自适应照片筛查系统的制作方法

自适应照片筛查系统的制作方法
【专利摘要】简单概述了本申请系统的实施例之一，其中，包括设置在所述系统中的一种器械，如透镜或透镜系统；进行照片筛查时，把所述器械安放在受检者眼睛和图像检测系统之间，从而将所述系统居中位置设置在特定受检人员的预期区域。此外，所述系统还包括计算机控制系统和由所述计算机控制系统调节的环境光源，这样，可通过计算机控制，调节环境光源发出的光量，使受检者的眼球参数就位于一定的目标范围内。另外，本系统还包括一个辐照系统，所述辐照系统按照计算机控制系统发出的指令，提供多视角和轴向偏心光照以及可选波长的光照。其中，所述计算机控制系统指示发光系统为不同的筛查程序提供不同的光照特征。同时，本系统还包括一种抓取受检者眼睛图像的图像检测系统，其中，所述计算机控制系统分析所抓取的图像，并提供现场分析结果。最后，还提出了一些其它系统和方法。
【专利说明】自适应照片筛查系统
相关申请书的交叉引用
[0001]本申请引用了尚未授权美国专利申请(序列号:13 / 017,734，申请日2011年I月31日)的优先权，在先申请全部引用在本申请书中。(注:本文提到的在先美国专利申请已在2013年3月26日获得授权，其专利号为US8, 403，480)
【技术领域】
[0002]本发明涉及医学检查，特别涉及眼睛检查和分析技术。
[0003]【背景技术】
[0004]超过1.5亿美国人受视力障碍的困扰，且该病症是儿童期最高发的病症。若能提早发现视力障碍，就能得到及时有效的治疗，从而降低该病症的不良影响，提高生活质量。
[0005]儿童视力筛查工作尤其重要。美国儿科学会(AAP)、美国眼科学会(AAO)、美国斜视和小儿眼科协会(AAPOS)以及美国验光协会(AOA)建议，应尽早对儿童进行定期视力检查。但是，超过85%的学龄前儿童从未接受过综合性的眼科检查，且超过78%的学龄前儿童从未接受过任何类型的视力检查。另外，美国视力保护基金会的一份报告(1999年)显示:在学校进行的视力 检查仅能检查出实际患有视力问题儿童的四分之一。
[0006]某些眼力问题，若未及时发现和治疗，可能会妨碍大脑中视觉功能的正常发育，如弱视，又称”懒惰眼”。由于幼儿的视力和视觉功能直到5-6岁才发育完成，若不能在关键年龄(5-6岁前)纠正“被忽视”的视力问题，就可能造成永久性的眼疾。弱视(美国2-5%)的最常见病因是屈光参差症(两眼的屈光不一致)和斜视(美国3-4%的人患有斜视)。但是，目前没有适合大规模视力检查要求的检查设备，既满足AAP指导原则的多功能评估要求，又符合其对检查的效率和准确性，或者灵敏度和特异性的要求。
[0007]因此，迄今为止，本领域的技术人员一直致力于解决上述存在的技术问题。
综述
[0008]本发明各实施例提供了具体的进行定制照片筛查的系统和方法。其中，对所述系统的实施例之一做了简单说明，并按照以下方式实施。所述系统包括计算机控制系统和由该计算机控制系统调节的环境光源。这样，可通过计算机控制系统，调节所述环境光源发出的光量，使得受检者的眼球参数就位于一定的定向范围内。更佳的是，所述系统还可包括一个辐照系统，该辐照系统按照所述计算机控制系统发出的指令，提供多视角、轴向偏心照度和可选定波长的辐照，所述计算机控制系统控制该辐照系统为不同的筛查程序提供不同的辐照特征值。另外，所述系统还包括一个捕捉受检者眼睛图像的图像检测系统，所述计算机控制系统分析所捕捉到的图像，并提供现场分析结果。在另外一个实施例中，所述计算机控制系统用于显示视频功能给受检者，通过该视频功能，控制受检者的眼球运动和视觉调节。
[0009]在一个实施例中，提供了对受检者的一只眼睛进行照片筛查的系统，该系统包括:图像显示器；适于照射眼睛的辐照光源；图像检测系统，该图像检测系统在所述适于照射眼睛的辐照光源启用、受检者注视图像显示器时，捕捉一幅或多幅受检者眼睛图像；还包括一个器械(如透镜或透镜系统)，所述器械位于受检者眼睛和图像检测系统之间，进行照片筛查时调整所述照片筛查的系统的居中位置使之位于检测特定人群或年龄组的受检人员的预期受检区域。适于照射眼睛的光源可包括适于照射眼睛的红外光源、可视光源或者二者兼之。所述的红外光源，例如，可以是同轴和/或偏心红外光照。所述图像显示器可以是二维或三维显示器，或者是二维和三维兼之的显示器，而且该显示器可作为控制受检者视觉状况的环境照明。
