WO2009080792A1 - Verfahren zur ermittlung von eigenschaften bzw. ermittlung und/oder verfolgung der position eines charakteristischen augenbestandteils - Google Patents

Verfahren zur ermittlung von eigenschaften bzw. ermittlung und/oder verfolgung der position eines charakteristischen augenbestandteils Download PDF

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WO2009080792A1
WO2009080792A1 PCT/EP2008/068107 EP2008068107W WO2009080792A1 WO 2009080792 A1 WO2009080792 A1 WO 2009080792A1 EP 2008068107 W EP2008068107 W EP 2008068107W WO 2009080792 A1 WO2009080792 A1 WO 2009080792A1
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WO
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characteristic
eye
tracking
determining
image
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Application number
PCT/EP2008/068107
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Schuhrke
Günter Meckes
Keith Thornton
Original Assignee
Carl Zeiss Surgical Gmbh
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Publication date
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for determining properties or determining and / or tracking the position of a characteristic eye component according to the preamble of claim 1 and an apparatus for carrying out the method according to claim 12.
  • LASIK refractive errors of the human eye
  • Another example of this is a cataract surgery in which a natural lens of the human eye, which has become clouded, is replaced by an artificial lens.
  • the surgeon performs such an intervention under a surgical microscope. After a circular opening of the anterior capsule leaf, the lens is usually shattered and aspirated. Subsequently, an artificial lens is inserted into the empty capsular bag.
  • a surgical microscope for eye surgery which superimposes a pattern on the eye to be operated on.
  • the pattern may provide a help position for setting the cutting position, but it may also serve as a guide in the placement of toric intraocular lenses, or it may also be an aid in introducing a suture in a corneal transplant.
  • For the positioning of the mus- In the right place it is necessary to determine the position of the pupil on the eye to be treated. Ideally, the position is always redefined during the operation, so tracked, as it may come during the procedure to movements of the entire eye and thus the pupil.
  • the invention has for its object to develop a method for determining properties or determining and / or tracking the position of a characteristic eye component during an eye treatment or diagnosis, which works quickly and yet reliable.
  • the object is achieved according to the invention by a method for determining properties or determining and / or tracking the position of a characteristic eye component with the features of claim 1.
  • essential properties such as the radius or position, preferably of the center of characteristic ocular components, during an ocular examination or treatment are determined by looking for the characteristic ocular component in a first image taken by an ocular eye during ophthalmic treatment or diagnosis and giving it a characteristic size is derived.
  • This characteristic quantity is used to more quickly and easily locate the characteristic eye component in each additional image of the same eye taken with the same camera as part of the same eye examination or treatment.
  • the localization takes place in each case with methods of image processing, preferably a correlation method or an edge detection method or other known methods automatically.
  • the invention is based on the idea at the beginning of the eye examination or treatment, as long as it is not too time critical to claim a little more time to derive in a somewhat more complex but very reliable process step characterizing the ocular component size, which subsequently during The remaining course of the eye examination or treatment can be used to use in a then simplified method, this as a known size and thus faster derive the value of the eye component to be determined very quickly and just as reliably.
  • the same principle of an image processing method is used in the localization in the first image and in the tracking process in the localization in all subsequent images. That the localization takes place in each case with correlation, edge detection or a corresponding method, which was selected.
  • This has the advantage that only one method principle has to be programmed and the localization method and the tracking method only differ in that due to the consideration of the characteristic variable in the tracking method in this part of the method a part of the method can be skipped. The localization process is thus shortened and thus faster.
  • the limbus or pupil radius is derived as the characteristic variable, so that it is already known for the tracking method, ie for the second and each further localization of the characteristic eye component, how large the characteristic eye component to be sought is.
  • This advantageous idea is based on the knowledge that the size of the sought-after characteristic object only changes significantly in the course of the method when the recording conditions change, otherwise it remains approximately constant. An object in an image whose size is already known, is much easier and faster to find than an object of which nothing is known.
  • the radius of the characteristic ocular component is determined in a localization method in that the image detail to be analyzed in each case correlates with annular comparison objects of different radii becomes.
  • the best match for the comparison object is determined in each case and based on the comparison of the best match values the best among all absolutely optimal match and thus the comparison object determines the size of the characteristic object to be searched for.
  • the respective maximum response of the correlation function, which results in the correlation with the image section is plotted against the radius of the comparison object, resulting in a function which always forms a maximum when the radius is good to the radius of a circular or annular characteristic eye component in the image section fits.
  • the maximum which results at the largest radius belonging to a maximum value, corresponds to the radius of the largest annular object in the image detail and thus to the limbus radius; what was detected in the course of this procedure.
  • the determination of the radius based on the correlation with annular comparison objects of different sizes has proven to be a method which is superior to conventional edge detection methods, above all because it is extremely reliable and less susceptible to disturbances. Even if the surgeon covers a part of the eye with an instrument at the beginning of the procedure, the radius can be found reliably, since the annular character of the limbus or pupillary margin is maintained as long as the eye is not completely covered.
  • a particularly reliable, rapid and advantageous method for locating annular characteristic ocular components, such as the limbus or the pupil edge, is to convolve the image with an annular comparative object constructed of two concentric annular components between which folding occurs during folding ,
  • the comparison object or the filter has at least two components, the possibility arises in each case a component of the eye area outside the density transition, z.
  • the density transition can thus be strengthened to a certain extent via the convolution with the filter.
  • the optimal match with the template or filter, which are used depending on the method then arises when the inner ring of the comparison object z. B. on the Iris, the outer z. B. on the Sclera and thus the transition region is thus in this case includes the limbus of the two annular components.
  • the limbus center comes into coincidence with the center of the comparison object.
  • the comparison object may as well be composed of annular segments. It is only essential for the method that overall the annular character of the comparison object is maintained. Especially in the border area of the image, it is even better to use only ring segments. In the case of these ring segments, it is preferable to expose the region which lies at the edge at which the comparison object approaches the correlation and thus also the limbus in the image. With the correlation, the comparison object thus better corresponds to the object to be found, which, as soon as it reaches the edge area of the image, is likewise partially cut off.
