一种佩戴式眼球突出度测量装置及一种眼球突出度测量方法与流程

1.本发明涉及眼部检测技术领域，尤其涉及一种佩戴式眼球突出度测量装置及一种眼球突出度测量方法。


背景技术：

2.眼球突出度是眼科诸多疾病的临床诊断、严重程度及治疗效果的判断依据，是一种基本的临床检查项目。
3.现有的眼球突出度测量仪是一种手持目测式眼球突出计，利用等腰直角三角形光学玻璃棱镜的全反射性质，将角膜顶点和刻度标尺同时通过斜面的全反射投影至棱镜前面，能测量出眼球突出于外眶缘的高度。等腰直角三角形棱镜内侧面上标设有刻度，并在内侧面和前侧面各有一条红线。测量时，被测者需要正视前方，工作人员需要左右移动视线，以使棱镜的两条红线完全重合，此时读取棱镜内侧面上对应的刻度，即为眼球突出程度。
4.然而传统的眼球突出计在眼球突出程度测量的过程中，存在以下缺点：1.主观影响因素多，需要检查人员主观进行判断、判读的环节过多，降低了测量结果的可重复性和再现性；2.操作过程对检查人员要求高，需要检查人员双手维持眼球突出计的位置平衡的同时，以水平视线左右移动来确定读数大小，检测过程中眶距检测点的选择、突出计的水平向上下向或斜向的轻微移动、视线方向的变化等几乎难以避免，上述因素均可导致测量结果的变化；3.需要人工读数、另行记录测量结果，无法对测量结果进行快速质量评判，影响对检测结果准确性的判读。
5.针对传统手动测量眼球突出度准确性低、可重复性差的问题，现有技术采用多种方式替代人工读取眼球突出度数或采用一些转换方式对测量结果进行校准。比如中国专利cn110215185a公开的佩戴式眼球突出度测量装置通过设置一系列的反射片、目镜、物镜、转接目镜与第二分划板，使眼球的像可以与第二分划板上的刻度重合，通过观察刻度上的像即可达到测量目的，不因观察角度和观察者差异而对测量结果造成影响；中国专利cn112806956a公开的眼球突出度测量仪通过光辅助校准提高测量的精度；中国专利cn107960985b公开的一种便携式眼球突出度测量仪利用红外光检测眼球突出度，避免了人工观测的角度偏差，提高了检测的准确的；中国专利cn112754421a公开的佩戴式眼球突出度测量装置通过xyz轴移动自动对准患者眼部，并对其拍照测量眼球突出度，提高检测准确性。可以看出，现有技术主要针对眼球突出度的准确性进行改进，尤其是测量读数的准确性，但测量结果可重复性对眼球突出度的检测结果也具有重要影响，现有技术缺乏对此的改进和提高。


技术实现要素：

6.为了进一步提高眼球突出度检测结果的可重复性，本发明提供了一种通过恒压技术稳定检测条件的佩戴式眼球突出度测量装置，检测条件稳定均一，测量结果的可重复性高，有效降低眼球突出度的测量误差。本发明还提供了一种基于恒压调节的眼球突出度测
量方法，通过恒压检测技术确定眼球突出度检测位置，辅以图像处理对测量结果进行读取，排除人为观察因素干扰，提高了测量结果的可重复性，使测量结果更加可靠可控。
7.为了实现上述发明目的，本发明提供了一种佩戴式眼球突出度测量装置，包括测量部、固定部和控制部，所述固定部包括硬质框体、固定支架；硬质框体的两侧分别设置有至少一个耳廓支架；硬质框体两端分别设有一个固定支架，每个固定支架上设有一个固定凹槽；
8.所述测量部包括一对可检测左右眼突出度的测量机构和摄像头，测量机构分别设置在固定支架上并可相对移动，摄像头设置在可读取测量机构测量读数的位置；
9.所述控制部包括压力带和距离感应器，压力带内设有压力调节元件，压力带的压力变化带动测量机构的相对移动，距离感应器可感受测量机构的相对位移距离；
