检眼镜
阅读：962发布：2020-05-11
专利汇可以提供检眼镜专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及包括相机和相关的照明设备的 检眼镜 ；本发明还涉及用于处理由所述设备获取的眼睛的多个图像的新颖方法；以及通常包括在所述检眼镜中，用于执行所述方法的 软件 。，下面是检眼镜专利的具体信息内容。
1.一种检眼镜，包括照相机和相关的照明设备，在获取患者眼睛的至少一个图像之前通过所述照明设备对患者眼睛进行照明；
其中，所述照明设备在使用时至少部分地放置在所述照相机前方，以及所述照明设备包括用于将光引导至待成像的眼睛的光通道构件。
2.根据权利要求1所述的检眼镜，其中所述光通道构件选自包括以下的组：棱镜、波导、光纤构件、反射性构件或防护物。
3.根据权利要求1或2所述的检眼镜，其中所述光通道构件设置有至少一个反射性构件，所述反射性构件放置成使得从所述光通道出射的光朝向所述眼睛反射。
4.根据权利要求3所述的检眼镜，其中所述反射性构件朝向所述光通道构件的后部定位。
5.根据权利要求3或4所述的检眼镜，其中所述反射性构件位于所述光通道构件的至少第一侧上。
6.根据权利要求5所述的检眼镜，其中所述反射性构件位于所述光通道构件的第一侧和第二侧上。
7.根据上述权利要求中任一项所述的检眼镜，其中所述照明设备进一步包括至少一个阻挡构件。
8.根据权利要求7所述的检眼镜，其中所述阻挡构件放置在所述照相机的前方。
9.根据权利要求7或8所述的检眼镜，其中所述阻挡构件为偏振器。
10.根据上述权利要求中任一项所述的检眼镜，其中所述照明设备包括：发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、火焰、荧光发射物、气体中的放电、传统灯或阳光/日光。
11.根据上述权利要求中任一项所述的检眼镜，其中所述照相机选自包括以下的组：
网络摄像头、手机摄像头、数码相机、胶片相机或者平板电脑或膝上型电脑的摄像头。
12.根据权利要求11所述的检眼镜，其中所述照相机为自动对焦相机。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的检眼镜，包括：具有适于由处理器执行以获取所述眼睛图像的计算机程序或可执行指令的计算机可读介质，并且其中所述程序执行以下功能：
a)使用照相机记录待测试个人的多个眼睛图像；
b)关于至少一个参考点校准所述图像；以及
c)将所校准的图像缩减成单个高分辨率图像。
14.根据权利要求13所述的检眼镜，其中可选地，所述程序：
d)重复步骤a)至c)以生成所述眼睛的至少一个其他单个高分辨率图像；以及e)将所述高分辨率图像拼接在一起以生成所述眼睛的单个宽视场图像。
15.根据权利要求14所述的检眼镜，其中在e)部分中，所述拼接涉及叠加并融合的图像。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的检眼镜，所述检眼镜用于使待测试个体的视网膜可视化。
17.一种用于获取眼睛的图像的方法，所述方法包括：
a)提供待观察区域的多个图像；
b)参照至少一个参考点校准所述图像；以及
c)将所校准的图像缩减成单个高分辨率图像。
18.根据权利要求17所述的方法，其中可选地：
d)重复步骤a)至c)，以生成所述眼睛的至少一个其他单个高分辨率图像；以及e)将所述高分辨率图像拼接在一起，以生成所述眼睛的单个宽视场图像。
19.根据权利要求18所述的方法，其中在d)部分中，步骤a)至c)是在所述眼睛的不同部分或相邻部分重复进行的。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其中在d)部分中，所述拼接涉及叠加并融合的图像。
21.一种用于使个体的眼睛可视化的智能手机，包括：
a)照相机，用于提取所述眼睛的多个图像；
b)记录设备，用于记录所述图像；
c)计算机，用于存储或运行程序，所述程序用于执行根据权利要求17-20中任一项所述的获取所述眼睛的图像的方法；
d)程序或应用(App)，包括用于执行获取所述眼睛的图像的所述方法的指令；以及可选地
e)屏幕，用于呈现所述眼睛的所述单个宽视场图像。
22.一种数据载体，包括用于执行根据权利要求17至20中任一项的所述方法。
