一体式瞳孔测量装置、使用该装置的数据处理方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种一体式瞳孔测量装置，包括主机和传感器，所述主机为一体结构，所述传感器的探头为弧面探头，所述探头由所述主机的端部伸出。还公开了更为精确的数据处理方法，以及更为方便的中央控制系统，采用上述技术方案后，主机为一体结构，传感器的探头为弧面探头，便于携带，结构简单紧凑，使用方便，测量准确。
【专利说明】
一体式瞳孔测量装置、使用该装置的数据处理方法和系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种一体式瞳孔测量装置、使用该装置的数据处理方法和系统。
【背景技术】
[0002]瞳孔是眼睛内虹膜中心的小圆孔，当瞳孔受到刺激或者人体受到刺激时，瞳孔的时候会产生变化，这样的变化可以反映出人体的当前身体状况。
[0003]当前临床主要使用的瞳孔检测方式主要为光学方式，使用光源刺激受检者瞳孔，使用带标尺的放大镜测出被检测者瞳孔的大小及通孔随灯光亮度变化而产生的变化率。这样的检测过程需要受检者主动睁开眼睛，或者被动有测试人员强制掰开眼睑，检测过程主观，不同的检测人员因为主观差异，会产生不同的结果，一致性较差。
[0004]当前主流超声设备可完成瞳孔检测，使用已有的线阵换能器，台式或者便携超声设备来进行检查，设备复杂，价格昂贵，且无法对瞳孔数值进行记录、分析、预警，使得这种先进的超声瞳孔测量方式应用受限。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的问题是提供一种结构简单紧凑、使用方便、测量准确的一体式瞳孔测量装置、使用该装置的数据处理方法和系统。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:一体式瞳孔测量装置，包括主机和传感器，所述主机为一体结构，所述传感器的探头为弧面探头，所述探头由所述主机的端部伸出。
[0007]所述主机上设有一个触摸屏。
[0008]所述主机内设有超声处理系统，所述触摸屏与所述超声处理系统电连接，所述触摸屏接收的触摸信号送到所述超声处理系统，经所述超声处理系统分析处理得出需要执行的操作命令，再将该操作命令所对应的显示内容送至所述触摸屏进行显示。
[0009]所述探头与所述主机的端部为可拆卸连接。
[0010]所述主机上设有无线充电装置。
[0011]所述主机上设有面部识别装置、指纹识别装置和虹膜识别装置的至少其中之一。
[0012]上述的一体式瞳孔测量装置的数据处理方法，将所述传感器的探头放于眼睑表面，通过对回波信号接收、波束合成和信号处理及成像，获取瞳孔及其他眼部结构清晰的实时动态超声图像；
[0013]所述超声处理系统的图像后处理模块利用Snake模型边缘检测算法进行眼部超声图像中瞳孔目标的自动提取和测量；
[0014]Snake模型边缘检测算法首先在图像中初始化一个闭合曲线作为瞳孔目标的初始轮廓，该闭合曲线形状任意，但要保证该闭合曲线完全包括瞳孔目标；
[0015]构建Snake模型的能量方程，在闭合曲线上选择若干个控制点，利用图像信息、夕卜部限制和曲线的平滑性与连续性定义一个能量方程，该能量方程由两部分组成:规范曲线形状平滑且连续的内能量，和衡量靠近目标瞳孔边缘程度的外能量；
[0016]根据所构建的能量方程计算出表示曲线控制点受力的欧拉方程，按照各个控制点的受力对曲线变形，直至能量方程达到最小值为止，曲线收敛至瞳孔边缘；
[0017]Snake模型综合利用图像中的信息和先验知识获得一个更为精确的结果。
[0018]使用上述的一体式瞳孔测量装置的中央控制系统，包括瞳孔测量装置、数据中心和移动设备，所述瞳孔测量装置、数据中心和移动设备之间通过加密数据进行无线通讯。
[0019]所述数据中心与至少两个瞳孔测量装置进行无线通讯。
[0020]所述瞳孔测量装置与至少两个移动设备进行无线通讯。
[0021]所述瞳孔测量装置传送的数据为图像数据或者仅包括瞳孔半径以及瞳孔变化率。