10.所述控制中心包括压力平衡处理模块和图像处理模块，所述压力平衡处理模块控制压力调节元件。
11.优选的，所述硬质框体为两个以上可相对移动的固定框组成的闭合框体，每个固定框上各设有一个固定支架。
12.优选的，所述固定框之间通过滑轨连接，所述固定框的滑轨互为轨道。
13.优选的，所述固定支架与硬质框体滑动连接。
14.优选的，所述压力带为压力气囊，所述压力调节元件通过充放气调节压力气囊内部压力。
15.优选的，所述压力带两端分别与测量部或固定部可相对移动的结构连接。
16.优选的，所述距离感应器设置在固定支架与硬质框体连接部分。
17.优选的，所述固定部还包括固定带，固定带的两端分别与硬质框体的两条边框连接。
18.本发明还提供了一种眼球突出度测量方法，包括以下步骤：
19.s1向压力带内增压，位于受测者后脑的压力带内部增压时挤压测量机构沿水平方向相向运动，直至压力带内部压力达到预设压力；
20.s2对眼球突出度测量机构的测量结果进行图像采集、图像处理和图像质量评估，压力平衡处理模块通过压力调节元件调节测量机构相对移动，直至图像质量评估合格；距离感应器记录图像质量评估合格时测量机构的移动距离，计算预设压力下的受测者外眶距；
21.所述图像质量评估是对采集图像中受测者眼球突出位点与眼球突出度测量机构中的有效刻度标记之间的距离、图像清晰度进行评估；
22.所述图像质量评估合格是指采集图像中受测者眼球突出位点与眼球突出度测量机构中的棱镜标记线之间距离为0且图像清晰；
23.s3图像质量评估合格时采集眼球突出度检测位点下的受测者眼球突出度测量机构的测量结果图像，图像处理后输出眼球突出度测量结果。
24.优选的，所述图像处理包括：对采集的图像依次进行灰度处理、中值滤波处理、二值图像转换，从得到的二值图像中识别受测者眼球突出度数值。
25.本发明还提供了一种储存指令的计算机可读存储介质，包括控制前述技术方案所述装置的控制程序；或，执行上述技术方案所述眼球突出度测量方法的程序。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果：
27.眶距与突出度测量的准确性有着密切关系，本发明提供的佩戴式眼球突出度测量装置通过压力调节的方式控制测量机构的水平移动，在一定压力下自动测量眶距，眶距确定的情况下对眼球突出度进行测量，可同时实现眶距和眼球突出度测量，检测条件稳定统一，有效避免了人为选择检测位点的角度变化、人为操作误差等影响因素，提高了眼球突出度的可重复性和测量精度，为临床提供更为可靠的生理和病理检测数据。
28.本发明提供的眼球突出度测量方法首先检测恒定压力下的眶距，在恒定眶距下对眼球突出度进行检测，检测结果更准确，测量结果可重复性高，临床复查或间隔时间检测眼球突出度时所得数据更为可靠。
附图说明
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
30.图1是本发明所述便携式眼球突出测量装置的俯视图；
31.其中，1为左横杆，2为右横杆，3为控制器，4为左测量机构支架，5为右测量机构支架，6为左摄像头，7为右摄像头，8为左棱镜， 9为右棱镜，10为左固定框，11为右固定框，12为压力气囊，13为横向固定带，14为左固定支座，15为右固定支座，16为纵向固定带；
32.图2是本发明所述便携式眼球突出测量装置的左前侧结构示意图；
33.其中，4为左测量机构支架，8为左棱镜，10为左固定框，17为左耳廓支架；
34.图3是本发明所述便携式眼球突出测量装置的控制器结构示意图；
