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基于近红外图像处理的便携式干眼诊断仪研究

魏琪 李杰 邱选兵 马晋 李帅伟 郭古青 李传亮 尚建平

魏琪, 李杰, 邱选兵, 马晋, 李帅伟, 郭古青, 李传亮, 尚建平. 基于近红外图像处理的便携式干眼诊断仪研究[J]. 红外技术, 2023, 45(2): 217-222.
引用本文: 魏琪, 李杰, 邱选兵, 马晋, 李帅伟, 郭古青, 李传亮, 尚建平. 基于近红外图像处理的便携式干眼诊断仪研究[J]. 红外技术, 2023, 45(2): 217-222.
WEI Qi, LI Jie, QIU Xuanbing, MA Jin, LI Shuaiwei, GUO Guqing, LI Chuanliang, SHANG Jianping. Portable Dry Eye Diagnosis Instrument Using Near-infrared Image Procession[J]. Infrared Technology , 2023, 45(2): 217-222.
Citation: WEI Qi, LI Jie, QIU Xuanbing, MA Jin, LI Shuaiwei, GUO Guqing, LI Chuanliang, SHANG Jianping. Portable Dry Eye Diagnosis Instrument Using Near-infrared Image Procession[J]. Infrared Technology , 2023, 45(2): 217-222.

基于近红外图像处理的便携式干眼诊断仪研究

基金项目: 

国家自然科学基金 52076145

国家自然科学基金 U1810129

国家自然科学基金 11904252

详细信息
    作者简介:

    魏琪(1996-),男,山西霍州人,硕士研究生,研究方向为图像处理、激光光谱技术

    通讯作者:

    邱选兵(1980-),男,四川内江人,博士,教授,研究方向为激光光谱技术、嵌入式系统。E-mail:qiuxb@tyust.edu.cn

  • 中图分类号: TH77, TP391.41

Portable Dry Eye Diagnosis Instrument Using Near-infrared Image Procession

  • 摘要: 针对目前市面上的干眼诊断设备有诸如成本高、体积大和由于使用帧差法导致检测结果准确度不高等一些问题,本文设计了基于近红外图像诊断干眼的便携式设备。该设备使用基于近红外成像的Windows计算机进行检测,便于携带,可用于检测泪膜破裂时间(tear film break-up time, TBUT)、睑板腺(meibomian gland, MG)与泪河高度(tear meniscus height, TMH)等干眼症状。采用分形盒维数法检测TBUT,避免帧差法检测不准确;通过近红外(850 nm)补光成像技术检测MG,采用对比度受限自适应直方图均衡(contrast-limited adaptive histogram equalization, CLAHE)算法处理,将腺体区域突出,能够更加准确地检测面积缺失率。为了验证该仪器检测结果准确性,使用50组测试样本进行验证性实验,实验结果与意大利的CSO Antares(安达斯)仪器和SBM公司的ICP OSA等的检测结果进行对比。该设备的TBUT和TMH检测的结果与两个对照组结果的相关系数为P < 0.05,检测的结果一致性较好;MG的检测正确率为86%,特异度为84%。实验结果表明,该设备可作为干眼症的筛查和诊断设备用于眼科医院和视觉光学中心。
  • 图  1  干眼检测仪硬件结构

    Figure  1.  Hardware structure of dry eye detector

    图  2  实物图

    Figure  2.  Photo of real product

    图  3  睑板腺直方图

    Figure  3.  MG histogram

    图  4  未破裂与破裂区域分形维数

    Figure  4.  Fractal dimension diagram for the unbroken and broken regions

    图  5  软件用户界面框架

    Figure  5.  Software user interface framework

    图  6  患者信息管理界面

    Figure  6.  Patient management interface

    图  7  Antares和OSA设备

    Figure  7.  Antares and OSA instruments

    图  8  干眼诊断结果

    Figure  8.  Dry eye diagnosis results

    表  1  睑板腺检测结果

    Table  1.   Meibomian gland test results

    Groups TP FP TN FN
    Results 22 4 21 3
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    表  2  泪膜平均破裂时间实验结果对比

    Table  2.   Comparison of the experimental results of the average TBUT

    Groups Dry eye group Critical group Normal group
    This work 4.58±2.843 9.725±0.069 14.466±6.055
    Antares 4.808±2.857 9.75±0.043 14.583±6.342
    OSA 4.900±3.176 9.875±0.223 14.533±7.235
    P < 0.001 < 0.001 < 0.001
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    表  3  泪河高度实验结果对比

    Table  3.   Comparison of experimental results of TMH

    Groups Dry eye group Normal group
    This work 0.2526±0.056 0.426±0.037
    Antares 0.256±0.050 0.435±0.032
    OSA 0.2689±0.051 0.490±0.035
    P < 0.05 < 0.05
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-16
  • 修回日期:  2021-08-26
  • 刊出日期:  2023-02-20

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