[0010]本发明实施例还提供了进行眼睛照片筛查的方法。就这一点而言，从实施例中大致概括出如下步骤:实施自动筛选过程；分析眼睛图像以评估至少一种视觉状况；并提供前述分析步骤的结果。所述的自动筛选过程还包括如下步骤:调节环境光源，使受检者的视觉参数位于所需的目标范围内；显示视频功能，引导受检者视线聚焦于所需部位；并获取受检者的眼睛图像。
[0011]在一个实施例中，还提供一种对受检者一只眼睛进行照片筛查的方法，包括以下步骤:显示一幅图像；打开适于照射眼睛的光源；在打开适于照射眼睛的光源情况下，受检查注视图像显示器显示的图像时，采用图像检测系统捕捉一幅或多幅受检者的眼睛图像；放置一个器械(如透镜或透镜系统)于受检者的眼睛和图像检测系统之间，进行照片筛查时调整照片筛查系统的居中位置使之位于检测特定人群或年龄组的受检人群的预期受检区域；分析所述的一幅或多幅眼睛图像以评估至少一种视觉状况；并提供前述分析步骤的结果。放置所述器械在受检者眼睛和图像检测系统之间调节位置是固定或可调节，在前述分析步骤中，可调节所述器械或是该装置的部分光学部件。适于照射眼睛的光源可包括适于照射眼睛的红外光源、可视光源或者二者兼之。所述的红外光源，例如，可以是同轴和/或偏心红外光照。所述图像显示器既可以是二维或三维显示器，也可以是二兼之的显示器，而且还可作为控制受检者视觉状况的环境照明。
[0012]对于本领域的技术人员来说，在查阅了本文中图纸和详细说明的基础上，显而显见地得到的其它系统、方法、特征和优点应纳入本说明中并属于本发明的范围。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]通过参照以下附图，可更好地多方面理解本发明。附图中的各部件并未按实际比例绘出，而是重点在于说明本发明的原理。此外，附图中，同一标号对应各附图中的相同部件。
[0014]图1是本发明自适应照片筛查系统APS —个实施例的结构示意图。
[0015]图2是图1APS系统使用状态的示意图。
[0016]图3是图1所示的一装置，在实施例中该装置为红外或可视摄影系统时的示意图。
[0017]图4是一表格，表明图1所示的自适应照片筛查系统在各种视觉测试时，所对应的照明。
[0018]图5是一个表格,表明图1的自适应照片筛查系统的一个实施例中执行以年龄和性别组特异性检查。
[0019]图6A是图1中自适应照片筛查系统一个实施例中进行屈光测试的红外的图像检测系统和辐照光源。
[0020]图6B是一幅钟形累计强度归一的剖面图，用于通过图1中自适应照片筛查系统一个实施例来确定屈光不正。
[0021]图6C是应用于图1的自适应照片筛查系统一个实施例中的辐照设置示意图。
[0022]图6D至图6E是通过图1所示自适应照片筛查系统一个实施例，采用图6C的辐照设置获得的三维的钟形强度分布图。
[0023]图6F和6G是图2中采用红外或可视摄像机系统的另一个实施例的示意图。
[0024]图6H是基于屈光度-1左右的居中位置区域对眼睛模型进行的自适应照片筛查系统屈光测量的示意图。
[0025]图61是为了调整图6H所示居中位置而采用镜片的调节的示意图。
[0026]图6J与图6H相似，但显示居中位置的屈光度增加为+2时的屈光测量的示意图
[0027]图6K是在受到图61中镜片与眼睛距离的影响后，对眼睛看到虚像的距离变化的影响的示意图。
[0028]图6L是表示图61中镜片相对于眼睛位置变化所引发的图像放大倍率变化的示意图。
[0029]图7A是表示在图1的自适应照片筛查系统一个实施例中，通过受检者的视角进行动态固定和校准测试的辐照光源和摄像机的示意图。
[0030]图7B是表示在图1中自适应照片筛查系统一个实施例中，测量对象眼睛的凝视轨迹的示意图。
