專利名稱：球形目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種診斷圖象處理，更具體地說(shuō)，涉及一種用于球形目標(biāo)表面的定位和運(yùn)動(dòng)監(jiān)視的設(shè)備和系統(tǒng)，還涉及一種用于檢測(cè)這種運(yùn)動(dòng)和記錄所述目標(biāo)表面的一系列臨幀圖象幀的方法。
背景技術(shù)：
任何一種眼科治療的第一步驟是診斷眼睛的病理和/或刻劃其結(jié)構(gòu)特征。在用于病人眼睛的有缺陷視覺(jué)校正的折射外科學(xué)領(lǐng)域中，重要的是收集有關(guān)眼睛的分布狀況和厚度測(cè)量(pachymetry)的準(zhǔn)確信息以及導(dǎo)致視力不好的變形的本性和程度。這些診斷信息的收集通常要求病人與一些類型儀器接合并穩(wěn)定地觀察目標(biāo)，同時(shí)通常通過(guò)從幾分之一秒～幾秒范圍內(nèi)的時(shí)間間隔所獲得的多重視頻圖象，獲得診斷信息。相對(duì)于眼睛的跳閱運(yùn)動(dòng)，這是一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間期限，是一個(gè)在測(cè)量順序期間人們改變他們的凝視所占用的時(shí)間。隨意或不隨意的眼睛運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致具體測(cè)量參數(shù)被不準(zhǔn)確地記錄，導(dǎo)致視覺(jué)校正不能達(dá)到最佳。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)明了一種在診斷程序期間補(bǔ)償眼睛運(yùn)動(dòng)的方式。雖然，將結(jié)合監(jiān)視和補(bǔ)償病人眼睛運(yùn)動(dòng)介紹本發(fā)明，可以想象的是，本文所介紹的設(shè)備和方法將適用于監(jiān)視和補(bǔ)償具有球形或準(zhǔn)球形目標(biāo)表面的任何目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種設(shè)備，其對(duì)具有球形或準(zhǔn)球形表面目標(biāo)的空間位置進(jìn)行監(jiān)視并跟蹤其運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選的目標(biāo)是人眼的角膜。該設(shè)備包括投射部件，所述投射部件利用至少一個(gè)發(fā)光元件，將至少四個(gè)光點(diǎn)投射在該目標(biāo)表面上，所述表面上至少兩個(gè)光點(diǎn)不在一個(gè)平面上。此外，一圖象俘獲部件俘獲該目標(biāo)表面的一系列實(shí)時(shí)視頻幀圖象以及在該表面上照亮的光點(diǎn)。一計(jì)算部件可操作地與所述圖象俘獲部件相連。并從圖象俘獲部件接收?qǐng)D象，將每個(gè)照亮光點(diǎn)定位在每幀圖象上，確定每幀圖象上成像光點(diǎn)之間的關(guān)系。所述設(shè)備優(yōu)選具有將四個(gè)光點(diǎn)投射在該表面上的四個(gè)發(fā)光元件；優(yōu)選包括六個(gè)發(fā)光元件，用六個(gè)相應(yīng)光點(diǎn)照亮該表面上的部位。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)備的優(yōu)選方面，組/轉(zhuǎn)換部件(banking/switching)與六個(gè)發(fā)光元件相結(jié)合使用，允許六個(gè)發(fā)光元件種的四個(gè)發(fā)光元件在角膜表面上在任何指定的瞬間形成光點(diǎn)，當(dāng)在特殊應(yīng)用中使用競(jìng)爭(zhēng)光源時(shí)，這一點(diǎn)非常有用，例如，光的掃描縫隙測(cè)量角膜厚度測(cè)量(pachymetry)。不使用競(jìng)爭(zhēng)光源的應(yīng)用，例如光學(xué)相干性段層攝影(OCT)和B/C掃描，僅要求四個(gè)光點(diǎn)。這種類型的光源不是關(guān)鍵的，可能包括諸如激光二極管、帶相關(guān)光學(xué)調(diào)焦的超級(jí)發(fā)光二極管、或帶允許光源被聚焦在目標(biāo)表面上的光學(xué)伴隨物的白熾光源。這些光源被設(shè)置成平面布置，該平面與所述目標(biāo)表面的基準(zhǔn)軸線垂直，為了便于介紹，優(yōu)選被監(jiān)視的眼睛的角膜的光學(xué)軸線。