35.其中，18为控制按钮，19为控制器基盒，20为显示屏，21为电源接口；
36.图4是本发明所述便携式眼球突出测量装置的一个测量结果图像。
具体实施方式
37.本发明提供了一种佩戴式眼球突出度测量装置，包括测量部、固定部和控制部。本发明所述的固定部包括硬质框体、固定支架。所述硬质框体主要起到支撑作用，用于将本发明所述装置固定在受测者头部，避免晃动；本发明所述硬质框体的两侧分别设置有至少一个耳廓支架，耳廓支架可以如图2的17所示，将本发明所述装置架设在受测者耳廓上以实现支撑。本发明所述的固定支架主要起到承载测量部和带动测量部运动的作用；本发明所述硬质框体两端分别设有一个固定支架，每个固定支架上设有一个固定凹槽，所述固定凹槽可以如图 1的14、15所示，固定支架卡抵在受测者两颞侧眶缘最低处以实现固定和支撑。本发明所述硬质框体通过耳廓支架和固定凹槽实现在患者头部的相对固定。为了进一步加强固定，所述固定部优选的还包括固定带，所述固定带两端分别与硬质框体的两条边框连接。固定带通常选用柔性材料，使用时绕过受测者头顶部辅助固定硬质框体，配合耳廓支架和固定凹槽实现立体固定。为了进一步增强辅助固定效果，本发明所述固定带优选的包括横向固定带和纵向固定带，可以分别如图1的13和16所示，通过横向、纵向固定加强本发明所述装置的固定效果。
38.在本发明的一些优选实施方案中，所述硬质框体优选的为两个以上可相对移动的固定框组成的闭合框体，每个固定框上各设有一个固定支架。当硬质框体由两个以上的可相对移动的固定框组成时，所述固定支架分别安装在不同的固定框上。所述固定框可以是两个或两个以上；如图1中的10和11所示，可相对移动的固定框为两个。通过可相对移动的固定框构建硬质框体便于整个框体的大小进行调整，以适应不同受测者头部大小。为固定固定框的相对位置，本发明进一步可采用适宜的临时禁锢结构对其进行固定，本领域已知的各种禁锢结构如卡扣等均可适用于本发明。本发明进一步优选的，所述固定框之间通过滑轨连接，所述固定框的滑轨互为轨道；图1提供了一种示例，图中的左横杆1和右横杆2相对面上分别设有滑轨并且互为轨道。
39.在本发明中，所述固定支架可以是各种形状，只要能够承载测量机构即可。本发明所述固定支架可以是两个或两个以上，具体数量根据测量机构的数量及结构确定。在本发明可选的技术方案中，可以是测量机构之间能够相对移动，也可以基于可相对移动的固定框移动，也可以基于可在硬质框架滑动的固定支架移动，或者移动方式的组合。本发明优选的，所述固定支架与硬质框体滑动连接，可由固定支架带动测量部相对运动；图1提供了一种示例，图中的左固定支架4 和右固定支架5分别滑动连接在可相对移动的固定框上。
40.本发明所述测量部包括一对可检测左右眼突出度的测量机构和摄像头。本发明所述测量机构分别设置在固定支架上并可相对移动，摄像头设置在可读取测量机构测量读数的位置。本发明所述的测量机构包括等腰直角三角形的棱镜或利用该棱镜原理的类似装置，该测量机构的测量结果以图像的形式反应在某些界面上，并可通过一定的图像形式被固定。本发明所述的摄像头用于捕捉测量机构的测量结果，如图4所示的其中一种测量结果图像，该图像包含受测者的部分眼部图像以及用于测量眼球突出度的部分刻度。本发明所述摄像头设置在能够有效采集测量结果图像的位置，可以如图1的6、7所示，摄像头分别设置在固定支架上；摄像头也可以设置在测量机构、硬质框架或独立的支架上。
