一種眼球位置自適應定位方法及其裝置與流程
2023-05-20 09:33:41
本發明涉及眼球位置定位技術領域，尤其涉及一種眼球位置自適應定位方法及其裝置。
背景技術：
在眼科檢測領域，眼科設備對眼球進行圖像採集時，需要將光學鏡頭對準被測試的眼球瞳孔，以採集眼球的圖像信息進行分析診斷，光學鏡頭的移動需要操作者辨識瞳孔位置，目前通常採用的眼球位置定位方法是由設備操作者通過觀察被測試的眼球和採集目標點之間的位置差，然後通過操縱手柄、電動開關、電腦操作界面的按鍵、滑條或滑鼠點擊等方法來移動光學鏡頭的位置，逐漸地縮小位置差，使其最終對準被測試的瞳孔，從而完成定位過程。
現有技術的不足之處在於：操作者手動進行瞳孔定位操作所需要的時間較長，並且定位過程中花費時間的長短和定位精度依賴於操作者對操作設備的熟練程度和操作者調節的力度，這種手動定位方法的效率較低，定位過程中要求操作者的注意力始終集中在圖像的誤差上，在進行位置調解時不能多個維度同時調節，會出現在調節某個維度的時候帶動其它維度的變化，使已經調好的維度發生偏離，造成反覆調節；定位完成後為防止裝置受外力自行移動而造成瞳孔位置偏離，需要將運動機構鎖住，如果在檢測過程中瞳孔位置發生變化，則需要解鎖運動機構重新進行定位，手動重複上述的調節過程會花費很長的時間，工作效率很低。
技術實現要素：
為了克服現有技術的不足，本發明的目的之一在於提供一種眼球位置自適應定位方法及其裝置，圖像處理模塊根據圖像採集模塊採集的圖像自動識別出眼睛標示點的位置，並計算出所述位置與採集目標點位置的偏差，控制模塊驅動伺服機構調節圖像採集模塊的位置，使圖像採集模塊自動接近眼睛標示點，定位完成後伺服機構會自動鎖定，若被測者的眼睛標示點的位置發生變化，圖像處理模塊會立刻發現新的位置偏差，控制模塊驅動伺服機構調節圖像採集模塊及時完成調節，定位過程中不需要操縱者的參與，伺服機構可同時進行各個維度的移動且不會相互幹擾，使得定位過程更加快速和準確。
本發明提供一種眼球位置自適應定位方法，包括以下步驟：
獲取圖像信息，圖像傳感器實時獲取眼睛的圖像信息；
獲取眼睛標示點位置，圖像匹配算法獲取眼睛標示點在屏幕中的位置，所述眼睛標示點包括瞳孔的中心點、虹膜的邊沿、角膜的頂點；
眼球位置自適應定位，實時判斷眼睛標示點與採集目標點是否有偏差，若無偏差，則不需要調節圖像傳感器；若有偏差，則調節圖像傳感器與眼睛的相對位置，眼睛標示點與採集目標點重合。
進一步地，所述調節圖像傳感器與眼睛的相對位置，眼睛標示點與採集目標點重合的過程包括以下步驟：
改變眼睛標識點位置，電機沿橫軸方向、縱軸方向、豎軸方向同時移動圖像傳感器，改變圖像中眼睛標示點的位置；
估計眼睛標示點的運動參數，卡爾曼濾波算法估計眼睛標示點的運動參數，所述運動參數包括眼睛標示點的位置和速度；
跟蹤和定位眼睛標示點，目標跟蹤算法跟蹤和定位眼睛標示點。
進一步地，還包括步驟鎖定電機，調節圖像傳感器與眼睛的相對位置，眼睛標示點與採集目標點重合後，鎖定電機。
進一步地，所述圖像匹配算法包括尺度不變特徵變換匹配算法，所述尺度不變特徵變換匹配算法用於獲取所述眼睛標示點的位置。
一種眼球位置自適應定位裝置，包括圖像採集模塊、圖像處理模塊、控制模塊；