[0031]图7C至图7E是表示在眼科检查中，采用图1中自适应照片筛查系统一个实施例，对受:检者的眼睛实施遮盖_去遮盖的各检测方案的各不意图。
[0032]图8是表示在图1中自适应照片筛查系统一个实施例中，对受检者的视角进行角膜不规则性和不透光度测试的时辐照光源和摄像机的示意图。
[0033]图9是图1中自适应照片筛查系统一个实施例中进行自动分析流程图。
[0034]图10是图1中自适应照片筛查系统的实施例中的目标定位模块的流程图。
[0035]图11是图1中自适应照片筛查系统一个实施例的图像质量评估模块流程图。
[0036]图12至图13是表示通过图1中自适应照片筛查系统一个实施例实现的测量参数的双结果频率分布功能的示意图。
[0037]图14是描述通过图1中自适应照片筛查系统所实施方法进行检查的工作流程图。
[0038]图15表示图1中自适应照片筛查系统的一个实施例的逻辑结构框图。
[0039]图16是采用图1中自适应照片筛查系统的进行视觉筛查的工作流程图。
详细说明
[0040]务必尽早检测出眼睛异常情况或眼病，这一点很重要，因为此类问题威胁到生命、视力和/或发育。在美国是这样，在发展中国家和医疗资源严重缺乏的其它国家更是如此。因此，本发明的实施例之一，提供了对眼睛图像的现场实时计算机分析，以确定并分类五个筛查区域中的筛查图像结果为正常或异常。另外，按照本发明，非医疗人员可采用可移动、耐用且价格相对较便宜的眼睛筛查装置进行筛查测试。
[0041]如图1所示的本发明自适应照片筛查系统(简称APS) 100的一个实施例。自适应照片筛查系统100采用了先进的照片筛查技术，以及眼睛跟踪、动态视觉刺激和计算机辅助图像判读功能，以提高AAP指导方针所要求的视力筛查精确度。自适应照片筛查系统100实施例的评估过程，包括对眼睛分析和评估，例如那些涉及双眼屈光条件、目艮睛能动性和校准、不透光度、角膜不规则性、视网膜肿瘤和色盲的分析和评估。因此，自适应照片筛查系统100的一个实施例，是一种对医师、护士、教育机构、公共卫生部门和其它从事视力评估服务专业人员有帮助、采用了先进成像技术的综合眼睛筛查系统。正因为如此，自适应照片筛查系统100的实施例，弥补了现有筛查器械的许多已知缺陷。
[0042]一个实施例中的自适应照片筛查系统100的部件，包括计算机控制的、适于照射眼睛的可视光源141、适于照射眼睛的近红外(NIR)光源142、环境照射源120、可视刺激显示屏130、可视红外数字图像检测器150和用于实现注册、监控、校准、测试控制、质量控制和自动分析程序等功能的计算机控制器110。请注意，在某些具体实施例中，所述可视红外图像检测器150可分别用作红外和可视摄像机。而在某些具体实施中，可采用单个摄像机，获取红外和可视图像。
[0043]正因为如此，自适应照片筛查系统100提供了时空解析度，具有用于检测眼睛功能和异常情况的充分敏感度和特异度；为医疗转诊提供定量评估结果；同时提供本地资料归档和电子远程资料传送归档。
[0044]在一个实施例中，适于照射眼睛的近红外光源142包括一个二维红外显示器(如红外发光二极管灯组件)，且适于照射眼睛的可视光源141包括一个可视光源显示器，该可视光源显示器可由具有选定波长的可视发光二极管灯组成。数字图像检测器150包括一个能检测可视(RGB)和红外信号的多帧数字摄像机、一个光束分离器和一面镜子。如图2所示，在一个实施例中，在视频显示屏130 (可能是一个IXD平面屏幕)下部组装和固定了适于照射眼睛的近红外光源142、适于照射眼睛的可视光源141和数字图像检测器150。自适应照片筛查系统100的这一部分较轻，且能轻松地将其直接放在受检者面前。
[0045]在图2所示的另一个实施例中，可调节的镜子133可放置在摄像机/光源组合装置210和视频特征显示器130之间，以调节受检者眼睛受刺激视角与摄像机的监测范围。在红外光应用中，镜子133可能是一面反射几乎100%红外线的热镜。在可视光应用中，镜子133可能是一面镜子或一台光 束分离器。若采用了光束分离器，则光束分离器后面的视频显示屏部分，充当可视光源。