23.一种用于运行检眼镜的、具有智能手机应用(App)形式的产品，包括：
计算机可读程序代码，当所述计算机可读程序代码被加载至处理器中时，所述计算机可读程序代码使处理器执行计算的步骤以：
a)使用照相机记录待测试个人的眼睛的多个图像；
b)参照至少一个参考点校准所述图像；以及
c)将所校准的图像缩减成单个高分辨率图像。
24.根据权利要23所述的产品，其中可选地，程序进一步：
d)重复步骤a)至c)，以生成所述眼睛的至少一个其他单个高分辨率图像；以及e)将所述高分辨率图像拼接在一起，以生成所述眼睛的单个宽视场图像。
25.如本文参照附图所详尽描述的检眼镜、方法、智能手机、数据载体、计算机可读介质以及智能手机应用(app)。
检眼镜
技术领域
背景技术
[0002] 2004年，世界卫生组织报告了全球视觉障碍(VI)和失明的五大原因为(1)白内障、(2)青光眼、(3)年龄相关性黄斑变性(AMD)、(4)角膜混浊以及(5)糖尿病性视网膜病变(DR)。全球范围内，各年龄段患VI的人数为两亿八千五百万。Vision 2020倡议组织主要致力于消除白内障，由于该类眼科疾病可通过手术治愈。
[0003] 约80％的失明是可预防或可治愈的。全世界这些失明人群的大多数(90％)居住在低收入国家。用于提供眼保健的人力和技术资源遵循逆保健法(Inverse Care Law)，即，大多数失明人群居住地最缺乏资源；而相反，失明低发地区却有大量的资源供应。为建立可持续的健康服务，需要采集与VI有关的精确且具有代表性的数据由此政策制定者能以患者利益最大化的方式分配有限资源并且也因此能进一步确定未来需求和基础设施的计划。
[0004] 在低收入国家，人员不具备充分的培训又缺乏用于检测潜在的致盲条件的眼科设备。这意味着许多人没有接受必要的眼睛治疗而因此留下视觉障碍。
[0005] 因为设备庞大、复杂且昂贵，因此在这些环境下成本是提供眼科设备的主要障碍。此外，即使可获得眼科设备，通常还会遇到穿越经常环境恶劣的地形远距离运输这些设备的相关后勤制约。专业人员的培训也很昂贵而即使经过了培训，往往没有足够的专家能够覆盖待筛查地区或人群。
[0006] 全球因VI导致的生产力损失被认为达1210亿美元，因此随着VI的增多医疗保健令人不满地螺旋下降。假设80％的失明是可预防或治愈的，如果能尽早发现，于是明智的眼保健策略不仅对每个人的健康而且对整个人口或国家都能起到积极的影响，不仅提升健康水平还提高GDP而由此具有更强的能力进一步改善医疗服务。
[0007] 在发达国家，虽然具有眼保健，尤其对于能就诊配镜师或眼科医生的个人，其费用很昂贵，而随着人口的增长对于尽可能以高效且有效的方式接受医疗服务的期望也日益增长。因此在发达国家也同样有改善医疗服务的需求从而更多的个人能用每一笔投资享受有效的治疗。
[0008] 此外，还需要能够将医疗服务带到各个社区，如学校、养老院以及监狱，实现这个的前提是便携式设备的开发，使受训人员无需过多经验或高级水平即可简单使用。
[0009] 在对眼睛的医学检查中，通过瞳孔对视网膜的可视化(检眼镜检查)是一项常规的操作。在常规检查中，这是通过被称为“直接检眼镜”的仪器完成的。这是一种钢笔大小(大约20cm)的观察系统，其由医生通常以面对面的很近的距离握持在患者的眼睛前方。这样的仪器简单、相对廉价，但相当难以使用。在西方国家，通常是在验光和医学专业的本科阶段接受培训。其视场很小(最大5度)，瞄准非常关键而聚焦需要极大的手工技巧。此外，在很小的视场中只能看到图像的局部，这要求操作者将每次看到的视网膜的一小部分重构为视网膜本身的“想象的图像”。
[0010] 为了克服这些限制，可使用一种更加昂贵的仪器。其被称为“间接检眼镜”。它包括由医生在患者眼睛前方握持的短焦距透镜(实践中称作“超场(superfield)”)，以及带有观察器的头戴件，该观察器穿过镜片或超场将光投射到眼睛内。用户用手将透镜与眼睛及观察器对准，并观察视网膜。其视场比直接检眼镜宽得多(40度)。然而，该系统非常昂贵且由于其固有的精密手工对准使得使用也很困难。熟练掌握这项技术通常仅限于研究生学历的眼科副专科医生。
[0011] 从间接检眼镜衍生出两种更高级的仪器：眼底照相机和广角检眼镜。在“眼底照相机”中，将间接检眼镜预对准。患者头部通过头部-下颌支架固定，相片是使用照相机通过预对准的间接检眼镜获取的。广角检眼镜是一种专有仪器。该间接检眼镜由医生预对准并作为单个单元握持在患者的眼睛前方。用户通过仪器观察视网膜。照相机可附接至该设备。
