眼部健康研究意義以及圖像分析技術(shù)在其領(lǐng)域發(fā)展前景

汪芳凱++張多多++左宗蘭++田雪++王峰

摘 要： 當(dāng)代社會國民身體健康受到廣泛關(guān)注，其中眼部衛(wèi)生問題受到廣泛熱議。我國國民眼健康受到嚴(yán)峻的考驗，目前國內(nèi)外關(guān)于眼部健康基本都停留在如何治療眼部疾病，未在眼部健康預(yù)防方面進行研究。本文就國民眼部健康現(xiàn)狀進行小結(jié)，通過介紹計算機圖像分析技術(shù)現(xiàn)狀展望它在眼部健康預(yù)防領(lǐng)域的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞： 眼部健康 圖像分析 圖像處理 疾病預(yù)防

引言

眼睛是心靈的窗戶，健康的眼功能對個人的學(xué)習(xí)[1]、工作和生活尤為重要，而良好的視覺健康狀況則是國民健康的重要組成部分。當(dāng)前，我國國民的視覺健康惡化形勢不斷加劇，視力損害患病率遠遠高于全球平均水平[2]，尤其是近視已經(jīng)成為影響當(dāng)代和未來人口素質(zhì)的“國病”[3]。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國國民因各種問題導(dǎo)致佩戴眼鏡的人口約有3億，其中小學(xué)生中的近視發(fā)病率約為49.8%，而在大學(xué)生中則高達76%左右[4]，青少年近視群體占到2/3。據(jù)了解，電子產(chǎn)品的快速發(fā)展和國民經(jīng)濟的快速增長使得青少年過早接觸電子產(chǎn)品，這是電子產(chǎn)品是影響青少年視力下降的主要原因之一。

1.目前國民眼部健康狀況

“預(yù)防”和“治療”并重及全員參與是中國視覺健康發(fā)展的關(guān)鍵[5]，目前國內(nèi)外對于眼科疾病的認(rèn)知仍在停留在“疾病治療”層面。2011年與2014年《全國學(xué)生體質(zhì)健康調(diào)研》數(shù)據(jù)顯示，中小學(xué)生近視率最高達85%。據(jù)估計，2012年我國5歲以上總?cè)丝谥星獠徽ú缓弦暎┑幕疾∪藬?shù)為4.8億至5.31億，且超過90%以上的屈光不正是近視。我國近視的總患病人數(shù)在4.37億至4.87億之間，患有高度近視的總?cè)丝诟哌_2900萬至3040萬。2012年我國40歲以上人口中未矯正的老視患病人數(shù)約為3.71億人，占全國總?cè)丝诘谋壤秊?7.83%。據(jù)某機構(gòu)預(yù)測，中國政府如果沒有有效的干預(yù)國民視覺健康政策，預(yù)計到2025年，我國近視發(fā)病率將面臨超低領(lǐng)化[6]，5歲以上人口的近視發(fā)病率將增長到50.86%～51.36%，患有視覺健康疾病的人數(shù)接近7.04～7.11億。其中高度遺傳性近視的總?cè)丝趯⑦_到4000萬人，屆時我國的近視人口將是美國總?cè)丝诘膬杀丁?/p>

2.圖像分析技術(shù)

利用數(shù)學(xué)計算機技術(shù)可以通過數(shù)學(xué)模型并結(jié)合人工智能（AI）的圖像處理技術(shù)分析圖像底層特征和上層信息，從而提取出一些數(shù)字化的信息，以便通過計算機程序分析得到潛在的信息表達[7]。圖像分析（image analysis）和圖像處理（image processing）較為相似，兩者具有某種意義上的相似點，但又有所不同。圖像分析利用特殊算法挖掘圖像潛在信息，此過程需要利用圖像處理的各種技術(shù)。它與圖像處理相比較，更偏重于對圖像的數(shù)字化分析，解釋圖像內(nèi)容，分析潛在特質(zhì)。當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機應(yīng)用已無處不在，圖像分析技術(shù)已經(jīng)在檢測工藝、工業(yè)生產(chǎn)、衛(wèi)星遙感、軍事等方面有了初步應(yīng)用。例如在檢測工藝中，檢查集成電路板的短路和連接不良，自動化分析醫(yī)學(xué)CT圖像等，在工業(yè)生產(chǎn)方面，對大規(guī)模集成電路的焊接、對裝和分析。遠程分析高溫焊機工作狀態(tài)，提供實時設(shè)備安全指數(shù)數(shù)據(jù)。精密分析模具誤差，生產(chǎn)高精度產(chǎn)品。在衛(wèi)星遙感方面，分析飛行器在星球著路的區(qū)域平整指數(shù)，對大型油田現(xiàn)場進行監(jiān)測，分析地震前后的地形地貌的改變，監(jiān)測自然災(zāi)害形成趨勢。在軍事上，跟蹤運動物體分析實體與活體，利用圖組進行全球定位等?？茖W(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，帶動著一代一代科學(xué)家研究出很多高效應(yīng)用于圖像分析、圖像識別的算法，例如：應(yīng)用AdaBoost算法構(gòu)建人眼檢測分類器[8]；利用Kinect獲取人臉紅外圖像數(shù)據(jù)及人臉網(wǎng)格信息，通過眼部區(qū)域的Haar—like特征值進行眼睛的狀態(tài)識別[9]；目前這些算法已經(jīng)應(yīng)用于人眼識別和疲勞駕駛檢測。在一定程度上給由于疲勞駕駛造成的工程事故和交通事故提供了另一解決方案。

