一种智能角膜地形图仪制造技术

本发明专利技术公开了一种智能角膜地形图仪，涉及眼科医疗器械领域，针对现有的角膜地形图仪大多数都是通过手动操作进行Placido盘光学中心与角膜观测中心的对中，操作比较困难、耗时且对中精度差，致使重建的角膜地形图误差大等问题，现提出如下方案，包括引导系统以及对焦系统，所述引导系统包括引导相机组件、主成像光学组件、运动控制系统组件以及图像引导检测算法；所述图像引导检测算法包括第一子算法和第二子算法，所述第一子算法为基于深度学习卷积神经网络眼球追踪运动引导算法。本发明专利技术提出一种智能角膜地形图仪，能够实时检测眼瞳的位置，提高对中精度，同时降低临床应用中的操作难度，减少角膜地形图的误差。减少角膜地形图的误差。减少角膜地形图的误差。

【技术实现步骤摘要】
一种智能角膜地形图仪


[0001]本专利技术涉及眼科医疗器械领域，尤其涉及一种智能角膜地形图仪。

技术介绍

[0002]角膜地形图仪是一款通过电脑辅助，从而呈现角膜表面曲率映像的新型设备计算机辅助的角膜地形图以其能够精确地分析整个角膜表面的形态和曲率的变化为特点，使系统地、客观地、精确地分析角膜性状成为可能，角膜地形图仪由三部分组成：一Placido氏盘投射系统，二实时图像监测系统，三计算机图像处理系统。
[0003]但是现有的角膜地形图仪大多数都是通过手动操作进行Placido盘光学中心与角膜观测中心的对中，操作比较困难、耗时且对中精度差，致使重建的角膜地形图误差大。

