一种主动健康眼科图像类产品的成像性能检测系统的制作方法

【技术领域】

本发明专利涉及眼部成像性能检测技术领域，特别涉及一种主动健康眼科图像类产品的成像性能检测系统。

背景技术：

对于眼底相机、裂隙灯眼前节相机等眼科图像采集设备，成像性能是其最为关键的评价指标之一，目前相关标准中对于其成像性能的主要测试方法都是在传统光学操作具上进行人工操作且操作人员水平要求较高，并通过人为观察现象来确定是否达到性能要求，检测过程繁琐复杂。随着远程医疗和健康物联网的兴起，眼科图像检查领域会出现越来越多的主动健康产品，需要参考相关医疗器械的标准进行测试，如何能使成像性能的检测操作和过程进一步简化，检测参数更加客观化，是目前该领域发展中亟待解决的一个问题。

技术实现要素：

本发明专利针对上述现有技术存在的缺陷，设计了一种主动健康眼科图像类产品的成像性能检测系统，能够通过上位机控制进行对试验条件进行调整并对检测结果进行自动分析给出相应参数。

本发明的技术方案为：系统主要包括测试屏(1)、仿真晶状体(2)、置物平台(3)、传动模块(4)、位移检测模块(5)、数据传输模块(6)、振动台(7)、环形遮光罩(8)、温湿度控制模块(9)和上位机终端(10)，测试屏(1)、仿真晶状体(2)与置物平台(3)分别垂直连接于传动模块(4)上，其中测试屏(1)与仿真晶状体(2)相对水平位置固定不可调，置物平台(3)与测试屏(1)的相对水平位置和置物平台(3)、仿真晶状体(2)的垂直高度均可由传动模块(4)进行调节，传动模块(4)受上位机终端(10)的控制，位移检测模块(5)通过数据传输模块(6)向上位机终端(10)传输受测设备与测试屏(1)的距离信息保证调节过程的准测度，传动模块(4)固定于振动台(7)上，振动台(7)可模拟不同振动条件用以评价受测设备的动态成像性能，温湿度控制模块用以确保实验条件为标准温湿度条件并可模拟高温潮湿环境用以评价受测设备镜头的抗雾化能力，环形遮光罩(8)用以屏蔽检测过程中外部环境光干扰，受测设备采集到的图像和装置采集到的其它信号将通过数据传输模块(6)传输到上位机终端(10)进行分析处理。

进一步地，其测试屏(1)为双面屏，正反面分别是usaf标准分辨率测试图和视场角测试图，屏面可沿垂直轴进行旋转，且屏幕一侧固定有光谱照度检测探头(11)，用于测量受测设备自带光源的照度水平和辐射光谱。

进一步地，其仿真晶状体(2)为可变焦透镜组，调焦范围为正负20屈光度，由上位机终端(10)通过数据传输模块(6)对其进行控制，用以模拟不同人眼的屈光度状态。

进一步地，其置物平台(3)用于固定受测设备的前置镜头，可安装多种的耦合夹具，并通过螺母对不同受测设备的镜头进行固定。

进一步地，其传动模块(4)分为人工和自动两种调节模式，可进行垂直轴向传动和水平轴向传动，自动模式下垂直轴向步进电机带动机械结构可改变仿真晶状体(2)、置物平台(3)的垂直高度，水平轴向步进电机带动机械结构可改变测试屏(1)与置物平台(3)的相对位置，人工模式下以手动操作代替步进电机驱动。

进一步地，其位移检测模块(5)由差动式位移传感器(12)和垫片(13)组成，可测量屏幕到镜头的距离，带垫片(13)一端固定于置物台(3)上方，检测时受测设备镜头应紧贴垫片(13)下端，另一端固定于测试屏(1)正上方。

进一步地，其数据传输模块(6)具有串口传输、usb传输、wifi、蓝牙多种传输方式，串口传输用于采集装置检测到的照度光谱信息、温湿度信息和位移距离信息和对步进电机进行控制，usb传输及wifi、蓝牙传输用于向上位机终端(10)上传采集到的检测图像。

进一步地，其振动台(7)由垂直和水平两个自由度方向的步进电机进行驱动，由上位机终端(10)通过数据传输模块(6)进行控制，可以在水平和垂直方向上产生不同频率和强度的振动。

