用于测量泪河的方法与流程

用于测量泪河的方法
1.本说明书提及2019年9月13日以申请人名义向inpi提交的申请fr 19 10129和2019年9月13日以申请人名义向inpi提交的专利申请fr19 10131。
技术领域
2.本发明涉及眼科检查的领域，且确切地说，涉及眼睛润滑的控制，且更确切地说，涉及泪河的高度的测量。


背景技术：

3.泪河是泪液在角膜与下部眼睑之间的界面处的累积。
4.观察泪河是由医师在干眼综合征的鉴别诊断中通常执行的检查中的一个。
5.评估此泪河的高度是特别有利的：其表示总泪液体积。
6.此评估常规地用白色光进行，使用裂隙灯或具有相机、镜头和照明的图像可视化/采集系统，并且，常规地，在视觉上解释泪河。
7.泪河基本上是水性和透明的。
8.在用白色光进行的观察下，图像形成涉及两个效应的叠加：
9.存在于泪河后方的结构的可视化，
10.空气-泪层屈光界面对光源的镜面反射，所述空气-泪层屈光界面按照定义类似于镜子且在泪河处形成清晰线。
11.技术问题
12.问题是泪河在角膜与眼睑之间形成凹曲面，这意味着从接近于眼睑的泪河的表面反射出来的光线并不全部朝向面向眼睛定位的镜头，这使得泪河的某些区的可视化困难。实际上，镜面反射仅在泪河的切线经定向以便将光反射到镜头的光瞳中时才有可能。显而易见，这将仅对于泪河的小部分是有可能的。因此，在此情况下观察到的清晰线不表示泪河的大小。
13.通过泪河观察到眼睛的结构的区难以解释。
14.因此，这些已知解决方案并不允许以直接方式测量泪河的高度。


技术实现要素：

15.鉴于现有技术，提议一种用于使用集中在泪河中以使其发荧光的荧光素来测量泪河的方法，所述方法包括以下操作：
[0016]-将荧光素滴注在待检查的患者的眼睛的表面上，
[0017]-用蓝色光照射待检查的眼睛且捕获待检查的眼睛的图像，所述图像包括在不存在荧光素的情况下的非荧光蓝色区和在存在荧光素的情况下的荧光绿色区，
[0018]
并且其中图像分析包括：
[0019]-识别泪河且测量其以像素为单位的高度(h)，
[0020]-识别虹膜且测量其以像素为单位的外径(d)，
[0021]-计算如以毫米为单位估计或另外测量的虹膜的物理外径(d)与其以像素为单位的测量结果(d)的比率(r＝d/d)且基于此比率而计算泪河的物理高度(h＝rxh)。
[0022]
此方法的有利之处在于其允许快速且可靠地测量泪河的实际总高度。
[0023]
虹膜的所估计物理外径可为基于与患者的眼睛类型相关联的平均值的直径。为此，与例如眼睛颜色、类型等参数相关联的值的表可集成到与方法相关联的软件中。还可在其它地方测量虹膜的物理外径，并且将其值输入到与方法相关联的计算软件中。
[0024]
识别泪河可包括将图像的像素的绿色与蓝色比率与第一确定阈值进行比较。
[0025]
可使用介于0.8与1.3之间的阈值，并且确切地说，约为0.95的阈值。
[0026]
所述方法可包括排除暗区的操作，所述操作被设计成消除绿色和/或蓝色水平低于第二确定阈值的那些像素。
[0027]
这使得有可能消除暗区中的潜在异常检测，例如绿色和蓝色水平趋向于零以及绿色/蓝色比率变得不确定。
[0028]
在一个实施例中，所述方法包括对识别荧光区的图像进行分段，且更确切地说，将图像变换成二进制图像，将第一二进制水平分配到颜色主要是蓝色的那些像素且将第二二进制水平分配到颜色主要是绿色的那些像素或根据关于绿色/蓝色比率的阈值对图像的像素进行分类。
[0029]
二进制图像允许识别荧光区且允许检测泪河。
[0030]