[0012] 已经尝试通过使用附接至检眼镜或直接握持在患者的眼睛前方的小型数码相机(例如网络摄像头)利用相关联的棱镜组来构建检眼镜，棱镜组包括折射补偿透镜，以将光投射到眼睛中从而提供必要的照明。不幸的是，结果却令人失望，因为棱镜的尺寸导致视场的明显减小抑或者差的分辨率和聚焦。
[0013] 考虑到上述情况，我们开发了一种基于自动对焦的小型照相机(通常是智能手机摄像头)的检眼镜。替代地，如果场深度足够长，例如使用非自动对焦、低数值孔径系统就是一种改善焦点深度的方法，相机可不必自动对焦。换言之，系统可构建成“免对焦”，例如在廉价的网络摄像头中。尽管使用智能手机测试眼部疾病并不新鲜，事实上我们过去已经建议过在这个特定学科中使用这种技术(Journal of Mobile Technology in Medicine[JMTM]Vol.1 issue 3 Sept 2012&Eye 2012,26,343-354，(2012年9月3日发行的医学移动技术[JMTM]第1卷以及眼睛2012,26,343-354页))且其他人对这个想法发表了赞同的评价(Ophthalmology Volume 119,Number 10,October 2012，(眼科卷119，第10号，2012年10月))，还没有人想到将智能手机用于直接检眼镜且没有人生产出简单、有效且可靠的设备能无需大量训练即可实现眼底可视化且提供对标准直接检眼镜的显著视场改善，使产品规格接近间接检眼镜或眼底照相机。
发明内容
[0014] 根据本发明的第一方面，提供了包括照相机和相关照明设备的检眼镜，在获取患者眼睛的至少一个图像之前通过所述照明设备对患者眼睛进行照明；其中所述照明设备在使用时至少部分地放置在照相机前方，以及所述照明设备包括用于将光引导至待成像的眼睛的光通道构件。
[0015] 在本发明的优选实施方式中所述照相机是自动对焦照相机。
[0016] 在本发明的另一优选实施方式中所述通道构件还有利地阻止散射光进入所述相机。
[0017] 在本发明的又一优选实施方式中所述照明设备包括光源并且所述光通道构件是微型棱镜或微型光纤附件。优选地，当涉及微型棱镜或微型光纤附件时，所考虑的尺寸量级为1x1x5mm到1x1x30mm。这有利地确保了工作距离可低至1-2mm。
[0018] 在本发明的再一优选实施方式中所述棱镜设置有至少一个反射性构件，该反射性构件放置成使得从所述棱镜出射的光向所述眼睛反射。理想地，所述反射性构件朝向棱镜的后部或远离所述眼睛放置。在本发明的又一更优选实施方式中，所述反射性构件位于所述棱镜的第一侧上，而更理想地，位于所述棱镜的第一侧和第二侧上，从而从所述棱镜出射的光朝向所述眼睛反射。
[0019] 在本发明的另一优选实施方式中所述光纤附件是具有至少一个开口的波导，该波导定位成在使用时将从所述波导出射的光引导至所述眼睛中。更优选地，所述波导包括多个开口并且理想地，具有理想地但非限制性地通过波纹、结霜或包含颗粒制成的散射结构。其他散射表面或二次发射表面(例如通过荧光)对于本领域技术人员来说是已知的并且可在本发明的工作中使用。
[0020] 在本发明的进一步优选实施方式中，所述波导设置有至少一个反射性构件，通过该反射性构件将从所述波导出射的光朝向所述眼睛反射。在理想情况下，所述反射性构件朝向波导的后部或远离所述眼睛放置。在本发明的又一优选实施方式中，所述反射性构件位于所述波导的第一侧上，并且更理想地，位于所述波导的第一侧和第二侧上从而将从所述波导出射的光导向所述眼睛。
[0021] 在本发明的另一优选实施方式中，所述通道构件因此由光源/导和反射性表面构成或包括光源/导和反射性表面，或者替代地，所述光源/导邻近本文称为防护物的反射性表面定位。因此通道构件及其防护物将光导入待拍摄的眼睛中并防止散射光进入所述相机。
[0022] 在本发明的又一优选实施方式中，所述照明设备还包括至少一个阻挡构件。所述阻挡构件用于阻挡会进入所述照相机的散射或反射光。最优选地，所述阻挡构件位于所述光通道构件的前方。此外，或替代地，所述阻挡构件与所述照明设备分开设置并且放置在所述照明设备的前方或后方，而在两种情况下照明设备都位于所述相机的前方。更优选地，所述阻挡构件包括至少一个偏振器，而理想地为一对偏振器，通过该偏振器防止引导至所述眼睛中的光被反射、折射或导向所述照相机。