  • This method has proved to be particularly advantageous for the near-real-time analysis of the further images of the eye detail, since it can be carried out extremely quickly by specifying a known radius for the comparative object to be correlated and because of the respective averaging which permits any detection of an annular object As soon as only the ring-shaped character is reasonably visible, even if a part of the ring is covered, it can be regarded as extremely reliable, especially in the later course of the operation, during which many surgeries are necessary and thus many disturbances affect the limbus.
  • a radius derived in a first localization method in all other tracking methods in which the same characteristic eye component is to be determined in the image section, but can also be used very advantageously if, for example, working with an edge detection method.
  • this is often followed by a Hough transformation in which ring-shaped objects are found in a picture binarized by means of edge detection, wherein the known radius can be used to check whether this is due to the Hough transformation determined annular object actually corresponds to the eye component to be sought.
  • this method is not accelerated, but at least reliable.
  • the color channel which is most suitable for carrying out the localization of the ocular components in the tracking procedure is determined as the characteristic variable, in particular when taking a multicolor digital image, and is used as the basis.
  • the color channel which is then used as the gray scale image for the localization process.
  • the respectively suitable color channel is generally the one in which the sought-after characteristic eye component, for example the limbus or the pupil edge, has the greatest density transition, ie the greatest contrast jump. This can also be a combination of multiple color channels.
  • This color channel is then advantageously used for all further localizations of the characteristic ocular component in the tracking procedure, in the analysis of all further recordings. It can be assumed that this color channel is also very suitable for the following shots and refrained from redefining it for each image. This significantly increases the speed of each tracking method used. Regardless of which algorithm is used, this makes it easier to provide real-time analysis.
  • the characteristic size which is determined after the one-time localization of the characteristic ocular component and repeatedly used in the further method is a threshold value.
  • Setting absolute thresholds for binarizing or segmenting a digital image is always extremely critical and often flawed. There is always a tightrope between leaving too much data and eliminating it for the evaluation of important data, especially with the big differences between eyes and especially between diseased eyes.
  • the iris is extremely bright, the pupil very dark - almost black - another time the pupil is light or milky due to a cataract and the iris can be dark brown, almost black. There are even cases in which the iris and pupil are nearly identical in color, which is why the determination of an absolute threshold is extremely error-prone and difficult, especially for these recordings.
  • the initial localization of a characteristic eye component such as the boundary between sclera and iris or between iris and pupil can advantageously be found by binarizing the digital image of the eye detail using an edge detection method and binarizing the image Hough transformation two nested circles are determined.
  • the Hough transform is a very suitable means of reliably finding the two transitions from which the center of the iris or pupil can subsequently be derived.
  • Performing Hough transforms is time consuming and therefore incapable of quickly analyzing all images taken during an eye exam or treatment, so that assistance can then be displayed in approximately the same image of the eye.
  • another method is advantageously used for tracking, ie for determining the position of the characteristic eye components in the following photographs.
  • the threshold is used to separate the pupil from the iris, thereby determining the pupil to determine its center.
  • This method can equally well be used for the sclera-iris border. It is only important that the threshold value used for the threshold value formation is derived from the first method step, in which the characteristic eye feature is determined by means of a Hough transformation, and that this threshold value is maintained for the further recordings. This method also makes it possible to ensure a very reliable localization of the characteristic visual components, at least for all follow-up images.
  • the characteristic variable which is used for all further recordings is preferably always automatically adapted when the recording conditions at the camera are changed.
  • the radius will be adjusted accordingly whenever the zoom factor on the camera is changed.
  • the color channel selection or threshold may need to be adjusted if the camera's shooting mode is changed. If, for example, the lighting or the sensitivity of the camera is changed, this can have a significant effect on the contrast conditions. In this case, it is very advantageous to make an adjustment.
  • this adaptation can also take place in that the localization method which is more time-consuming again is carried out and a new radius, threshold value or color channel is selected. However, this disrupts the procedure and leaves the surgeon unaided for a while.
  • FIG. 1 shows schematically an apparatus for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a flow chart for explaining an advantageous embodiment of the method according to the invention by means of a convolution with a ring filter
  • FIG. 3 shows an example of an advantageous ring filter superimposed on a receptacle of an eye cutout
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the basic structure, as it is typical for an eye treatment in which the method according to the invention can be used particularly advantageously.
  • the patient's eye 1 to be treated which is illuminated by a light source (not shown), is observed firstly by means of an eyepiece 2 and secondly by means of a video camera 3, whereby the observation beam path is split by a beam splitter 4 into two observation beam paths for the observing instruments becomes.
  • the data recorded on the video camera 3 are transferred to a computing unit 5, where the data is stored and analyzed.
  • the pattern generation unit 6 can be embodied, for example, as a projector with an annular LED display which superimposes a pattern in the observation beam path of the eye via the beam splitter 4.
  • the eye 1 is continuously recorded digitally in very short time sequences with the camera 3, or analog data is converted into digital data and the digital data of the recording of the eye detail, as it is, for example, in Fig. 3 (to illustrate the comparison object with superimposed ring filter) can be seen, transmitted to the arithmetic unit 5.
  • the eye center and the limbus radius are determined, so that the optimum cutting position for the cut, for the removal of the clouded and for insertion of the artificial lens, can be determined.
  • the image seen by the surgeon's eye 7 through the eyepiece 2 is superimposed on a pattern generated at the pattern generating unit 6 indicating this cutting position.
  • the eye of the surgeon 7 always sees during the treatment the optimal cutting position for preparing the cut.
  • a first method step 8 the image of a section of an eye to be treated, as can be seen in FIG. 3, is recorded on the camera 3.
  • this image is folded on the arithmetic unit 5 with the ring filter 14 shown schematically in FIG.
  • the ring filter 14 includes two concentric rings 15 and 16, which are placed symmetrically in Fig. 3 around the examined limbus 17.
  • the ring filter 14 is normalized such that the outer ring 15 provides positive contributions to the filter response while the inner ring 16 gives negative contributions.
  • the ring filter 14 is normalized so that the filter response in the convolution with a gray area is zero. This means that the two rings 15 and 16 are weighted according to their area proportions in the image. This ring filter 14 is now folded at the beginning of the localization step 9 with the image detail, that is, the filter response is determined at each point of the image.
  • FIG. 4 The result of the convolution with a ring filter 14 as shown in FIG. 3, ie the filter response when the filter radius and the radius of the limbus 17 are approximately identical, is shown in FIG. 4 as an example.
