[go: up one dir, main page]

DE102007055922A1 - Method for determining properties and / or the position of characteristic ocular components - Google Patents

Method for determining properties and / or the position of characteristic ocular components Download PDF

Info

Publication number
DE102007055922A1
DE102007055922A1 DE102007055922A DE102007055922A DE102007055922A1 DE 102007055922 A1 DE102007055922 A1 DE 102007055922A1 DE 102007055922 A DE102007055922 A DE 102007055922A DE 102007055922 A DE102007055922 A DE 102007055922A DE 102007055922 A1 DE102007055922 A1 DE 102007055922A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
center
tracking
identifying
annular
eye
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102007055922A
Other languages
German (de)
Inventor
Günter Meckes
Thomas Schuhrke
Keith Thornton
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Meditec AG
Original Assignee
Carl Zeiss Surgical GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Surgical GmbH filed Critical Carl Zeiss Surgical GmbH
Priority to DE102007055922A priority Critical patent/DE102007055922A1/en
Priority to JP2010538775A priority patent/JP5379159B2/en
Priority to PCT/EP2008/068104 priority patent/WO2009080791A1/en
Publication of DE102007055922A1 publication Critical patent/DE102007055922A1/en
Priority to US12/801,689 priority patent/US8662667B2/en
Priority to US14/147,046 priority patent/US9089283B2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/113Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining or recording eye movement

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ermittlung bzw. Verfolgung der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile, insbesondere des Limbus oder der Pupille, während einer Augenuntersuchung oder -behandlung. Erfindungsgemäß wird ein digitales Bild zumindest eines Ausschnittes eines Auges mit der Kamera aufgenommen. Dieses Bild wird dann mit einem ringförmigen Vergleichsobjekt definierter Größe korreliert. Anhand der Werte der Korrelationsfunktion wird das Zentrum der am besten übereinstimmenden Position bestimmt und als Limbus-/Pupillenzentrum gewählt.The invention is based on a method for determining the position of the center of characteristic ocular components, in particular of the limbus or the pupil, during an eye examination or treatment. According to the invention, a digital image of at least a section of an eye is taken with the camera. This image is then correlated with an annular comparison object of defined size. From the values of the correlation function, the center of the best matching position is determined and chosen as the limbus / pupil center.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung bzw. Verfolgung der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The invention relates to a method for detection or tracking the position of the center of characteristic ocular components the preamble of claim 1.

Derartige Verfahren sind beispielsweise aus dem Bereich der Augenchirurgie bekannt.such Methods are, for example, in the field of eye surgery known.

Beispielsweise bei der Hornhautchirurgie zur Beseitigung von Fehlsichtigkeiten des menschlichen Auges (LASIK), bei der ein Teil der Hornhaut mittels eines Lasers abgetragen wird, ist es für den Chirurgen von Interesse, an welchem Punkt die Sehachse des Patienten die Hornhaut durchstößt. Anhand der exakten Bestimmung dieses Punktes auch während der Operation kann die Laserabtragung von diesem Punkt aus präziser erfolgen, als bei der Wahl eines theoretisch angenommenen oder geschätzten Mittelpunktes der Hornhaut.For example in corneal surgery for the removal of defective vision of the human eye (LASIK), in which a part of the cornea by means of a Laser is removed, it is of interest to the surgeon at which point the visual axis of the patient pierces the cornea. On the basis of the exact determination of this point during the Surgery can make the laser ablation more precise from this point take place when choosing a theoretically accepted or estimated Center of the cornea.

Ein weiteres Beispiel hierfür ist eine Kataraktoperation, bei der eine natürliche Linse des menschlichen Auges, welche sich getrübt hat, durch eine künstliche Linse ersetzt wird. Einen solchen Eingriff nimmt der Chirurg unter einem Operationsmikroskop vor. Nach einer kreisrunden Eröffnung des vorderen Kapselblattes wird üblicherweise die Linse zertrümmert und abgesaugt. Anschließend wird in den leeren Kapselsack eine künstliche Linse eingesetzt.One Another example is cataract surgery which is a natural lens of the human eye which has clouded through an artificial lens is replaced. Such a procedure takes the surgeon under one Operating microscope in front. After a circular opening of the anterior capsule sheet usually becomes the lens smashed and sucked off. Subsequently, in the empty capsular bag used an artificial lens.

Aus der DE 10 2004 055683 A1 ist ein Operationsmikroskop für die Augenchirurgie bekannt, das dem zu operierenden Auge ein Muster überlagert. Das Muster kann eine Hilfestellung zum Ansetzen der Schnittposition geben, es kann aber auch als Orientierungshilfe beim Einsetzen torischer Intraokularlinsen dienen oder auch eine Hilfestellung beim Einbringen einer Naht bei einer Hornhauttransplantation geben. Zur Positionierung des Musters an der richtigen Stelle ist es notwendig, die Position der Pupille bzw. der Iris an dem zu behandelnden Auge zu bestimmen. Idealerweise wird die Position auch während der Operation immer wieder neu bestimmt oder nachgeführt, da es während des Eingriffs zu Bewegungen des gesamten Auges bzw. der Pupille kommen kann.From the DE 10 2004 055683 A1 For example, a surgical microscope for eye surgery is known which superimposes a pattern on the eye to be operated on. The pattern may aid in setting the cutting position, but it may also serve as a guide in the placement of toric intraocular lenses, or may assist in the insertion of a suture in a corneal transplant. To position the pattern in the right place, it is necessary to determine the position of the pupil or iris on the eye to be treated. Ideally, the position is also constantly redefined or tracked during the operation, as it may come during the procedure to movements of the entire eye or the pupil.

Auch für andere Anwendungen im Bereich der Augenchirurgie ist es von fundamentaler Bedeutung, die Position oder den Durchmesser der Iris des zu behandelnden Auges zu bestimmen. Beispielsweise ist der Durchmesser der Iris notwendig, um die Stärke einer nach einer Kataraktoperation zu implantierenden Intraokularlinse zu berechnen. Darauf und auf weitere mögliche Anwendungen, sowie auf ein Verfahren zur Bestimmung von Positionen und Größenordnungen innerhalb eines Augenabschnitts wird in der DE 101 08 797 A1 genauer eingegangen.It is also of fundamental importance for other applications in the field of ophthalmic surgery to determine the position or diameter of the iris of the eye to be treated. For example, the diameter of the iris is necessary to calculate the strength of an intraocular lens to be implanted after cataract surgery. This and other possible applications, as well as a method for determining positions and magnitudes within an ocular segment, are described in the DE 101 08 797 A1 discussed in more detail.

Es sind einige Verfahren bekannt, bei denen anhand der aktuellen Aufnahme des zu operierenden Augenabschnitts, welche mit der Kamera am Operationsmikroskop gewonnen wird, die Position der Pupille ermittelt wird. Sowohl in der DE 10 2004 055683 A1 als auch in der DE 101 08 797 A1 werden Verfahren vorgeschlagen, bei denen als erstes anhand einer Schwellwertbildung ein Binärbild erzeugt wird um die dunklen Bereiche im Bild zu bestimmen. Danach wird nach dem größten zusammenhängenden Bereich in den dunklen Regionen gesucht, welcher als Pupille identifiziert wird. Um den Rand der Pupille bzw. Iris detaillierter zu bestimmen, wird bei diesem Verfahren üblicherweise eine Kantendetektion vorgenommen. Diese Verfahren haben einige Nachteile. Zum einen ist nicht immer die Pupille das größte zusammenhängende dunkle Gebiet, vielmehr kann die Pupille durch einen Reflex gestört sein und ein völlig anderes Aussehen haben. Zum anderen kann die Kantendetektion beim Einbringen von mikrochirurgischen Instrumenten während der Operation stark gestört sein. Grundsätzlich ist es bei allen Verfahren welche mit einer Schwellwertbildung arbeiten schwierig einen sinnvollen Schwellwert zu definieren, der einerseits nicht zu viel Information im Bild belässt, andererseits aber nicht wichtige Details aus dem Bild herausnimmt.Some methods are known in which the position of the pupil is determined on the basis of the current image of the eye section to be operated, which is obtained with the camera on the surgical microscope. Both in the DE 10 2004 055683 A1 as well as in the DE 101 08 797 A1 Methods are proposed in which a binary image is first generated by thresholding to determine the dark areas in the image. Thereafter, the largest contiguous region in the dark regions is identified, which is identified as a pupil. In order to determine the edge of the pupil or iris in more detail, an edge detection is usually performed in this method. These methods have some disadvantages. On the one hand, the pupil is not always the largest contiguous dark area; on the contrary, the pupil may be disturbed by a reflex and have a completely different appearance. On the other hand, the edge detection during the introduction of microsurgical instruments during surgery can be greatly disturbed. Basically, it is difficult to define a meaningful threshold value for all methods which work with thresholding, which on the one hand does not leave too much information in the picture, but on the other hand does not remove important details from the picture.

