СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ АНОМАЛИЙ РАДУЖКИ Российский патент 1994 года по МПК A61B3/10 

Изобретение относится к медицине, конкретно к способам исследования радужки глаза.

Известен способ выделения аномалий радужки, заключающийся в освещении радужки, регистрации ее изображения на фотоноситель и визуальном анализе этого изображения. Аномалии при этом выделяются по характеристикам текстуры изображений. Недостатком способа является большое время анализа.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является способ выделения аномалий радужки, который заключается в том, что радужку освещают, фиксируют направление взора испытуемого и регистрируют ее изображение, устанавливают пороговый уровень и сравнивают с этим уровнем величину сигнала в каждой точке изображения и классифицируют как аномальные те участки, где величина сигнала ниже порога.

Недостатком способа является низкая вероятность обнаружения аномалий, что связано с малым отличием коэффициента отражения аномальных областей, выраженных в деформации радужки, по сравнению с недеформированной радужкой.

Целью изобретения является повышение достоверности обнаружения аномалий радужки, выраженных в изменении ее рельефа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе выделения аномалий радужки путем освещения радужки, фиксации направления взора испытуемого, регистрации ее изображения и сравнения уровня сигнала в изображении с порогом радужку освещают неоднократно при различных углах падения освещающих пучков в течение интервала времени не более 0,1 с, затем попарно вычитают изображения, полученные при углах падения освещающих пучков, лежащих в одной плоскости с нормалью к радужки и противоположных по знаку относительно этой нормали, а полученные в результате вычитания массивы поэлементно сравнивают с пороговым уровнем и классифицируют элементы на фоновые и аномальные, а затем совмещают изображение выделенных аномалий с исходным изображением.

Техническая сущность изобретения заключается в том, что изображение радужки регистрируют не менее двух раз в течение интервала времени не более 0,1 с, за которое положение радужки не меняется, при различных углах падения освещающего излучения на радужку. Уровень сигнала, поступающего на средства регистрации от наклонных участков радужки будет различным при различных соотношениях угла наклона участка радужки и освещающего пучка, поэтому при вычислении разности этих изображений уровень разностного сигнала от наклонных участков будет больше, чем от нормальных.

Для реализации данного способа предлагается следующее устройство.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для реализации способа выделения аномалий.

Устройство содержит проекционную систему 1, фиксатор взора 2, осветители 3, 4, 5, 6, телекамеру 7, первое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ₁) 8, блок вычисления разности 9, блок синхронизации 10, второе оперативное запоминающее устройство (ОЗУ₂) 11, делитель частоты 12, конденсаторы 13, 14, 16, 15, пороговый блок 17, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 18, телевизионный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19, сумматор 20, видеоконтрольное устройство (ВКУ) 21, блоки формирования импульсов с задержкой 22, 23, 24, 25, блоки коммутации 26, 27, 28, 29, источники питания 30, 31, 32, 33, коммутатор 34, блок деления 35.

Осветители 3, 4, 5, 6 через конденсоры 13, 14, 15, 16, через радужку глаза испытуемого и через проекционную систему 1 оптически связаны с входом телекамеры 7. Выход телекамеры через АЦП 19 и коммутатор 34 с входами ОЗУ₁ 8 и ОЗУ₂ 11. Выходы ОЗУ₁ и ОЗУ₂ соединены с входами и выходами блока вычисления разности 9, причем выход ОЗУ₂ соединен также через блок деления 35 с вторым входом сумматора 20. Выход блока вычисления разности 9 соединен через пороговый блок 17 с первым входом сумматора, а выход сумматора через ЦАП 18 - с входом ВКУ.

Выход "синхроимпульсов" телекамеры соединен с входом блока синхронизации. Выход блока синхронизации соединен с управляющими шинами ОЗУ₁ 8 и ОЗУ₂ 11, а также с входами блоков формирования импульсов с задержкой 22, 23, 24, 25. Входы блоков коммутации 26, 27, 28, 29 соединены с входами источников питания 30, 31, 32, 33 соответственно, выходы - с осветителями 3, 4, 5, 6 соответственно, а управляющие шины с выходами блоков формирования импульсов с задержкой 22, 23, 24, 25. Осветители расположены так, что углы падения освещающих пучков от них составляют 50-60^о, а блик в изображении глаза располагается за пределами изображения радужки.

Способ выделения аномалий радужки реализуется в устройстве следующим образом. Кадровые синхроимпульсы с частотой 25 Гц поступают с телевизионной камеры 7 в блок синхронизации 10.

Синхроимпульсы управления осветителями поступают с выхода блока синхронизации 10 на выход делителя частоты 12. С выхода делителя частоты выдаются синхроимпульсы с частотой в четыре раза меньшей, чем кадровая (f=6,25 Гц). Эти синхроимпульсы поступают на выходы блоков формирования импульсов с задержкой 22, 23, 24, 25. Задержки устанавливаются равными 0, 40, 80, 120 мс соответственно. При подаче прямоугольного импульса на блок коммутации цепь замыкается и на осветители поступает напряжение с соответствующего блока питания.

