تستخدم كاميرا Mikrotron في تطوير جهاز تتبع حدقة العين لأبحاث العيون







الرؤية صادقة: تستخدم كاميرا Mikrotron في تطوير جهاز تتبع التلميذ لأبحاث العيون

يناير. 24 ، 2023 – تكون العين البشرية في حركة لا إرادية مستمرة حتى عندما تكون مثبتة على هدف. عندما تذهب حركة العين اللاإرادية إلى أقصى الحدود في السعة والسرعة الزاوية ، فهي حالة طبية يشار إليها بالرأرأة. السبب الأكثر شيوعًا للرأرأة هو مشكلة عصبية موجودة عند الولادة أو تتطور في مرحلة الطفولة المبكرة. يمكن أن تكون الرأرأة المكتسبة ، والتي تحدث لاحقًا في الحياة ، من أعراض حالة أو مرض آخر.


تمثل الرأرأة عددًا من المشكلات للأطباء الذين يستخدمون تنظير العين لتشخيص ومراقبة أمراض العيون بما في ذلك الجلوكوما والسكري وارتفاع ضغط الدم ، أو في تقييم أعراض انفصال الشبكية. يمكن للرأرأة أن تُدخل ضبابية كبيرة في صور منظار العين وتشويهًا في مسح صور منظار العين ، مما يجعل اكتشاف أمراض العين أمرًا صعبًا. يمثل التعتيم والتشوه مشكلة خاصة في تنظير العين البصري التكيفي ، نظرًا لتكبيره العالي ومجالات الرؤية الصغيرة.


الإعداد البصري لتعقب التلميذ يُظهر كاميرا Mikrotron ، ومرشح تمرير النطاق التداخلي ، والمضاعفات اللونية (L1 إلى L3). تم إمالة الكاميرا بالنسبة للمحور البصري للتعويض عن إمالة مستوى الكائن بزاوية 45 درجة مما يسهل التكامل مع مناظير العين أو الأجهزة الأخرى (بإذن من جامعة ستانفورد).



طور باحثون في قسم طب وجراحة العيون في جامعة ستانفورد (بالو ألتو ، كاليفورنيا) جهاز تعقب أحادي العين منخفض الكمون باستخدام الحوسبة الهجينة FPGA-CPU. ووجدوا أنه من خلال تداخل معالجة الصورة في دفق البكسل الذي يتم تنزيله من كاميرا عالية الدقة ، على عكس الطريقة الأكثر تقليدية التي يتم فيها تنزيل الصور بالكامل قبل بدء المعالجة ، يمكن أن تقلل من زمن الوصول وبالتالي ، ضبابية الصورة في صور منظار العين. الدقة العالية والكمون المنخفض تجعل أجهزتهم مناسبة لتصوير الشبكية ، واختبار وظائف الشبكية ، وعلاج الليزر في شبكية العين ، والجراحة الانكسارية التي تتطلب تعويض حركة العين في الوقت الفعلي.


تم تصميم متتبع التلميذ بمكونات جاهزة بهدف تحسين كل من أدائه وتكلفته. يتكون من نظام بصري بإضاءة بالأشعة تحت الحمراء ينقل بؤبؤ العين إلى كاميرا Mikroton CMOS المتصلة بـ FPGA في جهاز كمبيوتر مزود بوحدة معالجة مركزية قوية. يتم وضع اثنين من الثنائيات الباعثة للضوء 940 نانومتر على يسار ويمين العدسة الأقرب للعين. يؤدي استخدام اثنين من مصابيح LED ، بدلاً من واحد ، إلى نشر إشعاع الشبكية عبر منطقتين مع فصل مراكزهما بنحو 25 درجة من الزاوية البصرية ، مما يوفر أمانًا أفضل للضوء بدلاً من استخدام مصباح LED واحد.


تم التقاط صور التلاميذ الخام (مقياس شدة خطي) على نفس الموضوع باستخدام مكاسب مختلفة للكاميرا والصور الثنائية المقابلة بعد العتبة. تُظهر التعليقات التوضيحية الحواف المحددة لملاءمة القطع الناقص (باللون الأخضر) ، وتلك التي تم تجاهلها من خلال التلاؤم الخطي المتوسط ​​(الأحمر) والتكتل (الأصفر) (بإذن من جامعة ستانفورد).



