以擬合變化曲線后，自動(dòng)求導(dǎo)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一體式瞳孔測(cè)量裝置，其特征在于:包括主機(jī)和傳感器，所述主機(jī)為一體結(jié)構(gòu)，所述傳感器的探頭為弧面探頭，所述探頭由所述主機(jī)的端部伸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式瞳孔測(cè)量裝置，其特征在于:所述主機(jī)上設(shè)有一個(gè)觸摸屏。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體式瞳孔測(cè)量裝置，其特征在于:所述主機(jī)內(nèi)設(shè)有超聲處理系統(tǒng)，所述觸摸屏與所述超聲處理系統(tǒng)電連接，所述觸摸屏接收的觸摸信號(hào)送到所述超聲處理系統(tǒng)，經(jīng)所述超聲處理系統(tǒng)分析處理得出需要執(zhí)行的操作命令，再將該操作命令所對(duì)應(yīng)的顯示內(nèi)容送至所述觸摸屏進(jìn)行顯示。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式瞳孔測(cè)量裝置，其特征在于:所述探頭與所述主機(jī)的端部為可拆卸連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式瞳孔測(cè)量裝置，其特征在于:所述主機(jī)上設(shè)有面部識(shí)別裝置、指紋識(shí)別裝置和虹膜識(shí)別裝置的至少其中之一。6.權(quán)利要求1所述的一體式瞳孔測(cè)量裝置的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:將所述傳感器的探頭放于眼瞼表面，通過對(duì)回波信號(hào)接收、波束合成和信號(hào)處理及成像，獲取瞳孔及其他眼部結(jié)構(gòu)清晰的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)超聲圖像； 所述超聲處理系統(tǒng)的圖像后處理模塊利用Snake模型邊緣檢測(cè)算法進(jìn)行眼部超聲圖像中瞳孔目標(biāo)的自動(dòng)提取和測(cè)量； Snake模型邊緣檢測(cè)算法首先在圖像中初始化一個(gè)閉合曲線作為瞳孔目標(biāo)的初始輪廓，該閉合曲線形狀任意，但要保證該閉合曲線完全包括瞳孔目標(biāo)； 構(gòu)建Snake模型的能量方程，在閉合曲線上選擇若干個(gè)控制點(diǎn)，利用圖像信息、外部限制和曲線的平滑性與連續(xù)性定義一個(gè)能量方程，該能量方程由兩部分組成:規(guī)范曲線形狀平滑且連續(xù)的內(nèi)能量，和衡量靠近目標(biāo)瞳孔邊緣程度的外能量； 根據(jù)所構(gòu)建的能量方程計(jì)算出表示曲線控制點(diǎn)受力的歐拉方程，按照各個(gè)控制點(diǎn)的受力對(duì)曲線變形，直至能量方程達(dá)到最小值為止，曲線收斂至瞳孔邊緣;Snake模型綜合利用圖像中的信息和先驗(yàn)知識(shí)獲得一個(gè)更為精確的結(jié)果。7.使用權(quán)利要求1所述的一體式瞳孔測(cè)量裝置的中央控制系統(tǒng)，其特征在于:包括瞳孔測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心和移動(dòng)設(shè)備，所述瞳孔測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心和移動(dòng)設(shè)備之間通過加密數(shù)據(jù)進(jìn)行無線通訊。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中央控制系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)中心與至少兩個(gè)瞳孔測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行無線通訊。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中央控制系統(tǒng)，其特征在于:所述瞳孔測(cè)量系統(tǒng)與至少兩個(gè)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行無線通訊。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中央控制系統(tǒng)，其特征在于:所述瞳孔測(cè)量系統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)為圖像數(shù)據(jù)或者僅包括瞳孔半徑以及瞳孔變化率。
【文檔編號(hào)】A61B8/10GK105997152SQ201610414302
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日
【發(fā)明人】駱志堅(jiān), 吳潔
【申請(qǐng)人】杭州融超科技有限公司