CN105608314A - 一种角膜屈光度的计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种角膜屈光度的计算方法，包括：利用眼科成像设备采集眼球的角膜图像；对采集的角膜图像进行扫描校正，识别角膜图像的外边界曲线，并对该外边界曲线进行拟合，计算角膜外边界屈光度D_outer；及对采集的角膜图像进行折射校正，识别角膜图像的内边界曲线，并对该内边界曲线进行拟合，计算角膜内边界屈光度D_inner；利用求出的内、外边界的屈光度求出角膜总的屈光度D_total。本发明还提供一种角膜屈光度的计算系统。本发明能够更准确地拟合角膜边界曲线，并且能够求解出更精确的屈光度。

Description

一种角膜屈光度的计算方法及系统

技术领域

本发明涉及眼科图像处理技术领域，特别涉及到角膜内、外屈光度的计算方法、角膜屈光度的计算方法及系统、角膜边界曲线的拟合方法以及根据角膜内边界屈光度和角膜外边界屈光度制作角膜地形图的技术领域。

背景技术

角膜位于眼球的最前端，在眼球屈光系统中起着极其重要的作用。

角膜屈光手术是在角膜上进行激光切削，术前对角膜的检查对角膜屈光手术尤为重要，角膜地形图检查无疑成为了术前的“安全阀门”。通过计算机辅助技术产生的角膜地形图能够精确地分析整个角膜表面的形态和曲率的变化，可以筛查出角膜屈光手术的绝对禁忌症——“圆锥角膜”，以及发现一些早期角膜形态异常。对于高散光的患者，可以通过角膜地形图引导个性化手术，使得手术更加精确、术后视觉效果更好。此外，术后还可以通过角膜地形图检查对手术疗效进行评估。通过术前的专业检查，可以确定患者是否适合进行准分子角膜屈光手术，而有了角膜地形图这个“安全阀门”，使手术更加安全可靠，患者可以放心地接受手术。

目前，临床上用于评估角膜参数的仪器设备大致可分为两类：一类只能采集角膜前表面信息，如角膜曲率计、基于Placido环原理的角膜地形图仪等；另一类能够采集角膜前后表面的信息，包括裂隙扫描技术(Orbscan)、Scheimpflug摄像技术(Pentacam))和光学相于断层扫描(opticalcoherencetopography，OCT)技术。

OCT技术是一个新型的光学无损检测技术。然而，目前商用OCT产品中只有角膜地形图功能，并不具有角膜屈光地形图功能。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种角膜图像处理方法及系统，能够解决上述问题。

本发明公布了一种角膜内、外边界屈光度的计算方法，包括：

利用眼科成像设备采集眼球的角膜图像；

对采集的角膜图像进行扫描校正，识别角膜图像的外边界曲线，并对该外边界曲线进行拟合，计算角膜外边界屈光度D_outer；

对采集的角膜图像进行折射校正，识别角膜图像的内边界曲线，并对该内边界曲线进行拟合，计算角膜内边界屈光度D_inner。

本发明还公布了一种角膜屈光度的计算方法，其包括如下步骤：

利用上述角膜内、外边界屈光度的计算方法，计算出角膜外边界屈光度D_outer和角膜内边界屈光度D_inner；

利用求出的内、外边界的屈光度求出角膜总的屈光度D_total：

$D_{total}=D_{outer}+D_{inner}-\frac{d}{n_c}{D}_{outer}{D}_{inner};$

其中，d为常数，表示角膜厚度，角膜折射率取真实值n_c＝1.376。

本发明还公布了一种角膜地形图的制作方法，该方法包括：

利用眼科成像设备扫描人眼，得到若干张角膜切面图；

利用上述角膜内、外边界屈光度的计算方法，计算出每一张角膜切面图的角膜外边界屈光度D_outer和角膜内边界屈光度D_inner；及

通过旋转插值计算将所述若干张角膜切面图的若干角膜外边界屈光度D_outer展开，得到角膜外表面曲率均值分布图；以及通过旋转插值计算将所述若干张角膜切面图的若干角膜内边界屈光度D_inner展开，得到角膜内表面曲率均值分布图。