[0025] 在本发明的一个实施方式中，尤其在光源为LED或灯的情况下，所述光通道构件采取至少部分位于所述光源周围或近邻的至少一个反射性表面的形式，从而将光引导至待拍摄的眼睛中。
[0027] 有利地，在光源为LED或一些其他电供能的光源的情况下，光源可选地可由运行相机的手机/计算机的声音输出插口供能。通常声音输出所产生的电波形经过可选地整流后供给至光源。
[0028] 根据本发明的第二方面提供了涉及本发明的检眼镜的使用的，用于通过个人的瞳孔使视网膜可视化的方法(检眼镜检查)。
[0029] 在使用中，我们采用自动对焦的小型相机，如良好的网络摄像头或良好的手机摄像头(我们通常不作修改而使用整个手机)。我们使用相机的自动对焦特征以补偿观察缺陷(屈光不正)。我们通过在相机前方使用适当的微型棱镜或微型光纤附件将光注入眼睛。然后我们将相机移至离眼睛极近处，有效地利用瞳孔作为到视网膜的窗口。这是目前用在直接检眼镜中的原则。然而，我们的照明设备的极小尺寸以及自动聚焦相机前透镜的极小尺寸，允许我们可以移至距眼睛极近处，由此扩展了视场。事实上，我们获得了与间接检眼镜相当的视场，同时具有同最好的眼底相机相当的分辨率。
[0030] 有利地，其图像质量极好且其使用的简便使得未受过训练的操作者在经过几分钟的指导之后即可使用仪器。本仪器有可能在非常短的时间内取代标准的、笨重的间接检眼镜检查、广角检眼镜检查以及通过眼底照相机进行的角膜成像。此外，本仪器允许未经训练人员可在现场拍摄照片(例如在发展中国家、监狱、航空航天环境、科学考察中等)并将这些照片简单且直接地转达至分析点(医院、眼科实践基地)，例如，用于筛查、急诊或远程诊断。此外，本仪器利用适当的软件允许相对未经训练的人员使用所捕获的图像作出诊断。
[0031] 将这种创新技术整合至手机的能力还允许我们可利用手机本身的处理能力的优势。例如，我们已经开发了一种增强的视网膜成像软件或“应用(app)”，该软件使用作为单独的照片获取的或通过将视频减小成单独的照片而提供的多个图像，将其校准并将图像缩减成单幅的高分辨率图像，并将多幅高分辨率图像拼接在一起从而生成单幅的宽视野视网膜图像。
[0032] 根据本发明的检眼镜的更优选实施方式，或本发明的另一方面，因此提供了一种用于获取眼睛图像的方法，该方法包括：
[0033] a)提供待观察区域的多个图像；
[0034] b)关于至少一个参考点校准所述图像；以及
[0035] c)将所校准的图像缩减至单个高分辨率图像。
[0036] 理想地，根据图像呈现全景视图还是更小视场的多个图像(主要地但不排除其他)，所述参考点由至少两幅图像共有，但也可由大多数或甚至所有图像所共有。在获取的为全景视图情况下，较少的图像会具有共同的参考点。然而，在获取的是较小视场的多个图像的情况下，即使非全部图像，也有许多图像具有共同的参考点。
[0037] 在该方法的优选实施方式中在步骤c)之后可选地具有以下步骤：
[0038] d)重复步骤a至c，以生成所述眼睛的至少一个其他单个高分辨率图像；以及[0039] e)将所述高分辨率图像拼接在一起，以生成所述眼睛的单个宽视场图像。
[0040] 在检眼镜的存储能力有限的情况下，该可选的特性是优选的并且因此由多个较小的图像构建较大的图像是优选的。
[0041] 然而，在某些实施方式中，在相机的光学器件足够好的情况下，该方法的步骤a)和b)之后可选地具有步骤d)和e)。
[0042] 优选地，获取眼睛的诸如视网膜或晶状体的随后拆分成一系列图像的视频或者一系列图像。
[0043] 根据本发明的又一方面提供了用于将个体的眼睛可视化的智能手机，该智能手机包括：
[0044] a)照相机，用于提供所述眼睛的多个图像；
[0045] b)记录设备，用于记录所述图像；
[0046] c)计算机，用于存储或运行程序，所述程序用于执行以上所述的获取眼睛图像的方法；
[0047] d)程序，包括用于执行述获取眼睛图像的方法的指令；可选地
[0048] e)屏幕，用于呈现所述眼睛的所述单个宽视场图像。
[0049] 在本发明的优选实施方式中，所述程序为应用(app)或移动应用(或移动app)，即设计成在智能手机、平板电脑或其他移动设备上运行的软件。