在一個(gè)圖案中，每個(gè)光源瞄準(zhǔn)人眼角膜，也就是從眼中心至緣分界線的距離的1/3～2/3。該投影圖案允許角膜中心免于光散射，這一點(diǎn)可能是非常重要的。如果一個(gè)人希望觀察角膜中心或穿過(guò)眼睛的虹膜。由于角膜的分段的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，當(dāng)撞擊角膜時(shí)，在目標(biāo)表面上形成光點(diǎn)的每個(gè)光束擴(kuò)散地散射。該散射看上去非常小，在角膜表面上散射光點(diǎn)。光點(diǎn)之間的關(guān)系被攝像，在診斷程序的每視頻幀期間被俘獲。正是這種點(diǎn)關(guān)系，允許眼睛運(yùn)動(dòng)在空間被跟蹤。
在空間中球面的中心通過(guò)四個(gè)不在同一個(gè)平面上的點(diǎn)可以被獲得，如果每個(gè)點(diǎn)都被定義成x，y和z，這四個(gè)點(diǎn)將確定球面空間。如果利用這些點(diǎn)的位置可以確定球面，提供四個(gè)光點(diǎn)，并且與基準(zhǔn)相比較，然后球面的相對(duì)位置可以被確定。根據(jù)本發(fā)明，為了這種比較，控制圖象被建立。當(dāng)帶有四個(gè)入射光束的球面圖象被成像設(shè)備俘獲，所獲得的圖象被處理，對(duì)光點(diǎn)進(jìn)行定位，對(duì)連續(xù)圖象點(diǎn)之間的比較導(dǎo)致點(diǎn)位置差異，發(fā)現(xiàn)每幀中人眼運(yùn)動(dòng)的大小和方向。隨著每幀圖象被俘獲且點(diǎn)被確定，在臨時(shí)系列圖象幀中的每個(gè)圖像的補(bǔ)償矢量被構(gòu)筑。如果目標(biāo)向前運(yùn)動(dòng)，在圖象之間，系列圖象上的點(diǎn)將進(jìn)一步分開。如果目標(biāo)向上、向下、向左、向右運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)將相對(duì)于運(yùn)動(dòng)對(duì)稱移動(dòng)。
當(dāng)圖象俘獲系統(tǒng)俘獲這些圖象后，它們被發(fā)送到計(jì)算設(shè)備。計(jì)算設(shè)備確定每個(gè)圖象上的每個(gè)點(diǎn)，然后比較，每個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)在每幀中，允許圖象被依比例決定、轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，以便準(zhǔn)確地重新組裝。補(bǔ)償矢量被構(gòu)筑并利用，以便將每幀圖象邏輯地移動(dòng)到統(tǒng)一基準(zhǔn)幀內(nèi)，然后補(bǔ)償視頻圖象俘獲過(guò)程期間光源的任何移動(dòng)。計(jì)算設(shè)備重新組合所述圖象，同時(shí)補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)變化，允許圖象被彼此重新配準(zhǔn)，每個(gè)球形表面在其中心同心。這將允許沿三個(gè)軸線的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
本發(fā)明提供在共線跟蹤系統(tǒng)上的鮮明優(yōu)點(diǎn)。例如，一旦光散射點(diǎn)在表面圖象上被確認(rèn)，補(bǔ)償矢量很快產(chǎn)生。符合本發(fā)明的方法論是獨(dú)特的、數(shù)字的和容易檢驗(yàn)的。由于光點(diǎn)不是共線的，每個(gè)圖象對(duì)于被俘獲的眼睛是獨(dú)特的。本發(fā)明不依靠光反射表述運(yùn)動(dòng)，因而可以輕易地跟蹤反射差的角膜。
通過(guò)下文所述，本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)和目的將變得更加清楚。然而應(yīng)該理解的是，詳細(xì)介紹的說(shuō)明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的特殊示例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，基于說(shuō)明書、附圖和權(quán)利要求書，可以進(jìn)行各種改變和修改。