所述圖像採集模塊用於實時採集眼睛的圖像信息，並將所述圖像信息發送至所述圖像處理模塊；
所述圖像處理模塊用於處理所述眼睛的圖像信息，所述圖像處理模塊獲取眼睛標示點在屏幕中的位置，並計算出所述位置與採集目標點位置的偏差，所述圖像處理模塊將所述位置和所述偏差發送至所述控制模塊，所述眼睛標示點包括瞳孔的中心點、虹膜的邊沿、角膜的頂點；
所述控制模塊用於根據所述位置和所述偏差移動所述圖像採集模塊，實現所述眼睛標示點與所述採集目標點重合。
進一步地，還包括頭部固定模塊和檢測模塊，所述頭部固定模塊與所述檢測模塊連接，所述檢測模塊與所述控制模塊連接，所述頭部固定模塊用於被測對象放置頭部，所述檢測模塊檢測被測對象頭部放入的信號。
進一步地，所述控制模塊包括單片機、驅動電路、伺服機構，所述伺服機構包括驅動器和電機，所述單片機通過所述驅動電路與所述驅動器連接，所述驅動器與所述電機連接，所述電機與所述圖像採集模塊安裝連接，所述單片機用於控制所述電機移動所述圖像採集模塊。
進一步地，還包括鎖定模塊，所述鎖定模塊與所述伺服機構連接，所述鎖定模塊鎖定所述伺服機構。
進一步地，所述控制模塊還包括鏡頭調節模塊，所述鏡頭調節模塊與所述伺服機構連接，所述鏡頭調節模塊驅動所述伺服機構對所述圖像採集模塊中鏡頭組的焦距、光圈和屈光度補償進行調節。
進一步地，還包括手柄，所述手柄與所述圖像採集模塊連接，所述手柄用於調節所述圖像採集模塊。
相比現有技術，本發明的有益效果在於：
本發明一種眼球位置自適應定位方法，包括步驟獲取圖像信息，獲取眼睛標示點位置，眼球位置自適應定位，本發明還涉及一種眼球位置自適應定位裝置，包括圖像採集模塊、圖像處理模塊、控制模塊，圖像處理模塊根據圖像採集模塊採集的圖像自動識別出眼睛標示點的位置，計算該位置與採集目標點位置的偏差，控制模塊驅動伺服機構移動圖像採集模塊接近眼睛標示點，定位完成後伺服機構自動鎖定，若被測者眼睛標示點的位置發生變化，圖像處理模塊立刻發現新的位置偏差，控制模塊驅動伺服機構移動圖像採集模塊及時完成眼球位置的定位跟蹤，定位跟蹤過程中不需要操縱者的參與，伺服機構同時進行各個維度的移動且不會相互幹擾，使定位跟蹤過程更加快速和準確。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例並配合附圖詳細說明如後。本發明的具體實施方式由以下實施例及其附圖詳細給出。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1為本發明的一種眼球位置自適應定位方法流程圖；
圖2為本發明的一種眼球位置自適應定位裝置結構框圖；
具體實施方式
下面，結合附圖以及具體實施方式，對本發明做進一步描述，需要說明的是，在不相衝突的前提下，以下描述的各實施例之間或各技術特徵之間可以任意組合形成新的實施例。
本發明提供一種眼球位置自適應定位方法，如圖1所示，包括以下步驟：
獲取圖像信息，圖像傳感器實時獲取眼睛的圖像信息，在一實施例中，圖像傳感器移動到遠離眼球的位置，以便採集到較大區域的包含眼睛標示點的圖像信息。