[0050] 优选地，获取眼睛的诸如视网膜或晶状体的随后拆分成一系列图像的视频或者一系列图像。
[0051] 根据本发明的另一方面，提供了用于实施涉及设备的使用和/或本发明的方法的检眼镜检查方法。
[0052] 根据本发明的另一方面，提供了包括用于执行本发明的方法的数据载体。
[0053] 根据本发明的又一方面，提供了具有实施以上方法的计算机可执行指令的计算机可读介质，该计算机可读介质包括存储在计算机可读介质上的且适于由处理器执行的程序，其中所述程序实施以下功能：
[0054] a)使用照相机记录待测试个人的多个眼睛图像；
[0055] b)参照至少一个参考点校准所述图像；以及
[0056] c)将所校准的图像缩减成单个高分辨率图像。
[0057] 理想地，根据图像呈现全景视图还是更小视场的多幅图像(主要地但不排除其他)，所述参考点由至少两幅图像共有但也可由大多数或甚至所有图像所共有。
[0058] 在本发明的优选实施方式中，在步骤c)之后，所述程序可选地：
[0059] d)重复步骤a至c，以生成所述眼睛的至少一个其他单个高分辨率图像；以及[0060] e)将所述高分辨图像拼接在一起，以生成所述眼睛的单个宽视场图像。
[0061] 在检眼镜的存储能力有限的情况下，该可选的特征是优选的并且因此由多个较小的图像构建较大的图像是优选的。
[0062] 然而，在某些实施方式中，在相机的光学器件足够好的情况下，该方法的步骤a)和b)之后可选地具有步骤d)和e)。
[0063] 根据本发明的又一方面，提供了用于运行检眼镜检查的智能手机App形式的产品，该产品包括：
[0064] 计算机可读程序代码，当计算机可读程序代码被加载至处理器中时，该计算机可读程序代码使处理器执行计算的步骤以：
[0065] a)使用照相机记录待测试个人的眼睛的多个图像；
[0066] b)参照至少一个参考点校准所述图像；以及
[0067] c)将所校准的图像缩减成单个高分辨率图像。
[0068] 根据本发明的又一发面，提供了包括执行本文所述的检眼镜检查的App的智能手机。
[0069] 本文提及的App为移动应用(或移动app)，即，设计成在智能手机、平板电脑或其他移动设备上运行的软件。
[0070] 在所附权利要求以及前述发明内容中，除非由于明确的语言或必要的暗示在上下文中另有要求，否则词语“包括(comprises)”或诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变型是作为包括性含义使用的，即指定所述特征的存在但不排除本发明的多个实施方式中的其他特征的存在或添加。
[0072] 本发明各方面的优选特征可结合任何其他方面进行描述。
[0073] 本发明的其他特征根据以下示例将变得明显。总体而言，本发明可延伸至本说明所公开的任何一个新颖的特征或特征组合(包括所附权利要求和附图)。因此可理解，结合本发明的特定方面、实施方式或示例所描述的特征、整体、特性、混合物或化学部分，除非与本文相矛盾，否则可应用于任何其他本文所述的其他方面、实施方式或示例。
[0074] 此外，除非另有说明，否则本文所公开的任何特征可通过用作相同或相似目的的替代特征来替换。
附图说明
[0075] 现在将以示例的方式仅具体参考以下内容描述本发明的一个实施方式，其中：
[0076] 图1示出了从方向2向处于观察下的眼睛7的瞳孔6内观察的成像系统1(数码相机、胶片相机、手机摄像头、平板电脑摄像头或网络摄像头)的图示。棱镜3将光4导向棱镜头部5。光通过棱镜的全内反射或金属化导出棱镜进入瞳孔。棱镜的尺寸为使相机可以非常接近处于观察下的眼睛7的瞳孔6，由此使视场最大化。
[0077] 图2示出了替代棱镜的形状。光经棱镜21既折射出棱镜21同时又经棱镜22上的金属层反射，并且在进一步折射23之后从棱镜出射。通过控制棱镜的几何形状，允许将其发散角控制在21至23之间，由此更好地填充照明场。
[0078] 图3示出了防止光由于灰尘、划痕或棱镜表面上的其他瑕疵散射至观察系统中的可选的涂料、金属、塑料、纸或者其他不透明缓冲防护物31的使用。
[0079] 图4示出了用波导41取代棱镜的替代实施方式。在本实施方式中，波导具有将光43散射至瞳孔中的波纹状或其他微结构区域42。可选择性地添加防护物44以阻挡不期望的散射进入相机。