圖1是一個(gè)示意性說(shuō)明符合本發(fā)明實(shí)施例的6個(gè)光投射元件和圖象俘獲元件的視圖；圖2a是一個(gè)表示符合本發(fā)明實(shí)施例的極值光投射路徑的側(cè)視圖；圖2b是一個(gè)符合本發(fā)明實(shí)施例的四光束投射的前視圖；圖3是一個(gè)類似于圖1b的視圖，顯示了符合本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)稱6光束投射；圖4是一個(gè)在圖2所示裝置內(nèi)發(fā)生的組合/轉(zhuǎn)換光控制系統(tǒng)的三序列說(shuō)明圖；圖5是一個(gè)類似于圖3的視圖，顯示符合本發(fā)明實(shí)施例的另一種6光點(diǎn)布置；圖6是一個(gè)說(shuō)明符合本發(fā)明實(shí)施例的光傳播到目標(biāo)表面的視圖。
具體實(shí)施例方式
下文將結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的實(shí)施例，在所述附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
圖1顯示了監(jiān)視病人眼睛的角膜表面104的空間位置且跟蹤所述角膜表面104運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)100的優(yōu)選實(shí)施例。圖1也反映了用于諸如眼睛角膜的球形或準(zhǔn)球形目標(biāo)表面的多重圖象的圖象配準(zhǔn)系統(tǒng)100。系統(tǒng)和設(shè)備100通常包括投射元件102(如圖2所示)、圖象俘獲元件120以及被可操作地連接到圖象俘獲元件120上的計(jì)算元件160。如圖2a和b所示，投射元件102包括至少一個(gè)光發(fā)射元件110以及將至少4個(gè)光點(diǎn)112a～d投射到表面(球形或準(zhǔn)球形)104上的投射元件。如圖2(a)的111所示，至少兩個(gè)光點(diǎn)112將被共面地投射在表面上，這是沿z方向跟蹤表面104的運(yùn)動(dòng)和位置的必要條件。表面104上至少三個(gè)剩余的光點(diǎn)是跟蹤表面x-y運(yùn)動(dòng)所必須的。
通常，在三維空間內(nèi)給定4個(gè)點(diǎn)(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)、(x3，y3，z3)、(x4，y4，z4)，通過(guò)解下述行列式，帶有表面上這些點(diǎn)的球面的方程式被確立|x2+y2+z2xyzl||x12+y12+z12x1y1z1l||x22+y22+z22x2y2z2l||x32+y32+z32x3y3z3l||x42+y42+z42x4y4z4l|=0]]>如果通過(guò)使用頂行的子式(minors)進(jìn)行展開，確立行列式，然后，球面的等式可以被寫成下述形式(x2+y2+z2)|x1y1z1l||x2y2z2l||x3y3z3l||x4y4z4l|-x|x12+y12+z12y1z1l||x22+y22+z22y2z2l||x32+y32+z32y3z3l||x42+y42+z42y4z4l|]]>+y|x12+y12+z12x1z1l|x22+y22+z22x2z2l||x32+y32+z32x3z3l||x42+y42+z42x4z4l|-z|x12+y12+z12x1y1z1l||x22+y22+z22x2y2z2l||x32+y32+z32x3y3z3l||x42+y42+z42x4y4z4l|+]]>
|x12+y12+z12x1y1z1l||x22+y22+z22x2y2z2l||x32+y32+z32x3y3z3l||x42+y42+z42x4y4z4l|=0]]>子式(minors)M1j1.1 (x2+y2+2)M11-x M12+y M13-z M14+M15＝0半徑為r且球心為(x0，y0，z0)的球面方程是1.2 (x-x0)2+(y-y0)2+(z-z0)2＝r2可以將1.2方程重寫成1.3 x2-2xx0+x02+y2-2xx0+y02+z2-2zz0+z02-r2＝0重新布置方程1.3獲得1.4 x2+y2+z2-2xx0-2xx0-2zz0+x02+y02+z02-r2＝0重新布置方程1.1獲得1.5 (x2+y2+z2)-xM12/M11+yM13/M11-zM14/M11+M15/M11＝0利用方程1.4和1.5允許人們求取球面的球心和半徑，也就是x0＝0.5M12/M11y0＝0.5M13/M11z0＝0.5M14/M11r＝(x02+y02+z02)-(M15/M11)應(yīng)該理解的是，上述方程不適合M11等于0，這對(duì)應(yīng)于非二次項(xiàng)(x2，y2，z2)，此時(shí)，我們不能處理球面，點(diǎn)是共面的或三個(gè)點(diǎn)在一條直線上。
