一種雙目瞳孔對光綜合檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于視覺檢測領域，具體的涉及一種雙目瞳孔對光綜合檢測系統(tǒng)，包括紅外攝像機、紅外照明光源、刺激光源、抓握式裝置、測量顯示裝置、單片機控制、數(shù)據(jù)處理控制模塊及瞳孔追蹤測量系統(tǒng)模塊，適合于臨床眼科、神經(jīng)外科、精神心理科及其相關領域的醫(yī)療應用。
【背景技術】
[0002]當人眼受到光刺激時，瞳孔縮小，稱為瞳孔對光反射。瞳孔的收縮由眼動神經(jīng)中的副交感神經(jīng)支配的瞳孔括約肌完成，瞳孔的擴張由交感神經(jīng)支配的瞳孔開大肌完成，兩者在中樞相互協(xié)調彼此制約，從而實現(xiàn)復雜的瞳孔對光反射控制。同側的反射稱直接光反射，而對側瞳孔縮小稱間接光反射。中樞調節(jié)損壞將導致光反射減弱或消失。
[0003]正常瞳孔的直徑為2.5-4.5毫米，呈圓形，兩側瞳孔基本等大，相差一般不超過0.5毫米，光反射靈敏。每個人的瞳孔大小受年齡、生理狀態(tài)、屈光、外界環(huán)境等因素影響，呈不同大小。瞳孔直徑如超過6毫米或小于2毫米為不正常；兩側瞳孔不等大，尤其伴有光發(fā)射遲鈍或消失時為病理性。正常人中小孩瞳孔較大，老人較小。睡覺時瞳孔縮小，醒后又變大，為生理現(xiàn)象。某些藥物中毒時可致瞳孔縮小，如有機磷，巴比妥婁，嗎啡及鴉片的衍生物等的中毒。某些精神癥狀，如焦慮、驚恐、疼痛等可致瞳孔散大；阿托品、可卡因及肉毒素中毒等也可致瞳孔散大；眼局部病變時可影響瞳孔的形狀、大小及光反射，如角膜、虹膜等病變。因此臨床上根據(jù)上述特性，在臨床眼科、神經(jīng)外科、精神心理科甚至戒毒領域使用瞳孔對光反射設備來篩查相關疾病。
[0004]瞳孔對光反射設備檢查時用聚集光，對準兩眼中間照射，觀察對光反射，再將光源分別移向雙側瞳孔中央，觀察瞳孔的直接反射和間接對光反射，瞳孔在光照下，引起孔徑變小，稱為直接對光反射。如光照另一眼，非光照眼的瞳孔引起縮小，稱為間接對光反射。直接和間接反射都消失，見于深昏迷或同側動眼神經(jīng)受損；直接對光反射消失，間接對光反射存在，見于同側視神經(jīng)受損；因此雙目對光反射測量是必要的。
[0005]瞳孔對光反射有潛伏期，即從開始光刺激到瞳孔開始反應之間的時間間隔?；杳圆∪吮憩F(xiàn)遲鈍，潛伏期較長，且刺激感光時間太短的話，瞳孔對光反射現(xiàn)象不明顯，因此對于深度昏迷病人需要延長受光刺激時間。
[0006]傳統(tǒng)瞳孔檢測方式主要有視網(wǎng)膜電圖、視覺誘發(fā)電位和眼電圖等；瞳孔測試儀主要為全封閉式檢查箱；便攜式檢查設備主要有手持式瞳孔筆燈、手電筒等?，F(xiàn)有的檢查設備和方法的缺點在于:
(1)測量內容、精度受限:手持式瞳孔筆燈、手電筒等無法對瞳孔的大小和對光反射情況客觀、定量、準確的測量，其中包括無法對光反射潛伏期、瞳孔收縮速度等的測量；
(2)便攜性差:瞳孔檢測儀設備體積較大，比較笨重，且需要放在平整環(huán)境，不適宜在野外使用；
(3 )檢測對象受限:現(xiàn)有設備，刺激光源刺激時間固定，不能針對特殊病患檢查病癥，如重度昏迷病人；
(4)操作不便捷、易受主觀因素干擾:傳統(tǒng)的瞳孔檢測儀設備，很多測試環(huán)節(jié)需要人工參與，人工操作的差異性及主觀判斷都可能導致測試不準確，且要求受試者的配合度很高，會給受試者帶來不舒服感；
(5)實時性差:現(xiàn)有的瞳孔檢測設備的相機采集幀頻較低，瞳孔測量軟件實時性差，因此測量精度受限；
(6)操作效率受限:現(xiàn)有的便攜設備不支持雙目瞳孔對光反射檢查，無法篩查間接對光反射異常的病人；
(7)測量結果不直觀:現(xiàn)有的瞳孔對光反射設備提供測量結果參數(shù)，無直觀的變化曲線。