本发明还公布了一种角膜边界曲线拟合方法，该方法包括：

利用眼科成像设备采集眼球的角膜图像；

对采集的角膜图像进行扫描校正，识别角膜图像的外边界曲线，并对该外边界曲线进行拟合；及

对采集的角膜图像进行折射校正，识别角膜图像的内边界曲线，并对该内边界曲线进行拟合。

本发明还公布了一种计算角膜屈光度的系统，包括存储设备及处理器，该系统还包括：软件系统，其包括计算机可执行的程序代码，所述程序代码被划分为多个功能模块，存储于所述存储器中，通过所述处理器的执行，实现如下操作：

利用眼科成像设备采集眼球的角膜图像；

对采集的角膜图像进行扫描校正，识别角膜图像的外边界曲线，并对该外边界曲线进行拟合，计算角膜外边界屈光度D_outer；

对采集的角膜图像进行折射校正，识别角膜图像的内边界曲线，并对该内边界曲线进行拟合，计算角膜内边界屈光度D_inner；及

利用求出的内、外边界的屈光度求出角膜总的屈光度D_total：

$D_{total}=D_{outer}+D_{inner}-\frac{d}{n_c}{D}_{outer}{D}_{inner};$

其中，d为常数，表示角膜厚度，角膜折射率取真实值n_c＝1.376。

利用本发明所述的角膜边界曲线拟合系统及方法，能够更准确地拟合角膜边界曲线，并且能够求解出更精确的屈光度。

附图说明

图1是本发明角膜边界曲线拟合系统较佳实施例的应用环境图。

图2是本发明角膜边界曲线拟合方法较佳实施例的实施流程图。

图3是本发明角膜边界曲线拟合方法佳实施例中角膜边界曲线示意图。

图4是本发明角膜边界曲线拟合方法较佳实施例中角膜外边界光路图。

图5是本发明角膜边界曲线拟合方法较佳实施例中角膜内边界光路图。

具体实施方式

参阅图1所示，是本发明角膜边界曲线拟合系统较佳实施例的应用环境图。本发明所述角膜边界曲线拟合系统10可以运行于一个由数据处理设备1及眼科成像设备2所组成的硬件环境中。

所述数据处理设备1可以包括个人计算机、服务器等具有一定数据处理能力的电子装置及设备。进一步，所述数据处理设备1还可以进一步包括计算机辅助设备，如打印机、扫描仪、移动硬盘、摄像头、U盘、mp3、mp4、mp5播放器、网卡、集线器、交换机、路由器、双绞线、无线网络设备等。

所述眼科成像设备2可以是用于进行诊断成像的设备，如具备对人眼进行裂隙扫描技术(Orbscan)的装置、具备Scheimpflug摄像技术(Pentacam)的装置以及眼科OCT(opticalcoherencetopography，光学相干断层扫描技术)成像装置。眼科成像设备2用于对人体的眼球3进行成像，得到若干张角膜切面图。

所述眼科OCT扫描装置是一种非接触、高分辨率层析和生物显微镜成像设备。它可用于眼后段结构(包括视网膜、视网膜神经纤维层、黄斑和视盘)的活体上查看、轴向断层以及测量，是特别用作帮助检测和管理眼疾的诊断设备。

眼科OCT扫描装置基于Michelson的干涉度量学，以超发光二极管发光体作为光源。经光导纤维进入光纤耦联器，光束被分为两束，一束经过眼的屈光介质射向视网膜，另一束进人参照系统。两个光路中反射或反向散射的光线在光纤耦联器被重新整合为一束并为探测器所探测，对不同深度组织所产生的反向散射强度和延搁时间进行测量。

本实施例中，所述数据处理设备1及眼科成像设备2可以通过数据线直接相连。二选一地或者附加地，所述数据处理设备1及眼科成像设备2也可以是通过网络连接。所述网络可以是有线网络或者无线网络。所述无线网络包括通过公众移动通信网实现的无线网络(如4G，3G或GPRS)和无线局域网(WiFi)等。