  • the maximum filter response results, which is shown bright here.
  • the center of the bright area corresponds to the eye center and, as such, is transferred to the pattern generation unit 6. The exact determination of this However, the center is only possible if the radius of the limbus 17 or the radius of the most suitable ring filter 14 has been determined. At the beginning of the process step 9 this is still unknown.
  • a folding of the image section with ring filters 14 for a radius region to be examined is carried out in a method step 10.
  • the image is in each case folded with a ring filter 14 of another radius and determines the respective maximum filter response.
  • the resulting maximum filter responses are each plotted over the associated radius.
  • a curve results, as shown for example in FIG.
  • the curve shows a distinct peak. It is found out that the first pronounced maximum starting from the largest radius always represents the filter response, for a filter whose radius corresponds to the radius of the limbus 17. Therefore, the radius at which the first distinct maximum is seen is defined as the radius of the limbus 17.
  • the center of the limbus 17 corresponds to the location of the maximum filter response, which was determined in the case with the ring filter 14 whose radius corresponds to the radius of the limbus 17.
  • this radius of the limbus 17 is held on a memory unit, so that it is available for further processes.
  • a further image of the eye detail is taken, which is now to be analyzed as soon as possible, so that subsequently assistance for the surgeon can be superimposed into this image by means of a pattern generation unit 6.
  • a ring filter 14 whose radius corresponds to the radius stored in method step 11.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften bzw. Ermittlung und/oder Verfolgung der Position eines charakteristischen Augenbestandteils, während einer Augenuntersuchung oder -behandlung. Erfindungsgemäß wird ein digitales Bild zumindest eines Ausschnittes eines Auges mit der Kamera aufgenommen und in diesem Bild mittels eines Lokalisierungsverfahrens der charakteristische Augenbestandteil anhand eines Bildverarbeitungsverfahrens ermittelt. Sobald dieser bekannt ist wird daraus wenigstens eine, für den ermittelten Augenbestandteil kennzeichnende Größe abgeleitet. Anschließend wird wenigstens ein weiteres digitales Bild des Augenausschnittes mit derselben Kamera aufgenommen und darin der Augenbestandteil in einem Nachführverfahren erneut lokalisiert. Im Nachführverfahren wird die vorab abgeleitete, kennzeichnende Größe berücksichtigt, wodurch dieses zuverlässiger und/oder schneller arbeiten kann.

Description

Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften bzw. Ermittlung und/oder Verfolgung der Position eines charakteristischen Augenbestandteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Eigenschaften bzw. Ermitteln und/oder Verfolgen der Position eines charakteristischen Augenbestandteils nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 12.
Derartige Verfahren sind aus dem Bereich der Augenchirurgie und Augendiagnostik bekannt.
Beispielsweise bei der Hornhautchirurgie zur Beseitigung von Fehlsichtigkeiten des menschlichen Auges (LASIK), bei der ein Teil der Hornhaut mittels eines Lasers abgetra- gen 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.
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 zer- trümmert und abgesaugt. Anschließend wird in den leeren Kapselsack eine künstliche Linse eingesetzt.
Aus der DE 10 2004 055683 A1 ist ein Operationsmikroskop für die Augenchirurgie bekannt, das dem zu operierenden Auge ein Muster überlagert. Das Muster kann eine Hilfe- Stellung zum Ansetzen der Schnittposition geben, es kann aber auch als Orientierungshilfe beim Einsetzen torischer Intraokularlinsen dienen oder auch eine Hilfestellung beim Einbringen einer Naht bei einer Hornhauttransplantation sein. Zur Positionierung des Mus- ters an der richtigen Stelle ist es notwendig, die Position der Pupille an dem zu behandelnden Auge zu bestimmen. Idealerweise wird die Position auch während der Operation immer wieder neu bestimmt also nachgeführt, da es während des Eingriffs zu Bewegungen des gesamten Auges und damit der Pupille kommen kann.
Auch für andere Anwendungen im Bereich der Augenchirurgie ist es von fundamentaler Bedeutung, die Position der Pupille zu bestimmen, um aus ihr die Position oder den Durchmesser der Iris des zu behandelnden Auges abzuleiten. 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 DE 101 08 797 A1 genauer eingegangen.
Es sind einige Verfahren bekannt, bei denen anhand der aktuellen Aufnahme des zu ope- rierenden Augenabschnitts, welche mit der Kamera am Operationsmikroskop gewonnen wird, die Position der Pupille ermittelt wird. Sowohl in der DE 10 2004 055 683 A1 als auch in der DE 101 08 797 A1 werden Verfahren vorgeschlagen, bei denen als erstes anhand einer Schwellwertbildung ein Binärbild erzeugt wird, um die dunklen Bereiche im Bild zu bestimmen. Danach wird nach dem größten zusammenhängenden Bereich in den dunklen Regionen gesucht, welcher als Pupille identifiziert wird. Um den Rand der Pupille detaillierter zu bestimmen, wird bei diesem Verfahren üblicherweise eine Kantendetektion vorgenommen.