41.本发明所述所述控制部包括压力带和距离感应器。本发明所述压力带设置有压力调节元件，压力调节元件用于调节压力带的内部压力。本发明所述压力带通过内部压力的增加或减少对受测者皮肤及测量机构进行挤压或松弛，压力带在测量时对受测者皮肤进行轻度挤压可有效降低因患者皮肤水肿等原因带来的测量结果误差，对测量机构进行挤压或松弛可带动测量机构之间的相对移动。本发明优选的，所述压力带两端分别与测量部或固定部可相对移动的结构连接；更有选的，所述压力带两端分别连接在固定支架的外侧。在本发明中，所述压力调节元件优选的包括压力感受器和压力调节器，压力调节器可实现对压力带内部的增压、减压，压力感受器可反馈压力带内的压力值，便于压力平衡处理模块控制和调节。所述控制部通过压力变换调节测量机构的相对运动，替代了人工操作，每次测量均可准确定位测量位点，有效提高了测量的可重复性和测量准确性。本发明优选的，所述压力带可以是压力气囊，通过压力调节元件的充放气调节内部压力。本发所述压力带内部压力调控与测量机构相对移动的对应关系为：设置在受测者脑后的压力带启动时，根据压力平衡处理模块的指令先行增压至预设压力，增压过程中通过压力带两端的连接位置挤压测量机构，使测量机构沿水平方向相向移动；测量过程中压力带保持压力稳定，在图像质量评估合格时对受测者左右眼球突出度完成测量；测量结束后，根据压力平衡处理模块的指令减压至初始值，减压过程中测量机构外侧压力消失，自动回复正常位置。本发明所述距离感应
器可感受测量机构的相对位移距离；在本发明的一种具体实施方式中，所述距离感应器设置在固定支架与硬质框体连接部分。
42.本发明所述控制中心包括压力平衡处理模块和图像处理模块，所述压力平衡处理模块控制压力调节元件。所述压力平衡处理模块用于处理控制部基于压力变化调节测量机构相对运动，所述图像处理模块用于将摄像头采集的测量结果数据进行相应的处理以及测量数据输出。本发明所述压力平衡模块分别与图像处理模块、压力调节元件、距离感应器连接，并可接收外部对压力带内压力的预设和调整。为了实现测量数据的输出以及预设压力的输入，本发明所述控制中心还可包括显示屏和/或声音输出元件，也可以通过有线或无线的方式将测量数据传输到指定的装置中。
43.本发明还提供了一种基于恒压检测技术的眼球突出度测量方法，包括以下步骤：
44.s1向压力带内增压，位于受测者后脑的压力带内部增压时挤压测量机构沿水平方向相向运动，直至压力带内部压力达到预设压力；
45.s2对眼球突出度测量机构的测量结果进行图像采集、图像处理和图像质量评估，压力平衡处理模块通过压力调节元件调节测量机构相对移动，直至图像质量评估合格；距离感应器记录图像质量评估合格时测量机构的移动距离，计算预设压力下的受测者外眶距；
46.所述图像质量评估是对采集图像中受测者眼球突出位点与眼球突出度测量机构中的有效刻度标记之间的距离、图像清晰度进行评估；
47.所述图像质量评估合格是指采集图像中受测者眼球突出位点与眼球突出度测量机构中的棱镜标记线之间距离为0且图像清晰；
48.s3图像质量评估合格时采集眼球突出度检测位点下的受测者眼球突出度测量机构的测量结果图像，图像处理后输出眼球突出度测量结果。
49.在本发明中，所述图像清晰度的判断方法可以是tenengrad梯度方法、lap l ac i an梯度方法和方差方法等本领域已知或类似的方法；所述图像清晰度的判断标准依据不同的判断方法进行相应调整。在本发明中，所述对采集图像中受测者眼球突出位点与眼球突出度测量机构中的有效刻度标记之间的距离的检测方法可以通过图像分析软件完成，如imagi ne j等本领域已知可达到类似功能的方法。