所述角膜边界曲线拟合系统10可以是一个软件系统，其包括计算机可执行的程序代码。所述程序代码可以被划分为多个功能模块(未图示)，并存储于所述数据处理设备1的存储器中，通过所述数据处理设备1的处理器的执行，实现如下操作：根据眼球3的角膜图像，拟合眼球3的角膜边界曲线，以生成角膜屈光地形图。

本发明的其他实施例中，所述角膜边界曲线拟合系统10也可以是由计算机硬件和软件两部分组成。所述硬件包括中央处理机、存储器和外部设备等，所述软件是计算机的运行程序和相应的文档。所述角膜边界曲线拟合系统10在计算机硬件及软件的共同作用下，实现根据眼球3的角膜图像，拟合眼球3的角膜边界曲线，以生成角膜屈光地形图。

参阅图2所示，是本发明角膜边界曲线拟合方法较佳实施例的实施流程图。

本实施例所述角膜边界曲线拟合方法可以是由所述角膜边界曲线拟合系统10所执行。进一步地，本实施例所述角膜边界曲线拟合方法并不限于流程图中所示步骤，此外流程图中所示步骤中，某些步骤可以省略、步骤之间的顺序可以改变。

步骤S10，利用眼科成像设备2采集眼球3的角膜图像，如若干张角膜切面图。本实施例中，所述眼科成像设备2利用弱相干光干涉仪的基本原理，检测眼球3组织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，通过采集人眼，可得到眼球3组织二维或三维结构图像。本发明的其他实施例中，所述眼科成像设备2也可以采用任何已知或者未来发展起来的眼科成像设备。

步骤S11，所述角膜边界曲线拟合系统10对采集的角膜图像进行扫描校正，于步骤S12，识别角膜图像的外边界曲线，并对该外边界曲线进行拟合，以及步骤S13，计算角膜外边界的屈光度。

进一步地，步骤S14，所述角膜边界曲线拟合系统10对采集的角膜图像进行折射校正，于步骤S15，识别角膜图像的内边界曲线，并对该内边界曲线进行拟合，以及步骤S16，计算角膜内边界的屈光度。

步骤S17，所述角膜边界曲线拟合系统10利用求出的内、外表面的屈光度求出角膜总的屈光度。

步骤S18，所述角膜边界曲线拟合系统10生成角膜屈光地形图。本实施例中，在生成角膜屈光地形图时，所述角膜边界曲线拟合系统10通过旋转插值计算将所述眼球3的角膜图像，如若干张角膜切面图中的若干角膜外边界屈光度D_outer展开，得到角膜外表面曲率均值分布图；以及通过旋转插值计算将所述若干张角膜切面图的若干角膜内边界屈光度D_inner展开，得到角膜内表面曲率均值分布图。

所述角膜边界曲线拟合系统10将拟合得到的角膜图像的内、外边界曲线按顺时针旋转360度，每15度得到一张角膜切面图，共12张角膜切面图。所述角膜边界曲线拟合系统10将每一个方向的角膜切面图的内外边界按照上述方法求取屈光度，通过旋转插值并展开为一张圆形地形图，其中，在地形图中，不同的颜色表示不同的屈光度。

其中，在上述方法流程中，对角膜图像的内边界及外边界进行拟合模型、角膜屈光度的求解方法详细如下：

所述角膜图像的内边界以及外边界的曲线图如3所示，其中，x表示角膜边界点的个数，y表示角膜图像的深度，两条曲线分别表示是角膜图像的内边界以及外边界。

a)构建角膜边界拟合模型：

Ax²+Bxy+Cy²+Dx+Ey+1＝0(1)；

b)角膜拟合模型求解方法：

首先利用最小二乘法求解参数A,B,C,D,E。在已知角膜边界曲线坐标点(x,y)的情况下，构建最小误差函数：

$f=min\underset{i}{\Σ}{({\mathrm{Ax}}^2+Bxy+{\mathrm{Cy}}^2+Dx+Ey+1)}^2---\left(2\right);$