Den meisten Verfahren ist gemeinsam, dass sie die gesuchten Augenbestandteile zwar einigermaßen zuverlässig finden, allerdings sind sie, je genauer sie konzipiert sind, umso langsamer. Damit ist es in der Regel nicht möglich, von jedem während der Operation in schneller Abfolge aufgenommenen Bild sofort eine exakte Analyse vorzunehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ermitteln von Eigenschaften bzw. Ermitteln und/oder Verfolgen der Position eines charakteristischen Augenbestandteils während einer Augenbehandlung oder - diagnose zu entwickeln, welches schnell und dabei trotzdem zuverlässig arbeitet. Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zum Ermitteln von Eigenschaften bzw. Ermitteln und/oder Verfolgen der Position eines charakteristischen Augenbestandteils mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Erfindungsgemäß werden wesentliche Eigenschaften, wie beispielsweise der Radius oder die Position, vorzugsweise des Zentrums charakteristischer Augenbestandteile während einer Augenuntersuchung oder Behandlung ermittelt, indem in einem ersten von einem Augenausschnitt während einer Augenbehandlung oder -diagnose aufgenommenen Bild der charakteristische Augenbestandteil gesucht und eine für ihn kennzeichnende Größe abgeleitet wird. Diese charakteristische Größe wird verwendet um in jeder weiteren mit derselben Kamera aufgenommenen Aufnahme desselben Auges im Rahmen derselben Augenuntersuchung oder -behandlung den charakteristischen Augenbestandteil schneller und einfacher erneut zu lokalisieren. Die Lokalisierung erfolgt dabei jeweils mit Verfahren der Bildverarbeitung, vorzugsweise einem Korrelationsverfahren oder einem Kantendetek- tionsverfahren oder anderen bekannten Verfahren automatisch. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, zu Beginn der Augenuntersuchung oder -behandlung, solange es noch nicht allzu zeitkritisch ist, ein wenig mehr Zeit zu beanspruchen, um in einem etwas aufwändigeren aber sehr zuverlässigen Verfahrensschritt eine für den Augenbestandteil kennzeichnende Größe abzuleiten, welche anschließend während des restlichen Verlaufs der Augenuntersuchung oder -behandlung verwendet werden kann, um in einem dann vereinfachten Verfahren diese als bekannte Größe zu verwenden und damit schneller den zu ermittelnden Wert des Augenbestandteils sehr schnell und ebenso zuverlässig abzuleiten. Dadurch, dass in einem ersten Verfahrensschritt etwas mehr Zeit in Anspruch genommen wird, anschließend aber eine kennzeichnende Größe abgeleitet, gespeichert und immer wieder verwendet wird ergibt sich die Möglichkeit ein sehr zuverlässiges Verfahren zu kreieren, welches nur bei der ersten auszuwertenden Aufnahme langsam ist, bei allen weiteren Aufnahmen während der Untersuchung oder Behandlung aber nahezu in Echtzeit arbeitet und damit gewährleistet, dass beispielsweise Hilfestellungen oder Muster in das, dem aktuell analysierten Bild entsprechende Bild, das der Betrachter am Mikroskop oder Ähnlichem sieht, eingeblendet werden können mit möglichst geringer Verzögerung zur Bildaufnahme. Ohne die Wiederverwendung einer kennzeichnenden Größe für die weiteren Verfahrensschritte müsste entweder immer wieder das zeitaufwändige Verfahren gemacht werden, um ein zuverlässiges Ergebnis zu erhalten oder aber auf die Genauig- keit verzichtet werden um ein schnelles Verfahren zu verwirklichen. Erst die Aufspaltung in zwei Verfahrensschritte, einen sehr exakten aber dafür zeitaufwändigeren und im Folgenden einen zweiten, sehr schnellen, der nur dadurch genau wird, dass er aus dem ersten Schritt abgeleitete Größen verwendet, ist es möglich, ein gleichzeitig sehr zuverlässi- ges, aber auch sehr schnelles Verfahren zu realisieren.
Vorzugsweise wird bei der Lokalisierung im ersten Bild sowie im Nachführverfahren bei der Lokalisierung in allen Folgebildern dasselbe Prinzip eines Bildverarbeitungsverfahrens verwendet. D.h. die Lokalisierung erfolgt jeweils mit Korrelation, Kantendetektion oder einem entsprechenden Verfahren, welches gewählt wurde. Dies hat den Vorteil, dass nur ein Verfahrensprinzip programmiert werden muss und das Lokalisierungsverfahren und das Nachführverfahren sich nur darin unterscheiden, dass aufgrund der Berücksichtigung der kennzeichnenden Größe im Nachführverfahren in diesem Verfahrensteil einen Teil der Verfahrens übersprungen werden kann. Das Lokalisierungsverfahren wird also verkürzt und damit schneller.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Limbus oder Pupillenradius als kennzeichnende Größe abgeleitet, so dass für das Nachführverfahren, also für die zweite und jede weitere Lokalisierung des charakteristischen Augenbestandteils bereits bekannt ist, wie groß der zu suchende charakteristische Augenbestandteil ist. Dieser vorteilhaften Idee liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die Größe des gesuchten charakteristischen Objekts im Lauf des Verfahrens nur maßgeblich ändert, wenn sich die Aufnahmebedingungen ändern, ansonsten bleibt sie annähernd konstant. Ein Objekt in einem Bild, dessen Größe bereits bekannt ist, ist deutlich einfacher und schneller zu finden als ein Objekt, von dem nichts bekannt ist. Gerade für die Aufnahme eines Augenausschnitts, bei dem der kreisförmige Limbus bzw. die kreisförmige Pupille ein äußerst dominanter Bestandteil ist, eröffnet sich mit der Ableitung und weiteren Verwendung des Radius die Möglichkeit, ein vergleichsweise einfaches Verfahren zur Nachführung der Position des charakteristischen Augenbestandteils also des Limbus oder der Pupille zu entwickeln.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Radius des charakteristischen Augenbestandteils in einem Lokalisierungsverfahren bestimmt, indem der zu analysierende Bildausschnitt jeweils mit ringförmigen Vergleichsobjekten verschiedener Radien korreliert wird. Bei der Korrelation des Bildausschnitts mit Vergleichsobjekten unterschiedlicher Größe, beispielsweise in einem Template- oder Filterverfahren, wird jeweils die für das Vergleichsobjekt beste Übereinstimmung ermittelt und anhand der Gegenüberstellung der Werte bester Übereinstimmung die unter allen absolut optimale Übereinstimmung und damit das Vergleichsobjekt mit der am besten an das zu suchende charakteristische 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 kreis- oder ringförmigen charakteristischen Augenbestandteils im 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. Die Ermittlung des Radius anhand der Korrelation mit ringförmigen Ver- gleichsobjekten unterschiedlicher Größe hat sich als Verfahren herausgestellt, welches gängigen Kantendetektionsverfahren vor allem deshalb überlegen ist, da es äußerst zuverlässig und wenig anfällig gegenüber Störungen ist. Auch wenn der Chirurg bereits zu Beginn des Verfahrens einen Teil des Auges mit einem Instrument abdeckt, kann der Radius zuverlässig gefunden werden, da der ringförmige Charakter des Limbus oder Pupil- lenrands weiter erhalten bleibt, solange das Auge nicht vollständig abgedeckt ist.