Insbesondere dann, wenn die Lokalisierung über die ganze Untersuchung oder Behandlung hinweg sozusagen als Augentracking erfolgen soll, ist es darüber hinaus unerlässlich, dass das Detektionsverfahren extrem schnell arbeitet, so dass das Ergebnis der Lokalisierung immer gleich wieder in die Aufnahme eingeblendet werden kann, aus der es abgeleitet worden ist und das möglichst ohne Zeitversatz.Especially then, if the localization over the whole investigation or treatment as an eye-tracking, so to speak, It is also essential that the detection process works extremely fast, so the result of the localization always immediately back into the recording can be displayed it has been derived, and if possible without any time offset.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung bzw. Verfolgung der Position charakteristischer Augenbestandteile zu entwickeln, welches robust gegenüber Störeinflüssen ist und unabhängig von der individuellen Ausgestaltung des Auges zuverlässig und schnell arbeitet.Of the Invention is based on the object, a method for determining or tracking the position of characteristic ocular components to develop, which is robust against disturbing influences is independent of the individual design of the Eye reliable and fast working.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zur Ermittlung bzw. Verfolgung des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile mit den Merkmalen von Anspruch 1.Solved the object is achieved according to the invention by a Method for identifying or tracking the center more characteristic Eye components with the features of claim 1.

Erfindungsgemäß wird anhand der Korrelation der zu analysierenden digitalen Bildaufnahme mit einem ringförmigen Vergleichsobjekt mit festgelegtem Radius ein ringförmiger Hell-Dunkel-Übergang entsprechender Größe in der Aufnahme ermittelt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei den im Rahmen einer Augenbehandlung aufgenommenen Bildern des Auges Augenbestandteile wie der Limbus oder der Pupillenrand ringförmige Übergangsobjekte darstellen und dass diese anhand des Vergleichs mit einem entsprechenden Vergleichsobjekt bzw. über die Faltung mit einem entsprechenden ringförmigen Filter insbesondere unter Differenzbildung besonders einfach und zuverlässig zu finden sind. Die Suche nach einem ringförmigen Übergangsobjekt ist extrem robust gegenüber Beeinträchtigungen, die als Bild dominierende Merkmale während der Operation die Aufnahme verfälschen können. Wenn beispielsweise Instrumente das Auge teilweise verdecken treten weitere starke Kanten hervor, die jedem Kantendetektionsverfahren starke Schwierigkeiten bereiten können, da diese anstelle des Limbus oder der Pupillenkanten detektiert werden. All diese Störungen ändern aber nichts daran, dass der Limbus oder der Pupillenrand weiterhin, wenn auch als ausgesetztes oder leicht verformtes, dominierendes, zumindest im Mittel ringförmiges Element im Bild bestehen bleibt und bei der Suche mittels eines entsprechenden ringförmigen Vergleichsobjekts nach wie vor zuverlässig gefunden wird. Zu betonen ist an dieser Stelle auch, dass eine absolute Schwellwertbildung, die bei den gängigen Kantendetektionsverfahren notwenig ist, und damit das Problem der Wahl eines geeigneten Schwellwertes bei dieser Methode nicht notwendig ist und auch vermieden werden sollte. Jede absolute Schwellwertbildung bzw. Binärisierung verfälscht nämlich das Bild und kann den ringförmigen Charakter von Limbus oder Pupillenrand zerstören, so dass dieser bei einer anschließenden Suche nach einem ringförmigen Objekt möglicherweise überhaupt nicht mehr zu finden ist. Dadurch dass die Suche nach dem ringförmigen Objekt, also dem Limbus oder dem Pupillenrand direkt auf dem Graustufenbild vorgenommen wird, ist der ringförmige Charakter sicher gegeben, selbst wenn ihn Störgrößen beeinträchtigen.According to the invention, an annular light-dark transition of corresponding size in the recording is determined on the basis of the correlation of the digital image acquisition to be analyzed with an annular comparison object with a fixed radius. The invention is based on the finding that, in the case of the images of the eye recorded in the course of an eye treatment, ocular components such as the limbus or the pupil rim are ring-shaped Represent gangsobjekte and that they are particularly simple and reliable to find on the basis of the comparison with a corresponding comparison object or on the convolution with a corresponding annular filter in particular with difference. The search for an annular transition object is extremely robust to impairments that image-dominating features may corrupt the image during the operation. For example, when instruments partially obscure the eye, further strong edges emerge which can cause great difficulty for any edge detection method, as these are detected instead of the limbus or the pupil edges. However, all these disturbances do not change the fact that the limbus or the pupil edge continues to exist, albeit as an exposed or slightly deformed, dominant, at least in the middle, annular element in the image and is still reliably found in the search by means of a corresponding annular comparison object , It should also be stressed at this point that an absolute thresholding, which is necessary in the conventional edge detection method, and thus the problem of choosing a suitable threshold in this method is not necessary and should also be avoided. Any absolute thresholding or binarization falsifies the image and can destroy the ring-shaped character of limbus or pupil edge, so that it may no longer be found in a subsequent search for an annular object. The fact that the search for the annular object, so the limbus or the pupil edge is made directly on the grayscale image, the annular character is certainly given, even if it affects disturbances.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Radius des Vergleichsobjekts in einem Initialisierungsschritt bestimmt, indem der zu analysierende Bildausschnitt jeweils mit ringförmigen Vergleichsobjekten verschiedener Radien korreliert wird. Bei der Korrelation des Bildausschnittes mit Vergleichsobjekten unterschiedlicher Größe wird jeweils die für das Vergleichsobjekt beste Übereinstimmung ermittelt und anhand der Gegenüberstellung der Werte bester Übereinstimmung die unter allen absolut beste Übereinstimmung und damit das Vergleichsobjekt mit der am besten an das zu untersuchende Objekt angepassten Größe ermittelt. Dies geschieht vorteilhafter Weise dadurch, dass die jeweilige maximale Antwort der Korrelationsfunktion, welche sich bei der Korrelation mit dem Bildausschnitt ergibt, für das Vergleichsobjekt gegen dessen Radius aufgetragen wird, wobei sich eine Funktion ergibt, die immer dann ein Maximum ausbildet, wenn der Radius gut zu dem Radius eines entsprechenden Objekts in dem zu untersuchenden Bildausschnitt passt. Das Maximum, das sich beim größten zu einem maximalen Wert gehörigen Radius ergibt, entspricht dem Radius des größten ringförmigen Objekts im Bildausschnitt und damit dem Limbusradius, was im Zuge dieses Verfahrens erkannt wurde. Dieser so ermittelte Radius wird als festgelegter Radius für ein Vergleichsobjekt gewählt, welches dazu geeignet ist, den Limbus und damit auch das Limbuszentrum während der Augenuntersuchung oder auch Behandlung, also bei der Auswertung folgender Aufnahmen desselben Objekts, mit zu verfolgen. Dieser Initialisierungsschritt erfordert einen deutlich größeren Rechenaufwand und damit Zeitfaktor als die anschließende Nachführung bzw. Verfolgung des bereits bekannten Objekts mit einem Vergleichsobjekt definierter Größe. Da er jedoch nur einmal zu Beginn der Untersuchung oder Behandlung erfolgt ist dies hinnehmbar. Während der Untersuchung oder Behandlung kann und muss dann jedoch begünstigt durch das Festhalten des Radius des Vergleichsobjekts eine Detektion des Limbuszentrums gewissermaßen in Echtzeit erfolgen. Da anschließend die Trefferwahrscheinlichkeit bei Verwendung des vorab bestimmten exakt passenden Radius für das Vergleichsobjekt ungleich höher ist als bei einem willkürlich gewählten Radius, ist es auf jeden Fall gerechtfertigt, diese größere Zeitspanne für die Ermittlung des Radius in Kauf zu nehmen. Wich tig ist jedoch, dass sie nicht bei jeder Aufnahme wieder erfolgt sondern dass nach der einmal erfolgten Bestimmung der passende Radius des Vergleichsobjekts festgelegt und immer wieder verwendet werden kann.In In a preferred embodiment, the radius of the comparison object in an initialization step determined by the image to be analyzed each with ring-shaped comparison objects of different Radii is correlated. In the correlation of the image section with comparison objects of different sizes in each case the best match for the comparison object determined and based on the comparison of the values of best match the absolutely best match among all and thus the comparison object with the best to the object to be examined adjusted size. This is done advantageously in that the respective maximum response of the correlation function, which results in the correlation with the image section, for the comparison object is plotted against its radius, wherein gives a function that always maximizes when the radius is good to the radius of a corresponding object in the fits the image to be examined. The maximum that occurs during largest ones belonging to a maximum value Radius is equal to the radius of the largest annular object in the image detail and thus the limbus radius, what was detected in the course of this procedure. This determined so Radius becomes a fixed radius for a comparison object chosen, which is suitable, the limbus and thus also the limbus center during eye examination or too Treatment, so in the evaluation of the following shots the same Object to track with. This initialization step requires a much larger computational effort and thus Time factor as the subsequent tracking or Tracking the already known object with a comparison object defined size. Since he only once to Beginning of the examination or treatment is done this is acceptable. During the examination or treatment can and must then however favored by the retention of the radius of the comparison object a detection of the limbus center so to speak in real time respectively. Since then the hit probability when using the predetermined exact matching radius for the comparison object is much higher than an arbitrary one chosen radius, it is definitely justified, this greater time for the investigation of the radius. However, it is important that she does not with each admission takes place again but that after the once made determination the appropriate radius of the comparison object and set again and again can be used.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das ringförmige Objekt aus zwei konzentrisch angeordneten ringförmigen Bestandteilen aufgebaut. Dadurch dass das Vergleichsobjekt wenigstens zwei Bestandteile aufweist, ergibt sich die Möglichkeit, jeweils einen Bestandteil an den Augenbereich außerhalb des Dichteübergangs, z. B. die Sclera und den zweiten Bestandteil an den innerhalb des Dichteübergangs liegenden Augenbereich, z. B. die Iris, anzupassen. Mittels dieser beiden Bestandteile lässt sich der Dichteübergang somit gewissermaßen über eine Korrelation mit dem Vergleichsobjekt verstärken. Die optimale Übereinstimmung mit dem Vergleichsobjekt ergibt sich dann, wenn der innere Ring des Vergleichsobjekts z. B. auf der Iris, der äußere z. B. auf der Sclera liegt, und damit der Übergangsbereich also in diesem Fall der Limbusrand von den beiden ringförmigen Bestandteilen umfasst wird. Dabei kommt das Limbuszentrum in Deckung mit dem Zentrum des Vergleichsobjekts. Bei dieser Gestaltung des Vergleichsobjekts wird nicht nur das Formmerkmal, also die ring- bzw. kreisförmige Erscheinung des Limbus/der Pupille, sondern auch das Flächenmerkmal, der Dichteübergang, zur Suche nach dem Übergangsobjekt verwendet. Vorzugsweise handelt es sich bei den zwei Bestandteilen des Vergleichsobjekts um zwei schmale ringförmige Bestandteile welche so weit beabstandet sind, dass keiner der Bestandteile im Übergangsbereich des Dichteanstiegs sondern jeweils einer im Bereich niedriger, der andere im Bereich hoher Dichte zu liegen kommt. Dadurch ist eine eindeutige Identifizierung des Objekts möglich. Wird der Limbusradius nicht vorab bestimmt, so ist der Abstand der beiden ringförmigen Bestandteile vorzugsweise so zu wählen, dass der äußere Ring sicher außerhalb, der innere sicher innerhalb des Rands des Übergangsobjekts, also des Limbus oder des Pupillenrands liegt. Ein geeigneter Abstand kann bei dieser Ausführungsform empirisch anhand der Untersuchung einer größeren Auswahl von typischen Aufnahmen, welche bei derartigen Augenuntersuchungen oder -behandlungen gemacht werden, gefunden werden. Bei einer Auflösung der Aufnahme von wenigstens 100 × 100 Pixeln, welche notwendig ist, um das Zentrum des Limbus mit einer für eine Operation erforderlichen Genauigkeit von wenigstens 1 mm zu bestimmen, wurde ein Abstand zwischen einem und fünf Pixeln, vorzugsweise zwei Pixel als geeignet ermittelt.In a further preferred embodiment, the annular object is constructed from two concentrically arranged annular components. The fact that the comparison object has at least two components, the possibility arises, in each case a component to the eye area outside the density transition, z. B. the Sclera and the second component of the lying within the density transition eye area, z. As the iris to adapt. By means of these two components, the density transition can thus be strengthened to a certain extent via a correlation with the comparison object. The optimal match with the comparison object results when the inner ring of the comparison object z. B. on the iris, the outer z. B. is located on the sclera, and thus the transition region is thus comprised in this case, the limbus edge of the two annular components. At the same time, the limbus center comes into coincidence with the center of the comparison object. In this design of the comparison object, not only the shape feature, that is, the ring-shaped or circular appearance of the limbus / pupil, but also the surface feature, the density transition, is used to search for the transitional object. Preferably, the two components of the reference object are two narrow annular components which are spaced so far that none of the Be constituents in the transition region of the density increase, but one in each case in the region of lower, the other in the region of high density comes to rest. This allows a clear identification of the object. If the limbus radius is not determined in advance, the distance between the two annular components is preferably to be chosen so that the outer ring is safe outside, the inner safely within the edge of the transition object, ie the limbus or the pupil edge. A suitable distance can be found empirically in this embodiment by examining a wider selection of typical images taken in such eye examinations or treatments. At a resolution of the capture of at least 100x100 pixels, which is necessary to determine the center of the limbus with an accuracy of at least 1 mm required for an operation, a distance between one and five pixels, preferably two pixels, has been determined appropriate ,