[0080] 图5示出了光源为LED 51的另一替代的实施方式。可选地，发光二极管可直接由手机供电，例如通过对来自耳机接口的振荡电压整流，这具有将振幅(“音量”)转换成光强的附加优点。防护物52用于阻止不期望的散射进入相机。
[0081] 图6示出了将光纤用作通道构件的又一替代实施方式。光来自光纤或光纤束61，可选地通过镜62反射。可选地，光纤可通过手机闪光灯照明，对手机闪光灯进行驱动以发射延长时间量的光或与相机的电子/机械快门脉冲同步或者与所述相机处于预定的相位关系。当光源示出为灯63时，可选地，光可来自于理想地由手机直接供电的LED或灯63，如通过对来自耳机接口的振荡电压整流供电，这具有将振幅(“音量”)转换成光强的附加优点。防护物64用于阻止不期望的散射光进入相机。
[0082] 图7示出了可在照明光路径中和成像系统前部插入两个交叉的线性偏振器71和72以阻止反射的另一替代的实施方式。可替代地，如本领域所公知的，在71和/或72中可使用由圆形偏振器、线性偏振器和延迟器混合构成的多层。防护物可用于阻止不期望的散射进入相机。
具体实施方式
[0083] 参照图1，其示出了根据本发明的检眼镜的示意性图示。示出为1的成像系统(诸如网络摄像头、手机摄像头、数码相机、胶片相机或平板电脑摄像头)从方向2向处于观察下的眼睛7的瞳孔6中观察.棱镜3将光从源(未示出)引导至表示为5的棱镜头部。光由棱镜的全内反射或金属化“导出”棱镜3并进入瞳孔6。1x1x5mm到1x1x30mm的棱镜尺寸使相机可以非常接近处于观察下的眼睛7的瞳孔6，由此使视场最大化。
[0084] 如本领域技术人员将理解的，相机的自动对焦或手动对焦理想上用于补偿眼睛的最终折射误差。替代地，可通过降低相机的数值孔径实现自动对焦，从而有效地使相机免对焦。
[0086] 使用诸如棱镜的透射、全内反射或金属化等常规手段将光导入棱镜。光在棱镜中从所折射处导向棱镜头部。
[0087] 在本发明的一个实施方式中，成像系统和光源分别为相机和手机的闪光灯。
[0088] 在图2中示出了本发明的替代实施方式。其布置与对图1的描述相同。然而，在此实施方式中，棱镜设置有金属或不透明层22形式的反射构件。因此，在本实施方式中，关于研究的眼睛的位置，光既经过棱镜折射又由位于棱镜后方的金属层22反射。光由此通过棱镜折射并沿箭头21的方向从棱镜出射，此外，光也从表面22反射并且也在经反射和折射后沿箭头23的方向从棱镜出射。本领域技术人员可理解箭头21和23之间的发散角可通过棱镜的几何形状控制。理想地，发散角被偏置以使光不被瞳孔拦截从而更好地以光填充视场。
[0089] 图3中示出了本发明的又一替代实施方式。其布置与对图1的描述相同。在图3中，可选的涂料、金属、塑料、纸或其他不透明缓冲防护物31避免光由于灰尘、划痕或棱镜表面上的其他瑕疵散射入观察系统。此防护物定位在棱镜后方并且，可选地，如图3所示，沿棱镜头部5的至少一部分以防止光向后散射至观察系统中的方式定位。如图3的下部中所示，防护物可结合图2中描述的反射构件使用。
[0090] 图4中示出了棱镜被替换为波导41的又一替代实施方式。波导具有波纹状或其他微结构区域42，该微结构区域42包括将光散射入瞳孔的至少一个开口。虽然未示出，在一个实施方式中，微结构区域42可以是环状并制作成环绕相机。微结构区域42可仅使光散射或通过干涉或其他相干效应改变光束形状。可选地，波导可由手机闪光灯照明，对手机闪光灯进行驱动以发射延长时间量的光或与相机的电子/机械快门脉冲同步。如上所述，可选地，可添加防护物44以阻止散射进入相机。
[0091] 图5中示出了光源为发光二极管(LED)51的替代实施方式。可选地，LED可由手机直接供电，例如通过对来自耳机接口的振荡电压整流，这具有将振幅(“音量”)转换成光强的附加优点。另外，本发明的该实施方式中的通道构件由反射性构件或镜52表示。另外，根据以上所述，反射性构件也用作上述防护物的目的，从而阻止光散射进入相机将是明显的。
[0092] 在图6中示出将光纤用作通道构件的又一替代实施方式。光来自于光纤或光纤束61，可选地经镜62反射。替代地，光纤可由手机闪光灯照明。当光源示出为灯63时，可选地，光可来自于理想上由手机直接供电的LED或灯63，如通过对来自耳机接口的振荡电压整流来供电，这具有将振幅(“音量”)转换成光强的附加优点。另外，通道构件由镜62和/或反射构件64表示，在一个实施方式中反射构件64可以是镜面型表面或镜。反射构件
