DE102020002733A1 - Determination of the static and torsional components of the eye position during eye operations using the pupil center shift (PCS) - Google Patents
Determination of the static and torsional components of the eye position during eye operations using the pupil center shift (PCS) Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020002733A1 DE102020002733A1 DE102020002733.4A DE102020002733A DE102020002733A1 DE 102020002733 A1 DE102020002733 A1 DE 102020002733A1 DE 102020002733 A DE102020002733 A DE 102020002733A DE 102020002733 A1 DE102020002733 A1 DE 102020002733A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- center
- eye
- determining
- limbal
- pupil center
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/113—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining or recording eye movement
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
- G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
- G06V40/18—Eye characteristics, e.g. of the iris
- G06V40/193—Preprocessing; Feature extraction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Ein Verfahren zur Bestimmung der torsionalen Bewegung eines menschlichen Auges, umfassend die Schritte: Erfassen je eines Bildes des menschlichen Auges an mindestens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten; Bestimmen des jeweiligen Pupillenmittelpunkts und des jeweiligen Limbusmittelpunkts, und Ermitteln des jeweiligen Verbindungsvektors zwischen dem Pupillenmittelpunkt und dem Limbusmittelpunkt aus jedem Bild; wobei aus den jeweils ermittelten Verbindungsvektoren zwischen dem Pupillenmittelpunkt und dem Limbusmittelpunkt eine torsionale Komponente einer Augenbewegung zwischen den unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmt wird. Eine Vorrichtung zur Bestimmung der torsionalen Bewegung eines menschlichen Auges und eine Bildverarbeitungseinheit sind zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet.A method for determining the torsional movement of a human eye, comprising the steps of: capturing an image of the human eye at at least two different points in time; Determining the respective pupil center and the respective limbal center, and determining the respective connection vector between the pupil center and the limbal center from each image; a torsional component of an eye movement between the different points in time is determined from the connection vectors determined in each case between the pupil center and the limbal center. A device for determining the torsional movement of a human eye and an image processing unit are designed to carry out the method.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der torsionalen Bewegung eines menschlichen Auges.The present invention relates to a method and a device for determining the torsional movement of a human eye.
Die Position des Auges wird durch drei Muskelpaare bestimmt, die eine Rotation des Augapfels um die horizontale, vertikale und torsionale Achse beschreiben. Bei der torsionalen Bewegung rotiert das Auge um die Blickachse. Diese torsionale Komponente zu bestimmen ist bildverarbeitungstechnisch komplex und es existiert eine Vielzahl von Ansätzen, die versuchen, diese Drehbewegung zu erfassen.The position of the eye is determined by three pairs of muscles that describe a rotation of the eyeball around the horizontal, vertical and torsional axes. During the torsional movement, the eye rotates around the line of sight. Determining this torsional component is complex in terms of image processing technology and there are a number of approaches that attempt to capture this rotational movement.
Im Bereich der Medizintechnik sowie der neurologischen Diagnostik ist die Bestimmung der torsionalen Position des menschlichen Auges von Bedeutung. In der Medizintechnik muss zum Beispiel für die Einsetzung torischer Intraokularlinsen eine Verdrehung des Auges genau bekannt sein, um die exakte Ausrichtung der Linse relativ zum Auge sicherzustellen. Aber auch bei einer Laserbehandlung des Auges oder deren Vorbereitung führt die Kenntnis und Berücksichtigung der torsionalen Komponente der Augenposition zu einem genaueren Ergebnis. Weitere mögliche Anwendungsgebiete sind die Erforschung von Hirnfunktionen oder die Untersuchung der Wirkung von Bildern bzw. allgemein visuellen Reizen auf den Menschen, zum Beispiel im Bereich der Werbung und Kommunikation.In the field of medical technology and neurological diagnostics, the determination of the torsional position of the human eye is important. In medical technology, for example, for the use of toric intraocular lenses, a rotation of the eye must be precisely known in order to ensure the exact alignment of the lens relative to the eye. However, knowledge and consideration of the torsional component of the eye position also leads to a more precise result in the case of laser treatment of the eye or its preparation. Other possible areas of application are the research of brain functions or the investigation of the effect of images or general visual stimuli on people, for example in the field of advertising and communication.
Dabei ist zu beachten, dass sich die torsionale Komponente in relativ kurzer Zeit ändern kann, so dass eine aktuelle Information über die Torsionslage des Auges sehr wichtig ist.It should be noted that the torsional component can change in a relatively short time, so that current information about the torsional position of the eye is very important.
