本發(fā)明涉及眼球位置定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種眼球位置自適應(yīng)定位方法及其裝置。

背景技術(shù)：

在眼科檢測領(lǐng)域，眼科設(shè)備對眼球進行圖像采集時，需要將光學(xué)鏡頭對準(zhǔn)被測試的眼球瞳孔，以采集眼球的圖像信息進行分析診斷，光學(xué)鏡頭的移動需要操作者辨識瞳孔位置，目前通常采用的眼球位置定位方法是由設(shè)備操作者通過觀察被測試的眼球和采集目標(biāo)點之間的位置差，然后通過操縱手柄、電動開關(guān)、電腦操作界面的按鍵、滑條或鼠標(biāo)點擊等方法來移動光學(xué)鏡頭的位置，逐漸地縮小位置差，使其最終對準(zhǔn)被測試的瞳孔，從而完成定位過程。

現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于：操作者手動進行瞳孔定位操作所需要的時間較長，并且定位過程中花費時間的長短和定位精度依賴于操作者對操作設(shè)備的熟練程度和操作者調(diào)節(jié)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(diào)解時不能多個維度同時調(diào)節(jié)，會出現(xiàn)在調(diào)節(jié)某個維度的時候帶動其它維度的變化，使已經(jīng)調(diào)好的維度發(fā)生偏離，造成反復(fù)調(diào)節(jié)；定位完成后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(gòu)鎖住，如果在檢測過程中瞳孔位置發(fā)生變化，則需要解鎖運動機構(gòu)重新進行定位，手動重復(fù)上述的調(diào)節(jié)過程會花費很長的時間，工作效率很低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種眼球位置自適應(yīng)定位方法及其裝置，圖像處理模塊根據(jù)圖像采集模塊采集的圖像自動識別出眼睛標(biāo)示點的位置，并計算出所述位置與采集目標(biāo)點位置的偏差，控制模塊驅(qū)動伺服機構(gòu)調(diào)節(jié)圖像采集模塊的位置，使圖像采集模塊自動接近眼睛標(biāo)示點，定位完成后伺服機構(gòu)會自動鎖定，若被測者的眼睛標(biāo)示點的位置發(fā)生變化，圖像處理模塊會立刻發(fā)現(xiàn)新的位置偏差，控制模塊驅(qū)動伺服機構(gòu)調(diào)節(jié)圖像采集模塊及時完成調(diào)節(jié)，定位過程中不需要操縱者的參與，伺服機構(gòu)可同時進行各個維度的移動且不會相互干擾，使得定位過程更加快速和準(zhǔn)確。

本發(fā)明提供一種眼球位置自適應(yīng)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(biāo)示點位置，圖像匹配算法獲取眼睛標(biāo)示點在屏幕中的位置，所述眼睛標(biāo)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(yīng)定位，實時判斷眼睛標(biāo)示點與采集目標(biāo)點是否有偏差，若無偏差，則不需要調(diào)節(jié)圖像傳感器；若有偏差，則調(diào)節(jié)圖像傳感器與眼睛的相對位置，眼睛標(biāo)示點與采集目標(biāo)點重合。

進一步地，所述調(diào)節(jié)圖像傳感器與眼睛的相對位置，眼睛標(biāo)示點與采集目標(biāo)點重合的過程包括以下步驟：

改變眼睛標(biāo)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(biāo)示點的位置；

估計眼睛標(biāo)示點的運動參數(shù)，卡爾曼濾波算法估計眼睛標(biāo)示點的運動參數(shù)，所述運動參數(shù)包括眼睛標(biāo)示點的位置和速度；