将函数f分别对参数A,B,C,D,E求偏导数为0：

$\frac{\∂f}{\∂A}=2\underset{i}{\Σ}({\mathrm{Ax}}^2+Bxy+{\mathrm{Cy}}^2+Dx+Ey+1)x^2=0$

$\frac{\∂f}{\∂B}=2\underset{i}{\Σ}({\mathrm{Ax}}^2+Bxy+{\mathrm{Cy}}^2+Dx+Ey+1)xy=0$

$\frac{\∂f}{\∂C}=2\underset{i}{\Σ}({\mathrm{Ax}}^2+Bxy+{\mathrm{Cy}}^2+Dx+Ey+1)y^2=0$

$\frac{\∂f}{\∂D}=2\underset{i}{\Σ}({\mathrm{Ax}}^2+Bxy+{\mathrm{Cy}}^2+Dx+Ey+1)x=0$

$\frac{\∂f}{\∂E}=2\underset{i}{\Σ}({\mathrm{Ax}}^2+Bxy+{\mathrm{Cy}}^2+Dx+Ey+1)y=0$

构建矩阵:

$\left[\begin{array}{ccccc}\underset{i}{\Σ}{x}^4& \underset{i}{\Σ}{x}^{3}y& \underset{i}{\Σ}{x}^2{y}^2& \underset{i}{\Σ}{x}^3& \underset{i}{\Σ}{x}^{2}y\\ \underset{i}{\Σ}{x}^{3}y& \underset{i}{\Σ}{x}^2{y}^2& \underset{i}{\Σ}{\mathrm{xy}}^3& \underset{i}{\Σ}{x}^{2}y& \underset{i}{\Σ}{\mathrm{xy}}^2\\ \underset{i}{\Σ}{x}^2{y}^2& \underset{i}{\Σ}{\mathrm{xy}}^3& \underset{i}{\Σ}{y}^4& \underset{i}{\Σ}{\mathrm{xy}}^2& \underset{i}{\Σ}{y}^3\\ \underset{i}{\Σ}{x}^3& \underset{i}{\Σ}{x}^{2}y& \underset{i}{\Σ}{\mathrm{xy}}^2& \underset{i}{\Σ}{x}^2& \underset{i}{\Σ}xy\\ \underset{i}{\Σ}{x}^{2}y& \underset{i}{\Σ}{\mathrm{xy}}^2& \underset{i}{\Σ}{y}^3& \underset{i}{\Σ}xy& \underset{i}{\Σ}{y}^2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}A\\ B\\ C\\ D\\ E\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\underset{i}{\Σ}{x}^2\\ \underset{i}{\Σ}xy\\ \underset{i}{\Σ}{y}^2\\ \underset{i}{\Σ}x\\ -\underset{i}{\Σ}y\end{array}\right]---\left(3\right);$

则

$\left[\begin{array}{c}A\\ B\\ C\\ D\\ E\end{array}\right]={\left[\begin{array}{ccccc}\underset{i}{\Σ}{x}^4& \underset{i}{\Σ}{x}^{3}y& \underset{i}{\Σ}{x}^2{y}^2& \underset{i}{\Σ}{x}^3& \underset{i}{\Σ}{x}^{2}y\\ \underset{i}{\Σ}{x}^{3}y& \underset{i}{\Σ}{x}^2{y}^2& \underset{i}{\Σ}{\mathrm{xy}}^3& \underset{i}{\Σ}{x}^{2}y& \underset{i}{\Σ}{\mathrm{xy}}^2\\ \underset{i}{\Σ}{x}^2{y}^2& \underset{i}{\Σ}{\mathrm{xy}}^3& \underset{i}{\Σ}{y}^4& \underset{i}{\Σ}{\mathrm{xy}}^3& \underset{i}{\Σ}{y}^3\\ \underset{i}{\Σ}{x}^3& \underset{i}{\Σ}{x}^{2}y& \underset{i}{\Σ}{\mathrm{xy}}^2& \underset{i}{\Σ}{x}^2& \underset{i}{\Σ}xy\\ \underset{i}{\Σ}{x}^{2}y& \underset{i}{\Σ}{\mathrm{xy}}^2& \underset{i}{\Σ}{y}^2& \underset{i}{\Σ}xy& \underset{i}{\Σ}{y}^2\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}-\underset{i}{\Σ}{x}^2\\ -\underset{i}{\Σ}xy\\ -\underset{i}{\Σ}{y}^2\\ -\underset{i}{\Σ}x\\ -\underset{i}{\Σ}y\end{array}\right]---\left(4\right);$