參考圖2b可以理解本發(fā)明的通用設(shè)備，4個(gè)光發(fā)射元件110a～d被共平面設(shè)置在殼體113內(nèi)。發(fā)光元件110最好是針式激光器(pin laser)，其發(fā)射被投射到目標(biāo)表面104上的薄、平行光束。如圖所示，目標(biāo)表面104代表具有中心174、虹膜分界線170和緣分界線176的角膜表面。如圖2b和圖6所示，發(fā)光元件110和在角膜表面上相應(yīng)光點(diǎn)112之間的距離占用極值路徑400；也就是在殼體113右下光位置上的發(fā)光元件110a沿在目標(biāo)表面的左上部分形成光點(diǎn)的112a的路徑投射光束。同樣左上發(fā)光元件110d投射射束路徑，在目標(biāo)表面的右下部分形成光點(diǎn)112d。如圖6所示，由于撞擊所述表面的光束的銳角，這些光源和照射點(diǎn)之間之間最大距離的極值路徑在眼睛上產(chǎn)生光點(diǎn)，所述光點(diǎn)是拋物線形狀。射束路徑的優(yōu)選角度定向產(chǎn)生從角膜(或其它成像表面)的基質(zhì)細(xì)胞的擴(kuò)散的反射點(diǎn)(stromalcell)，而不是鏡面反射，由于其特性，對(duì)目標(biāo)表面的任何x、y或z運(yùn)動(dòng)高度敏感。優(yōu)選形成在角膜表面上的每個(gè)光點(diǎn)相對(duì)于例如有限的瞳孔區(qū)域很小，如圖2b所示，并位于從眼睛的角膜中心位置174至緣分界線176距離的1/2～2/3的位置。
在操作中，角膜表面由擴(kuò)散地反射的拋物線形光點(diǎn)和診斷時(shí)間間隔表示，諸如攝像機(jī)的圖象俘獲設(shè)備臨時(shí)俘獲角膜表面的連續(xù)圖象以及該表面上的光點(diǎn)。一幀圖象可以用本領(lǐng)域公知方法進(jìn)行圖象處理，從而建立正在檢查的目標(biāo)的球形基準(zhǔn)幀。隨著每幀圖象被俘獲，在幀臨時(shí)順序上的每個(gè)圖象的光點(diǎn)確認(rèn)、補(bǔ)償矢量被構(gòu)筑。由于在檢查期間眼睛有意和無(wú)意運(yùn)動(dòng)，角膜表面上的光點(diǎn)相對(duì)位置將移動(dòng)，新位置將在每個(gè)后續(xù)圖象幀上被獲得。正是這種點(diǎn)關(guān)系，允許眼睛運(yùn)動(dòng)在空間上被跟蹤。每個(gè)圖象上被構(gòu)造的補(bǔ)償矢量可以被使用，以便邏輯地將每幀圖象移動(dòng)到基準(zhǔn)的統(tǒng)一的中央幀內(nèi)，從而在視頻圖象俘獲過(guò)程期間，補(bǔ)償任何目標(biāo)源的運(yùn)動(dòng)。每幀圖象內(nèi)的點(diǎn)位置、每幀圖象內(nèi)的不同圖像點(diǎn)之間關(guān)系的確定由計(jì)算元件160和相關(guān)的軟件實(shí)現(xiàn)。一旦每幀圖象的球面中心位置x、y。z和半徑r被確定，每幀圖象可以參考控制圖象和彼此相對(duì)配準(zhǔn)的圖象，導(dǎo)致更準(zhǔn)確的診斷測(cè)量。
在本發(fā)明優(yōu)選方面，參考圖1，投射元件102包括6個(gè)針式激光器110a～f，它們向角膜表面104投射6束對(duì)應(yīng)光束，在該角膜表面上形成6個(gè)對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散光點(diǎn)112a～f。圖3顯示了該設(shè)備的極值路徑結(jié)構(gòu)，類似于圖2a所示的4光束系統(tǒng)，除了位于殼體113的中心上方的發(fā)光元件110b向角膜表面的中心下方區(qū)域112b投射光束，位于殼體113的中心下方的發(fā)光元件110e向角膜表面的中心上方區(qū)域112e投射光束之外。如圖4所示，光點(diǎn)112a～f被設(shè)置成三個(gè)大致垂直對(duì)，也就是光點(diǎn)112a、d；112b、e；112c、f。