跟蹤和定位眼睛標(biāo)示點，目標(biāo)跟蹤算法跟蹤和定位眼睛標(biāo)示點。

進一步地，還包括步驟鎖定電機，調(diào)節(jié)圖像傳感器與眼睛的相對位置，眼睛標(biāo)示點與采集目標(biāo)點重合后，鎖定電機。

進一步地，所述圖像匹配算法包括尺度不變特征變換匹配算法，所述尺度不變特征變換匹配算法用于獲取所述眼睛標(biāo)示點的位置。

一種眼球位置自適應(yīng)定位裝置，包括圖像采集模塊、圖像處理模塊、控制模塊；

所述圖像采集模塊用于實時采集眼睛的圖像信息，并將所述圖像信息發(fā)送至所述圖像處理模塊；

所述圖像處理模塊用于處理所述眼睛的圖像信息，所述圖像處理模塊獲取眼睛標(biāo)示點在屏幕中的位置，并計算出所述位置與采集目標(biāo)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(fā)送至所述控制模塊，所述眼睛標(biāo)示點包括瞳孔的中心點、虹膜的邊沿、角膜的頂點；

所述控制模塊用于根據(jù)所述位置和所述偏差移動所述圖像采集模塊，實現(xiàn)所述眼睛標(biāo)示點與所述采集目標(biāo)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于被測對象放置頭部，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(qū)動電路、伺服機構(gòu)，所述伺服機構(gòu)包括驅(qū)動器和電機，所述單片機通過所述驅(qū)動電路與所述驅(qū)動器連接，所述驅(qū)動器與所述電機連接，所述電機與所述圖像采集模塊安裝連接，所述單片機用于控制所述電機移動所述圖像采集模塊。

進一步地，還包括鎖定模塊，所述鎖定模塊與所述伺服機構(gòu)連接，所述鎖定模塊鎖定所述伺服機構(gòu)。

進一步地，所述控制模塊還包括鏡頭調(diào)節(jié)模塊，所述鏡頭調(diào)節(jié)模塊與所述伺服機構(gòu)連接，所述鏡頭調(diào)節(jié)模塊驅(qū)動所述伺服機構(gòu)對所述圖像采集模塊中鏡頭組的焦距、光圈和屈光度補償進行調(diào)節(jié)。

進一步地，還包括手柄，所述手柄與所述圖像采集模塊連接，所述手柄用于調(diào)節(jié)所述圖像采集模塊。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明一種眼球位置自適應(yīng)定位方法，包括步驟獲取圖像信息，獲取眼睛標(biāo)示點位置，眼球位置自適應(yīng)定位，本發(fā)明還涉及一種眼球位置自適應(yīng)定位裝置，包括圖像采集模塊、圖像處理模塊、控制模塊，圖像處理模塊根據(jù)圖像采集模塊采集的圖像自動識別出眼睛標(biāo)示點的位置，計算該位置與采集目標(biāo)點位置的偏差，控制模塊驅(qū)動伺服機構(gòu)移動圖像采集模塊接近眼睛標(biāo)示點，定位完成后伺服機構(gòu)自動鎖定，若被測者眼睛標(biāo)示點的位置發(fā)生變化，圖像處理模塊立刻發(fā)現(xiàn)新的位置偏差，控制模塊驅(qū)動伺服機構(gòu)移動圖像采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(gòu)同時進行各個維度的移動且不會相互干擾，使定位跟蹤過程更加快速和準(zhǔn)確。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)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(xì)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(xì)給出。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)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(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的一種眼球位置自適應(yīng)定位方法流程圖；

圖2為本發(fā)明的一種眼球位置自適應(yīng)定位裝置結(jié)構(gòu)框圖；

具體實施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進一步描述，需要說明的是，在不相沖突的前提下，以下描述的各實施例之間或各技術(shù)特征之間可以任意組合形成新的實施例。

本發(fā)明提供一種眼球位置自適應(yīng)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(yuǎn)離眼球的位置，以便采集到較大區(qū)域的包含眼睛標(biāo)示點的圖像信息。

獲取眼睛標(biāo)示點位置，圖像匹配算法獲取眼睛標(biāo)示點在屏幕中的位置，眼睛標(biāo)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(yōu)選地，圖像匹配算法包括尺度不變特征變換匹配算法，尺度不變特征變換匹配算法用于獲取眼睛標(biāo)示點的位置，用尺度不變特征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，用尺度不變特征變換匹配算法將圖像分解為線段和點的組合，根據(jù)線段和點的相對幾何關(guān)系與眼眶、瞳孔或虹膜的輪廓特征進行比對，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并且獲取瞳孔在屏幕中的坐標(biāo)。

