瞳孔跟蹤圖像處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開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,即完成跟蹤測量。本發(fā)明通過尋找潛在瞳孔區(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)雜背景下對病人瞳孔的實(shí)時跟蹤、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]隨著自動驗(yàn)光儀的普及,在醫(yī)生進(jìn)行人為驗(yàn)光前,都會先使用自動驗(yàn)光儀進(jìn)行自動驗(yàn)光,從而提高人為驗(yàn)光的效率。但目前市場上的自動驗(yàn)光儀及醫(yī)生人為驗(yàn)光大都針對有良好配合度的成人及兒童。對嬰幼兒和配合度不好的人群無法使用。目前國內(nèi)外某些研究機(jī)構(gòu)提出一種新型中等距離(Im)處進(jìn)行自動驗(yàn)光的方法,該驗(yàn)光方法操作簡單,測量時間少于I秒,無需被測人員的配合度即可完成整個測量。其中部分技術(shù)細(xì)節(jié)也需要用到眼球跟蹤技術(shù)。該種測量原理由于距離被測人約Im遠(yuǎn)處,所以眼球圖像的背景也相對復(fù)雜,清晰度也相對有所降低,因此對圖像處理的方法、精度和效率有更高的要求。
[0004]近年來眼科醫(yī)學(xué)影像技術(shù)發(fā)展迅速,使眼科醫(yī)生對眼睛的觀察更直接、更清晰,確診率也更高。計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)主要研究如何通過圖像處理技術(shù)對這些眼科醫(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。特別是隨著眼科醫(yī)療的蓬勃發(fā)展,對眼科醫(yī)學(xué)圖像處理與分析提出的要求也越來越高,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)問題是提供一種高精度實(shí)時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)對潛在瞳孔所屬區(qū)域進(jìn)行二值化;
[0012](3)對二值化后的區(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)雜背景下對病人瞳孔的實(shí)時跟蹤、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】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的一個較佳實(shí)施例的瞳孔跟蹤測量整體流程圖;
[0022]圖2是本發(fā)明的一個較佳實(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]接下來的步驟中,對相機(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,對潛在瞳孔所屬區(qū)域進(jìn)行二值化;第三步,對二值化后的區(qū)域進(jìn)行blob形狀分析,找到潛在的圓形區(qū)域,這個圓形區(qū)域被認(rèn)為是瞳孔所在的區(qū)域;第四步,對上述圓形區(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)、瞳孔長短軸參數(shù)、角度,用瞳孔參數(shù)來定位瞳孔位置。
[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,橢圓長軸與X軸重合;當(dāng)橢圓角度為90°時,橢圓長軸與y軸重合。當(dāng)長軸和短軸長度一致時,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)、瞳孔長短軸參數(shù)、角度,用這幾個數(shù)值可限定瞳孔位置、形狀和大小,完成跟蹤測量。
[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)完成跟蹤測量。
[0027]如果上述過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,完成跟蹤測量。
[0028]單幀圖像處理的時間應(yīng)控制在15ms內(nèi),完成實(shí)時高速眼球跟蹤。從而降低對被測人員的配合度要求。
[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)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(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)對潛在瞳孔所屬區(qū)域進(jìn)行二值化; (3)對二值化后的區(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】G06T7/00GK104050667SQ201410257548
【公開日】2014年9月17日 申請日期: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 申請人:溫州眼視光發(fā)展有限公司