瞳孔跟蹤圖像處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種瞳孔跟蹤圖像處理方法，包括以下步驟：采集眼睛圖像，對(duì)單張圖像進(jìn)行處理并求得瞳孔參數(shù)，從而定位瞳孔；連續(xù)n張圖像均能夠成功定位瞳孔，即完成跟蹤測(cè)量。本發(fā)明通過(guò)尋找潛在瞳孔區(qū)域及blob形狀分析大幅度提高了圖像處理時(shí)間，采用二值化算法使得瞳孔定位更加精確，從而實(shí)現(xiàn)了在復(fù)雜背景下對(duì)病人瞳孔的實(shí)時(shí)跟蹤、分析，為后續(xù)求得眼睛屈光參數(shù)提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
【專利說(shuō)明】瞳孔跟蹤圖像處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及眼科醫(yī)學(xué)圖像處理方法，尤其涉及一種瞳孔跟蹤圖像處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]瞳孔是虹膜圍成的孔隙，是人眼光學(xué)系統(tǒng)的重要組成部分。其主要功能是通過(guò)改變大小維持不同照明環(huán)境下進(jìn)入眼底光線的穩(wěn)定。此外，瞳孔大小對(duì)眼睛成像的焦深及全眼像差也有很大的影響。在激光屈光手術(shù)中，角膜切削中心的定位和保持是至關(guān)重要的。激光屈光手術(shù)中，為了便于操作，需要實(shí)時(shí)跟蹤眼球。眼球跟蹤系統(tǒng)通常跟蹤的是瞳孔中心。
[0003]隨著自動(dòng)驗(yàn)光儀的普及，在醫(yī)生進(jìn)行人為驗(yàn)光前，都會(huì)先使用自動(dòng)驗(yàn)光儀進(jìn)行自動(dòng)驗(yàn)光，從而提高人為驗(yàn)光的效率。但目前市場(chǎng)上的自動(dòng)驗(yàn)光儀及醫(yī)生人為驗(yàn)光大都針對(duì)有良好配合度的成人及兒童。對(duì)嬰幼兒和配合度不好的人群無(wú)法使用。目前國(guó)內(nèi)外某些研究機(jī)構(gòu)提出一種新型中等距離(Im)處進(jìn)行自動(dòng)驗(yàn)光的方法，該驗(yàn)光方法操作簡(jiǎn)單，測(cè)量時(shí)間少于I秒，無(wú)需被測(cè)人員的配合度即可完成整個(gè)測(cè)量。其中部分技術(shù)細(xì)節(jié)也需要用到眼球跟蹤技術(shù)。該種測(cè)量原理由于距離被測(cè)人約Im遠(yuǎn)處，所以眼球圖像的背景也相對(duì)復(fù)雜，清晰度也相對(duì)有所降低，因此對(duì)圖像處理的方法、精度和效率有更高的要求。
[0004]近年來(lái)眼科醫(yī)學(xué)影像技術(shù)發(fā)展迅速，使眼科醫(yī)生對(duì)眼睛的觀察更直接、更清晰，確診率也更高。計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)主要研究如何通過(guò)圖像處理技術(shù)對(duì)這些眼科醫(yī)學(xué)影像信息進(jìn)行有效的處理，輔助眼科醫(yī)生的診斷甚至進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃，具有重大的社會(huì)效益和廣泛的應(yīng)用前景。
[0005]醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)作為計(jì)算機(jī)輔助診斷的關(guān)鍵不斷發(fā)展，各學(xué)科的交叉已是必然的趨勢(shì)。特別是隨著眼科醫(yī)療的蓬勃發(fā)展，對(duì)眼科醫(yī)學(xué)圖像處理與分析提出的要求也越來(lái)越高，所以進(jìn)一步研究研究醫(yī)學(xué)圖像處理與分析具有十分重要的意義。
[0006]因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開(kāi)發(fā)一種瞳孔跟蹤圖像處理方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高精度實(shí)時(shí)瞳孔跟蹤圖像處理方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種瞳孔跟蹤圖像處理方法。該方法包括以下步驟:采集眼睛圖像，對(duì)單張圖像進(jìn)行處理并求得瞳孔參數(shù)，依據(jù)瞳孔參數(shù)定位瞳孔；連續(xù)η張圖像均能夠成功定位瞳孔，即完成跟蹤測(cè)量。η可根據(jù)系統(tǒng)精度要求進(jìn)行設(shè)定，例如η =6。
[0009]進(jìn)一步地，對(duì)單張圖像進(jìn)行處理，包括以下步驟:
[0010](I)尋找潛在瞳孔所屬區(qū)域；
[0011](2)對(duì)潛在瞳孔所屬區(qū)域進(jìn)行二值化；
[0012](3)對(duì)二值化后的區(qū)域進(jìn)行blob形狀分析，找到潛在的圓形區(qū)域；
[0013](4)橢圓擬合求得相應(yīng)的瞳孔參數(shù)。
[0014]進(jìn)一步地，瞳孔參數(shù)包括瞳孔中心坐標(biāo)、瞳孔長(zhǎng)短軸參數(shù)、角度。
[0015]進(jìn)一步地,用相機(jī)連續(xù)采集眼睛圖像。
[0016]進(jìn)一步地,采集的圖像為bmp或jpeg格式。
[0017]進(jìn)一步地，采集的圖像可以是相同分辨率或不同分辨率的。
[0018]技術(shù)效果