Ein Lösungsansatz zur Ermittlung der Augentorsion besteht in der Iriserkennung oder Iris Recognition. Hierbei geht es darum, die menschliche Iris genau wie einen Fingerabdruck zu nutzen, um Personen eindeutig zu identifizieren. Die menschliche Iris, auch Regenbogenhaut genannt, zeigt sehr individuelle Muster, die, ähnlich wie ein Fingerabdruck, eindeutig einer Person zugeordnet werden können. Weitere individuelle Muster - wie z.B. Blutgefäße - können sich auf der Sklera befinden.One solution to determining eye torsion is iris recognition. The aim here is to use the human iris just like a fingerprint in order to clearly identify people. The human iris, also called the iris, shows very individual patterns that, like a fingerprint, can be clearly assigned to a person. Other individual patterns - such as blood vessels - can be found on the sclera.
In der Druckschrift
Die Druckschrift
In Druckschrift
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem die torsionale Komponente der Augenbewegung sowohl statisch, kurz vor einer Augenoperation, als auch dynamisch, also während der Augenoperation bestimmt werden kann.The object of the present invention is to provide a method and a device with which the torsional component of the eye movement can be determined both statically, shortly before an eye operation, and dynamically, that is, during the eye operation.
Die Erfindung basiert auf der Idee, die Eigenschaft der Augenanatomie dahingehend zu nutzen, dass gewöhnlich die Pupillenmitte nicht mit der geometrischen Mitte des Limbus bzw. der Iris übereinstimmt, der Abstand sich sogar entsprechend einer anatomischen Reaktion z.B. aufgrund unterschiedlicher Beleuchtungsstärke, individuell ändert. Nach Bestimmung von Pupillen- bzw. und Limbusmittelpunkt läßt sich der Verbindungsvektor dieser Punkte bestimmen. Dadurch erhält man die torsionale Komponente der Augenbewegung zwischen 2 unterschiedlichen Zeitpunkten der jeweiligen Bilder. Für den Fall, das der Pupil Center Shift bei der Standardbeleuchtung nur gering ausfällt, kann man über unterschiedliche Helligkeitswerte der Beleuchtung einen Versatz von Limbus und Pupille induzieren.The invention is based on the idea of using the property of the anatomy of the eye in such a way that the pupil center does not usually coincide with the geometric center of the limbus or the iris, and the distance even changes individually according to an anatomical reaction, e.g. due to different illuminance levels. After determining the center of the pupil or the limbal, the connection vector of these points can be determined. This gives the torsional component of the eye movement between 2 different points in time of the respective images. In the event that the pupil center shift is only slight with standard lighting, an offset of the limbus and pupil can be induced via different brightness values of the lighting.
In einem weiteren Schritt können, wenn notwendig im Sinne einer robusten Bildverarbeitung, zeitgleich zur Bestimmung des Verbindungsvektors zwischen Limbus- und Pupillenzentrum, ein oder mehrere, weitere Verbindungsvektoren bestimmt werden, die zwischen dem Limbuszentrum und einem oder mehreren, beliebigen, markanten Merkmalen auf dem Auge, wie z.B. als Irismerkmal, Blutgefäß, Bluterguss usw. sichtbar sind. Darüber hinaus kann es auch zweckmäßig sein, die Torsionsbestimmung ggf. ausschließlich nur aus den Richtungsvektoren dieser markanten Merkmale untereinander zu nutzen. Dies ist möglich, da der geometrische Zusammenhang des ursprünglichen Vektors mit den weiteren Vektoren inzwischen bekannt ist.In a further step, if necessary in terms of robust image processing, at the same time as the determination of the connection vector between the limbal and pupil center, one or more further connection vectors can be determined that between the limbal center and one or more, arbitrary, distinctive features on the eye such as iris features, blood vessels, bruises, etc. are visible. In addition, it can also be useful to determine the torsion only from the To use direction vectors of these distinctive features with one another. This is possible because the geometric relationship between the original vector and the other vectors is now known.