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt im Rahmen der Korrelation des Vergleichsobjekts mit der Aufnahme eine Differenzbildung der ringförmigen Bestandteile des Vergleichsobjekts bzw. der mit diesen korrelierten Gebiete innerhalb des aufgenommenen Augenausschnitts. So kann vorzugsweise bei der Korrelation der eine ringförmige Bestandteil des Vergleichsobjekts mit positivem, der andere mit negativem Vorzeichen versehen werden. Das Vergleichsobjekt ist bevorzugt so ausgebildet, bzw. die Korrelationsfunktion so gewählt, dass bei einer Korrelation mit einer grauen Fläche, also einer Fläche ohne ausgebildeten Dichteübergang ein neutrales Ergebnis wie beispielsweise der Wert Null erreicht wird. Erst bei einem ausgebildeten Dichteübergang, auf dem das Vergleichsobjekt zu liegen kommt, ergibt sich ein erhöhter Wert der Korrelationsfunktion.In a further advantageous embodiment of the invention takes place within the framework of the correlation of the comparison object with the Recording a difference of the annular components of the comparison object or of the areas correlated with these within of the recorded eye detail. So preferably in the Correlation of an annular component of the comparison object with positive, the other with negative sign. The comparison object is preferably designed, or the correlation function so chosen that when correlated with a gray area, So a surface without trained density transition a neutral result such as the value reaches zero becomes. Only at a trained density transition, on the comparison object comes to lie, there is an increased Value of the correlation function.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Vergleichsobjekt durch einen Filter realisiert, mit dem das Bild gefaltet wird. Der ringförmige Filter ist so ausgebildet, dass sich immer dann eine maximale Filterantwort ergibt, wenn der ringförmige Filter auf einen ringförmigen Dichteübergang wie dem Limbus oder Pupillenrand zu liegen kommt. Dieses Maximum der Filterantwort ist umso deutlicher ausgebildet, je besser die Übereinstimmung des Filterradius mit dem Radius des gesuchten Objektes ist. Deshalb wird bevorzugt entsprechend dem vorab erläuterten Verfahren der Radius des Filters in einem Initialisierungsschritt ermittelt, bevor die die Untersuchung oder Behandlung begleitende Augenverfolgung mit festgelegtem Filterradius erfolgt. Als bevorzugter ringförmiger Filter wird ein Filter gewählt, welcher zwei konzentrisch angeordnete Bestandteile aufweist, so dass eine maximale Filterantwort dann erreicht werden kann, wenn der eine Bestandteil vollständig im Bereich geringer, der andere vollständig im Bereich höherer Dichte zu liegen kommt und dabei der zu identifizierende Übergangsbereich, wie z. B. der Limbus, von den beiden Bestandteilen eingeschlossen wird. Der Abstand der beiden ringförmigen Bestandteile ist dabei so groß gewählt, dass kein Bestandteil im Übergangsbereich liegt sondern beide eindeutig in einer Dichteregion, gleichzeitig aber so klein, dass eine möglichst exakte Radiusbestimmung möglich ist.In In another preferred embodiment, the comparison object realized by a filter, with which the image is folded. Of the Annular filter is designed to be always then gives a maximum filter response when the annular filter on an annular density transition like that Limbus or pupil edge comes to rest. This maximum of the filter response The better the agreement, the clearer it is of the filter radius with the radius of the searched object. Therefore is preferred according to the previously explained method determines the radius of the filter in an initialization step, before the eye tracking accompanying the examination or treatment with fixed filter radius. As a preferred annular Filter is a filter chosen, which two concentric arranged components, so that a maximum filter response can then be achieved if the one component is complete in the area lower, the other completely in the area higher density and thereby the transition region to be identified, such as As the limbus, included by the two components becomes. The distance between the two annular components is chosen so big that no part in the transitional area, but both are clearly in one Dense region, but at the same time so small that one possible exact radius determination is possible.