进一步地，其环形遮光罩(8)为双层空心圆柱体结构，其各表面均为黑色，用以吸收环境光，外层圆柱的内表面覆有金属膜用以屏蔽外界其它电磁波干扰，内层圆柱的开口为可自由改变大小柔性黑色不透光薄膜(16)用以适应不同受测设备的机械结构和进行人工调节。

进一步地，其温湿度控制模块(9)由加热加湿器(14)和温湿度传感器(15)组成，将温湿度传感器(15)采集到的温湿度信息通过数据传输模块(6)实时上传到上位机终端(10)，若不满足设定的温湿度水平，则加热加湿器(14)工作直至满足条件为止。

进一步地，其上位机终端(9)为pc机或高性能嵌入式设备，集成了控制系统和分析系统，控制系统用以监测位置信息和照度光谱信息以及控制步进电机驱动，分析系统用以对受测设备上传的检测图片或视频文件进行分析和处理并生成不同测量模式下分辨率参数和视场角参数，并通过检测到的光谱信息生成受测设备光源显色指数。

本发明的优点在于：

1.主要通过上位机程序进行控制，能够在极大地减少测试人员人工操作的情况下，实现对于受测设备成像性能包括分辨率、视场角等参数的检测，并实现了成像性能参数的可视化；

2.模拟了受测设备的多种使用场景，使检测结果更符合实际使用要求。

【附图说明】

图1是主动健康眼科图像类产品的成像性能检测装置结构图。

图2是检测用标准图像。

【具体实施方式】

为使发明易于了解，下面将结合本发明中的附图进行清楚完整的描述。

请参阅图1所示，具体实施实例如下：

系统包括测试屏(1)、仿真晶状体(2)、置物平台(3)、传动模块(4)、位移检测模块(5)、数据传输模块(6)、振动台(7)、环形遮光罩(8)、温湿度控制模块(9)和上位机终端(10)。测试屏(1)、仿真晶状体(2)与置物平台(3)分别垂直连接于传动模块(4)上，其中测试屏(1)上固定有光谱照度检测探头(11)，用于检测受测设备自带光源的照度水平和辐射光谱，标准usaf分辨率板通过屏幕上的板卡插槽嵌合在测试屏(1)上，测试屏(1)可进行旋转，背面是同心圆图案用以测量视场角；仿真晶状体(2)为可变焦透镜组，调焦范围为正负20屈光度，由上位机终端(10)通过数据传输模块(6)对其进行控制，用以模拟不同人眼的屈光度状态；置物平台(3)用于固定受测设备的前置镜头，可安装多种的耦合夹具，并通过螺母对不同受测设备的镜头进行固定；测试屏(1)与仿真晶状体(2)相对水平位置固定不可调，置物平台(3)与测试屏(1)的相对水平位置和置物平台(3)、仿真晶状体(2)的垂直高度均可由传动模块(4)进行调节。传动模块(4)可进行垂直轴向传动和水平轴向传动，通过垂直轴向步进电机带动机械结构可改变仿真晶状体(2)、置物平台(3)的垂直高度，水平轴向步进电机带动机械结构可改变测试屏(1)与置物平台(3)的相对位置，传动模块(4)受上位机终端(10)的控制。位移检测模块(5)固定于测试屏(1)、置物平台(3)上方，通过垫片(13)与测试屏顶端和受测设备镜头接触，由数据传输模块(6)向上位机终端(10)传输受测设备镜头与测试屏(1)的距离信息保证调节过程的准测度。传动模块(4)固定于振动台(7)上，振动台(7)下亦连接有水平和垂直两个方向的步进电机，由上位机终端(10)通过数据传输模块(6)进行控制产生不同的振动条件。环形遮光罩(8)为双层空心圆柱体结构，其各表面均为黑色，用以吸收环境光，外层圆柱的内表面覆有金属膜用以屏蔽外界其它电磁波干扰，内层圆柱的开口为可自由改变大小柔性黑色不透光薄膜(16)用以适应不同受测设备的机械结构和进行人工调节。温湿度控制模块(9)由加热加湿器(14)和温湿度传感器(15)组成，置于装置内部靠近置物平台(3)，温湿度传感器(15)采集到的温湿度信息通过数据传输模块(6)实时上传到上位机终端(10)，若不满足上位机终端(10)设定的温湿度水平，则加热加湿器(14)工作直至满足条件为止。在一定的实验条件下，受测设备采集到的图像和装置采集到的其它信号将通过数据传输模块(6)传输到上位机终端(10)进行分析处理并生成检测报告。