50.本发明优选的，所述图像处理包括：对采集的图像依次进行灰度处理、中值滤波处理、二值图像转换，从得到的二值图像中识别受测者眼球突出度数值。
51.具体的，使用本发明上述技术方案所示的便携式眼球突出度测量装置检测眼球突出度的方法包括：
52.(1)将硬质框体固定在受测者的头部，压力带环绕在受测者后脑，并使眼球突出度测量装置可以在固定状态下水平相对移动；
53.(2)压力平衡处理模块发出第一指令，控制压力调节元件对压力带内增压，伴随压力带内压力升高，压力带挤压受测者接触部分及测量机构，使测量机构沿水平方向相向运动，直至增压至预设压力停止；
54.(3)开启摄像头，开始采集测量机构的测量结果图像，摄像头将测量结果数据传输至图像处理模块进行图像处理以及图像质量评估，并将图像质量评估结果反馈至压力平衡处理模块，压力平衡处理模块发出第二指令，控制压力调节元件调节压力带内压力以调节
测量机构相对位移，过程中不断采集测量结果图像并将图像质量评估结果反馈至压力平衡处理模块，直至压力平衡处理模块收到图像质量评估合格的信号时，压力调节元件停止工作，保持压力带内压力不变，此时测量装置的位置即为检测位点；
55.所述图像质量评估是对采集图像中受测者眼球突出位点与眼球突出度测量机构中的有效刻度标记之间的距离、图像清晰度进行评估；
56.所述图像质量评估合格是指采集图像中受测者眼球突出位点与眼球突出度测量机构中的棱镜标记线之间距离为0且图像清晰；
57.(4)图像质量评估合格时，距离感应器记录测量机构的移动距离，计算预设压力下的受测者外眶距；同时，摄像头对检测位点的测量机构测量结果图像，进行图像处理后输出眼球突出度测量结果。
58.本发明提供的便携式眼球突出度测量装置可同时实现眶距和眼球突出度测量，并通过恒压控制和图像质量评估的方式获得恒定的眶距，在恒定眶距下测量眼球突出度，可使多次测量值稳定可重复，获得同一眶距下的眼球突出度测量结果，检测结果更为精确，误差更小。
59.本发明所述的眶距是指眶骨颞侧缘的间距，即受测者双眼的外眼眶间距。具体的，眶距计算方法包括：本发明所述便携式眼球突出度测量装置启动时的测量机构之间距离记录为l0，启动时至图像质量评估合格时的测量机构移动距离为l
△
，则眶距l按照下述公式计算：
60.l＝l0‑
l
△
61.下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
62.实施例1
63.如图1所示，是一种便携式的眼球突出度测量装置，可实现眼球突出度和眶距的检测。
64.左固定架10和右固定架12组成闭合的硬质框体，左固定架10 和右固定架12之间的左横杆1、右横杆2实现水平相对移动，左横杆1、右横杆2接触面上设有互为导轨的滑轨连接，实现硬质框体的宽度调整。如图2所示，左固定架10和右固定架12上分别设置有一个耳廓支架。左固定架10和右固定架12上分别设置有左固定支架4 和右固定支架5，固定支架与固定架的一个边框滑动连接，左固定支架4和右固定支架5之间可以沿水平方向相对运动。左固定支架4和右固定支架5内侧分别设置有左固定凹槽14和右固定凹槽15，固定凹槽和耳廓支架将硬质框体固定在受测者的头部。横向固定带13沿水平方向将两端固定在硬质框体的两个边框上，纵向固定带16与水平方向垂直的将两端固定在硬质框体的两个边框上。通过横向固定带 13和纵向固定带16对眼球突出度测量装置进行立体固定。左固定支架4和右固定支架与硬质框体连接处还设置有距离感应器，用于检测测量机构的位移距离。