獲取眼睛標示點位置，圖像匹配算法獲取眼睛標示點在屏幕中的位置，眼睛標示點包括瞳孔的中心點、虹膜的邊沿、角膜的頂點，在一實施例中，優選地，圖像匹配算法包括尺度不變特徵變換匹配算法，尺度不變特徵變換匹配算法用於獲取眼睛標示點的位置，用尺度不變特徵變換匹配算法實時處理眼睛的圖像信息，對圖像進行灰度處理，用尺度不變特徵變換匹配算法將圖像分解為線段和點的組合，根據線段和點的相對幾何關係與眼眶、瞳孔或虹膜的輪廓特徵進行比對，從而識別出瞳孔的中心點、虹膜的邊沿、角膜的頂點，如辨識出眼睛的瞳孔並且獲取瞳孔在屏幕中的坐標。
眼球位置自適應定位，實時判斷眼睛標示點與採集目標點是否有偏差，若無偏差，則不需要調節圖像傳感器；若有偏差，則調節圖像傳感器與眼睛的相對位置，眼睛標示點與採集目標點重合，在一實施例中，實時判斷眼睛的圖像信息中瞳孔在屏幕中的坐標與採集目標點的位置之間是否有偏差，瞳孔在屏幕中的坐標與採集目標點的位置有偏差，將眼睛標示點與採集目標點的偏差發送給伺服機構，伺服機構將偏差折算成電機的位移量，驅動電機進行移動，移動過程中系統可根據圖像傳感器採集到的圖像對偏差進行實時監測，電機調節圖像傳感器與眼睛的相對位置，眼睛的瞳孔與採集目標點重合，優選地，改變眼睛標識點位置，電機沿橫軸方向、縱軸方向、豎軸方向同時移動圖像傳感器，改變圖像中眼睛標示點的位置，估計眼睛標示點的運動參數，卡爾曼濾波算法估計眼睛標示點的運動參數，運動參數包括眼睛標示點的位置和速度，卡爾曼濾波算法構造出瞳孔模板，根據圖像的運動信息估計出瞳孔在下一幀的位置，並在估計目標可能出現的區域內進行搜索，取得與瞳孔模板顏色分布最相似的即為瞳孔，跟蹤和定位眼睛標示點，目標跟蹤算法跟蹤和定位眼睛標示點，如meanshift算法跟蹤和定位眼睛標示點，meanshift算法根據卡爾曼濾波算法預測的位置，初始化當前幀中瞳孔的位置，meanshift算法計算出瞳孔的偏移均值，移動瞳孔至該偏移均值，然後以此位置作為瞳孔新的起始點，繼續移動瞳孔，直到瞳孔移動至採集目標點，優選地，還包括步驟鎖定電機，調節圖像傳感器使眼睛標示點與採集目標點重合後，鎖定電機。如在檢測被測試者眼睛的過程中，被測試者的頭部或眼球發生輕微移動而導致眼睛標示點的位置發生變化，因圖像傳感器可實時獲取眼睛的圖像信息，尺度不變特徵變換匹配算法實時處理眼睛的圖像信息，辨識出眼睛標示點並且獲取眼睛標示點在屏幕中的新位置，電機調節圖像傳感器使眼睛標示點與採集目標點重合，完成定位後鎖定電機，實現眼球的自適應定位。
一種眼球位置自適應定位裝置，如圖2所示，包括圖像採集模塊、圖像處理模塊、控制模塊。
在一實施例中，優選地，還包括頭部固定模塊和檢測模塊，頭部固定模塊與檢測模塊連接，檢測模塊與控制模塊連接，頭部固定模塊用於被測對象放置頭部，檢測模塊檢測被測對象頭部放入的信號，自動定位程序由檢測模塊檢測到的頭部放入信號啟動，或者由操作者通過計算機輸入終端直接啟動，圖像採集模塊用於實時採集眼睛的圖像信息，並將圖像信息發送至圖像處理模塊，圖像採集模塊包括圖像傳感器，圖像傳感器用於實時採集眼睛的圖像信息。
在一實施例中，圖像處理模塊用於處理眼睛的圖像信息，圖像處理模塊獲取眼睛標示點在屏幕中的位置，並計算出眼睛標示點的位置與採集目標點位置的偏差，圖像處理模塊將眼睛標示點的位置和偏差發送至控制模塊，眼睛標示點包括瞳孔的中心點、虹膜的邊沿、角膜的頂點。
