一種角膜屈光度的計(jì)算方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及眼科圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到角膜內(nèi)、外屈光度的計(jì)算方法、角 膜屈光度的計(jì)算方法及系統(tǒng)、角膜邊界曲線的擬合方法以及根據(jù)角膜內(nèi)邊界屈光度和角膜 外邊界屈光度制作角膜地形圖的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 角膜位于眼球的最前端，在眼球屈光系統(tǒng)中起著極其重要的作用。
[0003] 角膜屈光手術(shù)是在角膜上進(jìn)行激光切削，術(shù)前對角膜的檢查對角膜屈光手術(shù)尤為 重要，角膜地形圖檢查無疑成為了術(shù)前的"安全閥門"。通過計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)產(chǎn)生的角膜地 形圖能夠精確地分析整個(gè)角膜表面的形態(tài)和曲率的變化，可以篩查出角膜屈光手術(shù)的絕對 禁忌癥一一"圓錐角膜"，以及發(fā)現(xiàn)一些早期角膜形態(tài)異常。對于高散光的患者，可以通過角 膜地形圖引導(dǎo)個(gè)性化手術(shù)，使得手術(shù)更加精確、術(shù)后視覺效果更好。此外，術(shù)后還可以通過 角膜地形圖檢查對手術(shù)療效進(jìn)行評估。通過術(shù)前的專業(yè)檢查，可以確定患者是否適合進(jìn)行 準(zhǔn)分子角膜屈光手術(shù)，而有了角膜地形圖這個(gè)"安全閥門"，使手術(shù)更加安全可靠，患者可以 放心地接受手術(shù)。
[0004] 目前，臨床上用于評估角膜參數(shù)的儀器設(shè)備大致可分為兩類:一類只能采集角膜 前表面信息，如角膜曲率計(jì)、基于Placido環(huán)原理的角膜地形圖儀等；另一類能夠采集角膜 前后表面的信息，包括裂隙掃描技術(shù)(Orbscan)、Scheimpflug攝像技術(shù)(Pentacam))和光學(xué) 相于斷層掃描（optical coherence topography，0CT)技術(shù)。
[0005] OCT技術(shù)是一個(gè)新型的光學(xué)無損檢測技術(shù)。然而，目前商用OCT產(chǎn)品中只有角膜地 形圖功能，并不具有角膜屈光地形圖功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種角膜圖像處理方法及系統(tǒng)，能夠解決上述問題。
[0007] 本發(fā)明公布了一種角膜內(nèi)、外邊界屈光度的計(jì)算方法，包括：
[0008] 利用眼科成像設(shè)備采集眼球的角膜圖像；
[0009] 對采集的角膜圖像進(jìn)行掃描校正，識(shí)別角膜圖像的外邊界曲線，并對該外邊界曲 線進(jìn)行擬合，計(jì)算角膜外邊界屈光度Douter ;
[0010] 對采集的角膜圖像進(jìn)行折射校正，識(shí)別角膜圖像的內(nèi)邊界曲線，并對該內(nèi)邊界曲 線進(jìn)行擬合，計(jì)算角膜內(nèi)邊界屈光度Dinner。
[0011] 本發(fā)明還公布了一種角膜屈光度的計(jì)算方法，其包括如下步驟：
[0012] 利用上述角膜內(nèi)、外邊界屈光度的計(jì)算方法，計(jì)算出角膜外邊界屈光度DQUter和角 膜內(nèi)邊界屈光度D inner;
[0013] 利用求出的內(nèi)、外邊界的屈光度求出角膜總的屈光度DtQtal:
[0014] ，.