Ein besonders zuverlässiges schnelles und vorteilhaftes Verfahren zur Lokalisierung ringförmiger charakteristischer Augenbestandteile wie des Limbus oder der Pupillenkante besteht darin, eine Faltung des Bildes mit einem ringförmigen Vergleichsobjekt vorzu- nehmen, welches aus zwei konzentrischen ringförmigen Bestandteilen aufgebaut ist, zwischen denen bei der Faltung eine Differenzbildung erfolgt. Dadurch, dass das Vergleichsobjekt bzw. der Filter 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 Au- genbereich wie z. B. die Iris anzupassen. Mittels dieser beiden Bestandteile lässt sich der Dichteübergang somit gewissermaßen über die Faltung mit dem Filter verstärken. Die optimale Übereinstimmung mit dem Template oder Filter, welche je nach Verfahren eingesetzt werden, 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 Limbus von den beiden ringförmigen Bestandteilen umfasst wird. Dabei kommt das Limbuszentrum in Deckung mit dem Zentrum des Vergleichsobjekts.
Hier ist anzumerken, dass es nicht zwangsweise notwendig ist, exakt das Maximum der Filterantwort als Limbus- bzw. Pupillenzentrum zu wählen. Es könnte auch sinnvoll sein, einen Punkt in der Nähe des Maximums zu nehmen, wenn sich z.B. durch das Einbeziehen von weiteren Kriterien herausstellt, dass dieser Punkt eher dem Zentrum entspricht.
Obwohl die grundsätzlich ringförmige Ausgestaltung des Vergleichsobjekts für das Verfahren wichtig ist, würde es nichts Wesentliches am Verfahren ändern, wenn ein Vieleck, eine Scheibe oder 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 insge- samt der ringförmige Charakter des Vergleichsobjekts erhalten bleibt. Insbesondere im Randbereich des Bildes ist es sogar besser, nur Ringsegmente zu verwenden. Bei diesen Ringsegmenten wird bevorzugt der Bereich ausgesetzt, der an dem Rand liegt, an dem 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 Ob- jekt, welches sobald es an den Randbereich des Bildes gerät, ebenfalls teilweise abgeschnitten ist.
Besonders vorteilhaft hat sich dieses Verfahren für die nahezu in Echtzeit erfolgende Analyse der weiteren Aufnahmen des Augenausschnitts erwiesen, da es durch die Vorgabe eines bekannten Radius für das zu korrelierende Vergleichsobjekt extrem schnell durchführbar ist und aufgrund der jeweiligen Mittelung, die jede Ermittlung eines ringförmigen Objekts zulässt sobald nur der ringförmige Charakter einigermaßen sichtbar ist, selbst wenn ein Teil des Ringes verdeckt ist, lässt es vor allem im späteren Verlauf der Operation, bei dem viele Eingriffe des Chirurgen notwendig sind und damit viele Störgrößen den Limbus beeinträchtigen als äußerst zuverlässig gelten.
Die Verwendung eines in einem ersten Lokalisierungsverfahren abgeleiteten Radius in allen weiteren Nachführverfahren, bei denen der selbe charakteristische Augenbestandteil in dem Bildausschnitt ermittelt werden soll, kann aber auch dann sehr vorteilhaft eingesetzt werden wenn beispielsweise mit einem Kantendetektionsverfahren gearbeitet wird. An dieses schließt sich oft nach der Ermittlung aller relevanten Kanten eine Hough- Transformation an, bei der ringförmige Objekte in einem, anhand der Kantendetektion binärisierten Bild gefunden werden, wobei der bekannte Radius dazu verwendet werden kann, zu überprüfen ob das aufgrund der Hough-Transformation ermittelte ringförmige Objekt auch tatsächlich dem zu suchenden Augenbestandteil entspricht. Hierdurch wird dieses Verfahren zwar nicht beschleunigt, dafür aber zumindest zuverlässiger.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird als kennzeichnende Größe, insbesondere bei der Aufnahme eines mehrfarbigen digitalen Bildes der zur Durchführung der Lokalisierung der Augenbestandteile im Nachführverfahren geeignetste Farbkanal bestimmt und im Folgenden zugrunde gelegt. Sowohl zur Beschleunigung des Verfahrens mittels Daten red uktion als auch zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Verfah- rens ist es wichtig, einen Farbkanal zu wählen, der dann als Graustufenbild dem Lokalisierungsverfahren zugrunde gelegt wird. Der jeweils geeignete Farbkanal ist im Allgemeinen der, bei dem der gesuchte charakteristische Augenbestandteil also beispielsweise der Limbus oder der Pupillenrand den größten Dichteübergang, also den größten Kontrastsprung hat. Dies kann auch eine Kombination aus mehreren Farbkanälen sein. Dieser ist sowohl abhängig von der Irisfarbe als auch abhängig von der Farbe der Sclera sowie der Beeinträchtigung durch die Operation oder die Beleuchtungsbedingungen. Nachdem man aber aus einem Bild die Information über den charakteristischen Augenbestandteil ermittelt hat kann festgelegt werden, welcher Farbkanal zur Ermittlung dieser Größe in genau diesem Bild am geeignetsten ist. Dieser Farbkanal wird dann vorteilhafter Weise für alle weiteren Lokalisierungen des charakteristischen Augenbestandteils im Nachführverfahren, bei der Analyse aller weiteren Aufnahmen, ebenfalls verwendet. Es kann davon ausgegangen werden, dass dieser Farbkanal auch für die folgenden Aufnahmen sehr geeignet ist und darauf verzichtet werden ihn bei jedem Bild neu zu bestimmen. Dadurch wird die Geschwindigkeit jedes verwendeten Nachführverfahrens deutlich erhöht. Unabhängig davon, welcher Algorithmus verwendet wird ist es dadurch einfacher, eine Echtzeitanalyse zu gewährleisten. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die kennzeichnende Größe, welche nach der einmaligen Lokalisierung des charakteristischen Augenbestandteils ermittelt und im weiteren Verfahren immer wieder verwendet wird, ein Schwellwert. Absolute Schwellwerte für die Binärisierung oder Segmentierung eines digitalen Bildes festzulegen ist immer extrem kritisch und oftmals fehlerbehaftet. Es ist immer eine Gratwanderung zwischen dem Übrigbehalten zu vieler Daten und dem Eliminieren für die Auswertung wichtiger Daten, gerade bei den großen Unterschieden die zwischen Augen an sich, insbesondere aber zwischen erkrankten Augen bestehen. Manchmal ist die Iris extrem hell, die Pupille sehr dunkel - nahezu schwarz - ein anderes Mal ist die Pupille aufgrund eines Stares hell oder milchig und die Iris kann dunkelbraun, nahezu schwarz sein. Es gibt sogar Fälle in denen Iris und Pupille in ihrer Farbe nahezu übereinstimmen, weshalb gerade für diese Aufnahmen die Festlegung eines absoluten Schwellwertes extrem fehleranfällig und schwierig ist. Deshalb ist es sehr vorteilhaft, einen sinnvollen Schwellwert so abzuleiten, dass in einem ersten Lokalisierungsschritt besonders genau und damit auch zeitaufwändig gearbeitet wird, um das charakteristische Augenmerkmal zuverlässig zu finden und aus diesen selbst, einen geeigneten Schwellwert für die Bearbeitung aller weiteren Bilder in extrem kurzer Bearbeitungszeit vorzunehmen. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise vorteilhaft die erstmalige Lokalisierung eines charakteristischen Augenbestandteils wie beispielsweise die Grenze zwi- sehen Sclera und Iris bzw. die zwischen Iris und Pupille gefunden werden, indem das digitale Bild des Augenausschnitts anhand eines Kantendetektionsverfahrens binärisiert und in dem Binärbild durch eine Hough-Transformation zwei ineinander liegende Kreise bestimmt werden. Falls der Schwellwert für die Kantendetektion sorgsam gewählt wird, ist die Hough-Transformation ein sehr geeignetes Mittel, zuverlässig die beiden Übergänge zu finden anhand derer anschließend das Zentrum von Iris oder Pupille abgeleitet werden kann. Das Durchführen von Hough-Transformationen ist jedoch zeitaufwändig und damit nicht geeignet, alle Bilder die im Lauf einer Augenuntersuchung oder -behandlung aufgenommen werden schnell zu analysieren, so dass anschließend jeweils in annähernd dasselbe Bild des Auges eine Hilfestellung eingeblendet werden kann. Aus diesem Grund wird für die Nachführung, d. h. zur Bestimmung der Position der charakteristischen Augenbestandteile in den folgenden Aufnahmen vorteilhafter weise ein anderes Verfahren verwendet. In dem Farbauszug, in dem sich die Mittelwerte von Pupille und Iris am meisten unterscheiden, indem der Kontrast zwischen ihnen also am höchsten ist, wird ein Schwellwert definiert, der zwischen den beiden Mittelwerten liegt. Bei allen folgenden Bildern wird anhand der Schwellwertbildung die Pupille von der Iris separiert und damit die Pupille ermittelt, um deren Zentrum zu bestimmen. Dieses Verfahren kann ebenso gut für die Grenze zwischen Sclera und Iris verwendet werden. Wichtig ist nur, dass der für die Schwellwertbildung verwendete Schwellwert aus dem ersten Verfahrensschritt abgeleitet wird, in welchem das charakteristische Augenmerkmal mittels einer Hough- Transformation ermittelt wird und dass dieser Schwellwert für die weiteren Aufnahmen beibehalten wird. Auch durch dieses Verfahren ist es möglich, eine sehr zuverlässige und zumindest für alle Folgeaufnahmen schnelle Lokalisierung der charakteristischen Augen- bestandteile zu gewährleisten.
Wichtig für das erfindungsgemäße Verfahren ist, dass die Aufnahmebedingungen zwischen Lokalisierungsverfahren und Nachführverfahren gleichbleiben oder dass Änderungen, falls es solche gibt, bekannt sind. Deshalb wird in einer weiteren besonders vorteil- haften Ausführungsform die kennzeichnende Größe, welche für alle weiteren Aufnahmen verwendet wird, immer dann vorzugsweise automatisch angepasst, wenn die Aufnahmebedingungen an der Kamera verändert werden. So wird beispielsweise der Radius immer dann entsprechend angepasst, wenn der Zoom-Faktor an der Kamera geändert wird. Hierfür ist es notwendig, eine Schnittstelle zwischen der Kamera und der Auswerteeinheit zur Verfügung zu stellen. Auch die Wahl des Farbkanals oder der Schwellwert kann angepasst werden müssen, wenn der Aufnahmemodus der Kamera verändert wird. Wird beispielsweise die Beleuchtung oder die Empfindlichkeit der Kamera verändert, so kann sich dies stark auf die Kontrastverhältnisse auswirken. In diesem Fall ist es sehr vorteilhaft, eine Anpassung vorzunehmen. Diese Anpassung kann selbstverständlicher weise auch dadurch erfolgen, dass erneut das Lokalisierungsverfahren welches zeitaufwändiger ist durchgeführt wird und ein neuer Radius, Schwellwert oder Farbkanal ausgewählt wird. Dies unterbricht jedoch das Verfahren und lässt den Chirurgen für eine Weile ohne Hilfestellung.
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. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels einer Faltung mit einem Ringfilter,
Fig. 3 ein Beispiel eines vorteilhaften Ringfilters einer Aufnahme eines Augenaus- Schnitts überlagert,
Fig. 4 ein Beispiel für eine Filterantwort und
Fig. 5 ein Beispiel für Filterantworten, aufgetragen über den Radius.
Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung den prinzipiellen Aufbau, wie er bei einer Augenbehandlung bei der das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft eingesetzt werden kann typisch ist. Das zu behandelnde Auge 1 des Patienten, welches mit einer nicht dargestellten Lichtquelle beleuchtet wird, wird zum einen mittels eines Oku- lars 2, zum anderen mittels einer Videokamera 3 beobachtet, wobei der Beobachtungsstrahlengang durch einen Strahlteiler 4 in zwei Beobachtungsstrahlengänge für die beobachtenden Instrumente aufgespaltet wird. Die an der Videokamera 3 aufgezeichneten Daten werden an eine Recheneinheit 5 übergeben, an der die Daten abgespeichert und analysiert werden. Anhand der Daten wird ein Hilfsmuster berechnet, das mittels einer Mustererzeugungseinheit 6 gebildet und dem im Okular 2 sichtbaren Bild überlagert wird, so dass der Chirurg 7 das zu behandelnde Auge 1 zusammen mit dem überlagerten Muster, welches an der Mustererzeugungseinheit 6 gebildet wurde, betrachten kann. Die Mustererzeugungseinheit 6 kann beispielsweise als Projektor mit einer ringförmigen LED- Anzeige, die über den Strahlteiler 4 ein Muster in den Beobachtungsstrahlengang des Auges einblendet, ausgeführt sein.