[0022]采用上述技术方案后，主机为一体结构，传感器的探头为弧面探头，便于携带，结构简单紧凑，使用方便，测量准确。
【附图说明】
[0023]图1是本发明一体式瞳孔测量装置的结构示意图；
[0024]图2是本发明使用上述一体式瞳孔测量装置的中央控制系统的结构示意图；
[0025]图3是对瞳孔测量分析处理过程的原理框图；
[0026]图4是瞳孔变化率曲线图。
【具体实施方式】
[0027]如图1所示，一体式瞳孔测量装置，包括主机I和传感器，所述主机I为一体结构，所述传感器的探头3为弧面探头，所述探头3由所述主机的端部伸出。弧面探头设计，方便对瞳孔进行测量，贴合眼球形状，更易进行现场操作。
[0028]所述主机具有防泼溅功能，易于清洁。整机没有对外开放接口，整机可以封闭在玻璃屏幕、塑胶罩壳中，整机防水防泼。
[0029]所述主机上设有一个触摸屏2。主机整体具有防液，防泼溅功能。触摸屏可以采用多点触摸，提供图像缩放、移动、点选感兴趣区域等各种功能，该触摸功能还带有触感反馈。
[0030]所述主机内设有超声处理系统，所述触摸屏2与所述超声处理系统电连接，所述触摸屏2接收的触摸信号送到所述超声处理系统，经所述超声处理系统分析处理得出需要执行的操作命令，再将该操作命令所对应的显示内容送至所述触摸屏2进行显示。
[0031]所述探头与所述主机的端部为可拆卸连接，从而探头可替换。
[0032]所述主机上设有无线充电装置，使得一体式瞳孔测量装置可进行无线充电。
[0033]所述主机上设有面部识别装置、指纹识别装置和虹膜识别装置的至少其中之一。该系统在进行测量之前，可以使用脸型、指纹或者虹膜识别等方式来进行病人信息记录。
[0034]本发明一体式瞳孔测量装置便于设备在急诊科、无菌室进行使用。
[0035]如图2所示，使用上述的一体式瞳孔测量装置的中央控制系统，包括瞳孔测量装置、数据中心和移动设备，所述瞳孔测量装置、数据中心和移动设备之间通过加密数据进行无线通讯。所述数据中心与至少两个瞳孔测量装置进行无线通讯。所述瞳孔测量装置与至少两个移动设备进行无线通讯。每个瞳孔测量装置均可以向数据中心分发测量数据，同时每个瞳孔测量装置可以主动和其他移动设备匹配，向获得授权的移动设备发送测量数据。使用人员可以在瞳孔测量装置、数据中心或者移动设备上进行数据查看与诊断。
[0036]数据中心可以分析瞳孔变化率，设置变化率预警，预警信息可以被推送到已经互联的移动终端。对瞳孔数据的分析处理包括边缘提取、瞳孔变化率计算。
[0037]所述瞳孔测量装置传送的数据可以是图像数据，所述瞳孔测量装置传送的数据还可以仅包括瞳孔半径以及瞳孔变化率，以降低数据存贮难度。系统可以在数据加密传送之前进行超声图像压缩和瞳孔变化率压缩，有利于数据传输和存储。
[0038]如图3所示，瞳孔的测量分析处理过程主要包括:探头信号获取，波束合成，超声成像，边缘提取，半径计算，瞳孔变化率计算。
[0039]所述瞳孔测量装置中的超声处理系统利用超声探头扫描眼球，无需受检者主动睁开眼睛，或者被动掰开眼睑进行测量，而只是将超声探头放于眼睑表面，通过对回波信号接收、波束合成和信号处理及成像，获取瞳孔及其他眼部结构清晰的实时动态超声图像。
[0040]所述超声处理系统的图像后处理模块利用主动轮廓模型(Snake模型)边缘检测算法进行眼部超声图像中瞳孔目标的自动提取和测量，该算法是基于图像整体能量最小化的曲线变形方法。
[0041]Snake模型算法首先在图像中初始化一个闭合曲线作为瞳孔目标的初始轮廓，形状任意，要保证该闭合曲线完全包括瞳孔目标。所述超声处理系统提供两种瞳孔目标的提取模式:半自动和全自动模式。半自动模式需要用户在触摸屏上的第一帧超声图像初始化瞳孔的大致位置和范围，将瞳孔完全包含在此范围之内。全自动模式用户无需任何操作，系统根据先前采集图像的瞳孔轮廓求出轮廓的平均形状，自动定位当前图像中的瞳孔位置，绘出初始闭合曲线。