所述方法可包括用于搜索所连接组件且消除所变换图像中的小对象以便进一步改进对泪河的检测的算法。
[0031]
所述方法可包括用于将闭包算子应用于所变换图像以便在不移动给定二进制水平的区的轮廓的情况下消除小局部缺陷的算法，这使得计算回归多项式的下一步骤更容易。
[0032]
一个特别有利的实施例是使用用于计算回归多项式的算法，所述算法包括：
[0033]-检测和存储在图像的每一列中垂直于泪河的一般方向的竖直片段，所述片段包括通过从第一二进制水平到第二二进制水平的转变产生的起点，并且包括通过从所述第二水平到所述第一水平的转变产生的终点，所述竖直片段表示荧光泪河，
[0034]-基于定界由对应于从非荧光区到荧光区的转变的片段的起点组成的泪河的上部部分的转变，计算定界上部线的第一回归多项式，
[0035]-基于定界由对应于从荧光区到非荧光区的转变的片段的终点组成的泪河的下部部分的转变，计算定界下部线的第二回归多项式。
[0036]
计算回归多项式可使用最小平方法。
[0037]
所述方法可接着包括通过在上部线与下部线之间沿着图像的列向下计算针对所述第一线和第二线中的每一个计算出的回归多项式之间的距离来计算以像素为单位的泪河的高度(h)。
[0038]
根据用于简化测量的一个实施例，所述方法可包括在成像之后选择围绕所述患者的眼睛的下部眼睑的所关注区以便减少计算时间且减少检测错误。
[0039]
取决于所选择滴注方法，所述方法可包括适合于在荧光素的滴注与测量之间等待包括所述荧光素的过量泪液经由泪管再吸收的延迟。
[0040]
如果荧光素以液滴形式滴注，则通常一到几分钟就足以使引入到眼睛中的过量流
体经由泪管冲洗出。
[0041]
另一主题是一种包括指令的计算机程序，所述指令用于在此程序由处理器执行时实施以上方法。
[0042]
额外主题是一种计算机可读非易失性存储媒体，其上存储有程序，所述程序用于在此程序由处理器执行时实施以上方法。
[0043]
另一主题是一种眼科测量装置，其适合于实施以上方法且包括：眼科测量设备，其具备围绕至少一个相机的镜头布置的蓝色光源；计算机，其具备用户界面且经编程以驱动所述源和所述至少一个相机，并且实施所述方法，所述计算机和所述界面集成到眼科测量装置中或在其外部且连接到眼科测量装置。
附图说明
[0044]
在阅读以下详细描述且分析附图后，本发明的其它特性、细节和优点将变得显而易见，在附图中：
[0045]
[图1]展示适合于实施根据描述的方法的装置；
[0046]
[图2]展示方法中的步骤的细节；
[0047]
[图3a]展示在根据描述的方法的上下文中的眼睛的相片；
[0048]
[图3b]展示图3a的相片的示意图；
[0049]
[图4a]展示在选择之后的图3a的细节；
[0050]
[图4b]展示基于图4a的二进制图像；
[0051]
[图4c]展示产生回归多项式的步骤的图像；
[0052]
[图5]是表示所测量数据的示意图；
[0053]
[图6]展示根据描述的方法的示意图；
[0054]
[图7]展示适用于本发明的用于测量虹膜外径的方法的示意图。
具体实施方式
[0055]
下文的图式和描述主要包含确定性质的元件。因此，其不仅可用于对本发明的更好理解，而且在适当时有助于对本发明进行定义。
[0056]
现在参考图1，所述图展示适合于本发明的方法的装置，所述装置包括眼科测量设备1，所述眼科测量设备具备其镜头31指向定位在眼科测量设备前方的患者的眼睛的位置的一个或两个相机且具备确切地说在470nm处的蓝色光源20。
[0057]
根据实例，光源是围绕每一相机的镜头的四个蓝色发光二极管，在下文中称为蓝色led。