Um diesen Initialisierungsschritt nicht bei einer Veränderung des Objektradius auf Grund von Veränderungen der Aufnahmebedingungen, wie des Mikroskopvergrößerungsfaktors, immer wieder durchführen zu müssen wird in einer bevorzugten Ausführungsform jede Veränderung an den Geräteeinstellungen, die sich auf die Größe des aufgenommenen Augenausschnitts auswirkt in die Größe des ringförmigen Vergleichsobjekts eingerechnet, bzw. der Filterradius entsprechend angepasst. Dadurch ist gewährleistet, dass der Radius des Vergleichsobjekts automatisch an die Aufnahmebedingungen angepasst wird und tatsächlich nur einmal vorab bestimmt werden muss. Hierzu ist es notwendig, eine Schnittstelle zwischen dem, den Geräteparameter verändernden Gerät, beispielsweise dem Mikroskop und der Einrichtung, an der die Korrelation mit dem Vergleichsobjekt erfolgt, vorzusehen.Around this initialization step is not a change the object radius due to changes in the recording conditions, like the microscope magnification factor, perform again and again to be in a preferred embodiment any change to the device settings that based on the size of the captured eye-opening affects the size of the annular Included in the comparison object or the filter radius accordingly customized. This ensures that the radius of the Comparison object automatically adapted to the shooting conditions and indeed only has to be determined once in advance. For this it is necessary to provide an interface between the device parameter changing Device, for example the microscope and the device, at which the correlation with the comparison object takes place.

Obwohl die ringförmige Ausgestaltung des Vergleichsobjekts wichtig ist, würde es nichts Wesentliches am Verfahren ändern, wenn ein Vieleck oder etwas Ähnliches verwendet würde. Es ist auch nicht notwendig, dass ein geschlossener Ring verwendet wird. Das Vergleichsobjekt kann ebenso gut aus ringförmigen Segmenten zusammengesetzt sein. Wesentlich für das Verfahren ist nur, dass gesamt der ringförmige Charakter des Vergleichsobjekts erhalten bleibt. Insbesondere im Randbereich des Bildes ist es sogar zuverlässiger nur Ringsegmente zu verwenden. Bei diesen Ringsegmenten wird bevorzugt der Bereich ausgesetzt, der an dem Rand liegt, an den sich das Vergleichsobjekt bei der Korrelation und damit auch der Limbus im Bild annähert. Damit entspricht das Vergleichsobjekt bei der Korrelation besser dem zu findenden Objekt, welches sobald es an den Randbereich des Bildes gerät, teilweise abgeschnitten ist.Even though the annular configuration of the comparison object important is, it would not change anything essential to the process if a polygon or something similar would be used. It is also not necessary to use a closed ring becomes. The comparison object may as well be made of ring-shaped Be composed segments. Essential for the procedure is only that total of the ring-shaped character of the comparison object preserved. Especially in the border area of the picture it is even more reliable to use only ring segments. In these Ring segments is preferably exposed to the area that is at the edge lies, in which the comparison object in the correlation and so that the limbus in the picture approaches. This corresponds the comparison object in the correlation better to find that Object, which as soon as it gets to the edge of the picture, partially is cut off.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird für die Korrelation mit dem Vergleichsobjekt immer der Rotauszug der Aufnahme verwendet. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass dieser während der Augenbehandlung am wenigsten von Störungen betroffen ist, da in diesem Farbauszug das Rot der Blutungen und Äderchen mit dem Weiß der Sclera eine homogene Fläche bildet. Damit lässt sich in diesem Farbkanal ein zuverlässigeres Ergebnis erzielen als in anderen Farbauszügen. Dadurch, dass immer der Rotkanal als Graustufenbild verwendet wird, lässt sich also eine große Genauigkeit erzielen und das Verfahren gegenüber der Verwendung eines mehrfarbigen Bildes oder der immer währenden Auswahl des aktuell kontrastreichsten Farbkanals beschleunigen.In a further preferred embodiment, the red-extraction of the image is always used for the correlation with the comparison object. Surprisingly, it has been shown that this is the least affected by disturbances during eye treatment, since in this color separation, the red of the hemorrhages and veins with the white of the sclera forms a homogeneous surface. This makes it possible to achieve a more reliable result in this color channel than in other color separations. Thereby, Thus, always using the red channel as a grayscale image can provide high accuracy and speed the process over using a multicolor image or everlasting selection of the currently most contrastive color channel.

Um das Verfahren weiter zu optimieren ist es vorteilhaft, dieses Graustufenbild soweit zu verkleinern, wie es die geforderte Genauigkeit zulässt. Bei entsprechend hoher Rechenkapazität kann dieser Schritt auch entfallen. Ferner ist es vorteilhaft, das Bild zu homogenisieren, um kleine, unwichtige Kontrastübergänge, die das Ergebnis verfälschen würden, zu eliminieren.Around To further optimize the method, it is advantageous to use this grayscale image as far as the required accuracy permits. With correspondingly high computing capacity, this step also omitted. Furthermore, it is advantageous to homogenize the image, to small, unimportant contrast transitions that the Falsify result would eliminate.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden sowohl die, aus der Position von Pupille oder Limbus abgeleiteten Hilfestellungen für den Chirurgen, als auch eine Angabe über die Zuverlässigkeit der ermittelten Größe in die vom Chirurgen betrachtete Anzeige des Augenausschnitts mit eingeblendet. Damit wird dem Chirurgen zum einen eine Hilfestellung für die Operation gegeben, zum anderen kann er aber auch direkt abschätzen, in wieweit diese Hilfestellung zuverlässig ist und dadurch selbst entscheiden, ob er sie verwendet oder sich doch lieber auf seine Erfahrung verlässt.In In a preferred embodiment, both the, from the position of pupil or limbus derived assistance for the surgeon, as well as an indication of the Reliability of the determined size in the view of the eye-opening considered by the surgeon appears. This will help the surgeon on the one hand for the operation, on the other hand, he can also directly assess the extent to which this assistance is reliable is and thereby decide for himself whether he uses it or himself but rather rely on his experience.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das anhand der Zeichnungen eingehend erläutert wird.Further Details and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims in connection with the description of an embodiment, which will be explained in detail with reference to the drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 schematically an apparatus for carrying out the method according to the invention,

2 ein Beispiel eines vorteilhaften Ringfilters einer Aufnahme eines Augenausschnitts überlagert, 2 an example of an advantageous ring filter superimposed on a picture of an eye-opening,

3 ein Beispiel für eine Filterantwort, 3 an example of a filter response,

4 ein Beispiel für ein Schwellwertbild einer Filterantwort und 4 an example of a threshold image of a filter response and

5 ein Augenausschnitt sowie diesem zugeordnete Beispiele für Ringfilter, welche im Randbereich ausgesetzt sind. 5 an eye opening and associated with this example of ring filter, which are exposed in the edge region.