Bei einer Kataraktoperation wird laufend in sehr kurzen Zeitfolgen mit der Kamera 3 das Auge 1 digital aufgenommen oder analog aufgenommene Daten in digitale umgewandelt und die digitalen Daten der Aufnahme des Augenausschnittes, wie er bspw. in Fig. 3 (zur Erläuterung des Vergleichsobjekts mit überlagertem Ringfilter) zu sehen ist, an die Recheneinheit 5 übermittelt. Dort wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren das Augenzentrum und der Limbusradius ermittelt, damit die optimale Schnittposition für den Schnitt, zur Entnahme der getrübten und zum Einsetzen der künstlichen Linse, ermittelt werden kann. Sobald diese Schnittposition bekannt ist, wird dem Bild, das das Auge des Chirurgen 7 über das Okular 2 sieht, ein an der Mustererzeugungseinheit 6 generiertes Muster welches diese Schnittposition anzeigt, überlagert. Dadurch sieht das Auge des Chirurgen 7 während der Behandlung immer die optimale Schnittposition zum Ansetzen des Schnittes.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Radius des Lim- bus 17 und damit Lokalisierung des Augenzentrums wird im Folgenden anhand des in der Figur 2 dargestellten Ablaufdiagramms unter Einbeziehung der Figuren 3-5 erläutert. In einem ersten Verfahrensschritt 8 wird das Bild eines Ausschnittes eines zu behandelnden Auges, wie er in Fig. 3 zu sehen ist, an der Kamera 3 aufgenommen. Im nächsten Schritt 9 wird dieses Bild an der Recheneinheit 5 mit dem in der Fig. 3 schematisch dargestellten Ringfilter 14 gefaltet. Der Ringfilter 14 enthält zwei konzentrische Ringe 15 und 16, die in Fig. 3 symmetrisch um den untersuchten Limbus 17 gelegt sind. Der Ringfil- ter 14 ist so normiert, dass der äußere Ring 15 positive Beiträge zur Filterantwort liefert, während der innere Ring 16 negative Beiträge ergibt. Darüber hinaus ist der Ringfilter 14 so normiert, dass die Filterantwort bei der Faltung mit einer grauen Fläche den Wert Null ergibt. Das bedeutet, dass die beiden Ringe 15 und 16 entsprechend ihrer Flächenanteile im Bild gewichtet sind. Dieser Ringfilter 14 wird nun zu Beginn des Lokalisierungs- schritts 9 mit dem Bildausschnitt gefaltet, das heißt, die Filterantwort wird an jedem Punkt des Bildes ermittelt.
Das Ergebnis der Faltung mit einem Ringfilter 14 wie dem in Fig. 3 dargestellten, also die Filterantwort wenn Filterradius und Radius des Limbus 17 annähernd identisch sind, ist in Fig. 4 als Beispiel dargestellt. An dem Ort, an dem Filterzentrum und Zentrum des Limbus 17 übereinander liegen, ergibt sich die maximale Filterantwort, welche hier hell dargestellt ist. Das Zentrum des hellen Bereichs entspricht dem Augenmittelpunkt und wird als solcher an die Mustererzeugungseinheit 6 übergeben. Die genaue Bestimmung dieses Zentrums ist jedoch erst dann möglich, wenn der Radius des Limbus 17 bzw. der Radius des am besten passenden Ringfilters 14 ermittelt wurde. Zu Beginn des Verfahrensschritts 9 ist dieser noch unbekannt. Um ihn zu finden wird deswegen in einem Verfahrensschritt 10 eine Faltung des Bildausschnittes mit Ringfiltern 14 für einen zu untersu- chenden Radiusbereich durchgeführt. Das Bild wird jeweils mit einem Ringfilter 14 eines anderen Radius gefaltet und die jeweilige maximale Filterantwort ermittelt. Die sich dabei ergebenden maximalen Filterantworten werden jeweils über den zugehörigen Radius aufgetragen. Als Ergebnis dieser Untersuchung ergibt sich eine Kurve, wie sie beispielsweise in Fig. 5 zu sehen ist. Beim am besten angepassten Radius zeigt die Kurve ein deutlich ausgeprägtes Maximum. Es wird herausgefunden, dass das vom größten Radius ausgehend erste ausgeprägte Maximum immer der Filterantwort, für einen Filter dessen Radius dem Radius des Limbus 17 entspricht, darstellt. Deshalb wird der Radius, bei dem das erste ausgeprägte Maximum zu sehen ist, als Radius des Limbus 17 definiert. Das Zentrum des Limbus 17 entspricht dem Ort der maximalen Filterantwort, welcher bei der FaI- tung mit dem Ringfilter 14 ermittelt wurde, dessen Radius dem Radius des Limbus 17 entspricht.
In einem Verfahrensschritt 1 1 wird dieser Radius des Limbus 17 an einer Speichereinheit festgehalten, so dass er für weitere Verfahren seh ritte zur Verfügung steht. Im Folgenden wird in einem Verfahrenschritt 12 eine weitere Aufnahme des Augenausschnitts aufgenommen, welche nunmehr möglichst zeitnah analysiert werden soll, damit anschließend eine Hilfestellung für den Chirurgen mittels einer Mustererzeugungseinheit 6 in dieses Bild eingeblendet werden kann. Um das Zentrum des Limbus 17 in der weiteren Aufnahme in einem Verfahrensschritt 13 zu ermitteln wird diese mit einem Ringfilter 14 gefaltet, dessen Radius dem in Verfahrenschritt 1 1 abgespeicherten Radius entspricht. Damit kann der neue Ort des Zentrums des Limbus 17 extrem schnell abgeleitet werden, ohne den Radius neu bestimmen zu müssen. Bezugszeichenliste:
1 Auge
2 Okular
3 Videokamera
4 Strahlteiler
5 Recheneinheit
6 Mustererzeugungseinheit
7 Auge des Chirurgen
8-13 Verfahrensschritte
14 Ringfilter
15 Äußerer Filterring
16 Innerer Filterring
17 Limbus

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften bzw. Ermittlung und/oder Verfolgung der Position eines charakteristischen Augenbestandteils, während einer Augenuntersuchung oder -behandlung, dadurch gekennzeichnet, dass
- ein digitales Bild zumindest eines Ausschnittes eines Auges mit einer Kamera aufgenommen, - in diesem Bild mittels eines Lokalisierungsverfahrens der charakteristische
Augenbestandteil anhand eines Bildverarbeitungsverfahrens ermittelt,
- wenigstens eine für den ermittelten Augenbestandteil kennzeichnende Größe abgeleitet wird,
- wenigstens ein weiteres digitales Bild des Augenausschnittes mit der Ka- mera aufgenommen und
- darin der Augenbestandteil in einem Nachführverfahren erneut anhand eines Bildverarbeitungsverfahrens lokalisiert wird,
- wobei die kennzeichnende Größe im Nachführverfahren berücksichtigt wird.
2. Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften bzw. Ermittlung und/oder Verfolgung der Position eines charakteristischen Augenbestandteils nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für das Lokalisierungsverfahren und das Bildverarbeitungsverfahren dasselbe Bildverarbeitungsverfahren verwendet wird.
3. Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften bzw. Ermittlung und/oder Verfolgung der Position eines charakteristischen Augenbestandteils nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die kennzeichnende Größe der Limbus- oder Pupillenradius ist.
4. Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften bzw. Ermittlung und/oder Verfolgung der Position eines charakteristischen Augenbestandteils nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lokalisierung eine Korrelation mit ringförmigen Vergleichsob- jekten erfolgt, wobei die Radien der Vergleichsobjekte variiert werden.
5. Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften bzw. Ermittlung und/oder Verfolgung der
Position eines charakteristischen Augenbestandteils nach Anspruch 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine Faltung mit einem ringförmigen Filter erfolgt, wobei jeweils die maximale Filterantwort ermittelt und der größte, einen lokal maximalen Wert einer maximalen Filterantwort ergebende Radius als Radius und/oder dessen Ort der maximalen Filterantwort als Position des Zentrums des Limbus bestimmt wird.
6. Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften bzw. Ermittlung und/oder Verfolgung der Position eines charakteristischen Augenbestandteils nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Faltung mit einem ringförmigen Filter erfolgt, wobei jeweils die maximale Filterantwort ermittelt und der zweitgrößte, einen lokal maximalen Wert einer maximalen Filterantwort ergebende Radius als Radius und/oder dessen Ort der maximalen Filterantwort als Position des Zentrums der Pupille bestimmt wird.
7. Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften bzw. Ermittlung und/oder Verfolgung der Position eines charakteristischen Augenbestandteils nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Filter zwei konzentrische ringförmige Be- standteile aufweist, zwischen denen bei der Faltung eine Differenzbildung erfolgt.
8. Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften bzw. Ermittlung und/oder Verfolgung der Position eines charakteristischen Augenbestandteils nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als ringförmiger Filter ein ausgesetzter Ring verwendet wird.
9. Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften bzw. Ermittlung und/oder Verfolgung der Position eines charakteristischen Augenbestandteils nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die kennzeichnende Größe der zur Durchführung des, für die Nachführung des Augenbestandteils gewählten, Verfahrens geeignetste Farbauszug des digitalen Bildes ist.
10. Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften bzw. Ermittlung und/oder Verfolgung der Position eines charakteristischen Augenbestandteils nach Anspruch 1 , dadurch ge- kennzeichnet, dass im Rahmen des Nachführverfahren eine Binarisierung oder Segmentierung erfolgt, wobei der Schwellwert für die Binarisierung als kennzeichnende Größe aus dem Lokalisierungsverfahren abgeleitet wird.
1 1 . Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften bzw. Ermittlung und/oder Verfolgung der Position eines charakteristischen Augenbestandteils nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die kennzeichnende Größe bei einer Veränderung des Aufnahmemodus der Kamera automatisch angepasst wird.
12. Vorrichtung zur Ermittlung von Eigenschaften bzw. Ermittlung und/oder Verfolgung der Position eines charakteristischen Augenbestandteils, während einer Augenuntersuchung oder -behandlung, mit
- einer Kamera zum Aufnehmen eines digitales Bild zumindest eines Ausschnittes eines Auges, - einer Recheneinheit zum Auswerten des digitalen Bildes, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Recheneinheit in diesem Bild mittels eines Lokalisierungsverfahrens den charakteristischen Augenbestandteil anhand eines Bildverarbeitungsverfahrens ermittelt und, - wenigstens eine für den ermittelten Augenbestandteil kennzeichnende
Größe ableitet,
- eine Speichereinheit mit der Recheneinheit verbunden ist, in der die kennzeichnende Größe abgespeichert wird,
- wenigstens ein weiteres digitales Bild des Augenausschnittes mit der Ka- mera aufgenommen und
- die Recheneinheit darin den Augenbestandteil in einem Nachführverfahren erneut anhand eines Bildverarbeitungsverfahrens lokalisiert,
- wobei die kennzeichnende Größe im Nachführverfahren berücksichtigt wird.
13. Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens zur Ermittlung von Eigenschaften bzw. Ermittlung und/oder Verfolgung der Position eines charakteristischen Augenbestandteils in einem digitalen Bild zumindest eines Ausschnittes eines Auges welches mit einer Kamera aufgenommen wurde, während einer Augenuntersuchung oder -behandlung, dadurch gekennzeichnet, dass
- in diesem Bild mittels eines Lokalisierungsverfahrens der charakteristische Augenbestandteil anhand eines Bildverarbeitungsverfahrens ermittelt und - wenigstens eine für den ermittelten Augenbestandteil kennzeichnende
Größe abgeleitet wird,
- das Computerprogramm die kennzeichnende Größe in einem Speicher wenigstens zwischenspeichert und
- bei der Auswertung wenigstens eines weiteren digitalen Bild des Augen- ausschnittes, welches mit der Kamera aufgenommen wurde, berücksichtigt um
- darin den Augenbestandteil in einem Nachführverfahren erneut anhand eines Bildverarbeitungsverfahrens zu lokalisieren.
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