[0046]环境光源120可用已编程视频130本身产生的光线。但当该光线不足以控制瞳孔反应时，可以在所述视频130显示屏侧设置可视发光二极管灯。
[0047]图3表示摄像机/光源组合装置210的可能布置情况。用薄膜光束分离器305来提供同轴光。可以将右面板上的发光二极管灯组的任一二极管作为同轴光源，将所述光源照射到探测仪150的入射光瞳320的中央位置。如果所述发光二极管比相机光孔小，则有多个光源(发光二极管灯组)都会变成近同轴光源。偏心光照来自于右面板和底面板上的发光二极管灯组，如图所示。
[0048]计算机控制器110 (如笔记本电脑)控制自适应照片筛查系统100，包括远程光学器件和发光器件(例如图像检测系统150、发光二极管显示器141、142、环境照明120、显示屏130等等)。在一实施例中，配置了计算机控制器110，用来显示用户界面程序，使得经过培训的操作者可以为受检者播放视频。在一个实施例的整个检查过程中，显示屏130上显示的视频图像一直吸引着受检者的注意力(比如控制眼睛的适应状态和注视)。在视力筛查过程中，年幼的受检者可以选择自己喜欢的动画人物。采用摄像机150和小型的连续光照，操作者可以保证将受检者准确定位在相机的视场内。红外照射可以在受检者看不见的检测器清晰地反射出受检者视网膜图像。当受检者注视动画时，通过所述计算机系统110实时计算受检者角膜对动画的反射情况，这样，就可以确定其眼睛注视角和聚焦能力。可以用动画图像来控制受检者的眼球运动和反应。比如可以采用这样的编程设置:如果受检者不在合适的视角范围内，动画图像屏幕上的人物会“离开屏幕”。因此，在检查视力时，自适应照片筛查系统100可以很好地控制和调节眼球运动。
[0049]投射到受检者视网膜上的入射光通过受检者眼睛组织后产生发散，并沿着原来的路径反射回去。光所携带的信息(由照片筛查图像中获取的信息)在某种程度上与用波前像差法获取的信息相似。波前像差法获取的信息说明的是个人的眼睛光学性能。不过，照片筛查的图像所含的信息包括五个眼部特征中至少一个或多个特征的测量结果，它们对视力筛查很有帮助。比如:
A.可以通过适当控制色差和单色象差以及眼睛的注视角度，根据光反射照相理论得出的眼睛屈光情况。
B.可以根据用赫希伯格氏法测得的双眼浦肯野反射结果来确定的眼睛方位和聚焦能
力；
C.可以通过红光反射的均匀性以及光谱与空间光照分布情况观察到的不透明度；
D.会导致视网膜反射中光谱分布或颜色分布异常的视网膜肿瘤；以及
E.扭曲入射光束(该入射光束类似于通过视网膜镜和检眼镜观察到的红光反射)的形状和反射光照分布的不规则角膜表面。
[0050]在这种情况下，自适应照片筛查系统提供环境光照控制器，所述环境光照控制器适应个体瞳孔对光线和光源(141，142)强度作出的反应。所述光线和光源的强度根据个体视网膜的反射率进行调整。图4是一个表格，表明对应各种测试时的自适应地光照控制器。
[0051]如屈光度测试(310)，室内的环境照度明亮，并且根据受检者瞳孔对光的反应进行相应调整。使用了脉冲近红外的辐照光源，其光照强度依据受检者的视网膜反射率进行调整。在进行注视或视力校准测试(320)时，采用了能提供连续的蓝光的辐照光源，并用环境光源提供明亮的不含蓝色的光。不透光度和角膜联合检查时(330)，用辐照光源提供脉冲近红外光照，没有使用环境光源，所以，室内一直都比较暗，受检者的瞳孔自然扩张。视网膜光谱测试(340)时，用辐照光源提供了脉冲白光(所述白光的频带比较宽，用任何R、G、B相机都能轻易检测)，并保持黑暗的环境照度，原因同330所述原因。进行色盲测试时(350)，没有提供辐照光源，对环境光照也没有要求。
[0052]接下来，说明自适应照片筛查系统实施例的检查程序。首先，操作员读取受检者、受检者父母或其他成人提供的患者数据，同时受检者注视预先设定的距离其2/3米的视频或动画。操作员开始根据输入的患者特征或统计数据，包括年龄和性别，用触摸触屏的方式或用已程序化的LCD (液晶显示器)按顺序启动筛查程序。然后，可以进行各种测试。图5显示了在一个实施例中根据年龄和性别进行的筛查程序。后面将详细讨论这些筛查程序。