具体检测方法如下：

步骤一：根据受测设备的性能要求搭建检测环境，具体为将装置置于光学防震台上，通过上位机终端(10)控制传动模块(4)中水平自由度的步进电机调整调整测试屏(1)、仿真晶状体(2)、置物平台(3)的相对水平距离为受测设备光学工作距离，由位移检测模块(5)精确反映水平距离信息，打开受测设备，由传动模块(4)中垂直自由度的步进电机调整垂直高度使测试屏(1)、仿真晶状体(2)、置物平台(3)三者中心处于同一水平线，此时受测设备上图像视野中心为测试的标准图像，调节仿真晶状体(2)的初始屈光度调节至0d，并调节装置内部温、湿度为标准室温和湿度条件。

步骤二：检测受测设备自带光源的照度信息和显色指数，保持置物平台(4)与分辨率视场角测试板(1)、仿真晶状体(2)的相对水平距离，调节受测设备光源照明强度至最大和最小，在上位机终端(9)观察两种条件下光谱照度检测探头(11)采集到的照度信息和光谱信息，并通过上位机终端分析软件生成受测设备光源的照度大小(单位lux)和显色指数(单位％)。

步骤三：检测受测设备图像采集分辨率，若受测设备为眼前节图像采集设备，保持置物平台(3)与测试屏(1)、仿真晶状体(2)的相对水平距离，通过数据传输模块(6)上传受测设备采集到的测试屏(1)上的标准分辨率测试图像，并在上位机终端(9)通过图像算法处理生成图像分辨率大小的参数(单位lp/mm)。

步骤四：检测受测设备图像采集分辨率，若受测设备为眼底图像采集设备，保持置物平台(3)与测试屏(1)、仿真晶状体(2)的相对水平距离，通过上位机终端(9)在可变范围内改变仿真晶状体(2)的屈光度，启动受测设备的屈光补偿，通过数据传输模块(6)上传受测设备采集到的测试屏(1)上的标准分辨率测试图像，并在上位机终端(9)通过图像算法处理生成图像分辨率大小的参数(单位lp/mm)。

步骤五：检测受测设备镜头视场角，通过上位机终端(9)控制传动模块(4)中水平自由度的步进电机调整置物平台(3)与测试屏(1)、仿真晶状体(2)的相对水平距离，使受测设备的观察到的测试屏(1)图像中，两个同心圆分别占据图像整个视野后(两个同心圆大小分别为r1、r2)，通过位移检测模块(5)反映的距离信息d1,d2,计算视场角：fov＝2*arctan{(r1-r2)/(d1-d2)}(单位°)。

步骤六：检测受测设备在高温和高湿度环境下镜头的抗雾化能力，保持置物平台(3)与测试屏(1)、仿真晶状体(2)的相对水平距离，通过数据传输模块(6)控制温湿度控制模块(9)加温加湿到高于正常条件的多个水平，通过数据传输模块(6)上传受测设备在不同水平下采集到的测试屏(1)上的标准分辨率测试图像，并在上位机终端(9)通过图像算法处理生成图像分辨率大小的参数(单位lp/mm)与正常温湿度条件下采集到的图像生成的分辨率进行对比，判断是否产生了显著下降。

步骤七：检测受测设备的动态成像能力，保持置物平台(3)与测试屏(1)、仿真晶状体(2)的相对水平距离，通过数据传输模块(6)控制振动台(7)以多个水平的频率和强度分别进行水平和垂直方向的振动，通过数据传输模块(6)上传受测设备在不同水平下采集到的测试屏(1)上的标准分辨率测试图像，并在上位机终端(9)通过图像算法处理生成图像分辨率大小的参数(单位lp/mm)与正常条件下采集到的图像生成的分辨率进行对比，判断是否产生了显著下降。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明专利一种主动健康眼科图像类产品的成像性能检测系统的说明，而不是对本发明专利的限定。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本设计的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。