技术实现思路

[0004](一)专利技术目的
[0005]为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出一种智能角膜地形图仪，能够实时检测眼瞳的位置，提高对中精度，同时降低临床应用中的操作难度，减少角膜地形图的误差。
[0006](二)技术方案
[0007]本专利技术提供了一种智能角膜地形图仪，包括引导系统以及对焦系统，所述引导系统包括引导相机组件、主成像光学组件、运动控制系统组件以及图像引导检测算法；
[0008]所述图像引导检测算法包括第一子算法和第二子算法，所述第一子算法为基于深度学习卷积神经网络眼球追踪运动引导算法，所述第二子算法为基于深度学习的卷积神经网络的Placido环中心追踪运动引导算法；
[0009]所述引导相机组件通过所述眼球追踪运动引导算法自动判定用户的左、右眼球，并反馈当前检测眼球的实时位置给运动控制系统组件，所述运动控制系统组件根据当前眼球的实时位置控制主成像光学组件向眼球的实时位置运动；
[0010]所述主成像光学组件通过Placido环中心追踪运动引导算法实时检测Placido环中心，并反馈当前Placido环中心的实时位置给运动控制系统组件，所述运动控制系统组件根据当前Placido环中心的实时位置控制主成像光学组件向Placido环中心的实时位置运动；
[0011]所述对焦系统包括粗对焦系统、精细对焦系统以及图像清晰评估算法，所述图像清晰评估算法用于实时评估图像清晰度值，并实时积累拟合图像清晰度曲线，所述粗对焦系统和精细对焦系统通过所述图像清晰评估算法对控制主成像光学组件运动。
[0012]作为本专利技术的进一步优化：所述引导系统内还包括有第一策略和第二策略，所述第一策略包括当主成像光学组件即将达到目标位置时，通过眼球追踪运动引导算法即时判断主成像光学组件是否到达，若主成像光学组件已经到达目标位置，则眼球追踪运动引导算法反馈已到达信号给运动控制系统组件，使其停止运动；若主成像光学组件为达到目标
位置，继续通过所述运动控制系统组件控制主成像光学组件向眼球的实时位置运动。
[0013]作为本专利技术的进一步优化：所述第二策略包括当主成像光学组件即将达到目标位置时，通过Placido环中心追踪运动引导算法即时判断主成像光学组件是否到达，若主成像光学组件已经到达目标位置，则Placido环中心追踪运动引导算法反馈已到达信号给运动控制系统组件，使其停止运动；若主成像光学组件为达到目标位置，继续通过所述运动控制系统组件控制主成像光学组件向眼球的实时位置运动。
[0014]作为本专利技术的进一步优化：所述运动控制系统组件包括运动控制器以及分别与运动控制器电性连接的X轴运动组件、Y轴运动组件以及Z轴运动组件，所述运动控制器通过所述X轴运动组件、Y轴运动组件以及Z轴运动组件控制所述引导相机组件和所述主成像光学组件运动。
[0015]作为本专利技术的进一步优化：还包括额托升降机构，所述额托升降机构设置在主成像光学组件的一侧，所述额托升降机构上设置有额托，所述额托升降机构用于控制额托升降。
[0016]作为本专利技术的进一步优化：还包括屏组件，所述屏组件设置在主成像光学组件背离额托升降机构的一侧。
[0017]作为本专利技术的进一步优化：还包括固视灯，所述固视灯设置在主成像光学组件和额托升降组件之间，所述固视灯包括灯盘、白光灯、红外灯以及蓝光灯，所述白光灯、蓝光灯以及红外灯沿灯盘的中点环形分布。
[0018]作为本专利技术的进一步优化：所述粗对焦系统内包括有第三策略，所述第三策略为在Z轴运动组件过程中，图像清晰评估算法判断当出现曲线明显峰值时，所述运动控制系统组件控制主成像光学组件往回运动至清晰度峰值所在的物理位置。
[0019]作为本专利技术的进一步优化：所述精细对焦系统包括有第四策略，所述第四策略为在完成粗对焦后，所述运动控制系统组件启动音圈马达，通过所述音圈马达驱动主成像图像传感器在后焦位置前后运动，并通过图像清晰评估算法判断当出现曲线明显峰值时，所述运动控制系统组件控制主成像光学组件往回运动至清晰度峰值所在的物理位置。
[0020]作为本专利技术的进一步优化：还包括卷积神经网络模型分割采样算法，所述卷积神经网络模型分割采样算法采用大量临床形态各异的角膜图像数据作为训练数据，并通过有效的数据增强算法强化训练数据库，所述卷积神经网络模型分割采样算法包括以下步骤：
[0021]S1：数据标注，所述数据标注采集大量人眼的Placido环角膜图像，采用传统分割算法与人工标注相结合的方式，进行Placido黑白环的分割标注；
[0022]S2：数据增强，所述数据增强用先于对基础数据进行几何变换类增强，即翻转、旋转、裁剪、变形以及缩放；再进行颜色变换类增强，即噪声、模糊、颜色变换、擦涂以及填充；
[0023]S3：模型训练，所述模型训练采用交叉验证训练的方式，将数据划分成测试样本不同的多个留出法训练批次分别训练一个模型，并取训练结果最好的模型；
[0024]S4：白环有效轮廓提取，所述白环有效轮廓提取运用边缘检测、几何条件过滤获取有效的白环轮廓；
[0025]S5：对环进行排序，所述对环进行排序用于检测处于图像中固视灯所在的图像点即为Placido环中心点，计算每个距离中心点的距离，按照由距离从小到大的顺序对环轮廓进行排序；
[0026]S6：获取采样点，所述获取采样点以Placido环中心点为原点，以一定步距角建立极线方程，计算处于圆周方向上所有极线与轮廓的交点，即为每一个轮廓的采样点，并作为后续重建角膜物理值的输入量。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0028]本专利技术通过设置引导系统和对焦系统，可以在嵌入式硬件平台上高速、实时检测眼瞳的位置，并与运动控制系统组件进行位置信息交互，引导机构的Placido环中心与角膜中心快速、精确对中，同时通过粗对焦、精细对焦相结合的方式，获取高清晰度、高质量的角膜图像，为后续角膜图形图的重建提供可靠的数据基础，并通过有效的数据增强算法强化训练数据库，以训练出高鲁棒性、高适应性、高准确度的分割模型，可以适应复杂的环境光条件、复杂的多样的角膜形态，且分割精度高、一致性好。本专利技术提出一种智能角膜地形图仪，能够实时检测眼瞳的位置，提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能角膜地形图仪，包括引导系统以及对焦系统，其特征在于：所述引导系统包括引导相机组件(2)、主成像光学组件(1)、运动控制系统组件(5)以及图像引导检测算法；所述图像引导检测算法包括第一子算法和第二子算法，所述第一子算法为基于深度学习卷积神经网络眼球追踪运动引导算法，所述第二子算法为基于深度学习的卷积神经网络的Placido环中心追踪运动引导算法；所述引导相机组件(2)通过所述眼球追踪运动引导算法自动判定用户的左、右眼球，并反馈当前检测眼球的实时位置给运动控制系统组件(5)，所述运动控制系统组件(5)根据当前眼球的实时位置控制主成像光学组件(1)向眼球的实时位置运动；所述主成像光学组件(1)通过Placido环中心追踪运动引导算法实时检测Placido环中心，并反馈当前Placido环中心的实时位置给运动控制系统组件(5)，所述运动控制系统组件(5)根据当前Placido环中心的实时位置控制主成像光学组件(1)向Placido环中心的实时位置运动；所述对焦系统包括粗对焦系统、精细对焦系统以及图像清晰评估算法，所述图像清晰评估算法用于实时评估图像清晰度值，并实时积累拟合图像清晰度曲线，所述粗对焦系统和精细对焦系统通过所述图像清晰评估算法对控制主成像光学组件(1)运动。2.根据权利要求1所述的一种智能角膜地形图仪，其特征在于：所述引导系统内还包括有第一策略和第二策略，所述第一策略包括当主成像光学组件(1)即将达到目标位置时，通过眼球追踪运动引导算法即时判断主成像光学组件(1)是否到达，若主成像光学组件(1)已经到达目标位置，则眼球追踪运动引导算法反馈已到达信号给运动控制系统组件(5)，使其停止运动；若主成像光学组件(1)为达到目标位置，继续通过所述运动控制系统组件(5)控制主成像光学组件(1)向眼球的实时位置运动。3.根据权利要求2所述的一种智能角膜地形图仪，其特征在于：所述第二策略包括当主成像光学组件(1)即将达到目标位置时，通过Placido环中心追踪运动引导算法即时判断主成像光学组件(1)是否到达，若主成像光学组件(1)已经到达目标位置，则Placido环中心追踪运动引导算法反馈已到达信号给运动控制系统组件(5)，使其停止运动；若主成像光学组件(1)为达到目标位置，继续通过所述运动控制系统组件(5)控制主成像光学组件(1)向眼球的实时位置运动。4.根据权利要求1所述的一种智能角膜地形图仪，其特征在于：所述运动控制系统组件(5)包括运动控制器(51)以及分别与运动控制器(51)电性连接的X轴运动组件(52)、Y轴运动组件(53)以及Z轴运动组件(54)，所述运动控制器(51)通过所述X轴运动组件(52)、Y轴运动组件(53)以及Z轴运动组件(54)控制所述引导相机组件(2)和所述主成像光学组件(1)运动。5.根据权利要求1所述的一种智能角膜地形图仪，其特征在于：还包括额托(41)升降...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛海涛，刘志峰，顾卫坤，周亮亮，程得集，
申请(专利权)人：重明鸟苏州智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：