眼球位置自適應(yīng)定位，實時判斷眼睛標(biāo)示點與采集目標(biāo)點是否有偏差，若無偏差，則不需要調(diào)節(jié)圖像傳感器；若有偏差，則調(diào)節(jié)圖像傳感器與眼睛的相對位置，眼睛標(biāo)示點與采集目標(biāo)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(biāo)與采集目標(biāo)點的位置之間是否有偏差，瞳孔在屏幕中的坐標(biāo)與采集目標(biāo)點的位置有偏差，將眼睛標(biāo)示點與采集目標(biāo)點的偏差發(fā)送給伺服機構(gòu)，伺服機構(gòu)將偏差折算成電機的位移量，驅(qū)動電機進行移動，移動過程中系統(tǒng)可根據(jù)圖像傳感器采集到的圖像對偏差進行實時監(jiān)測，電機調(diào)節(jié)圖像傳感器與眼睛的相對位置，眼睛的瞳孔與采集目標(biāo)點重合，優(yōu)選地，改變眼睛標(biāo)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(biāo)示點的位置，估計眼睛標(biāo)示點的運動參數(shù)，卡爾曼濾波算法估計眼睛標(biāo)示點的運動參數(shù)，運動參數(shù)包括眼睛標(biāo)示點的位置和速度，卡爾曼濾波算法構(gòu)造出瞳孔模板，根據(jù)圖像的運動信息估計出瞳孔在下一幀的位置，并在估計目標(biāo)可能出現(xiàn)的區(qū)域內(nèi)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(biāo)示點，目標(biāo)跟蹤算法跟蹤和定位眼睛標(biāo)示點，如meanshift算法跟蹤和定位眼睛標(biāo)示點，meanshift算法根據(jù)卡爾曼濾波算法預(yù)測的位置，初始化當(dāng)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，然后以此位置作為瞳孔新的起始點，繼續(xù)移動瞳孔，直到瞳孔移動至采集目標(biāo)點，優(yōu)選地，還包括步驟鎖定電機，調(diào)節(jié)圖像傳感器使眼睛標(biāo)示點與采集目標(biāo)點重合后，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(fā)生輕微移動而導(dǎo)致眼睛標(biāo)示點的位置發(fā)生變化，因圖像傳感器可實時獲取眼睛的圖像信息，尺度不變特征變換匹配算法實時處理眼睛的圖像信息，辨識出眼睛標(biāo)示點并且獲取眼睛標(biāo)示點在屏幕中的新位置，電機調(diào)節(jié)圖像傳感器使眼睛標(biāo)示點與采集目標(biāo)點重合，完成定位后鎖定電機，實現(xiàn)眼球的自適應(yīng)定位。

一種眼球位置自適應(yīng)定位裝置，如圖2所示，包括圖像采集模塊、圖像處理模塊、控制模塊。

在一實施例中，優(yōu)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，頭部固定模塊用于被測對象放置頭部，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，圖像采集模塊用于實時采集眼睛的圖像信息，并將圖像信息發(fā)送至圖像處理模塊，圖像采集模塊包括圖像傳感器，圖像傳感器用于實時采集眼睛的圖像信息。