c)角膜边界曲线拟合

由于参数A,B,C,D,E已求出，根据原角膜边界曲线的x坐标，拟合y坐标。将式(1)整理为：

Cy²+(Bx+E)y+Ax²+Dx+1＝0(5)；

利用求根公式，求解

$y=\frac{-(Bx+E)-\sqrt{\mathrm{\Δ}}}{2C}---\left(6\right);$

其中，Δ＝(Bx+E)²-4C(Ax²+Dx+1)。

d)求角膜边界曲线顶点坐标

如图3可知，角膜顶点为角膜曲线斜率为0处的坐标点，令它为(x₀,y₀)。如式(1)中，y是关于x的函数，将式(1)的等式两边同时对x求导，可得：

2Ax+B(y+xy')+2Cy+D+Ey'＝0(7)；

则曲线上任意一点的斜率为：

$y^{\′}=-\frac{2Ax+By+D}{Bx+2Cy+E}---\left(8\right);$

顶点坐标(x₀,y₀)满足方程组：

$\left\{\begin{array}{c}{y}^{\′}{|}_{x_0}=0\→2{\mathrm{Ax}}_0+{\mathrm{By}}_0+D=0\\ {\mathrm{Ax}}_0^2+{\mathrm{Bx}}_0{y}_0+{\mathrm{Cy}}_0^2+{\mathrm{Dx}}_0+{\mathrm{Ey}}_0+1=0\end{array}\right.---\left(9\right);$

整理方程组为：

$(C-\frac{B^2}{4A})y_0^2+(E-\frac{BD}{2A})y_0-\frac{D^2}{4A}+1=0---\left(10\right);$

利用求根公式求解顶点坐标：

$\left\{\begin{array}{c}{y}_0=\frac{-b_1-\sqrt{\mathrm{\Δ}}}{2a_1}\\ x_0=\frac{-({\mathrm{By}}_0+D)}{2A}\end{array}\right.---\left(11\right)$

其中， $a_1=C-\frac{B^2}{4A},b_1=E-\frac{BD}{2A},c_1=-\frac{D^2}{4A}+1,\mathrm{\Δ}=b_1^2-4a_1{c}_1.$

e)角膜边界曲线屈光度计算：

如图4所示，曲线上的圆点表示角膜外边界的顶点位置。一束水平入光线入射角膜，在膜外边界发生折射后，折射光线与光轴相交于一点(相交点)。其中入射点为(x,y)，入射角为θ，折射角为由式(8)可知，曲线上任意一点的斜率为且满足tanθ＝y'。根据折射定律可知空气中的折射率n₁＝1，角膜折射率n₂＝1.3375(经验值)。由图4可知折射方向的斜率为曲线上的圆点到相交点的距离为径向焦距f＝y-y₀-k(x-x₀)。则径向屈光度为

即

如图5所示，曲线上的圆点表示角膜内边界的顶点位置。一束水平入光线入射角膜内边界，在膜内边界发生折射后，折射光线的反向延长线与光轴相交于一点(相交点)。曲线上的圆点与相交点之间的距离为径向焦距。相对图5来说，折射定律中的n₁＝1.376(真实值)为角膜折射率，n₂＝1.336为防水折射率。屈光度D_inner的求解方法与角膜外边界D_outer的求解方法相同。

f)角膜总屈光度计算：

角膜总屈光度为：

$D_{tolal}=D_{outer}+D_{inner}-\frac{d}{n_c}{D}_{outer}{D}_{inner}---\left(13\right)$