[0042]构建Snake模型的能量方程，在闭合曲线上选择若干个控制点，充分利用图像信息、外部限制和曲线的平滑性与连续性定义一个能量方程，能量方程由两部分组成:规范曲线形状平滑且连续的内能量，和衡量靠近目标瞳孔边缘程度的外能量。检测瞳孔边缘的过程即最小化能量方程，一方面使曲线不断向内部紧缩并且保持平滑，另一方面保证曲线收敛至目标瞳孔边缘。
[0043]根据所构建的能量方程计算出表示曲线控制点受力的欧拉方程，按照各个控制点的受力对曲线变形，直至能量方程达到最小值停止。曲线收敛至瞳孔边缘。
[0044]Snake模型综合利用图像中的信息和先验知识，从而获得一个更为精确的结果，提高算法的鲁棒性。该模型是一个线性化模型，有利于实现和实时计算，便于应用于所述瞳孔测量的实时处理系统中。
[0045]超声系统所成的图像中瞳孔是一块暗区域，通常位于图像正中，但是人的眼球会不自主转动，眼球上翻或者侧斜都会导致瞳孔边缘模糊或者瞳孔成椭圆形，所以在snake算法提取的瞳孔图像上自动测量瞳孔的左右径，从而得到当前图像上瞳孔的直径。自动测量瞳孔直径的原理与手动测量的方法一致，测量时选取整个瞳孔垂直方向正中的位置测量瞳孔直径。由于超声图像是实时动态的图像，对于每一帧图像，系统都会自动测量瞳孔直径，从而求得瞳孔直径的变化曲线，增加诊察信息。
[0046]如图4所示为系统根据瞳孔的变化情况计算出曲线的曲率。系统可以进行分段的瞳孔变化率计算和测量，也可以拟合变化曲线后，自动求导。
【主权项】
1.一体式瞳孔测量装置，其特征在于:包括主机和传感器，所述主机为一体结构，所述传感器的探头为弧面探头，所述探头由所述主机的端部伸出。2.根据权利要求1所述的一体式瞳孔测量装置，其特征在于:所述主机上设有一个触摸屏。3.根据权利要求2所述的一体式瞳孔测量装置，其特征在于:所述主机内设有超声处理系统，所述触摸屏与所述超声处理系统电连接，所述触摸屏接收的触摸信号送到所述超声处理系统，经所述超声处理系统分析处理得出需要执行的操作命令，再将该操作命令所对应的显示内容送至所述触摸屏进行显示。4.根据权利要求1所述的一体式瞳孔测量装置，其特征在于:所述探头与所述主机的端部为可拆卸连接。5.根据权利要求1所述的一体式瞳孔测量装置，其特征在于:所述主机上设有面部识别装置、指纹识别装置和虹膜识别装置的至少其中之一。6.权利要求1所述的一体式瞳孔测量装置的数据处理方法，其特征在于:将所述传感器的探头放于眼睑表面，通过对回波信号接收、波束合成和信号处理及成像，获取瞳孔及其他眼部结构清晰的实时动态超声图像； 所述超声处理系统的图像后处理模块利用Snake模型边缘检测算法进行眼部超声图像中瞳孔目标的自动提取和测量； Snake模型边缘检测算法首先在图像中初始化一个闭合曲线作为瞳孔目标的初始轮廓，该闭合曲线形状任意，但要保证该闭合曲线完全包括瞳孔目标； 构建Snake模型的能量方程，在闭合曲线上选择若干个控制点，利用图像信息、外部限制和曲线的平滑性与连续性定义一个能量方程，该能量方程由两部分组成:规范曲线形状平滑且连续的内能量，和衡量靠近目标瞳孔边缘程度的外能量； 根据所构建的能量方程计算出表示曲线控制点受力的欧拉方程，按照各个控制点的受力对曲线变形，直至能量方程达到最小值为止，曲线收敛至瞳孔边缘;Snake模型综合利用图像中的信息和先验知识获得一个更为精确的结果。7.使用权利要求1所述的一体式瞳孔测量装置的中央控制系统，其特征在于:包括瞳孔测量系统、数据中心和移动设备，所述瞳孔测量系统、数据中心和移动设备之间通过加密数据进行无线通讯。8.根据权利要求7所述的中央控制系统，其特征在于:所述数据中心与至少两个瞳孔测量系统进行无线通讯。9.根据权利要求7所述的中央控制系统，其特征在于:所述瞳孔测量系统与至少两个移动设备进行无线通讯。10.根据权利要求7所述的中央控制系统，其特征在于:所述瞳孔测量系统传送的数据为图像数据或者仅包括瞳孔半径以及瞳孔变化率。
【文档编号】A61B8/10GK105997152SQ201610414302
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】骆志坚, 吴洁
【申请人】杭州融超科技有限公司