64还用作上述防护物的目的，从而阻止光散射进入相机将是明显的。
64还用作上述防护物的目的，从而阻止光散射进入相机将是明显的。
[0093] 在图7中示出了本发明的再一替代的实施方式，其中在照明光路径和成像系统前部中插入两个交叉的线性偏振器71和72以阻止诸如从角膜的反射。替代地，如本领域所公知的，71和/或72可包括由圆形偏振器、线性偏振器和延迟器的混合构成的多层。图7中还示出了如参照图3和图4所描述的防护物的可选的使用。
[0094] 本发明的检眼镜理想地使用了用于使个体的眼睛(通常为通过瞳孔的视网膜)可视化的独特方法。在使用上述检眼镜时，如上所述将光导入眼睛，然后将相机移动至距眼睛极近处，有效地将瞳孔用作视网膜上的窗口。这是目前用在直接检眼镜中的原则。然而，本发明的照明设备的极小尺寸以及自动聚焦相机前透镜的极小尺寸，使得可以移至距眼睛极近处，由此扩展了视场。事实上，本发明获得了与间接检眼镜相当的视场，同时具有与最好的眼底相机相当的分辨率。本发明使用相机的自动对焦特征以对观察缺陷(屈光不正)进行补偿。
[0095] 通常我们拍摄眼角膜的视频，然后使用一种软件，在一个实施方式中，尤其在我们使用手机的摄像头的情况下，我们使用智能手机app对视网膜的视频图像进行处理。这涉及对视频图像实施以下操作。
[0097] 可替代地，我们拍摄了多幅单独的眼睛图像然后我们对这些图像进行校准并对其进行缩减(通过将校准的像素组合为一个值的过程)从而生成单幅高分辨图像。理想地，对同一视网膜的单独区域重复该过程从而生成至少一幅另外的单幅高分辨图像。然后将这些单幅高分辨图像拼接在一起从而生成所述视网膜的单幅宽视场图像。
[0098] 在使用检眼镜时，首先选择开始观察眼底的测试的选项，或者作为另一测试完成的结果自动启动测试。该动作打开手机摄像头并在设备的屏幕上显示此图像馈送。闪光灯设置为手电筒模式，确保闪光灯持续开启，以始终将光送入眼睛，而不只是在拍摄照片或录制视频时。这允许用户在着手图像的记录之前大致将设备定位以获得视网膜的正确视图。根据设备的固有性能，有两种可能情况：我们拍摄快速的照片连拍并保存这些图像或录制视频之后再从视频提取静止图像。
[0099] 图像的记录可以通过轻击屏幕启动，对着前置摄像头眨眼或者发出口头命令。也可使用本领域技术人员熟知的其他启动装置。
[0100] 在摇摄穿过黄斑之前，随着设备聚焦在眼底上来记录图像。也可对其他视网膜区域进行摇摄。
[0101] 然后分析已有的图像：剔除不满足清晰阈值的图像；识别图像中的标记，即可用于校准图像的视网膜的特征；排列这些图像，以环绕半球体内部模仿视网膜的曲面特性。
[0102] 值得注意的是，这些图像并不是简单拼接在一起，而是相互叠加并融合的。以此方式，由于多重图像有助于消除图像中的噪点而提高区域的清晰度，生成真实视网膜的更清晰表现。所生成的图像比视频更易于分析且更清晰，比单幅图像具有更宽广的视场。该图像然后可上传至服务器，从而作为患者记录进行存储或由远程专家进行分析。
[0104] 一旦采集了将用于视网膜全景的图像，我们按照Brown和Lowe的工作(1)：首先使用基于特征的方法找到所有成对的图像重叠，然后先在重叠的图像中找到相关联的部分以“识别”单个全景图。
[0105] 基于特征的匹配步骤首先从所有输入图像中提取尺度不变特征变换(Scale-Invariant Feature Transform，SIFT)的特征位置以及特征描述(2)，然后将这些置于索引结构中。对于索引我们使用了Shakhnarovich等人的工作(3)，他们扩展了先前开发的称作局部敏感哈希(locality-sensitive hashing)的技术(该技术使用独立计算的散列函数)使其对参数空间中的点分布更为敏感，他们称之为参数敏感哈希。
[0106] 对于所考虑的每个图像对，首先使用索引结构以快速找到候选项来对第一图像中的每个特征找到最近的匹配近邻，然后比较特征描述以找出最佳匹配。然后使用随机抽样一致算法(RANdom SAmple Consensus，RANSAC)(4)找到一组内点(inlier)匹配，使用多对匹配以假定之后用于计算内点数量的相似性运动模型。
[0107] 对于最终的图像视图，我们使用球面(5)投影。这正确地呈现了眼睛后部的形状，并且应比传统获得的最终图像视图具有更少误差。
