DE102007055922A1 - Method for determining properties and / or the position of characteristic ocular components - Google Patents
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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
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
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
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:
Die
Bei
einer Kataraktoperation wird laufend in sehr kurzen Zeitfolgen mit
der Kamera
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
Um
dieses Zentrum exakt zu bestimmen, wird das Bild der Filterantwort,
welches in
Es
ist jedoch, wie schon erwähnt, notwendig, vorab in einem
etwas aufwändigeren Verfahren den Radius des Limbus
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
Die
für die Bereiche vorzugsweise zu verwendenden Filter sind
in der
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
- 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
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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)
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