[0019]本發(fā)明通過(guò)尋找潛在瞳孔區(qū)域及blob形狀分析大幅度提高了圖像處理時(shí)間，采用二值化算法使得瞳孔定位更加精確，從而實(shí)現(xiàn)了在復(fù)雜背景下對(duì)病人瞳孔的實(shí)時(shí)跟蹤、分析，為后續(xù)求得眼睛屈光參數(shù)提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0020]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的瞳孔跟蹤測(cè)量整體流程圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的圖像處理流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，首先將系統(tǒng)初始化，計(jì)數(shù)器清零，即設(shè)為i = O。用相機(jī)采集一張圖像，保存為壓縮率較低的文件格式，例如bmp或者jpeg格式，保證圖像具有更多的局部細(xì)節(jié)。
[0024]接下來(lái)的步驟中，對(duì)相機(jī)采集的圖像作處理，如圖2所示。第一步，利用圖像中不同的顏色區(qū)域，尋找潛在瞳孔所屬區(qū)域；第二步，對(duì)潛在瞳孔所屬區(qū)域進(jìn)行二值化；第三步，對(duì)二值化后的區(qū)域進(jìn)行blob形狀分析，找到潛在的圓形區(qū)域，這個(gè)圓形區(qū)域被認(rèn)為是瞳孔所在的區(qū)域；第四步，對(duì)上述圓形區(qū)域進(jìn)行橢圓擬合求得相應(yīng)的瞳孔參數(shù)，瞳孔參數(shù)包括瞳孔中心坐標(biāo)、瞳孔長(zhǎng)短軸參數(shù)、角度，用瞳孔參數(shù)來(lái)定位瞳孔位置。
[0025]在平面直角坐標(biāo)系中，橢圓可以有多種形態(tài)。幾何學(xué)上，從原點(diǎn)出發(fā)的射線逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，射線與X軸正向的角度可定義為射線的角度。本發(fā)明參照上述知識(shí)定義橢圓角度(即瞳孔角度)，先使坐標(biāo)原點(diǎn)與橢圓中心重合，在坐標(biāo)系第一象限或第二象限的長(zhǎng)軸與坐標(biāo)X軸正向之間的夾角，定義為橢圓角度，此角度可以是O?180°之間的任意值。當(dāng)橢圓角度是0°或180°時(shí)，橢圓長(zhǎng)軸與X軸重合；當(dāng)橢圓角度為90°時(shí)，橢圓長(zhǎng)軸與y軸重合。當(dāng)長(zhǎng)軸和短軸長(zhǎng)度一致時(shí)，這是橢圓的特例——即為圓，定義圓的位置只需圓心和半徑，角度失去作用。瞳孔參數(shù)包括瞳孔中心坐標(biāo)、瞳孔長(zhǎng)短軸參數(shù)、角度，用這幾個(gè)數(shù)值可限定瞳孔位置、形狀和大小，完成跟蹤測(cè)量。
[0026]以上完成了單張圖像的處理，瞳孔被定位I次，計(jì)數(shù)器增加I次，即i = i+Ι。若連續(xù)η次均成功獲得瞳孔參數(shù)并定位瞳孔，即i從O連續(xù)累加至n，系統(tǒng)完成跟蹤測(cè)量。
[0027]如果上述過(guò)程中某一次未成功獲得正確的瞳孔參數(shù)，則不管i已累計(jì)至何數(shù)值，均直接清零。然后重新開(kāi)始圖像采集、圖像處理、計(jì)算瞳孔參數(shù)等一系列步驟，直至連續(xù)η次成功定位瞳孔，完成跟蹤測(cè)量。
[0028]單幀圖像處理的時(shí)間應(yīng)控制在15ms內(nèi)，完成實(shí)時(shí)高速眼球跟蹤。從而降低對(duì)被測(cè)人員的配合度要求。
[0029]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.瞳孔跟蹤圖像處理方法，其特征在于，包括以下步驟:采集眼睛圖像，對(duì)單張圖像進(jìn)行處理并求得瞳孔參數(shù)，定位瞳孔；連續(xù)η張圖像均能夠成功定位瞳孔，即完成跟蹤測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞳孔跟蹤圖像處理方法，其特征在于，所述對(duì)單張圖像進(jìn)行處理，包括以下步驟: (1)尋找潛在瞳孔所屬區(qū)域； (2)對(duì)潛在瞳孔所屬區(qū)域進(jìn)行二值化； (3)對(duì)二值化后的區(qū)域進(jìn)行blob形狀分析，找到潛在的圓形區(qū)域； (4)橢圓擬合求得相應(yīng)的瞳孔參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞳孔跟蹤圖像處理方法，其特征在于，所述瞳孔參數(shù)包括瞳孔中心坐標(biāo)、瞳孔長(zhǎng)短軸參數(shù)、角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞳孔跟蹤圖像處理方法，其特征在于，用相機(jī)采集眼睛圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞳孔跟蹤圖像處理方法，其特征在于，眼睛圖像為bmp或jpeg格式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞳孔跟蹤圖像處理方法，其特征在于，眼睛圖像可以是相同分辨率或不同分辨率的。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK104050667SQ201410257548
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】王勤美, 陳浩, 于航, 黃錦海 申請(qǐng)人:溫州眼視光發(fā)展有限公司