3.圖像處理

圖像處理是通過取樣量化，將一些原始形式存在的信息進行數(shù)字化的挖掘成適合計算機處理的數(shù)字形式。作為先進的計算機應(yīng)用技術(shù)，圖像處理廣泛應(yīng)用在人類生活和工作的方方面面。一般來說，人眼能識別圖形中3/4的信息，但是對于圖組來說涵蓋的信息將無法進行深一步挖掘。利用圖像處理技術(shù)可以處理大量信息，對信息的數(shù)字化處理后將有助于進行科學(xué)計算，其發(fā)展必將隨人類活動范圍擴大而擴大，具有很高的研究意義。

4.計算機技術(shù)在本領(lǐng)域發(fā)展前景

目前計算機應(yīng)用發(fā)展迅速，便捷式移動設(shè)備無處不在。移動終端的便捷使得人們的生活更加舒適。依托移動設(shè)備的應(yīng)用廣泛性，我們將構(gòu)建移動應(yīng)用程序輔助人們關(guān)注眼健康，呵護視力健康發(fā)展。它基于圖像分析技術(shù)為基礎(chǔ)，利用圖像處理的各種技術(shù)分析用戶眼健康。構(gòu)建數(shù)字化的醫(yī)學(xué)視覺健康系統(tǒng)，通過構(gòu)建健康用戶數(shù)據(jù)搭建標(biāo)準(zhǔn)化比對數(shù)據(jù)庫，設(shè)計誤差分析算法提高分析精度。通過多元素分析眼生活環(huán)境，綜合考慮光強度，可視光的色度，電子設(shè)備輻射量和用戶沒秒眨眼次數(shù)和其眼球色彩度等綜合因素分析用戶的眼部健康狀態(tài)。通過多媒體技術(shù)達到與用戶溝通，有效模擬家庭私人醫(yī)生的診斷效果，這種應(yīng)用程序?qū)⒉幌抻谟脩羲幁h(huán)境，從根本上杜絕了由于疲勞、疏忽造成的不好體驗，更重要的是它可以監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)運動趨勢，從而達到預(yù)警健康。階段性地采集用戶數(shù)據(jù)分析，生成健康報告，提醒用戶注意眼部健康保養(yǎng)，從根本上減少眼部疾病的發(fā)生，進一步提高國民的健康衛(wèi)生素質(zhì)。

結(jié)語

當(dāng)代科學(xué)技術(shù)全面發(fā)展，人類文明走上了新高度。我國是世界人口大國，國民經(jīng)濟發(fā)展迅速，但我們即將面臨的是人口質(zhì)量下降，國民健康中視覺健康往往得不到應(yīng)有的關(guān)注，因視覺問題造成的各類社會問題面臨的巨大的挑戰(zhàn)。眼部健康的保護不能只停留在治療這一層面，我們常說扼至住命運的咽喉，只有在疾病未發(fā)生前發(fā)現(xiàn)它解除安全隱患才能從根本上解決問題。全面關(guān)注國民眼健康刻不容緩，為提高人口素質(zhì)，我們急需利用人工智能等先進的計算機技術(shù)開發(fā)新型的醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)服務(wù)社會[10][11]，造福社會。

參考文獻：

[1]李維業(yè).愛護眼睛重要的是見之行動[J].科技文萃，1996（6）.

[2]趙家良.我國防盲治盲工作仍然任重而道遠[J].中華眼科雜志，2012，48（3）.

[3]李玲.視覺健康政策調(diào)整刻不容緩[N].光明日報，2015- 06-12005.

[4]韓雅菘.我國佩戴眼鏡人口近3億過分依賴電子產(chǎn)品成主因[J].廣西質(zhì)量監(jiān)督導(dǎo)報，2015（7）.

[5]沈永增.眼部疲勞狀態(tài)檢測算法的研究與實現(xiàn)[J].計算機應(yīng)用與軟件，2011，03：106-109+118.

[6]大雁.中國學(xué)生近視人數(shù)世界第一[J].中國健康教育，2005（6）：470-470.

[7]徐上.圖像分析技術(shù)應(yīng)用于視網(wǎng)膜檢影[J].中國實用眼科雜志，1991（10）：586-588.

[8]朱真真.基于Kinect的人臉眼部狀態(tài)實時檢測[J].大連民族學(xué)院學(xué)報，2015，01：81-84.

[9]何路赟.2015“抵抗惡視力，向有害光說不”愛眼系列活動啟動[J].中國眼鏡科技雜志，2015（21）.

[10]楊畢輝.自助醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)信息，2009，22（11）：2300-2301.

[11]蘇源.模糊綜合評價法在醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技管理研究，2011，31（7）：50-53.