[0053]采用自适应照片筛查系统100来获取数据。自适应照片筛查系统100识别根据受检者年龄、性别和种族而选择的筛查程序的数据。此外，关于从初次数据采集过程中获得的个体因素，可以校准通过自适应照片筛查系统100获得的测量结果。比如，个体的光谱反射率对偏心测量结果的影响很大。不过，可以通过利用相应同轴照片筛查图像的所有信号来规范每只眼睛的数据，从而消除或减轻这种影响，正如本发明中一个或多个照片筛查程序所实施的。
照片筛查程序和测试
A.双眼屈光度测试
[0054]用自适应照片筛查系统100的一个实施例是进行双眼屈光度测试的自动眼睛筛查程序(对应于图4表中的第310项)。建议对3半岁及以上的人群进行双眼屈光度测式。对于3岁半以下的幼儿，自适应照片筛查系统100的逻辑系统省略了双眼屈光度测试，而进行其他适合受检者的年龄范围和性别的测试。
[0055]开始测试时，让受检者位于在显示屏130前方，然后用红外摄像机150进行监测。采用同轴红外照射光142来照射该受检者。抓取受检者的瞳孔红外图像，利用计算机程序实时确定瞳孔的直径。室内或环境照明120和显示屏130的照度均为无红线光，以免干扰红外探测。环境照明120和显示屏130的照度通过自适应照片筛查系统100自动调整，以确保受检者的瞳孔尺寸在适当的范围内:2.5-4.5毫米。此外，在一个或多个实施例中，采集数据之前以及采集数据过程中，所述的自适应照片筛查系统100设定以近恒量的照度来播放视频(动画片)。摄像机/光源组合装置210位于IXD的显示屏130和该IXD的显示屏130正播放的动画人物的正下方，以免受检查者的眼睫毛遮挡由该受检者眼睛的反射回来的检测信号。
[0056]薄膜光束分离器305 (如图3所示)用于将投射光源分隔到摄像机150的其入口瞳孔面320上(为光带布置提供最大的自由度，包括所有的偏心和同轴光的采集)。这种独特的技术消除了传统照片筛查器械受固定空间限制的缺陷。从受检者的角度看来，光源和摄像机的布置如图6A所示。 此外，在某些实施例中，还使用了小型发光二极管灯，从而能最小化角膜反射作用。还可以使用光纤来改良的空间控制和光束方向。还可以在检测对象前方使用用于补偿动画片播放距离(如2 / 3米)的验光透镜(如+1.5屈光度)来放松调节配合检查的受检者，如同视网膜检影法一样。
[0057]此外，可以对由自适应照片筛查系统100逻辑控制的连续或脉冲同轴发光二极管灯的照度进行调节，使得红外摄像机检测的瞳孔照度恰好低于检测饱和水平为止。其次，在开始图像数据采集之前，所有的红外发光二极管灯均采用同轴发光二极管灯的光照能级。
[0058]对于+5屈光度的受检者，对其的水平照明照片筛查的实例如图6A下半部分所示。瞳孔图像中出现的月牙状不仅仅取决于眼睛的折光情况，还取决于瞳孔尺寸、注视角度和眼睛的单色像差。来自红外摄像筛查图像的视网膜反射信号用于校正具体受检者的视网膜功能。数码摄像机150监测瞳孔尺寸，以控制像差和检测对象的适当位置以及受检者的注视角。收集红外图像，并将红外图像显示在计算机控制器的屏幕上，供操作者查看。
[0059]在例证中，双眼屈光测试开始时，在显示屏130上显示动画人物，这用于引导受检者定位于合适位置(如精力充沛的小孩)。例如，显示屏130可以在离受检者间隔2 / 3米处显示动画人物(在2 / 3m处提供固定的注视目标)。然后，利用按顺序、程控启动的照射光源142、以30~~60Hz频率(持续时间至少I秒钟)拍摄眼睛图像，其中，还使用了窄频带波长的近红外光(而不是白光)。这提供了多种偏心加同轴光折射数据。特别是，在某一实施例中，至少7个、最多35个发光二极管灯用作为照射光源142。
[0060]由于受检者位于显示屏130的前面，因此，配置了自适应照片筛查系统100的逻辑系统，以便在采集的两只眼睛的摄像筛查图像中自动寻找两眼的红外瞳孔反射点，并确定瞳孔直径反射的尺寸。如果瞳孔直径大于4.5毫米(或小于2.5毫米)，自适应照片筛查系统100会发出信号，增强(或减弱)室内照明120，直到瞳孔直径在2.5毫米~4.5毫米之间或达到最大(最小)照明度为止。自适应照片筛查系统100分别监测摄像机抓取的两个瞳孔反射照度。从依次的空间整体强度剖面图像中，确定屈光不正。