[0058]
装置进一步包括计算装置，例如计算机3，其包括屏幕4、还可为屏幕的触敏部分的键盘5、具有ram、rom和大容量存储性存储器的中央处理器单元，以及进行方法所必需的程序和适合于驱动光源和相机的界面。
[0059]
计算机可在眼科测量设备外部或直接集成到眼科测量设备中，例如在如2019年9月13日向inpi提交的专利申请fr19 10131中所描述的相机后方。
[0060]
方法根据图2以荧光素滴注到待检查的眼睛或两只眼睛中开始。
[0061]
荧光素常规地用于检测其暂时结合的球结膜或角膜的损伤区。持久性相当低，并
且表面结合的量也相当低。
[0062]
荧光素与水可混溶。泪液因此负载有荧光素，并且此荧光素最终进入泪河，这使泪河发荧光。
[0063]
荧光素可以液滴形式滴注，并且在几分钟的延迟之后，通过荧光素的液滴引入的额外液体体积经由泪管冲洗出。然而，仍有足够荧光素来标记泪液体积，所述泪液体积接着在用蓝色光照射下发荧光。
[0064]
荧光素还可通过任何其它构件，例如借助于条带滴注，并且在此情况下，事先不存在过量液体，且可在无延迟的情况下执行上文所呈现的方法的测量。
[0065]
在蓝色光下可见的眼睛10在滴注之后的图像接着通过对应相机拍摄。图3a中可见的图像100包括呈现为绿色的荧光泪河12。所述图像进一步包括虹膜11、上部眼睑13、下部眼睑14和睫毛15，它们反向散射入射光且因此呈现蓝色。
[0066]
根据示意性地展示图像100的图3b，蓝色着色101由网格图案示意性地表示且荧光绿色102由虚线示意性地表示。因此，泪河是清晰可见且明确限定的。荧光绿色区与非荧光蓝色区之间的颜色对比度较高。
[0067]
在任选步骤中，围绕泪河的位置绘制所关注区130。为此，医师在其屏幕上大致圈出泪河的区。这避免对可能由软件选择的异常区执行泪河检测计算。举例来说，如果在眼睑上存在大量荧光素。
[0068]
与关于绿色/蓝色比率的阈值的比较使得有可能至少部分地识别泪河。
[0069]
在图3a的图像中，对于给定像素，绿色/蓝色比率极重要。在不存在荧光素的情况下，入射蓝色光经反向散射。绿色的强度极低，甚至为零，并且蓝色是主要的。在存在荧光素的情况下，绿色/蓝色比率趋向于0，因为蓝色光被吸收且再发射为绿色。如图4a中所展示，在荧光区12a明亮且饱和的泪河的区中，绿色/蓝色比率较高，或甚至趋向于无穷大。
[0070]
图6中示意性地展示的方法的计算机程序接着包括算法220，所述算法将产生待考虑的区的二进制图像，并且将二进制值221给予非荧光部分且将二进制值222给予荧光部分。可使用两种类型的阈值：
[0071]
敏感度：这是关于绿色/蓝色比率的阈值
[0072]
排除暗区：此阈值允许在最大绿色和蓝色低于阈值时消除像素：绿色/蓝色比率在极暗图像(低绿色和蓝色水平)中不充分限定。通常，在暗沉皮肤上，可能在皮肤上检测到任何内容，并且因此在不存在荧光的地方可能检测到荧光。
[0073]
默认地向操作员提议阈值，所述操作员可例如根据患者调适所述阈值。
[0074]
因此，获得的是图4b的二进制图像，其中白色部分是荧光区。
[0075]
在下一步骤230中，所述方法包括用于搜索所连接组件且消除在所变换图像中的泪河外部的小对象231的算法。小对象是其形态使得有可能确定其不是泪河的部分且因此其应从后续图像分析排除的像素或像素群组。确切地说，可存在不是泪河的部分的荧光区，例如在球结膜上或在眼睑上，并且此算法使得有可能由于所述荧光区的形态(以像素为单位的面积、宽度/高度纵横比或其它特性)而排除所述荧光区。
