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BIBEBUVABSc in Mikro- und MedizintechnikVideo autofocus for surgical imaging toolsOptik / Betreuer: Patrick Steiner, Christoph MeierExperte: Prof. Dr. Jens KowalProjektpartner: ARTORG Center, BernBei einer intraokularen Untersuchung oder Operation sieht der Augenarzt die Netzhaut durch ein Mikroskop.Das Mikroskop kann zusätzlich mit Kameras ausgerüstet werden, um diese Bilder für Forschungszweckeund Krankheits- oder Heilungsverläufe weiter zu verwenden. Da diese Bilder sehr unruhig sind und dasAuge des betrachtenden Augenarztes die Fokusverschiebung unbemerkt durch Akkommodation korrigiert,ist das Bild auf der Kamera nur zeitweise scharf. Diese Verschiebung der Fokusebene soll nun durch einenAutofokus korrigiert werden.Beat Wyssbesche89@bluewin.chEinführungDie Videobilder einer intraokularenUntersuchung oder Operation sindsehr dynamisch. Um einen ausreichendenVideo-Autofokus zu entwickeln,ist deshalb auch einschnelles System notwendig. DieseAnforderung soll ein Autofokus miteiner elektrisch verstellbaren Linsevon Optotune erfüllen. An einemSpaltlampenmikroskop kann dasSystem entwickelt und anschliessendin der Augenklinik des Inselspitalsin Bern getestet werden. DieRegelung wird in eine vom AR-TORG Center eigens entwickelteSoftware mit C++ Code implementiert.Der AutofokusDas Autofokussystem besteht auseinem Linsenpaket, welches dieverstellbare Linse und eine Kompensationslinsebeinhaltet. Somitkann mit dieses Paket durch Veränderungder Brennweite der OptotuneLinse eine positive sowieeine negative Brechkraft erzeugtwerden. Dadurch kann die Fokusebenmit kleinen Auslenkungengenügend verschoben werden.Der Kontrastwert des Bildes wirddurch eine vorgegebene Klasseberechnet, welche mit einemBandpassfilter und einer festenMaske für den Interessebereicharbeitet. Der Autofokus wird durcheinen Algorithmus geregelt, derbei der Initialisierung eine nichtlineareRegression der Kontrastkurvedurchführt und danach ausden jeweils letzten zwei Messungendas weitere Vorgehen bestimmt.Die Optotune Linse wirdüber ein USB-DAQ mit einer externenEndstufe gesteuert.ResultateDie Kamera liefert 20 Bilder proSekunde. Durch die Dauer derKontrastwertberechnung kann nurjedes dritte Bild zuverlässig verwendetwerden. Dies verursacht,dass der Autofokus nicht genügendschnell fokussieren kann.Die Kontrastwertberechnung mussschneller sein um den Autofokusauf die Dynamik der Videos auslegenzu können. Der brauchbareBereich betrifft meist nur einen Teildes Bildes, welcher ständig ändert.Dadurch reagiert das Systemauf falsche Bildinformationen wieKanten zu schwarzen Bereichenoder Reflexionen der Beleuchtungan der Kontaktlinse und fokussiertauf diese. Mit einer Auswertungdes brauchbaren Bildbereichskönnte somit der Fokus gezielt reagieren.Die Bereichsauswertungdarf jedoch die Dauer der Bildauswertungnicht wesentlich verlängern.SpaltlampenmikroskopAutofokus auf der Kamera montiertAbbildung des Sehnervs276 ti.bfh.ch