[0061]请注意，相比之下，当前使用的某些传统的偏心光折射(EPR)筛查器械在较暗的环境中进行这种测试，以获得较大的瞳孔直径，小孩的瞳孔直径可以达到7nm及以上。在以前的研究中，所述瞳孔直径的高阶像差可能会存在显著的个体差异，而这可能会在视敏度测量中引起较大的误差。
[0062]在单排(相同角度)发光二极管灯提供的照度的情况下，自适应照片筛查系统100确定双眼的屈光不正。在一个实施例中，自适应照片筛查系统100还能通过三排(多种角度)发光二极管灯提供的照度进一步确定眼睛是否存在散光的情况。例如，在一个实施例中，自适应照片筛查系统能够在屈光度小于0.25的测量中，检测出球形/圆柱形屈光不正，而散光的轴测量误差小于25度。通过自适应照片筛查系统100的自动分析程序能够检测出有关球形、圆柱形和轴状屈光不正的眼睛情况；不均匀的瞳孔尺寸(瞳孔大小不等)；屈光参差症；双眼明显的红外照度差异等，下文对此进行了讨论。
[0063]如上所述，在一个实施例中，自适应照片筛查系统100确定了在单排(相同角度)发光二极管灯提供的照度的情况下，双眼的屈光不正。自适应照片筛查系统100可以获得钟形标准化整体强度剖面图610 (如图6B所示)，且该剖面图可用于确定沿偏心照明顶点的屈光不正。总的来说，据观察，强度钟形 曲线随着瞳孔直径和/或屈光不正的增加而变宽。通过将受检者的瞳孔尺寸矫正到设定值(如5毫米)，强度钟形曲线的形状变化归因于屈光不正。例如，在图6B中，由于相关屈光不正的屈光力增加，强度钟形曲线的宽度增加。
[0064]上文所用的术语“钟形”所表达的意思是，曲线的形状仅为字面上的含义，但是应明白的是，钟形曲线本身并不意味着该曲线是一种严格意义上的高斯型曲线。
[0065]此外,在一个实施例中，自适应照片筛查系统100可以使用多排发光二极管灯(多种角度)提供的二维照度(如图6C所示)。在图6C中，按照二维模式排布6排发光二极管灯。在实施例中，最里面一圈的发光二极管灯位于中心向外延伸的15.2毫米处,而其他外面几圈的发光二极管灯分别位于该中心向外延伸的20.3毫米、25.4毫米、30.5毫米和35.6毫米处。位于中心的同轴发光二极管灯以及位于发光二极管灯圈以外的两个发光二极管灯用于背景照明，校正检测对象的视网膜特性(例如:反射和多重散射)。
[0066]接着，自适应照片筛查系统100可以得出三维喇叭状强度剖面图(如图6D-6E所示)，可使用这些剖面图的数据来推断出球形(对称)和圆柱形(非对称)的屈光不正，同时推断出散光轴。如图6D-6E的剖面图620和剖面图630所示，X轴和Y轴代表EPR中的偏心率，Z轴代表整体强度。因此，能够在剖面图中表示出双眼球子午线。图6D显示了屈光度为-1的屈光不正的剖面图620。相应地，图6E显示屈光度为-6的屈光不正的剖面图630。
[0067]图6F和图6G给出了本发明的自适应照片筛查系统(APS)IOO的另一个实施例。该自适应照片筛查系统的组成部分包括二维或三维图象显示器130，该图象显示器为患者提供一个可视区。所述图象显示器130可用作适于照射眼睛的可视光源141和环境照明120，以刺激眼球反应并控制受检者的眼睛调节、注视角和聚焦情况。如图6F和图6G所示的示范性实施例包括图像检测器150和照射光源140，如左边暗盒中的同轴和偏心红外照射。该系统还了包括暗盒160和暗盒180，从而将照射光源140的照射光反射/直射入双眼，并通过相同的光径170和光径190，将得到的眼球信号反射/直射回所述图像检测器150。暗盒180包括用于一个将光线沿所述光径190和光径170偏转的镜子。暗盒160包括透射并反射所选定波长光信号的光束分离器。验光透镜165放在所述暗盒160和暗盒180之间，用来检查检测对象的眼睛。如图2例证的实施例所示，该系统可以包括一个能进行实时数据分析的电脑控制系统110，其说明见下文。