在一實施例中，控制模塊用於根據眼睛標示點的位置及眼睛標示點的位置與採集目標點位置的偏差調節圖像採集模塊，實現眼睛標示點與採集目標點重合，控制模塊接收到圖像處理模塊發送的眼睛標示點的位置和偏差，控制模塊驅動伺服機構調節圖像採集模塊使眼睛標示點與採集目標點重合，優選地，控制模塊包括單片機、驅動電路、伺服機構，伺服機構包括但不限於驅動器和電機，如伺服機構也包括驅動器、壓縮機、閥門、液壓，單片機通過驅動電路與驅動器連接，驅動器與電機連接，電機與圖像採集模塊安裝連接，單片機用於控制電機移動圖像採集模塊，單片機通過驅動電路發送控制命令控制驅動器的輸出位移，驅動器通過電機控制圖像採集模塊的移動，單片機通過控制命令控制伺服機構沿橫軸方向、縱軸方向、豎軸方向同時調節圖形採集模塊，各個維度的移動不會發生相互幹擾，優選地，還包括鎖定模塊，鎖定模塊與伺服機構連接，鎖定模塊鎖定伺服機構，眼球位置定位完成後，鎖定模塊用於鎖定伺服機構，如在檢測被測試者眼睛的過程中，被測試者的頭部發生輕微移動而導致眼睛標示點的位置發生變化，因圖像採集模塊可實時獲取眼睛的圖像信息，圖像處理模塊實時處理眼睛的圖像信息，辨識出眼睛標示點並且獲取眼睛標示點在屏幕中的新位置，控制模塊通過圖像採集模塊實時監測眼睛標示點是否偏離採集目標點，若檢測到偏差，則控制模塊驅動伺服機構移動圖像採集模塊進行位置修正，使眼睛標示點與採集目標點重合，完成定位後鎖定伺服機構，實現眼球的自適應定位，鎖定伺服機構，優選地，控制模塊還包括鏡頭調節模塊，鏡頭調節模塊與伺服機構連接，鏡頭調節模塊驅動伺服機構對圖像採集模塊中鏡頭組的焦距、光圈和屈光度補償進行調節。
在一實施例中，優選地，還包括手柄，手柄與圖像採集模塊連接，手柄用於調節圖像採集模塊使圖像採集模塊獲取的圖像中的眼睛標示點與採集目標點重合，完成眼睛的定位。
本發明一種眼球位置自適應定位方法，包括步驟獲取圖像信息，獲取眼睛標示點位置，眼球位置自適應定位，本發明還涉及一種眼球位置自適應定位裝置，包括圖像採集模塊、圖像處理模塊、控制模塊，圖像處理模塊根據圖像採集模塊採集的圖像自動識別出眼睛標示點的位置，計算該位置與採集目標點位置的偏差，控制模塊驅動伺服機構移動圖像採集模塊接近眼睛標示點，定位完成後伺服機構自動鎖定，若被測者眼睛標示點的位置發生變化，圖像處理模塊立刻發現新的位置偏差，控制模塊驅動伺服機構移動圖像採集模塊及時完成眼球位置的定位跟蹤，定位跟蹤過程中不需要操縱者的參與，伺服機構同時進行各個維度的移動且不會相互幹擾，使定位跟蹤過程更加快速和準確。
以上，僅為本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制；凡本行業的普通技術人員均可按說明書附圖所示和以上而順暢地實施本發明；但是,凡熟悉本專業的技術人員在不脫離本發明技術方案範圍內，利用以上所揭示的技術內容而做出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本發明的等效實施例；同時,凡依據本發明的實質技術對以上實施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變等，均仍屬於本發明的技術方案的保護範圍之內。