在一實施例中，圖像處理模塊用于處理眼睛的圖像信息，圖像處理模塊獲取眼睛標(biāo)示點在屏幕中的位置，并計算出眼睛標(biāo)示點的位置與采集目標(biāo)點位置的偏差，圖像處理模塊將眼睛標(biāo)示點的位置和偏差發(fā)送至控制模塊，眼睛標(biāo)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，控制模塊用于根據(jù)眼睛標(biāo)示點的位置及眼睛標(biāo)示點的位置與采集目標(biāo)點位置的偏差調(diào)節(jié)圖像采集模塊，實現(xiàn)眼睛標(biāo)示點與采集目標(biāo)點重合，控制模塊接收到圖像處理模塊發(fā)送的眼睛標(biāo)示點的位置和偏差，控制模塊驅(qū)動伺服機構(gòu)調(diào)節(jié)圖像采集模塊使眼睛標(biāo)示點與采集目標(biāo)點重合，優(yōu)選地，控制模塊包括單片機、驅(qū)動電路、伺服機構(gòu)，伺服機構(gòu)包括但不限于驅(qū)動器和電機，如伺服機構(gòu)也包括驅(qū)動器、壓縮機、閥門、液壓，單片機通過驅(qū)動電路與驅(qū)動器連接，驅(qū)動器與電機連接，電機與圖像采集模塊安裝連接，單片機用于控制電機移動圖像采集模塊，單片機通過驅(qū)動電路發(fā)送控制命令控制驅(qū)動器的輸出位移，驅(qū)動器通過電機控制圖像采集模塊的移動，單片機通過控制命令控制伺服機構(gòu)沿橫軸方向、縱軸方向、豎軸方向同時調(diào)節(jié)圖形采集模塊，各個維度的移動不會發(fā)生相互干擾，優(yōu)選地，還包括鎖定模塊，鎖定模塊與伺服機構(gòu)連接，鎖定模塊鎖定伺服機構(gòu)，眼球位置定位完成后，鎖定模塊用于鎖定伺服機構(gòu)，如在檢測被測試者眼睛的過程中，被測試者的頭部發(fā)生輕微移動而導(dǎo)致眼睛標(biāo)示點的位置發(fā)生變化，因圖像采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(biāo)示點并且獲取眼睛標(biāo)示點在屏幕中的新位置，控制模塊通過圖像采集模塊實時監(jiān)測眼睛標(biāo)示點是否偏離采集目標(biāo)點，若檢測到偏差，則控制模塊驅(qū)動伺服機構(gòu)移動圖像采集模塊進行位置修正，使眼睛標(biāo)示點與采集目標(biāo)點重合，完成定位后鎖定伺服機構(gòu)，實現(xiàn)眼球的自適應(yīng)定位，鎖定伺服機構(gòu)，優(yōu)選地，控制模塊還包括鏡頭調(diào)節(jié)模塊，鏡頭調(diào)節(jié)模塊與伺服機構(gòu)連接，鏡頭調(diào)節(jié)模塊驅(qū)動伺服機構(gòu)對圖像采集模塊中鏡頭組的焦距、光圈和屈光度補償進行調(diào)節(jié)。

在一實施例中，優(yōu)選地，還包括手柄，手柄與圖像采集模塊連接，手柄用于調(diào)節(jié)圖像采集模塊使圖像采集模塊獲取的圖像中的眼睛標(biāo)示點與采集目標(biāo)點重合，完成眼睛的定位。

本發(fā)明一種眼球位置自適應(yīng)定位方法，包括步驟獲取圖像信息，獲取眼睛標(biāo)示點位置，眼球位置自適應(yīng)定位，本發(fā)明還涉及一種眼球位置自適應(yīng)定位裝置，包括圖像采集模塊、圖像處理模塊、控制模塊，圖像處理模塊根據(jù)圖像采集模塊采集的圖像自動識別出眼睛標(biāo)示點的位置，計算該位置與采集目標(biāo)點位置的偏差，控制模塊驅(qū)動伺服機構(gòu)移動圖像采集模塊接近眼睛標(biāo)示點，定位完成后伺服機構(gòu)自動鎖定，若被測者眼睛標(biāo)示點的位置發(fā)生變化，圖像處理模塊立刻發(fā)現(xiàn)新的位置偏差，控制模塊驅(qū)動伺服機構(gòu)移動圖像采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(gòu)同時進行各個維度的移動且不會相互干擾，使定位跟蹤過程更加快速和準(zhǔn)確。

以上，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制；凡本行業(yè)的普通技術(shù)人員均可按說明書附圖所示和以上而順暢地實施本發(fā)明；但是,凡熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，利用以上所揭示的技術(shù)內(nèi)容而做出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本發(fā)明的等效實施例；同時,凡依據(jù)本發(fā)明的實質(zhì)技術(shù)對以上實施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變等，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的保護范圍之內(nèi)。