[0068]传统的照片筛查系统在-1 / WD处有一个固有的近视居中位置，其中，WD (单位:米)指受检眼睛与照片筛查器械(包括150和140)之间的工作距离。例如，I米的距离对应的是带-1屈光度的近视眼。这与视网膜检影法中的逆转现象相同。图6H例证了当前自适应照片筛查系统和眼睛模型(海涅视网膜检影法训练者眼睛)在屈光测量(工作距离为I米)中的使用情况。可以在屈光度-7到+6的范围内对模型眼睛的屈光不正进行调整，且瞳孔尺寸可以在3毫米到8毫米的范围内变化。
[0069]在图6H中，将测量出的钟形曲线(如图6B、图6D和图6E所示)宽度绘制到Y轴上，将眼睛模型的屈光不正绘制到X轴上。居中位置指的是照片筛查测量的转折点，它通常是屈光不正测量中最不敏感的检测区域。如图所示，患有屈光不正的眼睛(屈光度为-1)的钟形宽度最小，且在所述居中区域周围，所述宽度随屈光度变化而变化的情况最不明显。
[0070]在一个实施例中，图6F和图6G中的自适应照片筛查系统还包括一种器械，如透镜165 (另见图61)。所述透镜165可以附着到暗盒160上或内置于暗盒160中。在一个实施例中，所述透镜165可以附着到暗盒160上或放在暗盒160中的某一固定位置，或将所述透镜165安装在或附着到暗盒160上，其安装或附着方式应使其能够移入或移出照射和检测光170的光径上的视力调整范围，所述照射和检测光170应设置在眼睛与暗盒180之间。所述透镜165还可以放置在眼睛和安装在暗盒160里的光束分离器之间。然而，在另一个实施例中，所述透镜165可以放在安装在暗盒160里的光束分离器的下面，也就是放置在光束分离器和暗盒180之间，所述光束分离器和暗盒180位于红外线170从暗盒160透射到暗盒180的光径上。在另一个示范性实施例中，器械165可以是一种含2块镜片的透镜系统，2块镜片分别用于患者的双眼 。然而，在另一个示范性实施例中，器械165可以是一种含2块固定透镜和I块可移动(扫描)透镜的镜片系统，如巴达尔(Badal)透镜系统。器械165的目的在于将居中位置移到预期的屈光不正区域的一侧(近视或远视)，从而提高照片筛查图像中的空间分辨率。
[0071]图61例证了用于改变居中位置的器械165的使用情况，因此，可以将敏感的检测区域定位到针对特殊人群或年龄群的受检者的所需区域。如图顶部所示，检测器150和光源140 (在光折射照相中，标示为折射PR照相)位于眼睛前方，工作距离为WD。例如，如果在眼睛前方距离为d的位置使用屈光力为Pw (屈光度)的透镜165时，反射照相图像会出现在距离为S2 (用中间图表上的验光透镜165进行测量)的位置上，且反射照相器械的尺寸会以系数M变大或变小。因此，新的工作距离变为(d-S2)。所述新的工作距离既可以是负值也可以是正值。如果工作距离为负值，那么可以将居中位置移到远视区域。可以使用薄透镜方程式来估算新的居中位置和图像放大值。图中给出了这些方程式。这种简单的计算可以从眼睛(图的下部分)的图像中得出。从反射摄像机的角度看，眼睛将出现在一个新的位置SI上，其尺寸放大系数为M。通过任意一种计算方法得出的新工作距离和图像放大值是相同的。
[0072]例如，透镜165可以是一种将居中区域从屈光度为-1的近视眼区域调整到远视眼区域的镜片(屈光度为+2)。利用图61的方程式，下表1显示了新的居中位置和放大情况随所述透镜165在暗盒160和暗盒180之间移动(与眼睛保持d = 5cm到d = 26cm的距离)时而变化的计算结果。结果表明，新的居中位置位于远视区域，其屈光度范围是+0.78到+1。图6K和图6L例证的结果与表中的结果一致。为了证明所述理论，图6J给出了使用屈光度为+2的透镜(用于自适应照片筛查系统)和上文所述商用眼睛模型而得出的实验结果。与预期的一样，居中位置明显调整到屈光度为+1的远视区域。在本实施例中，居中位置移动的预期区域在屈光度约为-2和屈光度约为+3.25之间。
【权利要求】
