[發明專利]基于視頻數據的淚膜檢測系統及方法

在審

• 申請號: 202210959255.5
• 申請日: 2022-08-10
• 公開（公告）號: CN115294071A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 袁進;謝志;肖鵬;周昊;王耿媛;何堯;鄧宇晴
• 申請（專利權）人: 中山大學中山眼科中心
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06N3/08;G06N3/04
• 代理公司: 深圳舍穆專利代理事務所(特殊普通合伙) 44398
• 代理人: 鄭菊鳳

本公開描述一種基于視頻數據的淚膜檢測系統及方法，該系統包括獲取模塊，其被配置為獲取針對淚膜的視頻數據對應的多個檢測幀并作為淚膜數據隊列；狀態分析模塊，其被配置為基于淚膜數據隊列中連續的三個檢測幀中角膜區域的形狀大小的變化情況確定中間的檢測幀的眼睛狀態；檢測段分析模塊，其被配置為基于由狀態分析模塊獲得的檢測幀的眼睛狀態獲取視頻數據對應的多個檢測段，并基于眼睛狀態為睜開狀態的檢測幀確定各個檢測段的檢測結果；以及結果分析模塊，其被配置為基于多個檢測段對應的多個檢測結果確定目標檢測結果。由此，能夠使淚膜檢測的分段精度較高、支持實時分析且便捷。

技術領域

本公開大體涉及智能醫療系統，具體涉及一種基于視頻數據的淚膜檢測系統及方法。

背景技術

淚膜是一個動態且復雜的結構，由前部脂質層、中間的水層和里部的粘液層構成。淚膜結構可以防止淚液蒸發，并為角膜提供一個光滑的光學表面。臨床研究表明淚膜狀態(例如淚膜穩定性)的研究具有重大的意義。例如，淚膜狀態可輔助評估一些眼部疾病(例如干眼癥)。又例如，淚膜狀態可指導一些眼部產品(例如隱形眼鏡)的配戴。

目前，一般采用兩種評估淚膜狀態的方式：一種是在受試者持續睜眼情況下，通過投射Placido環(同心圓環)，并分析圓環影像特征來檢測投影形變以確定淚膜狀態(例如淚膜破裂時間)；另一種熒光素淚膜破裂時間(fluorescent tear break-up time，FTBUT)試驗為將預設劑量的熒光素鈉滴入眼內，在不眨眼的情況下，分析淚膜保持穩定的時間以確定淚膜狀態。上述的兩種方式一般可以結合視頻分析技術來得到淚膜狀態。例如，專利文獻(CN111062443A)提供了一種基于深度學習的淚膜破裂時間檢測系統，該系統將拍攝的淚膜破裂時間檢查視頻提取出所有幀后輸入分類模型，輸出每幀圖像的分類標簽，形成一個0/1序列；提取序列中最長的睜眼段作為檢測段；將每個檢測段分別輸入干燥斑分割模型進行分割預測，最終獲得待測者的整體淚膜破裂時間。

然而，基于Placido環影像分析的檢測過程需要受試者持續睜眼，檢測結果容易受眼前段睫毛等噪聲影響，受試者眨眼或瞬間眼動后需重新開始記錄，便捷性還有待于提高；專利文獻(CN111062443A)的分類模型直接對開合狀態進行識別，未考慮角膜的動態變化過程對分類精度的影響，進而影響檢測段的切分精度。

發明內容

本公開是有鑒于上述的狀況而提出的，其目的在于提供一種能夠使淚膜檢測的分段精度較高、支持實時分析且便捷的基于視頻數據的淚膜檢測系統及方法。

為此，本公開第一方面提供了一種基于視頻數據的淚膜檢測系統，包括：獲取模塊、狀態分析模塊、檢測段分析模塊和結果分析模塊；所述獲取模塊被配置為獲取針對淚膜的所述視頻數據對應的隨時間變化的多個檢測幀并作為淚膜數據隊列；所述狀態分析模塊被配置為接收待分析的檢測幀，獲取所述淚膜數據隊列中的所述待分析的檢測幀位于中間且連續的三個檢測幀，基于所述三個檢測幀中角膜區域的形狀大小的變化情況確定所述待分析的檢測幀的眼睛狀態，其中，所述眼睛狀態包括睜開狀態、睜眼過程狀態和閉眼過程狀態，所述角膜區域的形狀大小采用相對大小表示；所述檢測段分析模塊被配置為讀取所述淚膜數據隊列中的檢測幀，基于由所述狀態分析模塊獲得的檢測幀的眼睛狀態獲取所述視頻數據對應的多個檢測段，并基于所述眼睛狀態為睜開狀態的檢測幀確定各個檢測段的檢測結果，其中，由所述淚膜數據隊列中所述眼睛狀態為睜眼過程狀態的檢測幀和所述眼睛狀態為閉眼過程狀態的檢測幀分別確定各個檢測段的起始幀和結束幀；以及所述結果分析模塊被配置為基于所述多個檢測段對應的多個檢測結果確定目標檢測結果。

在本公開中，基于角膜的動態變化過程較精確地確定淚膜的視頻數據的檢測幀的眼睛狀態，基于檢測幀的眼睛狀態確定多個檢測段，進而對多個檢測段進行分析以獲取目標檢測結果。在這種情況下，基于角膜的動態變化過程確定的眼睛狀態能夠使淚膜檢測的分段精度較高，并且基于較精確的分段能夠支持實時分析且具有解釋性。另外，角膜區域的形狀大小采用相對大小表示，能夠降低多個檢測幀之間的可能存在的偏移對變化情況的負面影響，進而能夠兼容各種復雜的采集視頻數據的環境。