[0076]
接下来，所述方法可包括以下步骤240：将闭包算子应用于二进制图像，这使得有可能在不移动轮廓的情况下填充小孔。举例来说，此步骤使得有可能将显著较大大小的荧光区中的非荧光区241变换成荧光区。如果在泪河的荧光区中存在粉尘、气泡或任何意外，
则此操作特别有用。
[0077]
步骤250包括计算关于泪河的上部和下部轮廓的回归多项式。
[0078]
为此，基于前面的二进制图像，在图像的每一列上将存在所限定竖直片段。按照惯例，竖直方向被视为垂直于泪河的大体上水平方向的方向，或穿过就座患者的两只眼睛的方向。
[0079]
将二进制图像视为其中白色限定荧光区的黑白图像，通过以下限定竖直片段：
[0080]-其起点，所述起点是在荧光区的起点处从黑色到白色的转变；
[0081]-其终点，所述终点是在荧光区的终点处从白色到黑色的转变。
[0082]
片段起点的全部的集合给出二进制图像的上部部分，即从非荧光区到荧光区的转变线。片段终点的全部的集合给出二进制图像的下部部分，即从荧光区到非荧光区的转变线。
[0083]
对于上部和下部线中的每一个，使用最小平方法来计算回归多项式。这给出了图4c中上部多项式的线103和下部多项式的线104。多项式回归允许子像素分辨率并且使得有可能克服转变位置量化噪声且还克服图像中的局部意外：例如噪声、粉尘或眼睑上的息肉。顶部多项式与底部多项式之间的距离原则上经自然滤波。
[0084]
多项式有利地是四次多项式以便遵循泪河的曲率。
[0085]
接下来，在步骤260中，计算图像的给定列的两个多项式之间的距离以得到以像素为单位的泪河的高度。在图5中，用于测量的位置已选择为穿过虹膜的中心的竖直位置，但医师可能选择其它位置，有可能根据他们的要求定位。
[0086]
应注意，在图像并不包括大小小于所确定阈值的对象的情况下，可能省略消除小对象230和应用闭包算子240的步骤，以便直接从产生二进制图像进行到计算回归多项式的步骤，如图6中通过虚线270所描述。
[0087]
方法的第二部分可包括自动地检测以像素为单位测量的虹膜的外径。
[0088]
在此情况下，所述方法包括如2019年9月13日以申请人的名义提交的申请fr 1910129中所描述的虹膜检测步骤。根据图7，虹膜检测步骤可包括：
[0089]-图像经由应用在眼睛的宽度的方向上所应用的各向异性带通滤波器400进行的第一变换，以产生沿着眼睛的水平轴线的从暗到亮的上升以及从亮到暗的下降的转变对；
[0090]-对图像进行分段410以发现形成必定表示图像中的明亮区的片段的上升和下降转变对；
[0091]-对图像进行滤波420，其从包括图案的中心区以及图像的顶部和底部区去除光片段；
[0092]-考虑光片段，在此分析中不再考虑图像的其它区，基于图像左侧上的光片段的右端和图像右侧上的光片段的左端而计算虹膜的周边的rms圆的第一操作430；
[0093]-去除离rms圆太远的点的步骤440；以及
[0094]-关于剩余点，计算rms圆以遵循虹膜的轮廓的新步骤。基于rms圆，计算虹膜450的外径，例如计算圆的边缘之间的以像素为单位的最大距离，将给出以像素为单位的虹膜的外径d，通过知晓虹膜的实际外径，这使得有可能通过计算在其它地方估计或测量的虹膜的物理直径d与其以像素为单位的测量结果d之间的比率r＝d/d且根据此比率计算泪河的物理高度h＝rxh来计算泪河的实际高度。
[0095]
本发明不限于上文所描述的实例，但涵盖在所要求保护的范围内的本领域的技术人员能够例如通过修改某些操作的次序或通过移除或添加某些操作以实现较大计算速度或精确度设想的任何变型。