其中，d表示角膜厚度，为常数。角膜曲线屈光度(D_outer,D_inner)在求解过程中，角膜折射率取真实值n_c＝1.376。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种角膜内、外边界屈光度的计算方法，其特征在于，该方法包括：

利用眼科成像设备采集眼球的角膜图像；

对采集的角膜图像进行扫描校正，识别角膜图像的外边界曲线，并对该外边界曲线进行拟合，计算角膜外边界屈光度D_outer；及

对采集的角膜图像进行折射校正，识别角膜图像的内边界曲线，并对该内边界曲线进行拟合，计算角膜内边界屈光度D_inner。

2.如权利要求1所述的角膜内、外边界屈光度的计算方法，其特征在于：所述对角膜图像的外边界曲线进行拟合，计算角膜外边界的屈光度D_outer包括：

a)构建角膜外边界拟合模型：

Ax²+Bxy+Cy²+Dx+Ey+1＝0(1)；

其中，x表示角膜外边界点的个数，y表示角膜图像的深度；

利用最小二乘法，构建最小误差函数：

将函数f分别对参数A,B,C,D,E求偏导数为0：

构建矩阵:

则

角膜外边界曲线拟合：

根据原角膜外边界曲线的x坐标，拟合y坐标，将式(1)整理为：

Cy²+(Bx+E)y+Ax²+Dx+1＝0(5)；

利用求根公式，求解

其中，Δ＝(Bx+E)²-4C(Ax²+Dx+1)；

b)求角膜外边界曲线顶点坐标：

令角膜顶点坐标为(x₀,y₀)，将式(1)的等式两边同时对x求导，可得：

2Ax+B(y+xy')+2Cy+D+Ey'＝0(7)；

则曲线上任意一点的斜率为：

顶点坐标(x₀,y₀)满足方程组：

整理方程组为：

利用求根公式求解顶点坐标：

其中，

c)角膜外边界曲线屈光度计算：

令水平入光线入射角膜，入射点为(x,y)，入射角为θ，折射角为空气的折射率为n₁＝1，角膜的折射率为n₂＝1.3375；根据折射定律求出折射方向的斜率角膜外边界的顶点到折射光线与光轴的距离为径向焦距f＝y-y₀-k(x-x₀)；则角膜外边界屈光度即

3.如权利要求1所述的角膜内、外边界屈光度的计算方法，其特征在于：所述对内边界曲线进行拟合，计算角膜内边界屈光度D_inner包括：

a)构建角膜内边界拟合模型：

Ax²+Bxy+Cy²+Dx+Ey+1＝0(1)；

其中，x表示角膜内边界点的个数，y表示角膜图像的深度；

利用最小二乘法，构建最小误差函数：

将函数f分别对参数A,B,C,D,E求偏导数为0：

构建矩阵:

