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基于智能手机的眼底成像系统

丛婧 俎明明 李洪涛 崔笑宇 陈硕 席鹏

丛婧, 俎明明, 李洪涛, 崔笑宇, 陈硕, 席鹏. 基于智能手机的眼底成像系统[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(1): 97-103. doi: 10.3788/CO.20191201.0097
引用本文: 丛婧, 俎明明, 李洪涛, 崔笑宇, 陈硕, 席鹏. 基于智能手机的眼底成像系统[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(1): 97-103. doi: 10.3788/CO.20191201.0097
CONG Jing, ZU Ming-ming, LI Hong-tao, CUI Xiao-yu, CHEN Shuo, XI Peng. Smartphone-based fundus imaging system[J]. Chinese Optics, 2019, 12(1): 97-103. doi: 10.3788/CO.20191201.0097
Citation: CONG Jing, ZU Ming-ming, LI Hong-tao, CUI Xiao-yu, CHEN Shuo, XI Peng. Smartphone-based fundus imaging system[J]. Chinese Optics, 2019, 12(1): 97-103. doi: 10.3788/CO.20191201.0097

基于智能手机的眼底成像系统

doi: 10.3788/CO.20191201.0097
基金项目: 

国家自然科学基金项目 61605025

国家自然科学基金项目 61501101

中央高校基本科研业务费 17190201

中央高校基本科研业务费 N162410002-2-6

辽宁省高等学校创新人才支持计划 LR2016031

详细信息
    作者简介:

    丛婧(1995—),女,黑龙江齐齐哈尔人,硕士研究生,2017年于东北大学获得学士学位,现为北京大学工学院硕士研究生,主要从事多光谱成像方面的研究。E-mail:congjing137@pku.edu.cn

    陈硕(1987—), 男,辽宁抚顺人,博士,副教授,硕士生导师,2009年于上海交通大学获得生物医学工程学士学位,2010年于德国海德堡大学获得医学物理硕士学位,2015年于新加坡南洋理工大学获得生物医学工程博士学位,2015年至今为东北大学中荷生物医学与信息工程学院副教授,主要从事生物医学光学成像、生物医学光谱成像等生物医学光子学方面的研究。E-mail:chenshuo@bmie.neu.edu.cn

  • 中图分类号: TH773

Smartphone-based fundus imaging system

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 61605025

National Natural Science Foundation of China 61501101

the Fundamental Research Funds for the Central Universities 17190201

the Fundamental Research Funds for the Central Universities N162410002-2-6

Program for Innovation Talents in Universities of Liaoning Province LR2016031

More Information
  • 摘要: 眼底成像技术可检测临床视网膜组织状态,其检测结果已成为多种眼底疾病诊断的重要依据。然而,传统的眼底成像系统需要专业医护人员操作,且具有体积大、价格昂贵等缺点。随着智能手机的图像采集、存储、数据传输等功能的不断提升,基于智能手机的眼底成像系统可有效弥补传统眼底成像系统的上述缺陷。在本研究中,我们设计了照明和成像光路并利用3D打印技术将其小型化,通过与智能手机相结合实现了对人眼视网膜图像的采集。结果表明,基于智能手机的眼底相机距离模拟眼的工作距离约为17 mm,安置于体积仅为88 mm×79 mm×42 mm(长×宽×高)的手机外设配件中。随后,利用Zemax对系统光学参数进行了进一步优化。经优化后的成像系统,畸变保持在0.2%范围内,场曲小于10 μm。该系统具有便携性良好、无创、价格低廉等优点,未来可用于多种眼底疾病的社区筛查工作。

     

  • 图 1  基于智能手机的眼底相机示意图

    Figure 1.  Schematic of the smartphone-based fundus imaging system

    图 2  手机外设设计示意图

    Figure 2.  Schematic of the smartphone accessory for the portable fundus camera

    图 3  利用桌面样机系统进行的眼底图像采集

    Figure 3.  Fundus image acquired by the table-top prototype system

    图 4  集成化眼底相机系统采集的眼底图像

    Figure 4.  Fundus image acquired by integrated fundus camera

    图 5  成像系统的平均调制传递函数

    Figure 5.  Average modulation transfer function of the imaging system

    图 6  Zemax仿真系统的(a)场曲与(b)畸变

    Figure 6.  (a)Field curvature and (b)distortion of Zemax simulation results

    表  1  不同智能手机的最优眼底成像工作距离

    Table  1.   Optimized working distances of different smartphones

    手机型号 华为C8815 酷派5950 iPhone4s
    工作距离 19.4 mm 17.0 mm 18.3 mm
    下载: 导出CSV

    表  2  优化后的成像系统镜头设计

    Table  2.   Optimized design of lens

    表面编号 备注 半径 厚度 材质
    物面 无穷 0
    1 视网膜 12.500 17.250 1.34, 55.0
    2 玻璃体 5.673 4.000 1.41, 55.0
    3 晶状体 -10.485 0.000
    4 无穷 0.000
    5 瞳孔 -10.100 3.000 1.34, 55.0
    6 液状体 -3.635 0.600 1.38, 55.0
    7 角膜 -6.896 17.000
    8 无穷 8.140
    9 49 565 7.560 4.500 S-LALS
    10 -12.800 1.500 S-TIH53
    11 61.600 0.060 1.52, 52.0
    12 -666.035 17.029
    13 无穷 7.299
    14 76.140 1.100 N-SF10
    15 9.350 5.250 S-BAH11
    16 47 661 -13.980 0.000
    17 无穷 41.956
    光阑面 3.400
    像面 无穷 -
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-02-04
  • 修回日期:  2018-03-21
  • 刊出日期:  2019-02-01

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