1.一个用于检查受检者眼睛的照片筛查系统，包括: 图像显示器、适于照射眼睛的辐照光源、图像检测系统，该图像检测系统在适于照射眼睛的光源启动后，在受检者观看图像显示器的图像时，抓取一幅或多幅受检者眼睛的图像； 还有一台安装于所述系统中的器械，位于受检者眼睛和图像检测系统之间，从而在照片筛查期间将所述照片筛查系统的居中位置准确地调整到特定受检人群的所需检查区。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述器械是透镜或透镜系统。
3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述适于照射眼睛的辐照光源包括适于照射眼睛的红外光源或可见光源，或者二者兼之。
4.如前述各权利要求之任一项所述的系统，其中所述适于照射眼睛的辐照光源提供同轴的和/或偏心的红外照射。
5.如前述各权利要求之任一项所述的系统，其中所述图像显示器包括二维视频显示器或三维视频显示器，或者二者兼之。
6.如前述各权利要求之任一项所述的系统，其中所述图像显示器提供环境照明，以控制眼睛的状态。
7.如前述各权利要求之任一项所述的系统，还包括计算机控制系统，其中该计算机控制系统用于分析所抓取的图像，并提供现场分析结果。
8.如前述各权利要求之任一项所述的系统，其中所述适于照射眼睛的辐照光源在接收到计算机控制系统的指令后，提供红外光照射；以及在得到计算机控制系统的指令后，提供可见光照射。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述图像检测系统抓取的是可视图像和红外图像。
10.如前述各权利要求之任一项所述的系统，其中所述系统在适合于近距离视觉活动的照明环境中，利用连续的红外光照射，进行屈光测试。
11.如前述各权利要求之任一项所述的系统，对所抓取的图像进行分析，以找出技术缺陷和不良图像数据指标，从而确保质量控制。
12.如前述各权利要求之任一项所述的系统，其中，所需检查区为屈光度-2到+3.25之间的区域。
13.一种对受检者眼睛进行照片筛查的方法，包括以下步骤: 显示图像； 启动适于照射眼睛的辐照光源； 在适于照射眼睛的辐照光源启动后，在受检者观看显示的图像时，借助图像检测系统抓取一幅或多幅受检者的眼睛图像； 照片筛查期间，将一器械安放在受检者眼睛和图像检测系统之间，从而将照片筛查系统的居中位置调整到特定受检人群的所需检查区； 分析所述一幅或多幅眼睛图像，至少评估一种眼部状况，并从进行分析的步骤中得出分析结果。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述器械为透镜或透镜系统。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中所述适于照射眼睛的辐照光源包括适于照射眼睛的红外光源或可见光源，或者二者兼之。
16.如前述各权利要求之任一项所述的方法，其中所述器械放置在受检者眼睛和图像检测系统之间的某个固定位置，或者受检者眼睛和图像检测系统之间的某个可节调的位置，在该位置，至少可以调节所述器械的光学器件的一个部件。
17.如前述各权利要求之任一项所述的方法，其中所述图像显示包括二维视频显示或三维视频显示，或者二者兼之。
18.如前述各权利要求之任一项所述的方法，其中所述图像显示提供环境照明，以控制受检查眼睛的状态。
19.如前述各权利要求之任一项所述的方法，还包括计算机控制系统，所述计算机控制系统用于分析所抓取的图像，并提供现场分析结果。
20.如前述各权利要求之任一项所述的方法，其中所述分析一幅或多幅眼部图像的步骤包括调整所述器 械的位置，或调整该器械的部分光学元件，以便调整所述照片筛查系统的居中位置。
【文档编号】A61B3/18GK103476325SQ201280013994
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年1月30日 优先权日:2011年1月31日
【发明者】盈伶·安·陈, 詹姆士·W·L·刘易斯 申请人:田纳西大学研究基金会