眼部健康研究意义以及图像分析技术在其领域发展前景

汪芳凯++张多多++左宗兰++田雪++王峰

摘 要： 当代社会国民身体健康受到广泛关注，其中眼部卫生问题受到广泛热议。我国国民眼健康受到严峻的考验，目前国内外关于眼部健康基本都停留在如何治疗眼部疾病，未在眼部健康预防方面进行研究。本文就国民眼部健康现状进行小结，通过介绍计算机图像分析技术现状展望它在眼部健康预防领域的发展前景。

关键词： 眼部健康 图像分析 图像处理 疾病预防

引言

眼睛是心灵的窗户，健康的眼功能对个人的学习[1]、工作和生活尤为重要，而良好的视觉健康状况则是国民健康的重要组成部分。当前，我国国民的视觉健康恶化形势不断加剧，视力损害患病率远远高于全球平均水平[2]，尤其是近视已经成为影响当代和未来人口素质的“国病”[3]。据不完全统计，我国国民因各种问题导致佩戴眼镜的人口约有3亿，其中小学生中的近视发病率约为49.8%，而在大学生中则高达76%左右[4]，青少年近视群体占到2/3。据了解，电子产品的快速发展和国民经济的快速增长使得青少年过早接触电子产品，这是电子产品是影响青少年视力下降的主要原因之一。

1.目前国民眼部健康状况

“预防”和“治疗”并重及全员参与是中国视觉健康发展的关键[5]，目前国内外对于眼科疾病的认知仍在停留在“疾病治疗”层面。2011年与2014年《全国学生体质健康调研》数据显示，中小学生近视率最高达85%。据估计，2012年我国5岁以上总人口中屈光不正（不含老视）的患病人数为4.8亿至5.31亿，且超过90%以上的屈光不正是近视。我国近视的总患病人数在4.37亿至4.87亿之间，患有高度近视的总人口高达2900万至3040万。2012年我国40岁以上人口中未矫正的老视患病人数约为3.71亿人，占全国总人口的比例为27.83%。据某机构预测，中国政府如果没有有效的干预国民视觉健康政策，预计到2025年，我国近视发病率将面临超低领化[6]，5岁以上人口的近视发病率将增长到50.86%～51.36%，患有视觉健康疾病的人数接近7.04～7.11亿。其中高度遗传性近视的总人口将达到4000万人，届时我国的近视人口将是美国总人口的两倍。

2.图像分析技术

利用数学计算机技术可以通过数学模型并结合人工智能（AI）的图像处理技术分析图像底层特征和上层信息，从而提取出一些数字化的信息，以便通过计算机程序分析得到潜在的信息表达[7]。图像分析（image analysis）和图像处理（image processing）较为相似，两者具有某种意义上的相似点，但又有所不同。图像分析利用特殊算法挖掘图像潜在信息，此过程需要利用图像处理的各种技术。它与图像处理相比较，更偏重于对图像的数字化分析，解释图像内容，分析潜在特质。当前科学技术的不断发展，计算机应用已无处不在，图像分析技术已经在检测工艺、工业生产、卫星遥感、军事等方面有了初步应用。例如在检测工艺中，检查集成电路板的短路和连接不良，自动化分析医学CT图像等，在工业生产方面，对大规模集成电路的焊接、对装和分析。远程分析高温焊机工作状态，提供实时设备安全指数数据。精密分析模具误差，生产高精度产品。在卫星遥感方面，分析飞行器在星球着路的区域平整指数，对大型油田现场进行监测，分析地震前后的地形地貌的改变，监测自然灾害形成趋势。在军事上，跟踪运动物体分析实体与活体，利用图组进行全球定位等。科学技术的飞速发展，带动着一代一代科学家研究出很多高效应用于图像分析、图像识别的算法，例如：应用AdaBoost算法构建人眼检测分类器[8]；利用Kinect获取人脸红外图像数据及人脸网格信息，通过眼部区域的Haar—like特征值进行眼睛的状态识别[9]；目前这些算法已经应用于人眼识别和疲劳驾驶检测。在一定程度上给由于疲劳驾驶造成的工程事故和交通事故提供了另一解决方案。