下文首選6個(gè)發(fā)光元件進(jìn)行介紹。角膜表面后和前位置以及分布狀況在折射外科領(lǐng)域內(nèi)表示有價(jià)值的診斷測(cè)量?？梢允褂媚撤N診斷設(shè)備獲得該信息，并包括OCT設(shè)備和提供某種掃描算法的超聲波設(shè)備。根據(jù)這些設(shè)備的操作原理，僅用四個(gè)光點(diǎn)就可照亮角膜表面，以便在診斷測(cè)量期間監(jiān)視眼睛的位置和運(yùn)動(dòng)。使用這些類型儀器存在下述可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的缺點(diǎn)，這些對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)沒(méi)有密切關(guān)系的，無(wú)需進(jìn)一步討論。另一種測(cè)量方法在該設(shè)備內(nèi)被使用，在下文被稱作競(jìng)爭(zhēng)光源，以便獲得它們的測(cè)量數(shù)據(jù)。例如Orbscan地形測(cè)繪系統(tǒng)(Bausch&LombIncorporated，Rochester，紐約)利用由往復(fù)掃描眼睛且從眼睛上不同表面被反射的激光所產(chǎn)生的光狹縫。這一點(diǎn)在圖4中被示意性顯示，圖4顯示了三個(gè)順序圖象150’、150”和150，以最左圖象為初始圖象，角膜表面104由組(bank)A、B和C上的六個(gè)光點(diǎn)112表示。如圖所示，組A由一對(duì)垂直對(duì)齊的光點(diǎn)112a、112d構(gòu)成。組B由一對(duì)光點(diǎn)112b、112e構(gòu)成，組C由一對(duì)光點(diǎn)112c、112f構(gòu)成。在圖150’中，激光狹縫300從眼睛右側(cè)開始被投射到角膜表面上。該激光狹縫被反射到前角膜表面(后線300)，也被反射到后角膜表面被顯示為曲線302。隨著激光狹縫從右向左掃描角膜表面，可以發(fā)現(xiàn)，激光狹縫300將與組C的垂直對(duì)齊光點(diǎn)112c、112f對(duì)齊。稍后，如幀150”所示，激光狹縫300將模糊或與包含光點(diǎn)112b、112e的組B競(jìng)爭(zhēng)，如幀150所示，隨著激光狹縫300完成掃描，組/轉(zhuǎn)換控制(未示)被結(jié)合到該設(shè)備中，從而，當(dāng)被競(jìng)爭(zhēng)光源變得模糊時(shí)，任何組或光點(diǎn)對(duì)可以被切斷。采用這種方式，在整個(gè)視頻圖象俘獲期間，總有至少四個(gè)光點(diǎn)照亮角膜表面。
圖5顯示了該實(shí)施例另一個(gè)優(yōu)選方面，既沒(méi)有兩個(gè)光點(diǎn)也沒(méi)有任何光點(diǎn)對(duì)(組)是垂直對(duì)齊的。當(dāng)激光狹縫300從右到左移動(dòng)時(shí)，首先光點(diǎn)112a變得模糊，組A可以不被激活，從而來(lái)自組B和C的四個(gè)光點(diǎn)繼續(xù)照亮角膜表面。同樣，下一個(gè)將變得模糊的光點(diǎn)是112f，當(dāng)它被競(jìng)爭(zhēng)激光狹縫300變得模糊時(shí)，組C(112f，112c)可以被關(guān)閉，留下組A和B照亮眼睛。
在另一個(gè)方面內(nèi)，從發(fā)光元件到其在角膜表面上相應(yīng)光點(diǎn)的每個(gè)傳播路徑可以具有彼此不同的傳播朝向，采用不規(guī)則方式照亮角膜表面。
以上已對(duì)本發(fā)明作了十分詳細(xì)的描述，所以閱讀和理解了本說(shuō)明書后，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的各種改變和修改將變得明顯。所以一切如此改動(dòng)和修正也包括在此發(fā)明中，因此它們?cè)跈?quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)視具有球形或準(zhǔn)球形表面的目標(biāo)的空間位置并跟蹤其運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，包括包括至少一個(gè)發(fā)光元件的投射部件，其中該投射部件將至少四個(gè)光點(diǎn)投射在該表面上，該表面上至少兩個(gè)光點(diǎn)不在一個(gè)平面上；圖象俘獲部件，俘獲該表面上至少四個(gè)光點(diǎn)的臨時(shí)的多幀圖象，其中至少一幀圖象是控制圖象；以及可操作地與圖象俘獲部件相連的計(jì)算部件，該計(jì)算部件(i)從圖象俘獲部件接收?qǐng)D象，(ii)將每個(gè)光點(diǎn)定位在每幀圖象上，(iii)在每幀圖象上確定成像光點(diǎn)之間的關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于該表面上每個(gè)成像光點(diǎn)相對(duì)于x軸線、y軸線和z軸線被確定。