Die 1 zeigt in schematischer Darstellung den prinzipiellen Aufbau, wie er bei einer Augenbehandlung, bei der das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft eingesetzt werden kann, typisch ist. Das zu behandelnde Auge 1 des Patienten, welches mit einer nicht dargestellten Lichtquelle beleuchtet wird, wird zum einen mittels eines Okulars 2, zum anderen mittels einer Videokamera 3 beobachtet, wobei der Beobachtungsstrahlengang durch einen Strahlteiler 4 in zwei Beobachtungsstrahlengänge für die beobachtenden Instrumente aufgespaltet wird. Die an der Videokamera 3 aufgezeichneten Daten werden an eine Recheneinheit 5 übergeben, an der die Daten abgespeichert und analysiert werden. Anhand der Daten wird ein Hilfsmuster berechnet, das mittels einer Mustererzeugungseinheit 6 gebildet und dem im Okular 2 sichtbaren Bild überlagert wird, so dass der Chirurg 7 das zu behandelnde Auge 1 zusammen mit dem überlagerten Muster, welches an der Mustererzeugungseinheit 6 gebildet wurde, betrachten kann. Die Mustererzeugungseinheit 6 kann beispielsweise als Projektor mit einer ringförmigen LED-Anzeige, die über den Strahlteiler 4 ein Muster ins Auge einblendet, ausgeführt sein.The 1 shows a schematic representation of the basic structure, as is typical in an eye treatment in which the inventive method can be used particularly advantageous. The eye to be treated 1 the patient, which is illuminated by a light source, not shown, is on the one hand by means of an eyepiece 2 , on the other hand by means of a video camera 3 observed, wherein the observation beam path through a beam splitter 4 is split into two observation beam paths for the observing instruments. The on the video camera 3 recorded data is sent to a computer 5 pass, where the data is stored and analyzed. Based on the data, an auxiliary pattern is calculated by means of a pattern generation unit 6 formed and in the eyepiece 2 superimposed on the visible image, leaving the surgeon 7 the eye to be treated 1 together with the superimposed pattern attached to the pattern generation unit 6 was formed, can consider. The pattern generation unit 6 can be used, for example, as a projector with a ring-shaped LED display that is above the beam splitter 4 a pattern fades into the eye, be executed.

Bei einer Kataraktoperation wird laufend in sehr kurzen Zeitfolgen mit der Kamera 3 das Auge 1 digital aufgenommen oder analog aufgenommene Daten in digitale umgewandelt und die digitalen Daten der Aufnahme des Augenausschnittes, wie er bspw. in 2 (zur Erläuterung des Vergleichsobjekts mit überlagertem Ringfilter) zu sehen ist, an die Recheneinheit 5 übermittelt. Dort wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren das Augenzentrum ermittelt, damit die optimale Schnittposition für den Schnitt, zur Entnahme der getrübten und zum Einsetzen der künstlichen Linse, ermittelt werden kann. Sobald das Zentrum des Limbus und dabei, bei bekanntem Radius des Limbus 11, die Schnittposition abgeleitet ist, wird dem Bild, das das Auge des Chirurgen 7 über das Okular 2 sieht, ein, an der Mustererzeugungseinheit 6 generiertes, Muster welches diese Schnittposition anzeigt, überlagert. Dadurch sieht das Auge des Chirurgen 7 während der Behandlung immer die als optimal bestimmte Schnittposition zum Ansetzen des Schnittes.In a cataract operation is constantly in very short time series with the camera 3 the eye 1 digitally recorded or analog recorded data converted to digital and the digital data of the recording of the eye detail, as he, for example, in 2 (to explain the comparison object with superimposed ring filter) can be seen, to the arithmetic unit 5 transmitted. There, the eye center is determined according to the method according to the invention, so that the optimal cutting position for the cut, for removing the clouded and for insertion of the artificial lens, can be determined. Once the center of the limbus and at the same time, with known radius of the limbus 11 , which is derived cutting position, the image that is the eye of the surgeon 7 over the eyepiece 2 sees, at, the pattern generation unit 6 generated pattern indicating this cutting position superimposed. This will see the eye of the surgeon 7 during the treatment always the optimal cutting position for the preparation of the cut.

Um ein zuverlässiges Arbeiten des Verfahrens zu gewährleisten, werden der Radius sowie das Zentrum des Limbus anhand des Startbildes in einem sehr genauen aber relativ zeitaufwändigen Initialisierungsverfahren ermittelt. Ein derartiges Verfahren ist in der gleichzeitig, von der selben Anmelderin eingereichten, Patentanmeldung „Verfahren zur Ermittlung charakteristischer Eigenschaften und/oder der Position charakteristischer Augenbestandteile", deren gesamter Inhalt hiermit einbezogen wird, detailliert beschrieben. Auf dieses Verfahren wird im nachfolgenden Text kurz eingegangen. In ihm wird ebenso wie in dem hier beanspruchten Verfahren ein Ringfilter 8 wie er in 2 schematisch dar gestellt, einem Augenausschnitt überlagert ist, mit der Aufnahme des Augenausschnitts gefaltet. Der Ringfilter 8 ist aus zwei ringförmigen Bestandteilen, einem äußeren Ring 9 und einem inneren Ring 10 zusammengesetzt, welche bei an den Limbus angepassten Radius des Ringfilters 8 symmetrisch um den untersuchten Lirabus 11 gelegt sind. Der Ringfilter 8 ist so normiert, dass der äußere Ring 9 positive Beiträge zur Filterantwort liefert, während der innere Ring 10 negative Beiträge ergibt. Darüber hinaus ist der Ringfilter 8 so normiert, dass die Filterantwort bei der Faltung mit einer grauen Fläche den Wert Null ergibt. Das bedeutet, dass die beiden Ringe 9 und 10 entsprechend ihrer Filteranteile im Bild gewichtet sind. Um das Prinzip des Verfahrens zu erläutern wird im Folgenden davon ausgegangen, dass der Radius des Limbus und damit die Größe des Ringfilters 8 in einem später zu beschreibenden Initialisierungsschritt abgeleitet und von daher bekannt ist. Bei allen danach aufgenommenen Bildern von Ausschnitten desselben Auges wird der Limbus 11 beibehalten, es kann immer, zumindest solange der Aufnahmemodus am Mikroskop nicht verändert wird, derselbe Ringfilter 8 verwendet werden. Dieser Ringfilter 8 wird nun mit dem Bildausschnitt gefaltet. Das heißt, die Filterantwort wird an jedem Punkt des Bildes ermittelt. Das Ergebnis einer Faltung mit dem Ringfilter 8 ist in 3 beispielhaft dargestellt. An dem Ort, an dem Filterradius und Limbus 11 übereinander liegen, ergibt sich die maximale Filterantwort, welche hier als heller Bereich zu sehen ist. Das Zentrum dieses hellen Bereichs bzw. die Position des absoluten Maximums der Filterantwort entspricht dem Mittelpunkt des Limbus, welches an die Mustererzeugungseinheit 6 übergeben wird.In order to ensure reliable operation of the method, the radius and the center of the limbus are determined on the basis of the start image in a very precise but relatively time-consuming initialization process. Such a method is described in detail in co-pending patent application "Characteristic Properties and / or Characteristic Ocular Position Detection" filed by the same Applicant, the entire contents of which are hereby incorporated by reference. In it, as in the method claimed here, a ring filter 8th as he in 2 is schematically represented, an eye patch is superimposed, folded with the inclusion of the eye opening. The ring filter 8th is made of two annular components, an outer ring 9 and an inner ring 10 composed of which adapted to the limbus radius of the ring filter 8th symmetrical around the examined one Lirabus 11 are laid. The ring filter 8th is normalized so that the outer ring 9 delivers positive contributions to the filter response, while the inner ring 10 negative contributions. In addition, the ring filter 8th normalized such that the filter response at convolution with a gray area is zero. That means the two rings 9 and 10 weighted according to their filter components in the image. To explain the principle of the method, it is assumed below that the radius of the limbus and thus the size of the ring filter 8th derived in an initialization step to be described later and therefore known. For all subsequently taken pictures of sections of the same eye, the limbus becomes 11 keep, it can always, at least as long as the recording mode on the microscope is not changed, the same ring filter 8th be used. This ring filter 8th will now be folded with the image section. That is, the filter response is determined at each point of the image. The result of a convolution with the ring filter 8th is in 3 exemplified. At the place where filter radius and limbus 11 lie one above the other, results in the maximum filter response, which is seen here as a bright area. The center of this bright area or the position of the absolute maximum of the filter response corresponds to the center of the limbus which is connected to the pattern generation unit 6 is handed over.