على وجه التحديد ، تم تقييم متتبع التلميذ بكاميرا Mikroton EoSens 3CL مع واجهات CameraLink ذات التكوين الكامل الممتد عند التقاط صور بعمق 8 بت لتحقيق أقصى معدل تنزيل تسمح به هذه الواجهة. تبلغ الدقة القصوى لكاميرا EoSens 3CL المدمجة 1696 × 1710 بكسل بمعدل إطار يبلغ 285 إطارًا في الثانية. تتيح وظيفة منطقة الاهتمام المتكاملة والقابلة للتعديل التشغيل بمعدل 628 إطارًا في الثانية بدقة 1280 × 1024 بكسل ، و 893 إطارًا في الثانية بدقة 1280 × 720 ، و 816 إطارًا في الثانية عند 1000 × 1000. وهي تحقق معدلات إطار قابلة للتعديل بدون خطوات تصل إلى 285000 إطارًا في الثانية بدقة منخفضة .


تم استخدام ثلاثة إعدادات بصرية في الاختبار باستخدام مجال رؤية تقريبي يبلغ 18 مم مربعًا مائلًا 45 درجة فيما يتعلق بالمحور البصري ومستوى الصورة المائل المقابل. استخدم الأسلوب التجريبي الثالث إعداد Mikrotron لالتقاط صور 210 × 284 بكسل مع تعرض 0.18 مللي ثانية عند 5400 إطار / ثانية. تم تنزيل قيم البكسل الخام للكاميرا إلى ملتقط إطار قابل لإعادة التكوين يضم Kintex-7 325T FPGA تمت برمجته بشكل مخصص باستخدام وحدة LabVIEW FPGA ومجموعة Vivado Design Suite. تم تثبيت أداة التقاط الإطارات في فتحة PCIe بجهاز كمبيوتر مزود بوحدة معالجة مركزية Intel i7-6850K ووحدة معالجة رسومات منفصلة Nvidia GeForce GTX 1050. خضعت الصور الأولية لطرح في الخلفية ، وتسطيح المجال ، وفلترة تمرير منخفضة أحادية البعد ، وعتبة ، واكتشاف قوي لحافة التلميذ على دفق بكسل FPGA ، متبوعًا بتركيب المربعات الصغرى لإحداثيات بكسل حافة التلميذ إلى شكل بيضاوي في وحدة المعالجة المركزية.


تم عرض تتبع حدقة العين بنجاح في موضوع التثبيت العادي بمعدل 575 و 1250 و 5400 إطارًا في الثانية. وفقًا للدراسة ، يبدو أن النهج مناسب تمامًا لتتبع التلميذ بدقة مماثلة أو أفضل من تلك الخاصة بتتبع التلاميذ الحاليين. تجعل الدقة العالية والكمون المنخفض الجهاز مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب تعويضًا لحركة العين في الوقت الفعلي مثل تصوير الشبكية ، واختبار وظائف الشبكية ، وعلاج الشبكية بالليزر وجراحة الانكسار.


تم تمويل المشروع من قبل Research to Prevent Blindness and National Eye Institute.

1. Bartlomiej Kowalski و Xiaojing Huang و Samuel Steven و Alfredo Dubra ، “Hybrid FPGA-CPU pupil tracker ،” Biomed. يختار، يقرر. اكسبرس 12 ، 6496-6513 (2021)


حول Mikrotron GmbH


تقدم شركة Mikrotron GmbH ، التي تأسست عام 1976 وتقع خارج مدينة ميونيخ بألمانيا ، مجموعة كاملة من حلول التصوير المتطورة للتطبيقات الصعبة في الصناعة والهندسة والعلوم والرياضة. تقوم الشركة بتصميم وإنتاج وتسويق الكاميرات عالية السرعة وعالية الدقة وكاميرات وأنظمة تسجيل الصور والبرامج ومكونات معالجة الصور. يمكّن تسجيل الحركة البطيئة من Mikrotron العملاء من تحسين عمليات التصنيع وتحسين تصميم المنتج وإحداث ثورة في إدارة الجودة وتحليل الحركة. Mikrotron حاصلة على شهادة ISO: 9001. يتم تشغيل Mikrotron تحت مظلة SVS-Vistek.





هل استمتعت بهذه المقالة الرائعة؟

تحقق من نشراتنا الإخبارية الإلكترونية المجانية لقراءة المزيد من المقالات الرائعة ..

الإشتراك





Leave a Comment