3.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于所述投射部件包括至少四個(gè)發(fā)光元件，該投射部件將四個(gè)光點(diǎn)投射在該表面上。
4.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于所述投射部件包括至少六個(gè)發(fā)光元件，該投射部件將至少四個(gè)可識(shí)別光點(diǎn)投射在該表面上。
5.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于至少一個(gè)發(fā)光元件是白熾光源。
6.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于至少一個(gè)發(fā)光元件是激光
7.如權(quán)利要求3所述設(shè)備，其特征在于所述發(fā)光元件是激光。
8.如權(quán)利要求4所述設(shè)備，其特征在于所述發(fā)光元件是激光。
9.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于至少四個(gè)光點(diǎn)從一個(gè)與所述表面基準(zhǔn)軸線垂直的平面被投射。
10.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于至少四個(gè)光點(diǎn)被投射到角膜表面上，并從一個(gè)與角膜表面的光軸線垂直的平面被投射。
11.如權(quán)利要求10所述設(shè)備，其特征在于被投射到角膜表面上的至少四個(gè)光點(diǎn)具有一表面面積，其相對(duì)于角膜表面的虹膜區(qū)域很小，每個(gè)光點(diǎn)在一具有一光源的光束內(nèi)被投射到角膜表面上，所述光源提供從該光源到角膜表面的最大距離。
12.如權(quán)利要求11所述設(shè)備，其特征在于角膜表面上的每個(gè)光點(diǎn)位于從角膜表面中心到角膜緣分界線的距離的1/2～2/3的位置。
13.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于角膜表面上的每個(gè)光點(diǎn)具有拋物線形狀。
14.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于所述圖象俘獲設(shè)備是攝像機(jī)。
15.如權(quán)利要求3所述設(shè)備，其特征在于還包括組/轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，用于控制所述至少四個(gè)發(fā)光元件的任何選擇的一對(duì)發(fā)光元件。
16.如權(quán)利要求4所述設(shè)備，其特征在于還包括組/轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，用于控制所述至少六個(gè)發(fā)光元件的任何選擇的一對(duì)發(fā)光元件
17.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于所述計(jì)算部件采用下述方式配準(zhǔn)每個(gè)圖象，也就是每幀圖象內(nèi)的每個(gè)球面圍繞一基準(zhǔn)中心對(duì)中同心。
18.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備自身是一個(gè)角膜分布狀況設(shè)備的部件。
19.一種用于配準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)的球形或準(zhǔn)球形目標(biāo)表面的多重圖象的圖象配準(zhǔn)系統(tǒng)，包括在固定、相對(duì)位置上的至少四個(gè)激光點(diǎn)設(shè)備，用至少四個(gè)相應(yīng)光點(diǎn)照亮球形或準(zhǔn)球形目標(biāo)表面至少四個(gè)不同部位，其中至少一個(gè)部位相對(duì)于至少其它三個(gè)部位不在同一個(gè)平面內(nèi)；圖象檢測(cè)器，用于俘獲球形或準(zhǔn)球形目標(biāo)表面的臨時(shí)的多幀圖象以及至少四個(gè)被照亮的位置；包括軟件且可操作地與圖象檢測(cè)器相連的計(jì)算部件，基于所俘獲的圖象幀，確定球形或準(zhǔn)球形目標(biāo)表面的中心位置(x0，y0，z0)和半徑r，根據(jù)在所俘獲的圖象上檢測(cè)到的至少四個(gè)部位的每個(gè)位置的改變，相對(duì)于所述多幀圖象中的其它幀圖象配準(zhǔn)所述多幀圖象中的每幀圖象。