Um dieses Zentrum exakt zu bestimmen, wird das Bild der Filterantwort, welches in 3 dargestellt ist, mittels einer Schwellwertbildung in ein Binärbild, wie es in 4 gezeigt ist, umgewandelt. Der hierfür verwendete Schwellwert wird nicht vorab festgelegt sondern aus dem Bildinhalt selbst bestimmt. Ein Schwellwert von wenigstens 90% des maximalen Wertes der Filterantwort hat sich als sinnvoll erwiesen. Der Wert 90% wurde als Schwellwert für die in 4 gezeigte Darstellung genutzt. Von dieser, in der 4 sichtbaren, kleinen weißen Fläche, wird der Schwerpunkt bestimmt. Dieser Schwerpunkt entspricht dem gesuchten Limbuszentrum, welches an die Mustererzeugungseinheit 6 übergeben wird. Mit diesem Verfahren kann mit dem vorab bestimmten, geeigneten Ringfilter 8 für jede weitere Aufnahme des Augenausschnitts extrem schnell und zuverlässig, gewissermaßen in Echtzeit, nach diesem Verfahren das aktuelle Limbuszentrum ermittelt werden.To exactly determine this center, the image of the filter response, which is in 3 by thresholding into a binary image as shown in FIG 4 shown is converted. The threshold used for this purpose is not determined in advance but determined from the image itself. A threshold of at least 90% of the maximum value of the filter response has been found to be useful. The value 90% was used as the threshold for the in 4 used representation shown. From this, in the 4 visible, small white area, the focus is determined. This center of gravity corresponds to the sought-after limbus center which is connected to the pattern generation unit 6 is handed over. This method can be used with the pre-determined, suitable ring filter 8th for each additional shot of the eye-view extremely fast and reliable, so to speak in real time, after this procedure the current Limbuszentrum be determined.

Es ist jedoch, wie schon erwähnt, notwendig, vorab in einem etwas aufwändigeren Verfahren den Radius des Limbus 11 und damit den geeigneten Radius für den Ringfilter 8 zu bestimmen. Hierfür wird, wie in der erwähnten Parallelanmeldung detailliert beschrieben, das Bild eines Augenausschnitts mit Ringfiltern 8 unterschiedlicher Größe und damit unterschiedlichem Radius gefaltet. Für jede Faltung mit einem Ringfilter 8 wird die maximale Filterantwort ermittelt. Diese maximale Filterantwort wird gegen den Radius des verwendeten Ringfilters 8 aufgetragen, so dass sich eine Kurve ergibt, die immer dann maximale Werte zeigt, wenn ein Radius eines gewählten Ringfilters 8 mit dem Radius eines runden Objekts in dem Bildausschnitt übereinstimmt. Es wurde erkannt, dass der Radius des größten dieser runden Objekte im Bildausschnitt dem Radius des Limbus 11 entspricht, so dass das dem größten Radius der korrelierten Ringfilter 8 zugehörige Maximum in der Kurve bzw. dessen Filterradius dem Radius des Limbus 11 entspricht. Dieser wird im Folgenden als Radius des Ringfilters 8 zugrunde gelegt um in allen weiteren Aufnahmen, welche bei derselben Untersuchung oder Behandlung von demselben Augenausschnitt aufgenommen wurden, verwendet zu werden. Für alle folgenden Bilder ist es zur Nachverfolgung des Limbuszentrums somit nur noch notwenig, diese mit dem Ringfilter 8 festgelegten Radius zu falten, die Filterantwort zu binarisieren und den Schwerpunkt zu ermitteln. Damit wurde ein äußerst effizientes und zuverlässiges Verfahren entwickelt, den Radius des Limbus 11 und das Limbus- bzw. das Pupillenzentrum nach einem einmaligen detaillierten und etwas länger währenden Analyseschritt in allen weiteren Bildern extrem schnell abzuleiten und damit dieses Zentrum über die ganze Augendiagnose oder -behandlung hinweg gewissermaßen in Echtzeit für jedes Bild zu bestimmen und daraus die Position abzuleiten, um ein als Hilfestellung für den Chirurgen gedachtes Muster oder ähnliches einzublenden.However, it is, as already mentioned, necessary in advance in a somewhat more complex process, the radius of the limbus 11 and thus the appropriate radius for the ring filter 8th to determine. For this purpose, as described in detail in the aforementioned parallel application, the image of an eye patch with ring filters 8th folded different size and thus different radius. For every fold with a ring filter 8th the maximum filter response is determined. This maximum filter response is against the radius of the ring filter used 8th plotted so that a curve results which always shows maximum values when a radius of a selected ring filter 8th coincides with the radius of a round object in the image section. It was recognized that the radius of the largest of these round objects in the image section is the radius of the limbus 11 matches, giving the largest radius of the correlated ring filter 8th associated maximum in the curve or its filter radius to the radius of the limbus 11 equivalent. This will be referred to below as the radius of the ring filter 8th to be used in all further images taken in the same examination or treatment of the same eye. For all the following pictures it is only necessary to track the limbus center, this with the ring filter 8th Folded radius to binarize the filter response and to determine the center of gravity. This has created a highly efficient and reliable method, the radius of the limbus 11 and to derive the limbus or pupil center extremely fast in all further images after a one-time, detailed and slightly longer analysis step and thus to determine this center in a real-time manner for each image over the entire eye diagnosis or treatment and to derive the position therefrom. to display a pattern or the like intended as an aid to the surgeon.

Lediglich dann, wenn das Zentrum des Auges in die Randbereiche des Bildausschnitts wandert, was während einer Augenoperation öfter einmal vorkommt, wird ein Teil des Limbus durch den Bildrand abgeschnitten und die Iris entspricht keinem ringförmigen Objekt mehr, welches mit einem Ringfilter 8 einfach und zuverlässig zu finden ist. In diesem Fall wird das Verfahren deutlich unzuverlässiger. Um diesem entgegenzuwirken wird, wie in 5 dargestellt, vorgeschlagen, in den Randbereichen des Bildes ausgesetzte Ringfilter 8 zu verwenden bei denen das am Bildrand liegende Ringsegment abgeschnitten ist.Only when the center of the eye moves into the edge areas of the image section, which occurs more often during an eye operation, part of the limbus is cut off by the edge of the image and the iris no longer corresponds to an annular object, which with a ring filter 8th easy and reliable to find. In this case, the process becomes significantly more unreliable. To counter this, as in 5 shown proposed, exposed in the edge regions of the image ring filter 8th to use where the lying on the edge of the ring segment is cut off.

Die für die Bereiche vorzugsweise zu verwendenden Filter sind in der 5 dargestellt und zur Vereinfachung der Zuordnung mit jeweils denselben römischen Ziffern versehen, die auch auf die Randbereiche des darüber abgebildeten Augenabschnitts gelegt wurden. So wird beispielsweise für die Faltung mit einem Bild des Augenausschnitts im Bereich der linken oberen Ecke, welche mit I gekennzeichnet ist, der darunter ebenfalls mit I gekennzeichnete Filter an Stelle des voll durchgezogenen Ringfilters welcher im Bild mit V gekennzeichnet ist und im mittleren Bereich der Aufnahme verwendet wird genutzt. Damit entspricht der jeweils verwendete Filter auch im Randbereich des Augenausschnitts deutlich besser dem, in diesem Bereich abgeschnittenen, Limbuskreis. Diese Maßnahme erhöht die Sicherheit des Verfahrens maßgeblich.The filters to be preferably used for the ranges are in the 5 represented and provided to simplify the assignment, each with the same Roman numerals, which were also placed on the edge regions of the eye portion shown above. Thus, for example, for the convolution with an image of the eye detail in the area of the upper left corner, which is marked with I, the filter also marked with I instead of the fully continuous ring filter which is marked V in the image and in the middle region of the image used is used. Thus, the filter used in each case also corresponds significantly better in the edge region of the eye cutout to that cut off in this region, Limbuskreis. This measure significantly increases the safety of the process.