Dadurch, dass man nach der Bestimmung des Verbindungsvektors zwischen Pupillen- und Limbusmittelpunkt frei in der Wahl weiterer oder anderer Verbindungsvektoren ist, läßt sich durch geeignete Auswahl der Aufwand der nötigen Bildverarbeitungsprozedur reduzieren, was wiederum einen geringeren Rechenaufwand ermöglicht, der dann z.B. auch in einer kürzeren zeitlichen Latenz zwischen aufeinander folgenden Bildern führt. Damit erreicht man nahezu eine Echtzeitfähigkeit der Bildverarbeitungseinheit. Die zur Verfügungstellung solcher, äußerst zeitnaher und hochfrequenten Koordinaten kann bei Berücksichtigung im Gesamtsystem zu einer deutlichen Verbesserung des Operationsergebnisses für den Patienten führen.Since one is free to choose further or other connection vectors after the connection vector between the pupil and limbal center has been determined, the effort of the necessary image processing procedure can be reduced by a suitable selection, which in turn enables a lower computational effort, which then, for example, also takes a shorter time temporal latency between successive images. This achieves almost real-time capability of the image processing unit. The provision of such extremely real-time and high-frequency coordinates can, when taken into account in the overall system, lead to a significant improvement in the surgical result for the patient.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED 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 of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 02/071316 A1 [0006]WO 02/071316 A1 [0006]
- KR 1020030051963 A [0007]KR 1020030051963 A [0007]
- US 9675245 B2 [0008]US 9675245 B2 [0008]
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020002733.4A DE102020002733A1 (en) | 2020-05-07 | 2020-05-07 | Determination of the static and torsional components of the eye position during eye operations using the pupil center shift (PCS) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020002733.4A DE102020002733A1 (en) | 2020-05-07 | 2020-05-07 | Determination of the static and torsional components of the eye position during eye operations using the pupil center shift (PCS) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020002733A1 true DE102020002733A1 (en) | 2021-11-11 |
Family
ID=78231924
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020002733.4A Pending DE102020002733A1 (en) | 2020-05-07 | 2020-05-07 | Determination of the static and torsional components of the eye position during eye operations using the pupil center shift (PCS) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020002733A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002071316A1 (en) | 2001-03-06 | 2002-09-12 | Evermedia Co., Ltd. | Non-contact type human iris recognition method by correction of rotated iris image |
KR20030051963A (en) | 2001-12-20 | 2003-06-26 | 엘지전자 주식회사 | Detection method of iris rotation data for iris recognition system |
US9675245B2 (en) | 2010-07-24 | 2017-06-13 | Chronos Vision Gmbh | Method and device for determining the eye torsion |
-
2020
- 2020-05-07 DE DE102020002733.4A patent/DE102020002733A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002071316A1 (en) | 2001-03-06 | 2002-09-12 | Evermedia Co., Ltd. | Non-contact type human iris recognition method by correction of rotated iris image |
KR20030051963A (en) | 2001-12-20 | 2003-06-26 | 엘지전자 주식회사 | Detection method of iris rotation data for iris recognition system |
US9675245B2 (en) | 2010-07-24 | 2017-06-13 | Chronos Vision Gmbh | Method and device for determining the eye torsion |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60220494T2 (en) | Iris recognition method and system using the same | |
EP3355104B1 (en) | Method and device and computer program for determining a representation of a spectacle glass rim | |
DE102005025221B4 (en) | Method and device for image-based eye tracking for retinal diagnosis or for a surgical device | |
EP3958726B1 (en) | Determination of a refraction error of an eye | |
de San Roman et al. | Saliency driven object recognition in egocentric videos with deep CNN: toward application in assistance to neuroprostheses | |
DE112005002395T5 (en) | Line of sight detection method | |
EP3955800B1 (en) | Determination of a refraction error of an eye | |
DE102011119361A1 (en) | Method and device for improving the visual performance | |
CH713061A1 (en) | System and method for non-contact biometric authentication. | |
DE2409614A1 (en) | METHOD OF EXAMINING FIELD OF VIEW | |
DE102017124600A1 (en) | Semantic segmentation of an object in an image | |
DE102010032193A1 (en) | Method and device for determining eye torsion | |
WO2002041769A1 (en) | Optical stimulation of the human eye | |
Tomeo-Reyes et al. | Investigating the impact of drug induced pupil dilation on automated iris recognition | |
DE102020002733A1 (en) | Determination of the static and torsional components of the eye position during eye operations using the pupil center shift (PCS) | |
DE102018103334A1 (en) | Method for non-invasive video-oculographic measurement of eye movements as a diagnostic aid for (early) detection of neuropsychiatric disorders | |
Chouinard et al. | FMRI adaptation during performance of learned arbitrary visuomotor conditional associations | |
DE10046859B4 (en) | Vision direction detection system from image data | |
DE102019121602A1 (en) | Method and device for acquiring data which characterize a sensitivity to glare of the test subject's visual sense | |
DE10253075B4 (en) | Device for the diagnosis and / or treatment of dysfunctions of the cervical spine | |
DE102010054168A1 (en) | Method and device for determining the torsional component of the eye position | |
Bharkad | Automatic segmentation of blood vessels in retinal image using morphological filters | |
DE112019006700T5 (en) | ATTENTION DEVICE, ATTENTION SYSTEM, ATTENTION METHOD AND PROGRAM | |
Eysel et al. | Neurophysiological basis of pattern recognition in the cat’s visual system | |
DE102021128808B4 (en) | Computer program and training method for using a decentralized retinal fixation site |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE WEISSE, MOLTMANN & WILLEMS PART, DE |