20.如權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于還包括在固定相對(duì)位置保持至少四個(gè)激光點(diǎn)設(shè)備的殼體。
21.如權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)激光點(diǎn)設(shè)備和其相應(yīng)的照亮位置之間的距離是最大距離。
22.如權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于包括在固定相對(duì)位置的六個(gè)激光點(diǎn)設(shè)備，用六個(gè)相應(yīng)光點(diǎn)照亮球形或準(zhǔn)球形目標(biāo)表面的六個(gè)不同部位，其中至少一個(gè)部位相對(duì)于至少其它五個(gè)部位不在同一個(gè)平面內(nèi)。
23.如權(quán)利要求22所述系統(tǒng)，其特征在于所述激光點(diǎn)設(shè)備和相關(guān)的6個(gè)光點(diǎn)被組成三組對(duì)。
24.如權(quán)利要求23所述系統(tǒng)，其特征在于還包括組/轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，用于控制所述激光點(diǎn)設(shè)備的任何所選擇的一對(duì)。
25.如權(quán)利要求24所述系統(tǒng)，其特征在于在俘獲每幀圖象期間，任何兩對(duì)所選擇的激光點(diǎn)設(shè)備照亮所述表面。
26.如權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)光點(diǎn)是從目標(biāo)表面的漫反射。
27.如權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于4個(gè)不同部位中沒(méi)有一個(gè)部位處于水平或垂直方向上。
28.如權(quán)利要求22所述系統(tǒng)，其特征在于6個(gè)不同部位中沒(méi)有一個(gè)部位處于水平或垂直方向上。
29.如權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)激光點(diǎn)設(shè)備沿相對(duì)于該目標(biāo)表面的基準(zhǔn)軸線具有一角度朝向的路徑投射其各自的光點(diǎn)，該路徑不同于任何其它路徑朝向。
30.如權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于所述運(yùn)動(dòng)的球形或準(zhǔn)球形目標(biāo)表面是病人眼睛的角膜。
31.如權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)自身是眼診斷系統(tǒng)的組成部分。
32.如權(quán)利要求31所述系統(tǒng)，其特征在于該眼診斷系統(tǒng)是角膜分布狀態(tài)測(cè)量系統(tǒng)。
33.如權(quán)利要求32所述系統(tǒng)，其特征在于所述角膜分布狀態(tài)測(cè)量系統(tǒng)是狹縫掃描系統(tǒng)。
全文摘要
一種系統(tǒng)，采用優(yōu)選角度方式，根據(jù)表面上至少四個(gè)擴(kuò)散的掃描點(diǎn)上的投射，用于配準(zhǔn)球形或準(zhǔn)球形表面目標(biāo)的一系列視頻圖象，和監(jiān)視所述光點(diǎn)相對(duì)于光點(diǎn)基準(zhǔn)圖象的圖象運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選目標(biāo)是人眼的角膜。
文檔編號(hào)A61B3/113GK1691916SQ200380100250
公開日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2003年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者巴里·伊根, 勞埃德·M·考德威爾, 羅伯特·D·卡迪, 唐納德·C·格羅夫, 格雷格·D·尼文, 燦·恩古延 申請(qǐng)人:博士倫公司