Image processing of an ophthalmologic measurement system to characterise the human tear film behavior

Das Dry-Eye Syndrom ist ist eine sehr weit verbreitete Funktionsstörung des menschlichen Tränenfilmes. Durch vielfältige Ursachen, wie beispielsweise Kimaanlagen, Kontaktlinsen oder Bildschirmarbeit, treten Symptome wie brennende, stechende Schmerzen der Augen, Kopfschmerzen und sogar Visusminderungen auf. Im Krankheitsverlauf verschlimmern sich die Symptome, so dass eine rechtzeitige Diagnose essenziell ist. Gegenstand dieser Arbeit ist eine mathematische Methode, um aus speziellen Filmaufnahmen eines nicht-invasiven Meßgerätes das Tränenfilmverhalten des menschlichen Auges zu detektieren. Dieses automatisierte Verfahren soll Medizinern bei der objektiven Diagnostik des Dry-Eye-Syndroms unterstützen. Die Videoaufnahmen zeigen die Reflektion eines auf das Auge projizierten Musters aus konzentrischen Ringen, welche durch die Form der Hornhautvorderfläche geometrisch verzerrt werden. Durch Bewegungen der Augen, den sogenannten Sakkaden, werden die Ringe zusätzlich geometrisch deformiert, so dass sich zwei aufeinanderfolgende Bilder des Videos stark verändern können. Das in dieser Arbeit beschriebene Verfahren zeigt eine Möglichkeit, diese geometrischen Deformationen durch stabile und echtzeitfähige Algorithmen herauszurechnen, um so eine Analyse des zeitlichen Verhaltens des Tränenfilmes zu ermöglichen.The dry-eye syndrome is a widely prevalent dysfunction of the human tear film. Relevant stress-factors include air conditioning, contact lenses or "(excessive) use of computer screens" which cause symptoms ranging from headache, pungent pain in the eyes or even sight disorder. The topic of this thesis is detecting anomalies in the human tear film with a non-invasive medical-device backed by/based on mathematical optimization. This automated, real-time process aids doctors in clinical diagnosis of the dry-eye-syndrome. The medical device projects a pattern of concentric circles onto the patient´s eyes recorded by consumer-grade camera. Anomalies in the cornea can be identified, if the pattern is distorted. Reduction of the effect of the saccades must also be applied, so that two subsequent images are analysable. These geometric deformations are eliminated with real-time and stable algorithms described in this thesis