65.左固定支架4和右固定支架5上分别设置有等腰直角三角形的光学棱镜，即左棱镜8和右棱镜9，左棱镜8和右棱镜9可将左右眼的突出程度转换为横向长度，并通过左棱镜8和右棱镜9与左横杆1、右横杆2平行一侧的镜面刻度标记显示眼球突出度测量结果。与左棱镜8和右棱镜9显示测量结果的镜面平行处设置有左摄像头6和右摄像头7，左摄像头6和右摄像头7分别固定在左固定支架4和右固定支架5上。左固定支架4和右固定支架5上还分别设
置有控制电机，用于控制左固定支架4和右固定支架5的水平相对移动。可调节内部压力的压力带12两端分别与左固定支架4和右固定支架5最外侧连接，压力带12为压力气囊，压力带上设置有压力调节元件，压力调节元件由一个可充放气的压力调节器和一个可感受内部压力的压力感受器组成，压力感受器将压力带内部压力值反馈给压力平衡处理模块。
66.右固定支架5上还设置有控制器8，控制器8包括控制基盒10，设置在控制集合10表面的控制按钮18、液晶显示屏20以及电源接口19；控制基盒10的内部设置有控制中心，控制中心分别与压力感受器、压力带以及摄像头信号连接；控制中心包括压力平衡处理模块和图像处理模块。控制基盒10内还设置有电源，用于为各控制元件提供能量。
67.便携式的眼球突出度测量装置使用时：
68.(1)测量前将装置固定在受测者头部，被测者能够通过可相对移动的固定框调节左固定凹槽14和右固定凹槽15之间的距离，以使固定凹槽分别贴靠住被测者的左右眼外眶缘，耳廓支架制成在耳部，横向和纵向固定带绕受测者头顶固定。
69.(2)压力平衡处理模块发出第一指令，控制压力调节元件对压力带内增压，伴随压力带内压力升高，压力带挤压受测者接触部分及测量机构，使测量机构沿水平方向相向运动，直至增压至预设压力停止。
70.(3)启动测量装置，被测者正视前方，左棱镜8和右棱镜9能够将被测者轴向方向眼镜的突出程度转换成横向长度，并连同等腰直角三角形棱镜内侧面的刻度一起被所述左右摄像头采集。左右摄像头采集分别左右棱镜的测量结果图像，并将采集的测量结果图像传输至控制中心，由图像处理模块对图像处理进行处理以及图像质量评估，并将图像质量评估结果反馈至压力平衡处理模块；图像质量评估不合格时，压力平衡处理模块发出第二指令，控制压力调节元件调节压力带内压力以调节测量机构相对位移，过程中不断采集测量结果图像并将图像质量评估结果反馈至压力平衡处理模块，直至压力平衡处理模块收到图像质量评估合格的信号时，压力调节元件停止工作，保持压力带内压力不变，此时测量装置的位置即为检测位点；
71.图像处理具体如下：对采集的测量结果图像进行灰度处理，得到对应的灰度图像；将所述灰度图像进行中值滤波处理；将中值滤波处理后的图像转换为二值图像；在所述二值图像中识别出被测者眼球的突出长度信息。
72.图像质量评估具体如下：a)图像清晰度评估：评估图像分析软件是否可有效识别标尺；b)图像中的棱镜两个侧面标记线的重合度评估；c)标尺清晰可辨识；d)采集图像中受测者眼球突出位点与眼球突出度测量机构中的有效刻度标记之间的距离。
73.所述图像质量评估合格是指采集图像中受测者眼球突出位点与眼球突出度测量机构中的棱镜标记线之间距离为0且图像清晰。
74.(4)图像质量评估合格时，距离感应器记录测量机构的移动距离，计算预设压力下的受测者外眶距；同时，摄像头对检测位点的测量机构测量结果图像，进行图像处理后输出眼球突出度测量结果。
75.利用本发明所述的装置，可得到受测者的眶距和左右眼眼球突出度数据。反复测量时受测者眶距测量值基本不变，获得的眼球突出度测量数据更为精确，可重复性强。