则

角膜内边界曲线拟合：

根据原角膜内边界曲线的x坐标，拟合y坐标，将式(1)整理为：

Cy²+(Bx+E)y+Ax²+Dx+1＝0(5)；

利用求根公式，求解

其中，Δ＝(Bx+E)²-4C(Ax²+Dx+1)；

b)求角膜内边界曲线顶点坐标：

令角膜顶点坐标为(x₀,y₀)，将式(1)的等式两边同时对x求导，可得：

2Ax+B(y+xy')+2Cy+D+Ey'＝0(7)；

则曲线上任意一点的斜率为：

顶点坐标(x₀,y₀)满足方程组：

整理方程组为：

利用求根公式求解顶点坐标：

其中，

c)角膜内边界曲线屈光度计算：

令水平光线入射角膜，入射点为(x,y)，入射角为θ，折射角为空气的折射率为n₁＝1.376，角膜的折射率为n₂＝1.336；

根据折射定律求出折射方向的斜率为角膜内边界的顶点到折射光线与光轴的距离为径向焦距f＝y-y₀-k(x-x₀)；则角膜内边界屈光度即

4.一种角膜屈光度的计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

利用如权利要求1-3中任一项所述的角膜内、外边界屈光度的计算方法计算出角膜外边界屈光度D_outer和角膜内边界屈光度D_inner；及

利用求出的内、外边界的屈光度求出角膜总的屈光度D_total：

其中，d为常数，表示角膜厚度，角膜折射率取真实值n_c＝1.376。

5.一种角膜地形图的制作方法，其特征在于，该方法包括：

利用眼科成像设备对人眼成像，得到若干张角膜切面图；

利用如权利要求1-3中任意一项所述的角膜内、外边界屈光度的计算方法，计算出每一张角膜切面图的角膜外边界屈光度D_outer和角膜内边界屈光度D_inner；及

通过旋转插值计算将所述若干张角膜切面图的若干角膜外边界屈光度D_outer展开，得到角膜外表面曲率均值分布图；以及通过旋转插值计算将所述若干张角膜切面图的若干角膜内边界屈光度D_inner展开，得到角膜内表面曲率均值分布图。

6.一种角膜边界曲线拟合方法，其特征在于，该方法包括：

利用眼科成像设备采集眼球的角膜图像；

对采集的角膜图像进行扫描校正，识别角膜图像的外边界曲线，并对该外边界曲线进行拟合；及

对采集的角膜图像进行折射校正，识别角膜图像的内边界曲线，并对该内边界曲线进行拟合。

7.如权利要求6所述的角膜边界曲线拟合方法，其特征在于：所述对采集的角膜图像进行扫描校正，识别角膜图像的外边界曲线，并对该外边界曲线进行拟合，具体包括：

a)构建角膜外边界拟合模型：

Ax²+Bxy+Cy²+Dx+Ey+1＝0(1)；

其中，x表示角膜外边界点的个数，y表示角膜图像的深度；

利用最小二乘法，构建最小误差函数：

将函数f分别对参数A,B,C,D,E求偏导数为0：

构建矩阵:

则

角膜外边界曲线拟合：

根据原角膜外边界曲线的x坐标，拟合y坐标，将式(1)整理为：

Cy²+(Bx+E)y+Ax²+Dx+1＝0(5)；

利用求根公式，求解

其中，Δ＝(Bx+E)²-4C(Ax²+Dx+1)；

b)求角膜外边界曲线顶点坐标：

令角膜顶点坐标为(x₀,y₀)，将式(1)的等式两边同时对x求导，可得：

2Ax+B(y+xy')+2Cy+D+Ey'＝0(7)；

则曲线上任意一点的斜率为：

顶点坐标(x₀,y₀)满足方程组：

整理方程组为：

利用求根公式求解顶点坐标：

其中，

8.如权利要求6所述的角膜边界曲线拟合方法，其特征在于，所述对采集的角膜图像进行折射校正，识别角膜图像的内边界曲线，并对该内边界曲线进行拟合，具体包括：

a)构建角膜内边界拟合模型：

Ax²+Bxy+Cy²+Dx+Ey+1＝0(1)；

其中，x表示角膜内边界点的个数，y表示角膜图像的深度；

利用最小二乘法，构建最小误差函数：

将函数f分别对参数A,B,C,D,E求偏导数为0：

构建矩阵:

则

角膜内边界曲线拟合：

根据原角膜内边界曲线的x坐标，拟合y坐标，将式(1)整理为：

Cy²+(Bx+E)y+Ax²+Dx+1＝0(5)；

利用求根公式，求解

其中，Δ＝(Bx+E)²-4C(Ax²+Dx+1)；

b)求角膜内边界曲线顶点坐标：

令角膜顶点坐标为(x₀,y₀)，将式(1)的等式两边同时对x求导，可得：

2Ax+B(y+xy')+2Cy+D+Ey'＝0(7)；

则曲线上任意一点的斜率为：

顶点坐标(x₀,y₀)满足方程组：

整理方程组为：

利用求根公式求解顶点坐标：

其中，

9.一种计算角膜屈光度的系统，该系统包括存储设备及处理器，其特征在于，该系统还包括：软件系统，其包括计算机可执行的程序代码，所述程序代码被划分为多个功能模块，存储于所述存储器中，通过所述处理器的执行，实现如下操作：

