CN103519781B - 眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法，包括如下步骤：依次扫描出所述眼前节光学相干层析图像每一行的突变光束，并保存为突变光束集；从所述突变光束集中筛选出待选突变光束集；确定出所述待选突变光束集中待消除区域的中心和横向扫描范围；确定所述待消除区域的纵向扫描范围；将所述待选突变光束集中位于所述待消除区域内的部分进行消除。本发明还涉及一种实现上述方法的装置。实施本发明的眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法及装置，具有以下有益效果：能准确定位出角膜中央反光、并能精确地消除角膜中央反光。

Description

眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法及装置

技术领域

本发明涉及光学图像处理领域，特别涉及一种眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法及装置。

背景技术

光学相干断层扫描技术（光学相干层析技术，Optical Coherence Tomography, 简称OCT）是近十年迅速发展起来的一种成像技术，它利用弱相干光干涉仪的基本原理，检测其扫描对象，例如检测生物组织的不同深度层面对入射弱相干光的背向反射或几次散射信号，通过层析成像，可得到生物组织的二维或三维结构图像。OCT具有分辨率高，成像快，重复性好等特点。它的应用前景很广泛，例如OCT图像目前已被广泛应用在观察眼底后部疾病、视网膜疾病、视乳头疾病以及色素上皮疾病等的检查中。

OCT眼前节图像也可以清晰地观察到眼前节中角膜上皮、虹膜、晶状体等眼前段组织及其病变等。因此OCT图像可以应用于眼科临床的视网膜疾病、视盘疾病、青光眼、眼前节疾病等的检查诊断。理想的眼前节图像，是探测器通过接收垂直射向角膜的相干光的反射光获得的。然而相干光垂直射向角膜会在角膜顶点发生镜面反射，从而产生了角膜中央反光。这种角膜中央反光严重地影响角膜中央厚度测量，角膜边缘提取等眼前节重要数据的测量与计算。

现有的眼前节光学相干图像的眼前节数据测量与计算方法，多选用一些没有角膜中央反光的图像进行处理；另一些选用有角膜中央反光的图像进行处理的方法，也并没有对角膜中央反光进行去除，只是通过多次迭代的方法尽可能地减小角膜中央反光对图像的影响，但这样不仅增加了算法的复杂度，而且减小了算法的精确度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不能精确消除角膜中央反光的缺陷，提供一种能准确定位出角膜中央反光、并能精确地消除角膜中央反光的眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法，A）依次扫描出所述眼前节光学相干层析图像每一行的突变光束，并保存为突变光束集；

B）从所述突变光束集中筛选出待选突变光束集；

C）确定出所述待选突变光束集中待消除区域的中心和横向扫描范围；

D）确定所述待消除区域的纵向扫描范围；

E）将所述待选突变光束集中位于所述待消除区域内的部分进行消除。

在本发明所述的眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法中，所述突变光束是符合设定突变条件的光束。

在本发明所述的眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法中，所述步骤B）中是通过从所述突变光束集中选取其中心靠近图像中线的部分作为待选突变光束集的。

在本发明所述的眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法中，所述步骤C）进一步包括：

C1）从所述待选突变光束集中选取其中心最集中的部分作为理想突变光束集；

C2）选取所述理想突变光束集的中心作为所述待消除区域的中心；

C3）选取所述理想突变光束集中的符合设定条件的突变光束的光束长度作为所述待消除区域的横向扫描范围。

在本发明所述的眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法中，所述步骤D）进一步包括：

  D1）在所述理想突变光束集中定位角膜上边缘顶点；

D2）在所述理想突变光束集中定位角膜下边缘脚点；

D3）在所述理想突变光束集中定位虹膜上边缘顶点；

D4）选取所述角膜上边缘顶点以上的区域、所述角膜下边缘脚点与所述虹膜上边缘顶点之间的区域作为所述待消除区域的纵向扫描范围。

本发明还涉及一种实现上述眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法的装置，包括：

突变光束集获取单元：用于依次扫描出所述眼前节光学相干层析图像每一行的突变光束，并保存为突变光束集；

待选突变光束集获取单元：用于从所述突变光束集中筛选出待选突变光束集；

中心和横向扫描范围定位单元：用于确定出所述待选突变光束集中待消除区域的中心和横向扫描范围；

纵向扫描范围定位单元：用于确定所述待消除区域的纵向扫描范围；

突变光束消除单元：用于将所述待选突变光束集中位于所述待消除区域内的部分进行消除。

在本发明所述的实现上述眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法的装置中，所述突变光束是符合设定突变条件的光束。

在本发明所述的实现上述眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法的装置中，所述待选突变光束集获取单元是通过从所述突变光束集中选取其中心靠近图像中线的部分作为待选突变光束集的。

在本发明所述的实现上述眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法的装置中，所述中心和横向扫描范围定位单元进一步包括：

理想突变光束集获取模块：用于从所述待选突变光束集中选取其中心最集中的部分作为理想突变光束集；

中心获取模块：用于选取所述理想突变光束集的中心作为所述待消除区域的中心；

横向扫描范围获取模块：用于选取所述理想突变光束集中的符合设定条件的突变光束的光束长度作为所述待消除区域的横向扫描范围。

在本发明所述的实现上述眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法的装置中，所述纵向扫描范围定位单元进一步包括：

角膜上边缘顶点获取模块：用于在所述理想突变光束集中定位角膜上边缘顶点；

角膜下边缘脚点获取模块：用于在所述理想突变光束集中定位角膜下边缘脚点；

虹膜上边缘顶点获取模块：用于在所述理想突变光束集中定位虹膜上边缘顶点；

纵向扫描范围获取模块：用于选取所述角膜上边缘顶点以上的区域、所述角膜下边缘脚点与所述虹膜上边缘顶点之间的区域作为所述待消除区域的纵向扫描范围。

实施本发明的眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法及装置，具有以下有益效果:由于通过扫描出眼前节光学相干层析图像每一行的突变光束，并保存为突变光束集；然后从突变光束集中筛选出待选突变光束集，并确定出所述待选突变光束集中待消除区域的中心、横向扫描范围和纵向扫描范围，最后将待选突变光束集中位于待消除区域内的部分进行消除，而不需要通过多次迭代的方法来减小角膜中央反光对图像的影响，所以其具有较小的算法复杂度和较高的算法精确度，并且其能准确定位出角膜中央反光、精确地消除角膜中央反光。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提出的眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法及装置一个实施例中方法的流程图；

图2为所述实施例中确定待消除区域的中心和横向扫描范围的具体流程图；

图3为所述实施例中确定待消除区域的纵向扫描范围的具体流程图；

图4是所述实施例中装置的结构示意图；

图5是未经预处理的眼前节光学相干图像的示意图；

图6是图5中的图像经过上述方法消除角膜中央反光后的示意图；

图7是一个经过预处理的眼前节光学相干图像的示意图；

图8图7中的图像经过上述方法消除角膜中央反光后的示意图；

图9是所述实施例中图5采用上述方法扫描第100行的示意图；

图10是所述实施例中图5采用上述方法扫描出第100行的突变光束的示意图；

图11是所述实施例中图5采用上述方法获得第100行待选突变光束集的示意图；

图12是所述实施例中图5采用上述方法获得全部待选突变光束集的示意图；

图13是图11中待选突变光束集的中心的示意图；

图14是图5采用上述方法确定待消除区域的中心和横向扫描范围的示意图；

图15是图5采用上述方法确定待消除区域的纵向扫描范围的示意图；

图16是图5采用上述方法消除第100行在待消除区域中的突变光束的示意图；

图17是图5采用上述方法消除的角膜中央反光示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围

在本发明眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法及装置实施例中，其眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法的流程图如图1所示。图1中，该方法包括如下步骤：

步骤S01 依次扫描出眼前节光学相干层析图像每一行的突变光束，并保存为突变光束集：本步骤中，依次扫描出眼前节光学相干层析图像每一行的突变光束，具体就是根据合适的方法定义出符合突变光束的条件，然后，遍历眼前节光学相干层析图像的每一行，根据设定突变条件，扫描出所有的突变光束并将其保存为突变光束集。该突变光束是符合设定突变条件的光束，也就是只要光束符合设定突变条件，则将该光束作为突变光束。如图9和图10所示，图中示出了扫描的第100行的突变光束。

步骤S02从突变光束集中筛选出待选突变光束集：本步骤中，从上述突变光束集中筛选出待选突变光束集，具体是通过从上述突变光束集中选取其中心靠近图像中线的突变光束集作为待选突变光束集的。如图11和图12所示，图11示出了第100行的待选突变光束，图12示出了全部的待选突变光束。

步骤S03确定出待选突变光束集中待消除区域的中心和横向扫描范围：本步骤中，从待选突变光束集中确定出待消除区域的中心和横向扫描范围，关于本步骤如何具体的确定出待消除区域的中心和横向扫描范围，稍后会有详细描述。

步骤S04 确定待消除区域的纵向扫描范围：本步骤中，确定待消除区域的纵向扫描范围，关于本步骤如何具体的确定待消除区域的纵向扫描范围，稍后会有详细描述。

步骤S05 将待选突变光束集中位于待消除区域内的部分进行消除：本步骤中，将位于待消除区域内的待选突变光束集进行消除。本发明的方法可以完全由计算机实现，而不需要人工辅助。这表明，本发明可以实现批量化处理，大大地提高了处理效率、降低了人工成本。由于本发明的操作步骤较为简单，经过测试，本发明在计算机上实现时操作较为简单、快速且稳定，可以得到精准的结果。

对于本实施例而言，上述步骤S03还可进一步细化，其细化后的具体流程图如图2所示，图2中，该步骤S03进一步包括：

  步骤S31从待选突变光束集中选取其中心最集中的部分作为理想突变光束集：图13描述的是待选突变光束集的中心，选取其中中心最集中的突变光束集作为理想突变光束集。

步骤S32选取理想突变光束集的中心作为待消除区域的中心：本步骤中，选取理想突变光束集的中心作为待消除区域的中心。

步骤S33选取理想突变光束集中的符合设定条件的突变光束的光束长度作为待消除区域的横向扫描范围：本步骤中，选取理想突变光束集中的符合设定条件的突变光束的光束长度作为待消除区域的横向扫描范围，也就是从理想突变光束集中选取合适的突变光束的光束长度为消除区域的横向扫描范围。这样准确地选取待消除区域，从而精确地对角膜中央反光进行定位。

对于本实施例而言，上述步骤S04还可进一步细化，其细化后的具体流程图如图3所示，图3中，该步骤S04进一步包括：

步骤S41 在理想突变光束集中定位角膜上边缘顶点：本步骤中，在理想突变光束集中定位角膜上边缘顶点。

步骤S42 在理想突变光束集中定位角膜下边缘脚点：本步骤中，在理想突变光束集中定位角膜下边缘脚点。

步骤S43 在理想突变光束集中定位虹膜上边缘顶点：本步骤中，在理想突变光束集中定位虹膜上边缘顶点。

步骤S44选取角膜上边缘顶点以上的区域、角膜下边缘脚点与虹膜上边缘顶点之间的区域作为待消除区域的纵向扫描范围：本步骤中，选取角膜上边缘顶点以上的区域、角膜下边缘脚点与虹膜上边缘顶点之间的区域作为待消除区域的纵向扫描范围。在消除角膜中央反光的过程中，角膜上边缘顶点、角膜下边缘脚点和虹膜上边缘顶点都被确定后，基于这三个重要的位置，本发明同时可以计算出眼前节的重要参数如：中央角膜的厚度和前房深度。本实施例还涉及一种实现上述眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法的装置，该装置的结构示意图如图4所示。图4中，该装置包括突变光束集获取单元1、待选突变光束集获取单元2、中心和横向扫描范围定位单元3、纵向扫描范围定位单元4和突变光束消除单元5；其中，突变光束集获取单元1用于依次扫描出眼前节光学相干层析图像每一行的突变光束，并保存为突变光束集；待选突变光束集获取单元2用于从突变光束集中筛选出待选突变光束集；中心和横向扫描范围定位单元3用于确定出待选突变光束集中待消除区域的中心和横向扫描范围；纵向扫描范围定位单元4用于确定待消除区域的纵向扫描范围；突变光束消除单元5用于将待选突变光束集中位于待消除区域内的部分进行消除。值得一提的是，本实施例中，上述突变光束是符合设定突变条件的光束，上述待选突变光束集获取单元是通过从所述突变光束集中选取其中心靠近图像中线的部分作为待选突变光束集的。

本实施例中，中心和横向扫描范围定位单元3进一步包括理想突变光束集获取模块31、中心获取模块32和横向扫描范围获取模块33；其中，理想突变光束集获取模块31用于从待选突变光束集中选取其中心最集中的部分作为理想突变光束集；中心获取模块32用于选取理想突变光束集的中心作为待消除区域的中心；横向扫描范围获取模块33用于选取理想突变光束集中的符合设定条件的突变光束的光束长度作为待消除区域的横向扫描范围。

本实施例中，纵向扫描范围定位单元4进一步包括角膜上边缘顶点获取模块41、角膜下边缘脚点获取模块42、虹膜上边缘顶点获取模块43和纵向扫描范围获取模块44；其中，角膜上边缘顶点获取模块41用于在理想突变光束集中定位角膜上边缘顶点；角膜下边缘脚点获取模块42用于在理想突变光束集中定位角膜下边缘脚点；虹膜上边缘顶点获取模块43用于在理想突变光束集中定位虹膜上边缘顶点；纵向扫描范围获取模块44用于选取角膜上边缘顶点以上的区域、角膜下边缘脚点与虹膜上边缘顶点之间的区域作为待消除区域的纵向扫描范围。

图5是未经预处理的眼前节光学相干图像的示意图；图6是图5中的图像经过上述方法消除角膜中央反光后的示意图。图7是一个经过预处理的眼前节光学相干图像的示意图；图8图7中的图像经过上述方法消除角膜中央反光后的示意图；可以看出，本发明方法可精确消除角膜中央反光。

图15是图5采用上述方法确定待消除区域的纵向扫描范围的示意图；图16是图5采用上述方法消除第100行在待消除区域中的突变光束的示意图；可以看出本发明方法可精确消除第100行在待消除区域中的突变光束。图17是图5采用上述方法消除的角膜中央反光示意图，图17中，01为要消除的角膜中央反光。本发明方法可精确定位出角膜中央反光并对其进行消除，可以完全由计算机实现，而不需要人工辅助。

总之，在本实施例中，本发明可以对原始眼前节光学相干图像的角膜中央反光进行消除，也可以对经过一定预处理的眼前节光学相干图像的角膜中央反光进行消除。可以将上述方法嵌入至图像预处理的第一步，也可以嵌入至图像预处理的最后一步，大大地方便了本发明的实际应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法，其特征在于，包括如下步骤：

A)依次扫描出所述眼前节光学相干层析图像每一行的突变光束，并保存为突变光束集；

B)从所述突变光束集中筛选出待选突变光束集；

C)确定出所述待选突变光束集中待消除区域的中心和横向扫描范围；

D)确定所述待消除区域的纵向扫描范围；

E)将所述待选突变光束集中位于所述待消除区域内的部分进行消除。

2.根据权利要求1所述的眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法，其特征在于，所述突变光束是符合设定突变条件的光束。

3.根据权利要求1所述的眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法，其特征在于，所述步骤B)中是通过从所述突变光束集中选取其中心靠近图像中线的部分作为待选突变光束集的。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法，其特征在于，所述步骤C)进一步包括：

C1)从所述待选突变光束集中选取其中心最集中的部分作为理想突变光束集；

C2)选取所述理想突变光束集的中心作为所述待消除区域的中心；

C3)选取所述理想突变光束集中的符合设定条件的突变光束的光束长度作为所述待消除区域的横向扫描范围。

5.根据权利要求4所述的眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法，其特征在于，所述步骤D)进一步包括：

D1)在所述理想突变光束集中定位角膜上边缘顶点；

D2)在所述理想突变光束集中定位角膜下边缘脚点；

D3)在所述理想突变光束集中定位虹膜上边缘顶点；

D4)选取所述角膜上边缘顶点以上的区域、所述角膜下边缘脚点与所述虹膜上边缘顶点之间的区域作为所述待消除区域的纵向扫描范围。

6.一种实现如权利要求1所述的眼前节光学相干层析图像角膜中央反光的消除方法的装置，其特征在于，包括：

突变光束集获取单元：用于依次扫描出所述眼前节光学相干层析图像每一行的突变光束，并保存为突变光束集；

待选突变光束集获取单元：用于从所述突变光束集中筛选出待选突变光束集；

中心和横向扫描范围定位单元：用于确定出所述待选突变光束集中待消除区域的中心和横向扫描范围；

纵向扫描范围定位单元：用于确定所述待消除区域的纵向扫描范围；

突变光束消除单元：用于将所述待选突变光束集中位于所述待消除区域内的部分进行消除。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述突变光束是符合设定突变条件的光束。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述待选突变光束集获取单元是通过从所述突变光束集中选取其中心靠近图像中线的部分作为待选突变光束集的。

9.根据权利要求6至8任意一项所述的装置，其特征在于，所述中心和横向扫描范围定位单元进一步包括：

理想突变光束集获取模块：用于从所述待选突变光束集中选取其中心最集中的部分作为理想突变光束集；

中心获取模块：用于选取所述理想突变光束集的中心作为所述待消除区域的中心；

横向扫描范围获取模块：用于选取所述理想突变光束集中的符合设定条件的突变光束的光束长度作为所述待消除区域的横向扫描范围。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述纵向扫描范围定位单元进一步包括：

角膜上边缘顶点获取模块：用于在所述理想突变光束集中定位角膜上边缘顶点；

角膜下边缘脚点获取模块：用于在所述理想突变光束集中定位角膜下边缘脚点；

虹膜上边缘顶点获取模块：用于在所述理想突变光束集中定位虹膜上边缘顶点；

纵向扫描范围获取模块：用于选取所述角膜上边缘顶点以上的区域、所述角膜下边缘脚点与所述虹膜上边缘顶点之间的区域作为所述待消除区域的纵向扫描范围。