[0007]針對傳統(tǒng)設備的上述缺點，發(fā)明人設計出一種雙目瞳孔對光反射跟蹤系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0008]為克服現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明研發(fā)了一種雙目瞳孔對光綜合檢測系統(tǒng)，包括紅外攝像機、紅外照明光源、刺激光源、抓握裝置、顯示裝置、單片機數(shù)據(jù)處理控制模塊及瞳孔追蹤測量模塊。該設備的刺激光源時間模式可調，支持雙目瞳孔測量，設備便攜性強，瞳孔追蹤測量系統(tǒng)算法精度高，實時性強，提高了設備測量精度。
[0009]其中，紅外攝像機、光源及單片機數(shù)據(jù)處理模塊集成于抓握式裝置內部，顯示模塊安裝于抓握式裝置外側；瞳孔追蹤測量模塊應用于單片機數(shù)據(jù)處理模塊，由單片機獲得相機圖像輸入，瞳孔追蹤測量模塊追蹤計算，單片機通過無線WIFI或藍牙輸出至顯示屏或其它終端；紅外照明光源、刺激光源由抓握式裝置通過單片機處理控制，即抓握式裝置上的按鈕，可通過抓握式裝置上的按鈕，選擇不同的光源刺激時間進行測量；
其中，瞳孔追蹤測量模塊的軟件通過設計分步式區(qū)域自適應亞像素跟蹤算法，在提高瞳孔跟蹤準確度的同時，也使跟蹤計算算法時間降低到原來的1/20甚至更低，極大的提高了瞳孔跟蹤過程的時間分辨能力，能夠更好滿足臨床高精度高速度瞳孔追蹤的現(xiàn)實需求。具體方法為針對人眼圖像的灰度分布和噪聲特點，提出了基于人眼瞳孔灰度特征的自動閾值分割算法，實現(xiàn)了對瞳孔中心的粗定位及瞳孔區(qū)域的截取，避免了光斑、眼睫毛、眼瞼等干擾物的影響。根據(jù)粗定位后的結果，去除瞳孔內照明光源產(chǎn)生的亮點，重新自動閾值計算，判斷計算瞳孔質心，根據(jù)此質心位置快速限定下一幀瞳孔位置和瞳孔區(qū)域，加快檢測速度，實現(xiàn)瞳孔的實時定位追蹤。瞳孔追蹤測量系統(tǒng)之測量算法實時性高，抓取連續(xù)的瞳孔圖像，米集樣本多，實現(xiàn)了尚精度的瞳孔追蹤檢測。
[0010]另外，根據(jù)不同刺激條件下的采集數(shù)據(jù)分析測量結果，設計分析方案，根據(jù)測試實驗及臨床應用試驗，分析得到一套瞳孔對光反射參數(shù)的標準參照體系，并輸出診斷報告。可直接顯示在機體自帶顯示屏上，還可以通過數(shù)據(jù)存儲、壓縮技術通過藍牙、ZigBee, Wifi等無線傳輸技術以及有線連接方式完成便攜式或可穿戴設備與終端的交互。
[0011]本發(fā)明的測量系統(tǒng)的有益效果是:
(1)抓握式或可穿戴式設備便攜性強，可應用于急救、病房、甚至野外等自然條件較差的場合；
(2)測量結果準確、直觀，能迅速地顯示在顯示屏上； (3)抓握式手柄可拆卸，設備主體可作為可穿戴式設備的核心組件，單獨固定于操作臺或固定于受試者身上；
(4)支持雙目瞳孔測量，可得到直接和間接瞳孔對光反射測量結果；
(5)設備靈活度高，支持無線或有線將測量結果輸出數(shù)據(jù)終端，滿足測量結果存儲要求；
(6)測量結果的穩(wěn)定性高，抓握式或穿戴式設備結構保證設備與眼睛相位位置穩(wěn)定，保證了瞳孔圖像質量和測量結果精度；
(7)測量設備的光刺激器刺激光譜、刺激強度、刺激波形和刺激時間可按需設置，滿足臨床多種適應癥和特殊環(huán)境的需求；
(8)瞳孔追蹤測量軟件算法采用分步式區(qū)域自適應亞像素跟蹤方法，跟蹤精度高，在同等計算性能的情況下，有效提尚瞳孔跟蹤幀率和跟蹤精度；
(9)測量設備包括顯示裝置，不但顯示瞳孔圖像，測量結果參數(shù)，還提供了直觀的瞳孔變化曲線，便于操作者觀察分析；
(10)軟件系統(tǒng)通過測試實驗和臨床應用試驗，提供一套瞳孔對光反射參數(shù)的標準參照體系。
[0012]上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。本發(fā)明的【具體實施方式】由以下實施例及其附圖詳細給出。本發(fā)明多處僅僅對做出改進的部分進行描述，而其他未說明部分可以借助本領域的現(xiàn)有技術實現(xiàn)，亦即未說明部分通過現(xiàn)有技術實現(xiàn)，在此不進行詳細說明。
【附圖說明】
[0013]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中: