JP6403058B2 - Reaction range measuring apparatus and program - Google Patents
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Description
本発明は、ヒト以外の被検動物、特にイヌにおける、視野の範囲を測定するための装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for measuring the range of a visual field in a test animal other than a human, particularly a dog.
緑内障は、視神経と視野に特徴的変化を有し、通常、眼圧を十分に下降させることにより視神経障害を改善もしくは抑制しうる眼の機能的構造的異常を特徴とする疾患である。緑内障の視神経障害および視野障害は、基本的には進行性であり、非可逆的であり、視神経が一度障害されてしまったら、障害された視神経を回復させる方法はなく、病気の進行をくい止めることが目標となってしまう。また、緑内障では、患者の自覚なしに障害が徐々に進行する。したがって、多くの場合に自覚症状がない緑内障に対して、最も重要なことは早期発見・早期治療による障害の進行の阻止あるいは抑制が特に重要な課題となっている。 Glaucoma is a disease characterized by functional structural abnormalities of the eye that has characteristic changes in the optic nerve and visual field, and can usually improve or suppress optic nerve damage by sufficiently lowering intraocular pressure. Glaucoma optic and visual field disorders are fundamentally progressive and irreversible, and once the optic nerve has been damaged, there is no way to recover the damaged optic nerve and to stop disease progression Will be the goal. In glaucoma, the disorder gradually progresses without the patient's awareness. Therefore, in most cases, for glaucoma without subjective symptoms, the most important issue is to prevent or suppress the progression of the disorder by early detection and early treatment.
緑内障の診断は、ヒトの場合にはまず、詳細な問診を行って、眼の外傷、炎症、手術、感染症などの既往歴のほか、霧視、虹視症、眼痛、頭痛、充血などの自覚症状の問診を行うことが重要であると考えられている（非特許文献１）。その上で、これらの症状が存在する場合に、緑内障が疑われ、眼圧検査、眼底検査、視野検査等が行われる。 In the case of glaucoma, first, in the case of human beings, detailed interviews are conducted, and in addition to a history of eye trauma, inflammation, surgery, infection, etc., fog vision, rainbow vision, eye pain, headache, hyperemia, etc. It is thought that it is important to conduct an interrogation of subjective symptoms (Non-patent Document 1). In addition, when these symptoms exist, glaucoma is suspected, and intraocular pressure examination, fundus examination, visual field examination, and the like are performed.
眼圧検査は、直接目の表面に測定器具をあてて測定する方法または目の表面に空気をあてて測定する方法である。眼底検査は、視神経の状態をみるために、視神経乳頭部を観察する方法である。視神経が障害されている場合、陥凹（へこみ）の形が正常に比べて変形し大きくなる。また、視野検査は、視野の欠損の存在の有無や大きさから緑内障の進行の具合を判定する。さらに、視野欠損や視野狭窄、失明などの視野障害が存在する場合には、視野計を用いて動的視野検査（ゴールドマン視野計など）や静的視野検査（ハンフリー視野計）を行い、具体的に視野障害の位置や状況などを確定し、治療の方向性を定めている。 The intraocular pressure test is a method of measuring by directly applying a measuring instrument to the surface of the eye or a method of measuring by applying air to the surface of the eye. Fundus examination is a method of observing the optic papilla to see the state of the optic nerve. When the optic nerve is damaged, the shape of the dent is deformed and enlarged compared to normal. In the visual field inspection, the progress of glaucoma is determined from the presence or absence and size of visual field defects. In addition, when visual field defects such as visual field loss, visual field constriction, and blindness exist, a dynamic visual field inspection (Goldman perimeter, etc.) and static visual field inspection (Hunfree perimeter) are performed using a perimeter. In particular, the position and situation of visual field defects are determined and the direction of treatment is determined.
近年、ヒト以外の動物でも、緑内障に罹患する症例の実態が明らかになりつつある。例えば、イヌの場合、犬の疾患別の羅漢率において眼の病気にかかる割合は１０％を超えており、眼科疾患の中で緑内障の症例は全体の８．６％を占めていると言われている。しかしながら、コンパニオン動物をはじめ、ヒト以外の動物では、当然ながら自覚症状の問診をすることができないため、初期診断の妨げになっている。すなわち、ヒトにおいて使用されている視野計を用いたとしても、光が見えたことを知らせる術を持たないため、視野計を使用した検査を行うことができず、ヒト以外の動物では、仮に緑内障の初期診断ができた場合であっても、視野障害の位置や状況などを調べることが困難である。これに対し、ヒト以外の被検動物における視野範囲を、客観的かつ定量的に測定することができる視野範囲測定装置が提案されている（特許文献１）。 In recent years, the actual condition of cases suffering from glaucoma is being clarified even in animals other than humans. For example, in the case of dogs, the rate of eye diseases exceeds 10% in the Rakan rate by canine disease, and glaucoma cases account for 8.6% of all ophthalmic diseases. ing. However, since animals other than humans, including companion animals, cannot naturally interrogate subjective symptoms, this hinders initial diagnosis. That is, even if a perimeter used in humans is used, there is no way of notifying that the light has been seen, so examination using a perimeter cannot be performed. Even if the initial diagnosis is possible, it is difficult to examine the position and situation of visual field disturbance. On the other hand, a visual field range measuring apparatus capable of objectively and quantitatively measuring a visual field range in a test animal other than a human has been proposed (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献１に記載の視野範囲測定装置を用いた測定では、２人の検査員と１人の補助員の合計３人で視野範囲を行っており、人員が十分でない小規模な診療施設では利用が困難である。また、検査員の差異によって視野範囲計測に誤差が多く含まれる点も問題である。本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、少人数で測定が可能な反応範囲測定装置を提供することを目的とする。
However, in the measurement using the visual field range measuring device described in
上記の課題を解決すべく、本発明に係る反応範囲測定装置は、被検動物の頭部に配置される頭部マーカと、被検動物に指向性のある刺激を与える刺激源と、刺激源に取り付けられた刺激源マーカと、被検動物、頭部マーカ及び刺激源マーカが同時に映る動画像を鉛直上方から撮影する鉛直カメラと、被検動物、頭部マーカ及び刺激源マーカが同時に映る動画像を鉛直カメラと同期して被検動物を水平方向から撮影する水平カメラと、鉛直カメラ及び水平カメラで同期して撮影した動画像に基づき、指向性のある刺激に対し被検動物が反応する角度範囲を求める演算制御部とを備える。このような構成により、刺激に対する反応のある角度範囲を少人数で測定することができる。 In order to solve the above-mentioned problems, a reaction range measurement device according to the present invention includes a head marker arranged on the head of a test animal, a stimulus source that gives a directional stimulus to the test animal, and a stimulus source. A vertical camera that captures a moving image in which the test source, head marker, and stimulus source marker are simultaneously shown, and a video in which the test animal, head marker, and stimulus source marker are shown simultaneously. The test animal responds to a directional stimulus based on a horizontal camera that captures the image from the horizontal direction in synchronism with the vertical camera and a moving image that is captured by the vertical camera and the horizontal camera. An arithmetic control unit for obtaining an angle range. With such a configuration, it is possible to measure an angular range with a response to a stimulus with a small number of people.
本発明では、刺激源は、被検動物の片眼に光を照射する光源であり、演算制御部は、被検動物の視野の角度範囲を求めるとよい。このような構成により、視野範囲の測定を少人数で実施することができる。 In the present invention, the stimulation source is a light source that irradiates light to one eye of the subject animal, and the arithmetic control unit may obtain the angle range of the visual field of the subject animal. With such a configuration, the field-of-view range can be measured with a small number of people.
本発明では、演算制御部は、鉛直カメラ及び水平カメラで撮影した動画像に映る頭部マーカの形状に基づき、頭部マーカの位置を基準とする三次元座標系を決定し、鉛直カメラ及び水平カメラで撮影した動画像の特定のフレームにおける被検動物の眼の位置の指定を受け付け、決定した三次元座標系、及び指定された特定のフレームにおける眼の位置に基づき、眼の位置の三次元座標を算出し、鉛直カメラ及び水平カメラで撮影した動画像における当該のフレーム以外の他のフレームにおける被検動物の眼の位置を、当該他のフレームにおける頭部マーカの位置を基準に推定するとよい。このような構成により、光源から光を目に照射した状態でも目の位置を推定することができる。 In the present invention, the calculation control unit determines a three-dimensional coordinate system based on the position of the head marker based on the shape of the head marker reflected in the moving image captured by the vertical camera and the horizontal camera, Accepts the specification of the eye position of the subject animal in a specific frame of the moving image taken by the camera, and based on the determined three-dimensional coordinate system and the specified eye position in the specific frame, the three-dimensional eye position It is preferable to calculate the coordinates and estimate the eye position of the subject animal in a frame other than the frame in the moving image captured by the vertical camera and the horizontal camera with reference to the position of the head marker in the other frame. . With such a configuration, the position of the eye can be estimated even when light is emitted from the light source to the eye.
本発明では、演算制御部は、鉛直カメラ及び水平カメラで撮影した動画像の各フレームに対応するタイミングにおける被検動物の眼の位置、頭部マーカの位置、及び刺激源マーカの位置の三次元座標を算出し、算出した被検動物の眼の位置、頭部マーカの位置、及び刺激源マーカの位置の三次元座標に基づき各フレームに対応するタイミングにおける被検動物の眼の位置を通り前記三次元座標系において向きが不変の直線と、被検動物の眼の位置と刺激源マーカとを結ぶ直線とがなす光照射角度を算出するとよい。また、演算制御部は、動画像における推定した被検動物の眼の位置を解析して被験動物の視覚反応の有無を判定し、視覚反応の判定の結果と、当該判定をしたタイミングにおける光照射角度とを対応付けて記録するとよい。 In the present invention, the arithmetic control unit is a three-dimensional view of the position of the eye of the subject animal, the position of the head marker, and the position of the stimulus source marker at the timing corresponding to each frame of the moving image captured by the vertical camera and the horizontal camera. Calculate the coordinates, and pass through the eye position of the subject animal at the timing corresponding to each frame based on the calculated three-dimensional coordinates of the eye position of the subject animal, the position of the head marker, and the position of the stimulus source marker. The light irradiation angle formed by a straight line whose direction does not change in the three-dimensional coordinate system and a straight line connecting the eye position of the subject animal and the stimulus source marker may be calculated. In addition, the arithmetic control unit analyzes the estimated position of the eye of the test animal in the moving image to determine the presence or absence of the visual reaction of the test animal, and determines the result of the visual reaction and the light irradiation at the timing of the determination. The angle may be recorded in association with each other.
本発明では、鉛直カメラ及び水平カメラは、刺激源を被験動物の周囲を移動させつつ動画像を撮影し、演算制御部は、複数の異なる刺激源の位置において、視覚反応の判定の結果と、当該判定をしたタイミングにおける光照射角度とを対応付けて記録し、視覚反応がある光照射角度と視覚反応が無い光照射角度との境界である臨界角度を求めるとよい。 In the present invention, the vertical camera and the horizontal camera capture a moving image while moving the stimulus source around the test animal, and the arithmetic control unit is configured to determine the visual response at a plurality of different stimulus source positions, The light irradiation angle at the timing when the determination is made is recorded in association with each other, and a critical angle that is a boundary between the light irradiation angle with visual reaction and the light irradiation angle without visual reaction may be obtained.
本発明では、反応範囲測定装置は、被検動物が配置される位置を中心として設けられた円弧状の軌道と、刺激源が円弧状の軌道の半径方向に向けて刺激を発するように固着され、軌道に沿って移動可能とされた可動台と、可動台の軌道に沿った移動を指示入力するための操作手段と、操作手段に対する指示入力に基づいて、可動台の可動台に沿った移動を制御するコントローラとをさらに備えるとよい。このような構成により、より少人数で視野範囲の測定を実施することができる。 In the present invention, the reaction range measuring device is fixed so that the arc-shaped trajectory provided around the position where the subject animal is arranged and the stimulation source emits stimulation in the radial direction of the arc-shaped trajectory. A movable table movable along the track, an operation means for inputting an instruction to move the movable table along the track, and a movement of the movable table along the movable table based on an instruction input to the operation means. It is good to further have a controller which controls. With such a configuration, the field-of-view range can be measured with a smaller number of people.
また、上記の課題を解決すべく、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上述のいずれかの反応範囲測定装置における演算制御部として機能させる。 In order to solve the above-described problems, a program according to the present invention causes a computer to function as an arithmetic control unit in any one of the reaction range measuring devices described above.
〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態に係る視野範囲測定装置１を当該装置により視野範囲を測定する対象であるイヌＤとともに示している。視野範囲測定装置１は、本発明の反応範囲測定装置の一例である。視野範囲測定装置１は、装置本体２と、水平カメラ３と、鉛直カメラ４と、頭部マーカ５と、光源部６とを備える。水平カメラ３及び鉛直カメラ４は装置本体２に接続される。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a visual field
装置本体２は、例えば、コンピュータシステムにより構成される。図２に示すように、装置本体２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（read only memory）、ハードディスクドライブ等の記憶部２０１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算制御部２０２、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示部２０３、キーボード、マウス、タッチパネル等の操作入力部２０４、シリアルポート、パラレルポート、ＵＳＢポート等の信号入出力部２０５等、を備える。
The apparatus
装置本体２の記憶部２０１には、演算制御部２０２にて実行されるプログラム、水平カメラ３及び鉛直カメラ４で撮影した画像ファイル、プログラムを実行して得られた出力結果が記録されたファイル等が記憶されている。
The
演算制御部２０２は、記憶部２０１に格納されているプログラムに従って、視野範囲測定装置１の各構成要素を制御するとともに、記憶部２０１に記憶された画像ファイルを処理し、視野範囲を求める演算を実行する。
The
表示部２０３は、演算制御部２０２による制御の下、水平カメラ３及び鉛直カメラ４が撮影した画像や各種の情報を表示する。操作入力部２０４は、オペレータの操作・指示を検出し、演算制御部２０２に伝達する入力手段である。信号入出力部２０５は、水平カメラ３、鉛直カメラ４等に対する制御信号を送受信するための入出力端子であり、適宜外部の装置とケーブル等を介して接続される。
The
水平カメラ３及び鉛直カメラ４は、例えばそれぞれＣＣＤカメラにより構成される。水平カメラ３と鉛直カメラ４は、予め撮影方向が直交するように配置される。水平カメラ３は撮影方向が水平となるように設置され、測定対象であるイヌＤを正面から撮影する。また、鉛直カメラ４は、撮影方向が鉛直下方となるように設置され、測定対象であるイヌＤを頭上から撮影する。水平カメラ３と鉛直カメラ４とは、同期して撮影を行う。
The
水平カメラ３及び鉛直カメラ４によって撮影された画像は信号入出力部２０５を介して装置本体２に取り込まれ、動画像を記録した画像ファイルとして記憶部２０１に格納される。
Images taken by the
図３（ａ）は頭部マーカ５の側面図であり、図３（ｂ）は頭部マーカ５の正面図である。頭部マーカ５は、イヌＤの頭頂部の位置を指し示すマーカであり、垂直板５１、水平板５２、及び保持脚５３を備える。垂直板５１及び水平板５２は、それぞれ１辺が５ｃｍ、厚さが５ｍｍ程度の正方形の平板であり、水平板５２は、垂直板５１の最下部から垂直板５１と直交する方向に延伸して設けられる。保持脚５３は、逆Ｔ字型の断面を有する部材で有り、水平板５２の下面に取り付けられる。保定者Ｐはこの保持脚５３を手の指で押えることで、各カメラが垂直板５１及び水平板５２を撮影するのを妨げることなく、頭部マーカ５をイヌＤの頭頂部に固定することができる。
FIG. 3A is a side view of the
図３（ｃ）は、垂直板５１の外壁面及び水平板５２の上面に描かれるマーカパターンＭの一例を示している。マーカパターンＭは、光源による照明の影響を受けにくくすべく、モノクロ（白黒二値）で描くことが好ましい。マーカパターンＭは、外枠部Ｍ１、マーカ判別子Ｍ２、及びマーカ識別子Ｍ３により構成される。外枠部Ｍ１は、所定の外寸及び内寸を有する正方形であり、黒色で描かれる。外枠部Ｍ１と垂直板５１及び水平板５２の端部との間には余白が設けられる。外枠部Ｍ１の内部には、マーカ判別子Ｍ２及びマーカ識別子Ｍ３が描かれる。マーカ判別子Ｍ２は、マーカであることを示すための図形である。各カメラで撮影した画像において、画像認識により外枠部Ｍ１とマーカ判別子Ｍ２を認識して、その位置にマーカがあることを判別することができる。マーカ識別子Ｍ３は、マーカの種類を識別するための図形である。垂直板５１の外壁面に描かれるマーカパターンＭと水平板５２の上面に描かれるマーカパターンＭとでは、異なるマーカ識別子Ｍ３が描かれる。例えば、垂直板５１の外壁面には黒色でマーカ識別子Ｍ３を描き、水平板５２の上面には白色でマーカ識別子Ｍ３を描いて、色によって識別するようにしてもよいし、図形の形状によって識別するようにしてもよい。このようにマーカ識別子Ｍ３を設けることで、各カメラで撮影した画像において、画像認識によりマーカ識別子Ｍ３を認識して、その位置あるマーカの種類を識別することができる。
FIG. 3C shows an example of the marker pattern M drawn on the outer wall surface of the
光源部６は、光源６１と光源マーカ６２とを備える。光源６１は、可視光を測定対象であるイヌＤに向けて照射する。光源６１は、白熱球、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子と必要に応じてレンズ、反射鏡等を備えて構成され、例えば眼下用ペンライトを流用することができる。光源マーカ６２は、光源部６の位置を指し示すマーカであり、予め定められた形状及び色彩を有する。光源マーカ６２は、光源６１の位置が少なくとも鉛直カメラ４によって撮影可能となるように設けられる。例えば、光源マーカ６２は、図４に示すように、光源６１の上部に設けられた平坦面に、頭部マーカ５と同様のマーカパターンＭを描くことにより設けるとよい。このとき、マーカ識別子Ｍ３は、頭部マーカ５で用いたものとは異なるものとする。
The
光源６１の上面だけでなく側面にもマーカパターンＭを設けてもよい。ただし、イヌＤを中心に光源部６を移動させながら測定を行うため、水平カメラ３では光源部６を撮影できない（あるいは、光源部６自体は撮影できるが、光源６１の側面が映りにくい）場合がある。このため、側面にマーカパターンＭを設けることは必須ではない。水平カメラ３で撮影した画像から光源部の垂直位置を常に得ることができるとは限らないことを前提とし、光源部６を垂直方向（上下）には移動させないようにして、光源部６の垂直位置は一定（例えば、最初に取得できた垂直位置、イヌＤの眼と同じ高さ、等）であるものとして扱い、垂直位置を逐一取得することを不要にするとよい。あるいは、が鉛直カメラ４で撮影した画像における光源６１の上面のマーカパターンＭのサイズに基づいて、垂直方向の位置を算出するようにしてもよい。
The marker pattern M may be provided not only on the upper surface of the
続いて、第１実施形態に係る視野範囲測定装置１を用いてイヌＤの視野範囲を測定する手順について、イヌＤの右眼の視野範囲を測定する場合を例に説明する。図５は第１実施形態の視野範囲測定装置１による視野範囲の測定手順を示すフローチャートである。
Subsequently, the procedure for measuring the visual field range of the dog D using the visual field
はじめに、イヌＤを保定台Ｔの上に載せる（ステップＳ１００）。次に、保定者Ｐは、水平カメラ３及び鉛直カメラ４の視界を遮らないようにイヌＤの脇からイヌＤを保定する（ステップＳ１１０）。その際に保定者Ｐは、頭部マーカ５の保持脚５３をイヌＤの頭頂部に押し当てながら保定をする。これにより、頭部マーカ５とイヌＤの頭部との相対位置関係が固定され、頭部マーカ５の位置及び向きからイヌＤの目の位置を演算により求めることができるようになる。光を眼に照射した状態では、反射光の影響によりパターン学習等の画像認識技術によって眼の位置を推定するのが困難となるが、頭部マーカ５との相対位置関係から眼の位置を特定する上記の手法は、眼に光を当てた状態でも眼の位置を推定することができる。
First, the dog D is placed on the holding table T (step S100). Next, the retainer P holds the dog D from the side of the dog D so as not to block the field of view of the
そして、保定台Ｔの上にイヌＤを載せて保定した状態で、水平カメラ３及び鉛直カメラ４とイヌＤの頭部との相対位置を調整する（ステップＳ１２０）。具体的には、イヌＤの頭部、頭部マーカ５、及び光源部６の光源マーカ６２が水平カメラ３及び鉛直カメラ４の撮影視野に入るように位置を調整する。
And the relative position of the
イヌＤと各カメラとの相対位置の調整後、水平カメラ３及び鉛直カメラ４による撮影を開始する（ステップＳ１３０）。そして、光源部６によりイヌＤの眼に光を当て、イヌＤを中心に光源部６を移動させながら、撮影を続ける（ステップＳ１４０）。このとき、図６に示したように、光源部６は、イヌＤの右後方から移動を開始し、イヌを中心に左前方まで、所望の角度ステップ（例えば５度）毎に、２秒程度以上、静止しながら順次移動をさせる。静止時間は各角度においてイヌＤの反応の有無を判定するための画像を撮影するのに十分な時間である。測定に必要な範囲の移動を終えると、撮影を終了する（ステップＳ１５０）。
After adjustment of the relative position between the dog D and each camera, photographing by the
続いて、演算制御部２０２により、記憶部２０１に記録された画像を解析して、イヌＤの眼を通りＹ軸と平行な直線に対する光源部６の照射方向の角度毎にイヌＤの視覚反応の有無を判定する（ステップＳ１６０）。
Subsequently, the
図７は、ステップＳ１６０の詳細な手順を示すフローチャートである。画像解析を開始すると、演算制御部２０２ははじめに座標系を決定する（ステップＳ２００）。すなわち、演算制御部２０２は、水平カメラ３で撮影した画像に映る頭部マーカ５の形状から縦（Ｚ）成分と横（Ｘ）成分、鉛直カメラ４で撮影した画像に映る頭部マーカ５の形状から奥行き（Ｙ）成分と横（Ｘ）成分を取得し、前述のＸ、Ｙ、Ｚの各成分を頭部マーカ５の三次元モデルにフィッティングして、頭部マーカ５の一点を原点とする三次元座標系を決定する。
FIG. 7 is a flowchart showing a detailed procedure of step S160. When image analysis is started, the
続いて、水平カメラ３及び鉛直カメラ４で同時刻に撮影されたフレームでの眼の位置をオペレータが指定する（ステップＳ２１０）。演算制御部２０２は、三次元座標系における指定された眼の位置の三次元座標を算出する（ステップＳ２２０）。頭部マーカ５と眼との相対位置関係は固定されているので、一度眼の位置を指定しさえすれば、イヌＤが頭を動かしても頭部マーカ５の位置から眼の位置を逐次推定することができる。
Subsequently, the operator designates the eye position in a frame photographed at the same time by the
次に、水平カメラ３及び鉛直カメラ４で撮影した動画像について、解析対象とする時間範囲を指定する（ステップＳ２３０）。この時間範囲は、光源部６が静止され、照射方向が一定となっている時間範囲とするとよい。
Next, a time range to be analyzed is specified for the moving images taken by the
続いて、動画像に映る頭部マーカ５を基準に、解析対象とする時間範囲内における眼の位置を推定する（ステップＳ２４０）。そして、推定された眼の位置の画像を解析し、眼球運動の有無、瞬きの回数等に基づいて、光源に対する視覚反応の有無を判定する（ステップＳ２５０）。例えば瞬きの回数に基づき判定する場合には、画像処理により眼の輪郭を抽出し、輪郭の高さが所定の閾値を下回ったときに瞬きをしたことを検出して瞬きの回数を計数するとよい。
Subsequently, the eye position within the time range to be analyzed is estimated based on the
また、視覚反応の有無を判定した各タイミングにおける、イヌＤの眼を通りＹ軸と平行な直線と、イヌＤの眼と光源マーカ６２とを結ぶ直線とがなす角度（以下では「光照射角度」という）を求める（ステップＳ２６０）。具体的には、水平カメラ３及び鉛直カメラ４で撮影した画像からイヌＤの眼、頭部マーカ５、光源マーカ６２の３点の三次元位置座標を求め、さらに下記の式によりイヌＤの眼を通りＹ成分のみを持つベクトルＶ１と、イヌＤの眼から光源マーカ６２に向かうベクトルＶ２との内積及び外積を求め、逆正接関数にて光照射角度θを算出する。
なお、頭部マーカ５を基準とした三次元座標系において向きが不変の直線であれば、光照射角度の基準にＹ軸と平行な直線以外の直線を用いてもよい。例えば保定者Ｐが頭部マーカ５をイヌＤの正面方向からずらして保持している場合等に、角度算出の基準となる方向をオペレータが指定し、その方向を向いたベクトルをＶ１として上記の式により光照射角度θを求めるようにするとよい。また、視覚反応の有無の判定と角度の算出は並行して行ってもよい。
Note that a straight line other than a straight line parallel to the Y axis may be used as a reference for the light irradiation angle as long as the direction is a straight line in the three-dimensional coordinate system with the
演算制御部２０２は、判定結果と光照射角度を対応づけて記憶部２０１に記録する（ステップＳ２７０）。ステップＳ２７０に続き、更に解析を続けるかを判断する（ステップＳ２８０）。さらに解析を続ける場合（ステップＳ２８０；Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２３０に戻す。一方、解析を続けない場合（ステップＳ２８０；Ｎｏ）には、解析処理を終了する。
The
演算制御部２０２は、視覚反応の有無の判定結果と、判定をしたときの光照射角度とを対応付けて記憶部２０１に記録する。そして、視覚反応があった光照射角度と無かった光照射角度との境界を臨界角度として求める。右眼の測定の場合、図８に示したように、すなわち右後方寄りの臨界角度が外側臨界角度θ１、左前方よりの臨界角度が内側臨界角度θ２となる。
The
〔第２実施形態〕
図９は第２実施形態に係る視野範囲測定装置１’を当該装置により視野範囲を測定する対象であるイヌＤとともに示している。第１実施形態の視野範囲測定装置１と比べ、より少ない人数で測定を行うことができる。具体的には、本実施形態の視野範囲測定装置１’は、光源部６を移動させる搬送機構７を備えている点、及びリアルタイムで視覚反応の有無の判定と角度の算出を行う点で、第１実施形態の視野範囲測定装置１と異なっている。その他の構成については第１実施形態の視野範囲測定装置１と共通であるため、ここでの説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 9 shows a visual field
搬送機構７は、軌道７１と、台車７２と、操作スイッチ７３とを備える。装置本体２が台車７２のコントローラとして機能する。
The
軌道７１は、保定台の周囲に円弧状の軌道として設けられる。台車７２には、光源部６が、光の照射方向が円弧状の軌道７１の半径方向となるように固定される。操作スイッチ７３に対する操作に応じて、軌道７１上を台車が移動する。操作スイッチ７３は移動方向を指示するための２つのペダルを備えた足踏みスイッチとして構成される。操作スイッチ７３は、装置本体２の信号入出力部２０５に接続される。操作スイッチ７３に対する操作は、コントローラとして機能する装置本体２を介して台車７２に伝えられ、操作スイッチ７３が押されている間、指示された移動方向に所定の速度で台車７２が移動する。操作スイッチ７３が押下げ状態から解放されると、台車７２は所定時間（例えば２秒程度）静止し、静止中の操作スイッチ７３に対する操作は無効とされるように構成される。
The
続いて、第２実施形態に係る視野範囲測定装置１’の使用方法を説明する。図１０は視野範囲測定装置１’による視野範囲の測定手順を示すフローチャートである。
Subsequently, a method of using the visual field
はじめに、イヌＤを保定台Ｔの上に載せる（ステップＳ３００）。次に、保定者Ｐは、水平カメラ３及び鉛直カメラ４の視界を遮らないようにイヌＤの脇からイヌＤを保定する（ステップＳ３１０）。その際に保定者Ｐは、頭部マーカ５の保持脚５３をイヌＤの頭頂部に押し当てながら保定をする。
First, the dog D is placed on the holding table T (step S300). Next, the retainer P holds the dog D from the side of the dog D so as not to block the field of view of the
そして、保定台Ｔの上にイヌＤを載せて保定した状態で、水平カメラ３及び鉛直カメラ４とイヌＤの頭部との相対位置を調整する（ステップＳ３２０）。具体的には、イヌＤの頭部、頭部マーカ５、及び光源部６の光源マーカ６２が水平カメラ３及び鉛直カメラ４の撮影視野に入るように位置を調整する。なお、ステップＳ３２０の調整は、イヌＤを保定台Ｔに載せる前にあらかじめ行っておくようにしてもよい。
And the relative position of the
イヌＤと各カメラとの相対位置の調整後、水平カメラ３及び鉛直カメラ４による撮影を開始する（ステップＳ３３０）。そして、保定者Ｐが操作スイッチ７３を操作して台車７２と光源部６を所望の光照射角度となる位置まで移動させる（ステップＳ３４０）。なお、台車を移動している最中は、水平カメラ３及び鉛直カメラ４による撮影を一時停止するとよい。台車７２は位置を移動する毎に所定時間静止し、その静止している間に演算制御部２０２は、水平カメラ３及び鉛直カメラ４が撮影した画像をリアルタイムで解析して、視覚反応の有無の判定と光照射角度とを算出し表示部２０３に表示するとともに、判定結果と光照射角度を対応づけて記憶部２０１に記録する（ステップＳ３５０）。保定者Ｐは、さらに測定を続けるか否かを判断し、測定を続ける場合（ステップＳ３６０；Ｙｅｓ）、処理をステップＳ３４０に移す。一方、測定を終了する場合（ステップＳ３６０；Ｎｏ）には、水平カメラ３及び鉛直カメラ４は撮影を終了し、演算制御部２０２は、記憶部２０１に記録した判定結果と光照射角度とに基づいて臨界角度を算出して記憶部２０１に記録するとともに表示部２０３に表示をし（ステップＳ３７０）、測定を終了する。
After adjustment of the relative position between the dog D and each camera, photographing by the
本実施形態の視野範囲測定装置１’では、上記のような構成及び使用方法により、リアルタイムで反応の有無を確認しつつ、台車７２を移動して光照射角度を変えられるので、素早く、且つ、高い精度で臨界角度を測定することができる。特に、臨界角度の近傍で細かく位置を変更して測定すれば、測定の精度を高めることができる。
In the field-of-view
光源による光の照射範囲に目の位置が含まれるように、目の位置に追随させて光源の向きを制御するよう構成すると更によい。 More preferably, the direction of the light source is controlled by following the eye position so that the eye position is included in the light irradiation range of the light source.
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
[Modification of Embodiment]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
例えば、上記実施形態では、光源マーカ６２は、光源６１の上面にマーカパターンを描くことにより設けられたが、図１１に示すように、光源６１の外周を覆う円筒形の部材を光源マーカ６２としてもとよい。各カメラで撮影した画像内で光源マーカ６２を判別し易くするために、光源マーカ６２には判別用のパターン（例えば図形や色彩による）を描くようにするとよい。このように光源マーカ６２を円筒形の部材とすれば、光源部６の位置や向きを変えても水平カメラ３及び鉛直カメラ４によって捕らえやすく、その位置を正確に把握することができる。
For example, in the above embodiment, the
また、頭部マーカ５の形状やマーカパターンの形状、模様、色彩についても上記の実施形態に限定されず、画像処理により認識可能であればいかなる形状、模様、色彩としても構わない。
Further, the shape of the
また、上記実施形態では、感覚刺激として光による視覚的刺激に対する反応範囲を測定する場合を例に説明したが、指向性のある刺激であれば視覚以外の感覚に対する刺激でもよい。たとえば、聴覚刺激に対する反応範囲を測定すべく、刺激源として指向性の高いスピーカを用いて、音に対する反応の方向依存性や反応範囲を測定するようにしてもよい。 Moreover, although the case where the reaction range with respect to the visual stimulus by light was measured as an example was demonstrated in the said embodiment, the stimulus with respect to senses other than a vision may be sufficient as long as it is a directional stimulus. For example, in order to measure the response range to an auditory stimulus, a speaker with high directivity may be used as a stimulus source, and the direction dependency of the response to sound and the reaction range may be measured.
１、１’ 視野範囲測定装置
２ 装置本体
３ 水平カメラ
４ 鉛直カメラ
５ 頭部マーカ
６ 光源部
７ 搬送機構
５１ 垂直板
５２ 水平板
５３ 保持脚
６１ 光源
６２ 光源マーカ
７１ 軌道
７２ 台車
７３ 操作スイッチ
２０１ 記憶部
２０２ 演算制御部
２０３ 表示部
２０４ 操作入力部
２０５ 信号入出力部
Ｄ イヌ
Ｐ 保定者
Ｔ 保定台
Ｍ マーカパターン
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記被検動物に指向性のある刺激を与える刺激源と、
前記刺激源に取り付けられた刺激源マーカと、
前記被検動物、前記頭部マーカ及び前記刺激源マーカが同時に映る動画像を鉛直上方から撮影する鉛直カメラと、
前記被検動物、前記頭部マーカ及び前記刺激源マーカが同時に映る動画像を前記鉛直カメラと同期して前記被検動物を水平方向から撮影する水平カメラと、
前記鉛直カメラ及び前記水平カメラで同期して撮影した動画像に基づき、指向性のある刺激に対し前記被検動物が反応する角度範囲を求める演算制御部と
を備える反応範囲測定装置。 A head marker placed on the head of the subject animal;
A stimulus source for providing a directional stimulus to the test animal;
A stimulus source marker attached to the stimulus source;
A vertical camera that captures a moving image in which the subject animal, the head marker, and the stimulus source marker are simultaneously reflected;
A horizontal camera that photographs the subject animal from a horizontal direction in synchronization with the vertical camera, a moving image in which the subject animal, the head marker, and the stimulus source marker are simultaneously shown;
A reaction range measurement device comprising: an arithmetic control unit that obtains an angle range in which the subject animal reacts to a directional stimulus based on a moving image that is captured in synchronization with the vertical camera and the horizontal camera.
前記演算制御部は、前記被検動物の視野の角度範囲を求めることを特徴とする、請求項１に記載の反応範囲測定装置。 The stimulation source is a light source that irradiates light to one eye of the subject animal,
The reaction range measuring apparatus according to claim 1, wherein the calculation control unit obtains an angle range of a visual field of the subject animal.
前記鉛直カメラ及び前記水平カメラで撮影した動画像に映る前記頭部マーカの形状に基づき、前記頭部マーカの位置を基準とする三次元座標系を決定し、
前記鉛直カメラ及び前記水平カメラで撮影した動画像の特定のフレームにおける前記被検動物の眼の位置の指定を受け付け、
決定した三次元座標系、及び指定された前記特定のフレームにおける眼の位置に基づき、眼の位置の三次元座標を算出し、
前記鉛直カメラ及び前記水平カメラで撮影した動画像における前記当該のフレーム以外の他のフレームにおける前記被検動物の眼の位置を、当該他のフレームにおける前記頭部マーカの位置を基準に推定する
ことを特徴とする請求項２に記載の反応範囲測定装置。 The arithmetic control unit is
Based on the shape of the head marker reflected in the moving image captured by the vertical camera and the horizontal camera, determine a three-dimensional coordinate system based on the position of the head marker,
Accepting designation of the eye position of the subject animal in a specific frame of a moving image taken by the vertical camera and the horizontal camera,
Based on the determined three-dimensional coordinate system and the eye position in the specified specific frame, calculate the three-dimensional coordinates of the eye position;
Estimating the position of the eye of the subject animal in a frame other than the frame in the moving image captured by the vertical camera and the horizontal camera based on the position of the head marker in the other frame. The reaction range measuring device according to claim 2, wherein:
前記鉛直カメラ及び前記水平カメラで撮影した動画像の各フレームに対応するタイミングにおける前記被検動物の眼の位置、前記頭部マーカの位置、及び前記刺激源マーカの位置の三次元座標を算出し、
算出した前記被検動物の眼の位置、前記頭部マーカの位置、及び前記刺激源マーカの位置の三次元座標に基づき各フレームに対応するタイミングにおける前記被検動物の眼の位置を通り前記三次元座標系において向きが不変の直線と、前記被検動物の眼の位置と前記刺激源マーカとを結ぶ直線とがなす光照射角度を算出する
ことを特徴とする請求項３に記載の反応範囲測定装置。 The arithmetic control unit is
Calculate the three-dimensional coordinates of the eye position of the subject animal, the position of the head marker, and the position of the stimulus source marker at the timing corresponding to each frame of the moving image captured by the vertical camera and the horizontal camera. ,
Based on the calculated three-dimensional coordinates of the eye position of the subject animal, the position of the head marker, and the position of the stimulus source marker, the third order passes through the eye position of the subject animal at a timing corresponding to each frame. 4. The reaction range according to claim 3, wherein a light irradiation angle formed by a straight line whose direction is unchanged in the original coordinate system and a straight line connecting the eye position of the subject animal and the stimulus source marker is calculated. measuring device.
動画像における推定した前記被検動物の眼の位置を解析して前記被検動物の視覚反応の有無を判定し、
視覚反応の判定の結果と、当該判定をしたタイミングにおける前記光照射角度とを対応付けて記録する
ことを特徴とする請求項４に記載の反応範囲測定装置。 The arithmetic control unit is
Analyzing the estimated eye position of the test animal in a moving image to determine the presence or absence of a visual reaction of the test animal,
The reaction range measurement device according to claim 4 , wherein the determination result of the visual reaction is recorded in association with the light irradiation angle at the timing of the determination.
前記演算制御部は、
複数の異なる前記刺激源の位置において、視覚反応の判定の結果と、当該判定をしたタイミングにおける前記光照射角度とを対応付けて記録し、
視覚反応がある前記光照射角度と視覚反応が無い前記光照射角度との境界である臨界角度を求める
ことを特徴とする請求項５に記載の反応範囲測定装置。 The vertical camera and the horizontal camera, the stimulus source and the shooting a moving image while moving around the subject animal,
The arithmetic control unit is
In a plurality of different positions of the stimulus source, the result of the visual reaction determination and the light irradiation angle at the timing of the determination are recorded in association with each other,
The reaction range measuring device according to claim 5, wherein a critical angle that is a boundary between the light irradiation angle with visual reaction and the light irradiation angle without visual reaction is obtained.
前記刺激源が前記円弧状の軌道の半径方向に向けて刺激を発するように固着され、前記軌道に沿って移動可能とされた可動台と、
前記可動台の前記軌道に沿った移動を指示入力するための操作手段と、
前記操作手段に対する指示入力に基づいて、前記可動台の前記可動台に沿った移動を制御するコントローラと
をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の反応範囲測定装置。 An arc-shaped trajectory provided around the position where the subject animal is disposed;
A movable table fixed so that the stimulation source emits stimulation in a radial direction of the arc-shaped track, and movable along the track;
Operation means for inputting an instruction to move the movable table along the trajectory;
The reaction range measurement according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a controller that controls movement of the movable table along the movable table based on an instruction input to the operation means. apparatus.
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