3.图像处理

图像处理是通过取样量化，将一些原始形式存在的信息进行数字化的挖掘成适合计算机处理的数字形式。作为先进的计算机应用技术，图像处理广泛应用在人类生活和工作的方方面面。一般来说，人眼能识别图形中3/4的信息，但是对于图组来说涵盖的信息将无法进行深一步挖掘。利用图像处理技术可以处理大量信息，对信息的数字化处理后将有助于进行科学计算，其发展必将随人类活动范围扩大而扩大，具有很高的研究意义。

4.计算机技术在本领域发展前景

目前计算机应用发展迅速，便捷式移动设备无处不在。移动终端的便捷使得人们的生活更加舒适。依托移动设备的应用广泛性，我们将构建移动应用程序辅助人们关注眼健康，呵护视力健康发展。它基于图像分析技术为基础，利用图像处理的各种技术分析用户眼健康。构建数字化的医学视觉健康系统，通过构建健康用户数据搭建标准化比对数据库，设计误差分析算法提高分析精度。通过多元素分析眼生活环境，综合考虑光强度，可视光的色度，电子设备辐射量和用户没秒眨眼次数和其眼球色彩度等综合因素分析用户的眼部健康状态。通过多媒体技术达到与用户沟通，有效模拟家庭私人医生的诊断效果，这种应用程序将不限于用户所处环境，从根本上杜绝了由于疲劳、疏忽造成的不好体验，更重要的是它可以监测数据，通过分析数据运动趋势，从而达到预警健康。阶段性地采集用户数据分析，生成健康报告，提醒用户注意眼部健康保养，从根本上减少眼部疾病的发生，进一步提高国民的健康卫生素质。

结语

当代科学技术全面发展，人类文明走上了新高度。我国是世界人口大国，国民经济发展迅速，但我们即将面临的是人口质量下降，国民健康中视觉健康往往得不到应有的关注，因视觉问题造成的各类社会问题面临的巨大的挑战。眼部健康的保护不能只停留在治疗这一层面，我们常说扼至住命运的咽喉，只有在疾病未发生前发现它解除安全隐患才能从根本上解决问题。全面关注国民眼健康刻不容缓，为提高人口素质，我们急需利用人工智能等先进的计算机技术开发新型的医疗服务系统服务社会[10][11]，造福社会。

参考文献：

[1]李维业.爱护眼睛重要的是见之行动[J].科技文萃，1996（6）.

[2]赵家良.我国防盲治盲工作仍然任重而道远[J].中华眼科杂志，2012，48（3）.

[3]李玲.视觉健康政策调整刻不容缓[N].光明日报，2015- 06-12005.

[4]韩雅菘.我国佩戴眼镜人口近3亿过分依赖电子产品成主因[J].广西质量监督导报，2015（7）.

[5]沈永增.眼部疲劳状态检测算法的研究与实现[J].计算机应用与软件，2011，03：106-109+118.

[6]大雁.中国学生近视人数世界第一[J].中国健康教育，2005（6）：470-470.

[7]徐上.图像分析技术应用于视网膜检影[J].中国实用眼科杂志，1991（10）：586-588.

[8]朱真真.基于Kinect的人脸眼部状态实时检测[J].大连民族学院学报，2015，01：81-84.

[9]何路赟.2015“抵抗恶视力，向有害光说不”爱眼系列活动启动[J].中国眼镜科技杂志，2015（21）.

[10]杨毕辉.自助医疗服务系统的设计及应用[J].医学信息，2009，22（11）：2300-2301.

[11]苏源.模糊综合评价法在医疗服务系统中的应用[J].科技管理研究，2011，31（7）：50-53.