激光扫描眼底相机柔性对焦系统的设计与实现

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激光扫描眼底相机柔性对焦系统的设计与实现苏州健雄职业技术学院是2004年7月经江苏省人民政府批准建立的公办全日制高等职业院校（太仓市政府投资），以出生太仓的世界著名核物理女王——吴健雄的名字命名，位于苏州太仓市。学院所在区域经济发达、社会繁荣、交通便捷、环境优美，是郑和七下西洋的起锚地、江南丝竹的发源地和娄东文化的发祥地，素有“锦绣江南金太仓”之美誉。

目录

办学思路

学院坚持“深耕太仓、深化双元、深入创新、深得人心”办学思路，打造区域经济社会发展的“人才仓、技术仓、服务仓”，努力办好人民满意的高职教育。目前校区占地近700亩，建筑面积17万平方米，全日制在校生7000余名，教职员工390人，专任教师中高级职称38%、硕士以上学位83%、双师型教师91%，拥有省级优秀教学团队4个、省“333”高层次人才6人、省“青蓝工程”中青年学术带头人6人和优秀青年骨干教师21人、省产业教授7人，以及苏州市东吴学者1人、太仓市级以上技能大师工作室7个、太仓市高校专业建设领军人才14人。契合区域产业设立智能制造学院、生物医药学院、人工智能学院、经济管理学院、艺术设计学院等教学单位，开设机电一体化技术、药品生产技术、软件技术等专业31个（其中 “3+2”本科专业4个、“4+0”本科专业1个），建立省级太仓大学科技园、省级中德精密机械部件制造国际技术转移中心、省级智能制造产教融合集成平台、苏州市绿色生物催化技术重点实验室、苏州市智能家居无线传感器应用技术重点实验室等企业孵化和技术转化平台，并与本科高校、地方政府合作建立健雄联合研究院、太仓企业联合大学、太仓市勤廉文化研究所、江苏省中小企业研究院等社会服务平台，形成以全日制高职教育为主体，应用型本科、专业硕士培养为补充，社会培训协同发展的区域技术应用型人才培养体系。

图像大数据库

随着民众健康意识的不断加强以及医疗器械诊疗精准性的不断提升，人们越来越希望通过无创伤观察诊断来实现对疾病的早发现早预防早治疗。随着医师团队多年收集的患者数据构成的眼底疾病图像大数据库，形成了不断完善的眼底图片人工智能（AI）诊断辅助功能知识库，因此通过医疗器械精准地获取眼底图像就可实现对疾病的辅助诊断和早期预判。

本项目吸收借鉴欧堡Daytona SLO眼底相机的相关技术，在此基础上进一步优化眼底相机的光源控制，降低成像散斑噪声；柔性算法实现设备在空间的智能调节进行眼球自动对焦；算法创新应用：在Qt中移植改进的灰度计算函数，设计一套现场监控界面实时跟踪眼球定位情况及眼底成像图，便于医务工作者操作成像；对于采集到的图片通过红蓝绿光合成真彩眼底图，开发一套APP软件，搭建AI远程诊疗创新平台，将眼底图上传到云端，利用CAFFE模型进行优化训练，比对数据库，自动检出相关病例。

SLO共聚焦眼底相机包含SLO对焦单元、SLO成像单元、PC机。通过USB3.0实现三者之间的数据交换。光源方面采用日本某公司生产的专利产品超辐射二极管（SLD）红、蓝、绿、近紫外四种光源；在SLO光路的输入端，中断以及输出端设计小型高质定制光学零件的波前矫正可调节光路，解决光学控制模块技术瓶颈。眼球自动对焦柔性调节方面，随时对相机传送的图像进行处理，确定待测瞳孔的坐标位置； PC机和SLO相机交换瞳孔坐标位置，确定坐标定位XYZ步进电机移动参数，确保待测瞳孔的坐标和GUI界面图像显示区域坐标重合。在对焦过程中，采用梯形算法控制步进电机的运行，使得对焦更精准和平稳。软件方面，通过视觉采样结合运动控制形成闭环，通过梯形算法实现对XYZ步进电机的定位控制。电机在 XYZ 空间柔性移动对焦系统功能图如下图所示。以home点为坐标系原点，建立3D笛卡尔坐标系。确定此坐标系下的位置并拍照，对照片进行二值化、去滤波等视觉处理，判断瞳孔是否对焦，并在PC 端 GUI 界面显示。若没有对焦，计算XYZ三个方向的偏移量并转化为脉冲数，根据S=V0t+1/2at²求出时间与速度关系图，速度与脉冲关系图。通过梯形算法驱动电机运行。