[发明专利]一种用于角膜交联的智能系统及控制方法

权利要求书

1.一种用于角膜交联的智能系统，包括：

图案化数字光学系统，所述图案化数字光学系统包括紫外光源模块和准直模块、光束调制模块和投影照明模块，所述紫外光源模块用于提供功率可调的稳定紫外光，所述准直模块用于准直紫外光束，所述光束调制模块包括具有微反射镜阵列的数字化光投影芯片，所述数字化光投影芯片用于将经准直的紫外光束细分为多个可控小光束，依照预设的所述交联照明图案形成调制光束，所述投影照明模块用于将已调制光束投射到照明区域；

视觉自动追踪系统，经配置实时跟踪用户的眼球运动，对用户的瞳孔位置进行检测，并根据瞳孔位置确定视线轴和光轴的夹角，即kappa角；

控制系统，经配置按照预定的方式控制所述数字化光投影芯片各个微反射镜的偏转与否来达到对各个相应的小光束的使用与否，并控制各个微反射镜的占空比，即每单位时间内偏转时间与未偏转时间的比值，以控制各个小光束每单位时间内的照明能量，来产生对应于不同的预定区域具有不同的预定强度分布的照射，以实现对角膜交联区域范围和能量分布的精细化和动态控制；所述控制系统还根据所述视觉自动追踪系统在交联过程中实时测得的kappa角，补偿kappa角产生的偏差，实现对角膜光学中心的追踪定位，并控制所述图案化数字光学系统实时调整所述交联照明图案的中心位置，从而使所述交联照明图案照射到预定的角膜位置上。

2.如权利要求1所述的智能系统，其特征在于，所述视觉追踪系统使用黑白处理摄像头采集黑白人眼区域图像，以实现瞳孔的检测。

3.如权利要求1或2所述的智能系统，其特征在于，还包括自动化机电系统，机电系统包括多关节机械臂、可旋转的基座和可三自由度微动的光机座，所述可旋转基座为所述机械臂提供依托和旋转自由度，所述可三自由度微动的光机座安装在所述机械臂尾端，通过所述机械臂及所述可旋转基座的运动实现空间中不同位置的固定和移动，并通过直线电机实现空间三个轴上的位置的微调。

4.如权利要求3所述的智能系统，其特征在于，所述多关节机械臂在关节连接处设置了可以调节阻尼大小的阻尼机构，以便所述多关节机械臂依靠所述阻尼实现手动模式下的不同位置停留。

5.如权利要求1至4任一项所述的智能系统，其特征在于，所述图案化数字光学系统还包括设置于所述准直模块和所述光束调制模块之间的匀光模块，所述匀光模块包括微透镜组和反射镜组，通过所述微透镜组与反射镜组对经准直的紫外光束进行均匀化处理再传送至所述光束调制模块进行调制。

6.如权利要求1至5任一项所述的智能系统，其特征在于，所述角膜交联照明图案包括中心的圆形和在所述圆形的外周上均匀间隔分布的多个扇形块，形成从中心向外发散的星形形状。

7.一种用于角膜交联的智能系统的控制方法，其特征在于，包括：使用如权利要求1至6所述的智能系统，在角膜交联过程中使用所述视觉自动追踪系统对用户的瞳孔位置进行实时检测，根据所述瞳孔位置确定视线轴和光轴的夹角，即kappa角，补偿kappa角产生的偏差，实现对角膜光学中心追踪定位，并控制所述图案化数字光学系统实时调整交联照明图案的中心位置，从而使所述交联照明图案照射到预定的角膜位置上。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，包括使用黑白处理摄像头采集到黑白人眼区域图像，通过边缘检测和Hough变换进行特征提取，实现瞳孔和普尔钦斑的检测，通过标定点检测，计算角膜反射量，得到视轴与光轴的夹角，即kappa角，并通过眼球可视化特征重构出光轴，再通过kappa角，由光轴推算出视线轴，以实现对角膜光学中心的追踪定位。

9.如权利要求8所述的智能系统，其特征在于，所述边缘检测采用Canny算法对图像进行边缘检测，其中先将所述黑白处理摄像头得到的黑白人眼区域图像进行高斯平滑，接着进行直方图均值化，最后利用Canny函数完成边缘检测。

10.如权利要求8或9所述的智能系统，其特征在于，所述Hough变换以在一个参数空间中通过计算累计结果的局部最大值得到一个符合设定形状的集合作为Hough变换结果，求出瞳孔中心的位置。