利用眼科成像设备采集眼球的角膜图像；

对采集的角膜图像进行扫描校正，识别角膜图像的外边界曲线，并对该外边界曲线进行拟合，计算角膜外边界屈光度D_outer；

对采集的角膜图像进行折射校正，识别角膜图像的内边界曲线，并对该内边界曲线进行拟合，计算角膜内边界屈光度D_inner；

利用求出的内、外边界的屈光度求出角膜总的屈光度D_total：

其中，d为常数，表示角膜厚度，角膜折射率取真实值n_c＝1.376。

10.如权利要求9所述的计算角膜屈光度的系统，其特征在于，所述对外边界曲线进行拟合，计算角膜外边界的屈光度D_outer，包括：

a)构建角膜外边界拟合模型：

Ax²+Bxy+Cy²+Dx+Ey+1＝0(1)；

其中，x表示角膜外边界点的个数，y表示角膜图像的深度；

利用最小二乘法，构建最小误差函数：

将函数f分别对参数A,B,C,D,E求偏导数为0：

构建矩阵:

则

角膜外边界曲线拟合：

根据原角膜外边界曲线的x坐标，拟合y坐标，将式(1)整理为：

Cy²+(Bx+E)y+Ax²+Dx+1＝0(5)；

利用求根公式，求解

其中，Δ＝(Bx+E)²-4C(Ax²+Dx+1)；

b)、求角膜外边界曲线顶点坐标：

令角膜顶点坐标为(x₀,y₀)，将式(1)的等式两边同时对x求导，可得：

2Ax+B(y+xy')+2Cy+D+Ey'＝0(7)；

则曲线上任意一点的斜率为：

顶点坐标(x₀,y₀)满足方程组：

整理方程组为：

利用求根公式求解顶点坐标：

其中，

c)角膜外边界曲线屈光度计算：

令水平入光线入射角膜，入射点为(x,y)，入射角为θ，折射角为空气的折射率为n₁＝1，角膜的折射率为n₂＝1.3375；根据折射定律求出折射方向的斜率为角膜外边界的顶点到折射光线与光轴的距离为径向焦距f＝y-y₀-k(x-x₀)；则角膜外边界屈光度即

11.如权利要求9所述的计算角膜屈光度的系统，其特征在于，所述对内边界曲线进行拟合，计算角膜内边界屈光度D_inner，包括：

a)构建角膜内边界拟合模型：

Ax²+Bxy+Cy²+Dx+Ey+1＝0(1)；

其中，x表示角膜内边界点的个数，y表示角膜图像的深度；

利用最小二乘法，构建最小误差函数：

将函数f分别对参数A,B,C,D,E求偏导数为0。

12.如权利要求9-11中任一项所述的计算角膜屈光度的系统，其特征在于，所述眼科成像设备为具备对人眼进行裂隙扫描的装置、具备Scheimpflug摄像技术的装置以及眼科OCT成像装置。

构建矩阵:

则

角膜内边界曲线拟合：

根据原角膜内边界曲线的x坐标，拟合y坐标，将式(1)整理为：

Cy²+(Bx+E)y+Ax²+Dx+1＝0(5)；

利用求根公式，求解

其中，Δ＝(Bx+E)²-4C(Ax²+Dx+1)；

b)求角膜内边界曲线顶点坐标：

令角膜顶点坐标为(x₀,y₀)，将式(1)的等式两边同时对x求导，可得：

2Ax+B(y+xy')+2Cy+D+Ey'＝0(7)；

则曲线上任意一点的斜率为：

顶点坐标(x₀,y₀)满足方程组：

整理方程组为：

利用求根公式求解顶点坐标：

其中，

c)角膜内边界曲线屈光度计算：

令水平入光线入射角膜，入射点为(x,y)，入射角为θ，折射角为空气的折射率为n₁＝1.376，角膜的折射率为n₂＝1.336；

根据折射定律求出折射方向的斜率为角膜内边界的顶点到折射光线与光轴的距离为径向焦距f＝y-y₀-k(x-x₀)；则角膜内边界屈光度即