[0108] 然后这些视网膜图像可用于，例如计算视神经杯盘比(重要诊断参数)、视神经乳头大小、视网膜血管直径和迂曲度，从而测量诸如高血压的系统性疾病、检测诸如玻璃膜疣和渗出物的视网膜病变，由此可辅助诸如糖尿病性视网膜病变、黄斑变性等疾病的诊断。其他使用本设备可在视网膜中看到的眼部及系统性病况包括但不限于：疟疾视网膜病变、早产儿视网膜病变、色素性视网膜炎、视网膜母细胞瘤、脉络膜黑色素瘤、其他眼部癌症、黄斑发育不良、视网膜脱落、青光眼、视神经病变、黄斑裂孔、视网膜血管阻塞(动脉和静脉)、眼遗传病。
[0109] 参考文献
[0110] 1.Brown,Matthew,and David G.Lowe."Recognising panoramas."Proceedings of the Ninth IEEE International Conference on Computer Vision.Vol.2.No.1218-1225.2003(Brown,Matthew，以及David G.Lowe，“识别全景照片”，关于计算机视觉的第九次IEEE国际会议学报，第2卷，第1218-1225页，2003年)。
[0111] 2.Lowe,David G."Distinctive image features fromscale-invariant keypoints."International journal of computer vision
60.2(2004):91–110(Lowe,David G，“根据尺寸恒定关键点区别图像特征”，计算机视觉国际期刊，60.2(2004)：91-110)。
60.2(2004):91–110(Lowe,David G，“根据尺寸恒定关键点区别图像特征”，计算机视觉国际期刊，60.2(2004)：91-110)。
[0112] 3.Shakhnarovich,Gregory,Paul Viola,and Trevor Darrell."Fast pose estimation with parameter-sensitive hashing."Computer Vision,2003.Proceedings.Ninth IEEE International Conference on.IEEE,2003(Shakhnarovich，Gregory，Paul Viola，以及Trevor Darrell，“使用参数敏感哈希的快速姿态估算”，关于计算机视觉的第九次IEEE国际会议学报，2003)。
[0113] 4.Bolles,Robert C.,and Martin A.Fischler."A RANSAC-based approach to model fitting and its application to finding cylinders in range data."Proceedings Seventh International Joint Conference on Artificial Intelligence.1981(Bolles，Robert C，以及Martin A.Fischler，“用于模型拟合的基于RANSAC的方法及其对在范围数据中发现柱面的应用”，关于人工智能的第七次国际联合会议学报，1981年)。
[0114] 5.Szeliski,Richard,and Heung-Yeung Shum."Creating full view panoramic image mosaics and environment maps."Proceedings of the 24th annual conference on Computer graphics and interactive techniques.ACM Press/Addison-Wesley Publishing Co.,1997(Szeliski，Richard，以及Heung-Yeung Shum，“生成全视图全景图像拼接及环境地图”，关于计算机制图及交互技术的第24次年会学报，ACM出版社/Addison-Wesley出版有限公司，1997年)。
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