[0015] 其中，d為常數(shù)，表示角膜厚度，角膜折射率取真實(shí)值11。= 1.376。
[0016] 本發(fā)明還公布了 一種角膜地形圖的制作方法，該方法包括：
[0017] 利用眼科成像設(shè)備掃描人眼，得到若干張角膜切面圖；
[0018] 利用上述角膜內(nèi)、外邊界屈光度的計(jì)算方法，計(jì)算出每一張角膜切面圖的角膜外 邊界屈光度和角膜內(nèi)邊界屈光度Di_r;及
[0019]通過旋轉(zhuǎn)插值計(jì)算將所述若干張角膜切面圖的若干角膜外邊界屈光度Douter展開， 得到角膜外表面曲率均值分布圖；以及通過旋轉(zhuǎn)插值計(jì)算將所述若干張角膜切面圖的若干 角膜內(nèi)邊界屈光度Din_展開，得到角膜內(nèi)表面曲率均值分布圖。
[0020] 本發(fā)明還公布了 一種角膜邊界曲線擬合方法，該方法包括：
[0021] 利用眼科成像設(shè)備采集眼球的角膜圖像；
[0022] 對采集的角膜圖像進(jìn)行掃描校正，識(shí)別角膜圖像的外邊界曲線，并對該外邊界曲 線進(jìn)行擬合;及
[0023] 對采集的角膜圖像進(jìn)行折射校正，識(shí)別角膜圖像的內(nèi)邊界曲線，并對該內(nèi)邊界曲 線進(jìn)行擬合。
[0024]本發(fā)明還公布了一種計(jì)算角膜屈光度的系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)設(shè)備及處理器，該系統(tǒng)還 包括:軟件系統(tǒng)，其包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的程序代碼，所述程序代碼被劃分為多個(gè)功能模塊， 存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器中，通過所述處理器的執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)如下操作：
[0025] 利用眼科成像設(shè)備采集眼球的角膜圖像；
[0026] 對采集的角膜圖像進(jìn)行掃描校正，識(shí)別角膜圖像的外邊界曲線，并對該外邊界曲 線進(jìn)行擬合，計(jì)算角膜外邊界屈光度Douter ;
[0027] 對采集的角膜圖像進(jìn)行折射校正，識(shí)別角膜圖像的內(nèi)邊界曲線，并對該內(nèi)邊界曲 線進(jìn)行擬合，計(jì)算角膜內(nèi)邊界屈光度Dinner ;及
[0028] 利用求出的內(nèi)、外邊界的屈光度求出角膜總的屈光度Dtotal:
[0029]
[0030] 其中，d為常數(shù)，表示角膜厚度，角膜折射率取真實(shí)值11。= 1.376。
[0031] 利用本發(fā)明所述的角膜邊界曲線擬合系統(tǒng)及方法，能夠更準(zhǔn)確地?cái)M合角膜邊界曲 線，并且能夠求解出更精確的屈光度。
【附圖說明】
[0032] 圖1是本發(fā)明角膜邊界曲線擬合系統(tǒng)較佳實(shí)施例的應(yīng)用環(huán)境圖。
[0033] 圖2是本發(fā)明角膜邊界曲線擬合方法較佳實(shí)施例的實(shí)施流程圖。
[0034] 圖3是本發(fā)明角膜邊界曲線擬合方法佳實(shí)施例中角膜邊界曲線示意圖。
[0035] 圖4是本發(fā)明角膜邊界曲線擬合方法較佳實(shí)施例中角膜外邊界光路圖。
[0036] 圖5是本發(fā)明角膜邊界曲線擬合方法較佳實(shí)施例中角膜內(nèi)邊界光路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 參閱圖1所示，是本發(fā)明角膜邊界曲線擬合系統(tǒng)較佳實(shí)施例的應(yīng)用環(huán)境圖。本發(fā)明 所述角膜邊界曲線擬合系統(tǒng)10可以運(yùn)行于一個(gè)由數(shù)據(jù)處理設(shè)備1及眼科成像設(shè)備2所組成 的硬件環(huán)境中。
[0038]所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備1可以包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器等具有一定數(shù)據(jù)處理能力的電 子裝置及設(shè)備。進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備1還可以進(jìn)一步包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備，如打印機(jī)、 掃描儀、移動(dòng)硬盤、攝像頭、U盤、mp3、mp4、mp5播放器、網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)、路由器、雙絞 線、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。
[0039] 所述眼科成像設(shè)備2可以是用于進(jìn)行診斷成像的設(shè)備，如具備對人眼進(jìn)行裂隙掃 描技術(shù)（Orbscan)的裝置、具備Scheimpf lug攝像技術(shù)（Pentacam)的裝置以及眼科0CT (optical coherence topography，光學(xué)相干斷層掃描技術(shù))成像裝置。眼科成像設(shè)備2用于 對人體的眼球3進(jìn)行成像，得到若干張角膜切面圖。
[0040] 所述眼科0CT掃描裝置是一種非接觸、高分辨率層析和生物顯微鏡成像設(shè)備。它可 用于眼后段結(jié)構(gòu)(包括視網(wǎng)膜、視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層、黃斑和視盤)的活體上查看、軸向斷層以 及測量，是特別用作幫助檢測和管理眼疾的診斷設(shè)備。
[0041] 眼科0CT掃描裝置基于Michelson的干涉度量學(xué)，以超發(fā)光二極管發(fā)光體作為光 源。經(jīng)光導(dǎo)纖維進(jìn)入光纖耦聯(lián)器，光束被分為兩束，一束經(jīng)過眼的屈光介質(zhì)射向視網(wǎng)膜，另 一束進(jìn)人參照系統(tǒng)。兩個(gè)光路中反射或反向散射的光線在光纖耦聯(lián)器被重新整合為一束并 為探測器所探測，對不同深度組織所產(chǎn)生的反向散射強(qiáng)度和延擱時(shí)間進(jìn)行測量。
[0042]本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備1及眼科成像設(shè)備2可以通過數(shù)據(jù)線直接相連。二 選一地或者附加地，所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備1及眼科成像設(shè)備2也可以是通過網(wǎng)絡(luò)連接。所述網(wǎng) 絡(luò)可以是有線網(wǎng)絡(luò)或者無線網(wǎng)絡(luò)。所述無線網(wǎng)絡(luò)包括通過公眾移動(dòng)通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的無線網(wǎng)絡(luò) (如4G，3G或GPRS)和無線局域網(wǎng)(WiFi)等。
[0043] 所述角膜邊界曲線擬合系統(tǒng)10可以是一個(gè)軟件系統(tǒng)，其包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的程序 代碼。所述程序代碼可以被劃分為多個(gè)功能模塊(未圖示），并存儲(chǔ)于所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備1的 存儲(chǔ)器中，通過所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備1的處理器的執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)如下操作：根據(jù)眼球3的角膜圖 像，擬合眼球3的角膜邊界曲線，以生成角膜屈光地形圖。
[0044] 本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述角膜邊界曲線擬合系統(tǒng)10也可以是由計(jì)算機(jī)硬件和 軟件兩部分組成。所述硬件包括中央處理機(jī)、存儲(chǔ)器和外部設(shè)備等，所述軟件是計(jì)算機(jī)的運(yùn) 行程序和相應(yīng)的文檔。所述角膜邊界曲線擬合系統(tǒng)10在計(jì)算機(jī)硬件及軟件的共同作用下， 實(shí)現(xiàn)根據(jù)眼球3的角膜圖像，擬合眼球3的角膜邊界曲線，以生成角膜屈光地形圖。
[0045] 參閱圖2所示，是本發(fā)明角膜邊界曲線擬合方法較佳實(shí)施例的實(shí)施流程圖。
[0046] 本實(shí)施例所述角膜邊界曲線擬合方法可以是由所述角膜邊界曲線擬合系統(tǒng)10所 執(zhí)行。進(jìn)一步地，本實(shí)施例所述角膜邊界曲線擬合方法并不限于流程圖中所示步驟，此外流 程圖中所示步驟中，某些步驟可以省略、步驟之間的順序可以改變。
[0047] 步驟S10,利用眼科成像設(shè)備2采集眼球3的角膜圖像，如若干張角膜切面圖。本實(shí) 施例中，所述眼科成像設(shè)備2利用弱相干光干涉儀的基本原理，檢測眼球3組織不同深度層 面對入射弱相干光的背向反射或幾次散射信號(hào)，通過采集人眼，可得到眼球3組織二維或三 維結(jié)構(gòu)圖像。本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述眼科成像設(shè)備2也可以采用任何已知或者未來發(fā) 展起來的眼科成像設(shè)備。
[0048]步驟S11，所述角膜邊界曲線擬合系統(tǒng)10對采集的角膜圖像進(jìn)行掃描校正，于步驟 S12,識(shí)別角膜圖像的外邊界曲線，并對該外邊界曲線進(jìn)行擬合，以及步驟S13,計(jì)算角膜外 邊界的屈光度。
[0049] 進(jìn)一步地，步驟S14,所述角膜邊界曲線擬合系統(tǒng)10對采集的角膜圖像進(jìn)行折射校 正，于步驟S15,識(shí)別角膜圖像的內(nèi)邊界曲線，并對該內(nèi)邊界曲線進(jìn)行擬合，以及步驟S16,計(jì) 算角膜內(nèi)邊界的屈光度。
[0050] 步驟S17,所述角膜邊界曲線擬合系統(tǒng)10利用求出的內(nèi)、外表面的屈光度求出角膜 總的屈光度。
[0051] 步驟S18,所述角膜邊界曲線擬合系統(tǒng)10生成角膜屈光地形圖。本實(shí)施例中，在生 成角膜屈光地形圖時(shí)，所述角膜邊界曲線擬合系統(tǒng)10通過旋轉(zhuǎn)插值計(jì)算將所述眼球3的角 膜圖像，如若干張角膜切面圖中的若干角膜外邊界屈光度Deader展開，得到角膜外表面曲率 均值分布圖；以及通過旋轉(zhuǎn)插值計(jì)算將所述若干張角膜切面圖的若干角膜內(nèi)邊界屈光度 Dinne3r展開，得到角膜內(nèi)表面曲率均值分布圖。
[0052] 所述角膜邊界曲線擬合系統(tǒng)10將擬合得到的角膜圖像的內(nèi)、外邊界曲線按順時(shí)針 旋轉(zhuǎn)360度，每15度得到一張角膜切面圖，共12張角膜切面圖。所述角膜邊界曲線擬合系統(tǒng) 10將每一個(gè)方向的角膜切面圖的內(nèi)外邊界按照上述方法求取屈光度，通過旋轉(zhuǎn)插值并展開 為一張圓形地形圖，其中，在地形圖中，不同的顏色表示不同的屈光度。
[0053] 其中，在上述方法流程中，對角膜圖像的內(nèi)邊界及外邊界進(jìn)行擬合模型、角膜屈光 度的求解方法詳細(xì)如下：
[0054] 所述角膜圖像的內(nèi)邊界以及外邊界的曲線圖如3所示，其中，X表示角膜邊界點(diǎn)的 個(gè)數(shù)，y表示角膜圖像的深度，兩條曲線分別表示是角膜圖像的內(nèi)邊界以及外邊界。
[0055] a)構(gòu)建角膜邊界擬合模型：
[0056] Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+1 = 0