При регистрации изображения с выхода телекамеры выдается сигнал, уровень которого в каждом элементе изображения пропорционален соответствующей плотности мощности. Этот сигнал оцифровывается в АЦП и запоминается в соответствующем ОЗУ.

При включении осветителей 3 и 4 запоминаются массивы S₁ (Х, У) и S₂ (Х, У) соответственно, а при включении осветителей 5 и 6 - массивы S₃ (Х, У) и S₄ (Х, У) соответственно, интервал времени между включениями осветителей 3 и 4, а также 5 и 6 составляет 40 мс.

Информация с АЦП в виде 7 - разрядного параллельного кода в темпе телевизионной развертки поступает на вход коммутатора 34. Сигналы S₁ (Х,У) и S₂ (Х, У) с выходов ОЗУ₁ 8 и ОЗУ₂ 11 поступают на входы блока вычисления разности (БВР). С БВР информация восьмиразрядным параллельным кодом (с учетом знакового разряда) выдается на пороговый блок. На выходе БВР массив R (Х, У):
R (X,У)=S₁ (Х,У) - S₂ (Х,У) (1).

Пороговый уровень квантования h в пороговом блоке 17 задается оператором.

С выхода порогового блока поступает массив Q(Х,У):
Q(X,Y)=
(2)
Бинарный сигнал с выхода порогового блока поступает на вход сумматора 20. На другой вход сумматора поступает исходное изображение из ОЗУ₂, причем уровень сигнала в каждом элементе делится на 4. Максимальный уровень цифрового сигнала на выходе порогового блока равен 32.

С выхода сумматора 20 на вход ЦАП подается сигнал, в котором элементы, лежащие на наклонных участках радужки, имеют существенно большие значения сигнала, чем остальные элементы. Максимальное значение сигнала равно 128. На экране ВКУ 21 оператор будет наблюдать изображение массива Т (Х,У), на котором наклонные участки будут выглядеть ярче, чем нормальные.

T(X,Y)=Q(X,Y) + S₂(X,Y)
(3).

Предполагаемый способ позволяет повысить достоверность обнаружения аномальных участков радужки, выраженных в изменении ее рельефа - в наклоне поверхности.

В прототипе при распространении светового пучка параллельно оптической оси глаза уровень сигнала на телекамере зависел от угла наклона поверхности в незначительной степени. При использовании заявленного способа плотность мощности на фотокатоде телекамеры от участка под углом наклонаθ к нормали, при освещении пучком, распространяющимся под углом γ к нормали, определяется формулой
Р_тел= Р_оsin θcos²[ γ-2(90^o- θ)] (4). Подставляют в формулу (4) γ=60^о, θ= 75^о:
Р_тел=0,7 Р_о.

При γ= -60^о, θ=75^о
Р_тел=0 Разность уровней мощности ΔР поступающей на телекамеру при углах освещения γ= 60^о и γ=-60^о составляет 0,7 Р_о. Соответственно, уровень напряжения с выхода дифференциального усилителя составляет 0,7 U_o.

Для нормальной поверхности разность уровней мощности при γ=60^о и γ=-60^о равна нулю, поэтому сигнал с выхода дифференциального усилителя будет определяться его собственными шумами.

На наклонных участках средний уровень сигнала, поступающего с дифференциального усилителя, равен 0,7 U_o, а на нормальных участках уровень сигнала равен 0,01 U_о.

Расчет показывает, что применение изобретения позволяет снизить вероятность пропуска аномальных участков радужки (по сравнению с прототипом) в 500 раз.

Использование: в медицине при исследовании радужки. Целью изобретения является повышение достоверности обнаружения аномалий радужки, выраженных в изменении ее рельефа. Сущность изобретения: радужку освещают неоднократно при различных углах падения освещающих пучков в течении интервала времени не более 0,1 с, затем попарно вычитают изображения, полученные при углах падения освешающих пучков, лежащих в одной плоскости с нормалью к радужке и противоположных по знаку относительно нормали, полученные в результате вычитания массивы сравнивают с пороговым уровнем и классифицируют на фоновые и аномальные, а затем совмещают изображение выделенных аномалий с исходным изображением. 1 ил.

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ АНОМАЛИЙ РАДУЖКИ путем освещения радужки, фиксации направления взора испытуемого, регистрации ее изображения и сравнения уровня сигнала с порогом, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности обнаружения аномалий радужки, выраженных в изменении ее рельефа, радужку освещают неоднократно при различных углах падения освещающих пучков не более 0,1 с, затем попарно вычитают изображения, полученные при углах падения освещающих пучков, лежащих в одной плоскости с нормалью к радужке и противоположных по знаку относительно этой нормали, а полученные в результате вычитания массивы поэлементно сравнивают с пороговым уровнем и классифицируют на фоновые и аномальные, а затем совмещают изображение выделенных аномалий с исходным изображением.