Dennoch kann auch damit gerade im Randbereich keine durchgängige 100%ige Trefferwahrscheinlichkeit erreicht werden. Letztlich muss der Chirurg nach wie vor selbst entscheiden, ob er sich nach der, ihm angezeigten Hilfestellung richtet oder sich auf sein Gefühl bzw. auf seine Erfahrung verlässt und ohne die Hilfestellung weiterarbeitet. Um diese Entscheidung treffen zu können ist es für den Chirurgen äußerst hilfreich, wenn ihm zusätzlich zu der Hilfestellung eine Information über die Zuverlässigkeit der angezeigten Hilfestellung mitgegeben wird. Die Zuverlässigkeit des Verfahrens kann in dem hier beschriebenen Verfahren besonders einfach abgeleitet werden. Beispielsweise kann der Wert des Maximums im Bild der Filterantwort als absolutes Maß für die Sicherheit der Bestimmung des Limbuszentrums verwendet werden. Je höher dieser Wert ist, umso besser ist die Übereinstimmung von Radius des Limbus 11 und entsprechendem Ringfilter 8 und umso sicherer ist damit das Ergebnis. Diese Sicherheit bzw. Zuverlässigkeit des ermittelten Zentrums kann beispielsweise in Form eines Balkendiagramms oder auch in Form einer Kennzeichnung der eingeblendeten Hilfestellung, beispielsweise als durchgezogenes, gestricheltes oder gepunktetes Objekt dargestellt werden.Nonetheless, it is not possible to achieve a consistent 100% hit probability, especially in the margins. Ultimately, the surgeon still has to decide for himself whether he will follow the help he has received or rely on his feeling or experience and continue to work without the help. To make this decision, it is extremely helpful for the surgeon to be provided with information about the reliability of the displayed assistance in addition to the assistance. The reliability of the method can be particularly easily derived in the method described here. For example, the value of the maximum in the image of the filter response can be used as an absolute measure of the safety of the determination of the limbus center. The higher this value, the better the correspondence of radius of the limbus 11 and corresponding ring filter 8th and the more reliable the result. This security or reliability of the determined center can be represented for example in the form of a bar chart or in the form of an identification of the displayed assistance, for example as a solid, dashed or dotted object.

11
Augeeye
22
Okulareyepiece
33
Videokameravideo camera
44
Strahlteilerbeamsplitter
55
Recheneinheitcomputer unit
66
MustererzeugungseinheitPattern generating unit
77
Auge des Chirurgeneye of the surgeon
88th
Ringfilterring filter
99
Äußerer FilterringOuter filter ring
1010
Innerer Filterringinner filter ring
1111
Limbuslimbo

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 102004055683 A1 [0005, 0007] - DE 102004055683 A1 [0005, 0007]
  • - DE 10108797 A1 [0006, 0007] - DE 10108797 A1 [0006, 0007]

Claims (11)

Verfahren zur Ermittlung bzw. Verfolgung der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile, insbesondere des Limbus oder der Pupille, während einer Augenuntersuchung oder -behandlung, dadurch gekennzeichnet, dass – ein digitales Bild zumindest eines Ausschnittes eines Auges mit der Kamera aufgenommen, – dieses Bild mit einem ringförmigen Vergleichsobjekt definierter Größe korreliert, – und/oder das Zentrum der am besten übereinstimmenden Position als Limbus-/Pupillenzentrum gewählt wird.Method for determining or tracking the position of the center of characteristic eye components, in particular of the limbus or the pupil, during an eye examination or treatment, characterized in that - a digital image of at least a section of an eye taken with the camera, - this image with a correlated annular comparison object of defined size, - and / or the center of the best matching position is selected as the limbus / pupil center. Verfahren zur Ermittlung bzw. Verfolgung der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des ringförmigen Vergleichsobjekts über die Korrelation eines Bildes des Ausschnittes mit ringförmigen Vergleichsobjekten unterschiedlicher Radien vorab bestimmt wird.Method for identifying or tracking the position the center of characteristic ocular components according to claim 1, characterized in that the size of the annular comparison object via the correlation an image of the cutout with ring-shaped comparison objects different radii is determined in advance. Verfahren zur Ermittlung bzw. Verfolgung der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Vergleichsobjekt zwei konzentrische ringförmige Bestandteile aufweist.Method for identifying or tracking the position the center of characteristic ocular components according to claim 1 or 2, characterized in that the annular Comparison object two concentric annular components having. Verfahren zur Ermittlung bzw. Verfolgung der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des ringförmigen Vergleichsobjekts so gewählt wird, dass der äußere ringförmige Bestandteil sicher außerhalb und der innere sicher innerhalb des Limbus/der Pupille liegt.Method for identifying or tracking the position the center of characteristic ocular components according to claim 3, characterized in that the size of the ring-shaped comparison object is chosen so that the outer annular component safely outside and inside safely within the limbo / Pupil lies. Verfahren zur Ermittlung bzw. Verfolgung der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Korrelation eine Differenzbildung der ringförmigen Bestandteile erfolgt.Method for identifying or tracking the position the center of characteristic ocular components according to claim 3 or 4, characterized in that in the correlation a Difference formation of the annular components takes place. Verfahren zur Ermittlung bzw. Verfolgung der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das digitale Bild mit einem ringförmigen Filter definierten Radius gefaltet, – in der Filterantwort das Maximum ermittelt und – der Ort der maximalen Filterantwort als Position des Zentrums des Limbus/der Pupille bestimmt wird.Method for identifying or tracking the position the center of characteristic ocular components according to claim 1, characterized in that - the digital picture folded radius defined with an annular filter, - in the filter response determines the maximum and - of the Location of the maximum filter response as the position of the center of the limbus Pupil is determined. Verfahren zur Ermittlung bzw. Verfolgung der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Radius bei einer Veränderung des Aufnahmemodus der Kamera automatisch angepasst wird.Method for identifying or tracking the position the center of characteristic ocular components according to claim 1, characterized in that the defined radius at a Changing the shooting mode of the camera automatically adjusted becomes. Verfahren zur Ermittlung bzw. Verfolgung der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als ringförmiges Vergleichsobjekt ein ausgesetzter Ring verwendet wird.Method for identifying or tracking the position the center of characteristic ocular components according to claim 1, characterized in that as an annular comparison object a suspended ring is used. Verfahren zur Ermittlung bzw. Verfolgung der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgesetzte Ring im Randbereich des digitalen Bildes verwendet wird.Method for identifying or tracking the position the center of characteristic ocular components according to claim 8, characterized in that the exposed ring in the edge region of the digital image is used. Verfahren zur Ermittlung bzw. Verfolgung der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus der Position abgeleitete Hilfestellung für den Chirurgen angezeigt wird.Method for identifying or tracking the position the center of characteristic ocular components according to claim 1 or 6, characterized in that one derived from the position Help for the surgeon is displayed. Verfahren zur Ermittlung bzw. Verfolgung der Position des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeige für die Zuverlässigkeit des Verfahrens angegeben wird.Method for identifying or tracking the position the center of characteristic ocular components according to claim 10, characterized in that an indication of the reliability of the method.
DE102007055922A 2007-12-21 2007-12-21 Method for determining properties and / or the position of characteristic ocular components Withdrawn DE102007055922A1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007055922A DE102007055922A1 (en) 2007-12-21 2007-12-21 Method for determining properties and / or the position of characteristic ocular components
JP2010538775A JP5379159B2 (en) 2007-12-21 2008-12-19 Method for detecting and / or tracking the location of characteristic eye components
PCT/EP2008/068104 WO2009080791A1 (en) 2007-12-21 2008-12-19 Method for ascertaining and/or tracking the position of characteristic components of the eye
US12/801,689 US8662667B2 (en) 2007-12-21 2010-06-21 Ophthalmologic visualization system
US14/147,046 US9089283B2 (en) 2007-12-21 2014-01-03 Ophthalmologic visualization system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007055922A DE102007055922A1 (en) 2007-12-21 2007-12-21 Method for determining properties and / or the position of characteristic ocular components

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007055922A1 true DE102007055922A1 (en) 2009-06-25

Family

ID=40521744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007055922A Withdrawn DE102007055922A1 (en) 2007-12-21 2007-12-21 Method for determining properties and / or the position of characteristic ocular components

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5379159B2 (en)
DE (1) DE102007055922A1 (en)
WO (1) WO2009080791A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009033931A1 (en) * 2009-07-20 2011-01-27 Carl Zeiss Surgical Gmbh Method for determining a change in size and / or change in position of characteristic components of an eye in an image
US8308298B2 (en) 2009-06-24 2012-11-13 Carl Zeiss Meditec Ag Microscopy system for eye surgery
US8662667B2 (en) 2007-12-21 2014-03-04 Carl Zeiss Meditec Ag Ophthalmologic visualization system

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009030504B4 (en) 2009-06-24 2024-06-06 Carl Zeiss Meditec Ag Eye surgery microscopy system
DE102011082901A1 (en) 2011-09-16 2013-03-21 Carl Zeiss Meditec Ag Determining the azimuthal orientation of a patient's eye
DE102011086666A1 (en) 2011-11-18 2013-05-23 Carl Zeiss Meditec Ag Adjusting a display for orientation information in a visualization device
DE102014201571B4 (en) 2014-01-29 2022-08-04 Carl Zeiss Meditec Ag Module for data mirroring in a visualization device, visualization device and method for adapting the device
IL264530B2 (en) 2019-01-29 2024-07-01 Eyeway Vision Ltd Device for tracking eye movement and method therefor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10108797A1 (en) 2001-02-21 2002-09-05 Zeiss Carl Jena Gmbh Procedure for determining distances at the anterior segment of the eye
DE10226382A1 (en) * 2002-06-13 2004-01-08 Carl Zeiss Cataract surgery microscopy system and method therefor
WO2004089214A2 (en) * 2003-04-11 2004-10-21 Bausch & Lomb Inc. System and method for acquiring data and aligning and tracking of an eye
DE102004055683A1 (en) 2004-10-26 2006-05-04 Carl Zeiss Surgical Gmbh Microscopic system to be used in eye surgery, comprising computer controlled display of pattern assisting in positioning of stitches
WO2006060323A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-08 Alcon Refractivehorizons, Inc. Eye registration system for refractive surgery and associated methods
US7261415B2 (en) * 2002-05-30 2007-08-28 Visx, Incorporated Methods and systems for tracking a torsional orientation and position of an eye

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08103B2 (en) * 1991-07-29 1996-01-10 株式会社トプコン Alignment device for ophthalmic machine
US6299307B1 (en) * 1997-10-10 2001-10-09 Visx, Incorporated Eye tracking device for laser eye surgery using corneal margin detection
US6322216B1 (en) * 1999-10-07 2001-11-27 Visx, Inc Two camera off-axis eye tracker for laser eye surgery
JP2001212084A (en) * 2000-02-04 2001-08-07 Tomey Corp Evaluation system for refraction operation
JP3664937B2 (en) * 2000-03-27 2005-06-29 株式会社ニデック Ophthalmic equipment
JP2002017674A (en) * 2000-07-10 2002-01-22 Canon Inc Corneal measuring device
JP4649035B2 (en) * 2000-10-18 2011-03-09 株式会社トプコン Eye characteristics measuring device
JP3679331B2 (en) * 2001-01-25 2005-08-03 株式会社エクスプローラ Refractive correction device
US6830334B2 (en) * 2001-07-30 2004-12-14 Bausch & Lomb Incorporated Anterior chamber diameter measurement system from limbal ring measurement
JP4481537B2 (en) * 2001-09-12 2010-06-16 株式会社ニデック Cornea surgery device
US7239726B2 (en) * 2001-12-12 2007-07-03 Sony Corporation System and method for effectively extracting facial feature information
JP4126249B2 (en) * 2003-05-30 2008-07-30 株式会社ニデック Ophthalmic equipment
JP4504763B2 (en) * 2004-08-23 2010-07-14 株式会社トプコン Ophthalmic equipment

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10108797A1 (en) 2001-02-21 2002-09-05 Zeiss Carl Jena Gmbh Procedure for determining distances at the anterior segment of the eye
US7261415B2 (en) * 2002-05-30 2007-08-28 Visx, Incorporated Methods and systems for tracking a torsional orientation and position of an eye
DE10226382A1 (en) * 2002-06-13 2004-01-08 Carl Zeiss Cataract surgery microscopy system and method therefor
WO2004089214A2 (en) * 2003-04-11 2004-10-21 Bausch & Lomb Inc. System and method for acquiring data and aligning and tracking of an eye
DE102004055683A1 (en) 2004-10-26 2006-05-04 Carl Zeiss Surgical Gmbh Microscopic system to be used in eye surgery, comprising computer controlled display of pattern assisting in positioning of stitches
WO2006060323A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-08 Alcon Refractivehorizons, Inc. Eye registration system for refractive surgery and associated methods

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8662667B2 (en) 2007-12-21 2014-03-04 Carl Zeiss Meditec Ag Ophthalmologic visualization system
US9089283B2 (en) 2007-12-21 2015-07-28 Carl Zeiss Meditec Ag Ophthalmologic visualization system
US8308298B2 (en) 2009-06-24 2012-11-13 Carl Zeiss Meditec Ag Microscopy system for eye surgery
DE102009033931A1 (en) * 2009-07-20 2011-01-27 Carl Zeiss Surgical Gmbh Method for determining a change in size and / or change in position of characteristic components of an eye in an image
DE102009033931B4 (en) * 2009-07-20 2016-03-10 Carl Zeiss Meditec Ag Method for determining a change in size and / or positional change of an annular component of an eye in an image

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009080791A1 (en) 2009-07-02
JP2011508618A (en) 2011-03-17
JP5379159B2 (en) 2013-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007055924B4 (en) Method for determining characteristic properties and / or the position of characteristic ocular components
DE102007055922A1 (en) Method for determining properties and / or the position of characteristic ocular components
EP2301424B1 (en) Ophthalmoscope with a laser device
EP2051616B1 (en) Apparatus for individual therapy planning and positionally accurate modification of an optical element
EP2549964B1 (en) Ophthalmological laser treatment device
DE112020000880T5 (en) CONTROL DEVICE, OPHTHALMIC MICROSCOPE SYSTEM, OPHTHALMIC MICROSCOPE AND IMAGE PROCESSING DEVICE
DE102019007148A1 (en) Arrangement for OCT-supported laser vitreolysis
WO2003002047A2 (en) Method and device for representing an operative field during laser operations
DE102017121085C5 (en) eye surgery visualization system
EP4304447B1 (en) Method, device, and computer program product for determining a sensitivity of at least one eye of a test subject
DE112019001468T5 (en) CONTROL DEVICE AND PROCEDURE, AND SURGICAL MICROSCOPE SYSTEM
WO2009080789A1 (en) Method for determining properties and/or determining and/or tracking the position of characteristic eye elements
DE102016105962A1 (en) Positioning arrangement for intraocular lens
DE102019133431B3 (en) Method for determining a current position of a patient interface of an ophthalmic surgical laser on the basis of a Purkinje image
EP4216889B1 (en) Assembly for laser treatment of ocular opacities
DE102020204454A1 (en) Monitoring treatment of an object
DE102009053208B4 (en) Device for monitoring the implantation of an IOL (orientation monitoring)
DE102007055919B4 (en) Eye viewing system and method therefor
DE102007055921A1 (en) Method for determining properties or determining and / or tracking the position of the center of characteristic eye components
DE112021004605T5 (en) CONTROL DEVICE, CONTROL METHOD, PROGRAM AND OPHTHALMIC SURGICAL SYSTEM
DE10313975B4 (en) Procedure for examining the fundus
DE102019214784A1 (en) Method for determining physiologically correct, biometric data of an eye
EP2621329B1 (en) Arrangement for supporting surgical treatment of an eye
CH699887A1 (en) Method for positioning artificial interocular lens into eye of patient during e.g. cataract extraction, involves positioning artificial interocular lens by adjusting alignment of interocular lens using angular and lateral positions of lens
DE102019219123A1 (en) Observation device

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CARL ZEISS MEDITEC AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: CARL ZEISS SURGICAL GMBH, 73447 OBERKOCHEN, DE

Effective date: 20111124

R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE WOLF & LUTZ, DE

Effective date: 20111124

Representative=s name: WOLF, PFIZ & GAUSS PATENTANWAELTE PARTNERSCHAF, DE

Effective date: 20111124

Representative=s name: PFIZ/GAUSS PATENTANWAELTE PARTMBB, DE

Effective date: 20111124

R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE WOLF & LUTZ, DE

Representative=s name: WOLF, PFIZ & GAUSS PATENTANWAELTE PARTNERSCHAF, DE

Representative=s name: PFIZ/GAUSS PATENTANWAELTE PARTMBB, DE

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee