CN105989587A - 一种多功能oct系统的自动定标方法 - Google Patents
一种多功能oct系统的自动定标方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种多功能OCT系统的自动定标方法，包括如下步骤：a)利用OCT系统的红外图预览窗捕获定标图形，使得定标图形的中心位置点和红外图预览窗的中心点大致重合；b)拍摄获取定标图形的红外图和数码相机照；c)在红外图和数码相机照中寻找定标图形的中心点坐标、中心矩形以及相对视场中心的偏移量；d)根据两个定标图形中心矩形大小计算出数码相机照和红外图的数码放大倍数比；e)根据定标图形中心点相对视场中心的偏移量计算出眼底照相机相对OCT探头的视场中心点的偏移量。本发明能够快速自动地获得高清眼底照和红外眼底图的数码放大倍数比，以及眼底照相机相对OCT探头的视场中心点的偏移量，从而实现自动定标。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像自动定标方法，尤其涉及一种多功能OCT系统的自动定标方法。
背景技术
多功能光学相干断层扫描仪(简称多功能OCT)，即结合眼底相机的光学相干断层扫描仪，既要采集眼底的断层图像，同时还要拍摄高清眼底照，在诊断时医生希望将断层图像和高清眼底照精准对照，即在高清眼底照上点击某个病灶位置可以精准地在断层图上自动标示并显示其定量分析结果。因为眼底相机和光学相干断层扫描仪的光学系统通常是两套系统，断层图像只能精准对照光学相干断层扫描仪拍摄到的红外眼底图，而该红外眼底图与眼底相机拍摄到的眼底照的视场中心可能会存在偏移量，而且图像数码放大倍率和视场范围都可能不一致。这就要求仪器出厂前能够对两者的图像数码放大倍率比值和视场中心点的偏移量进行定标，现有技术中，定标的通常方法是：用设备拍摄假眼的视盘，然后技术人员用图像编辑工具仔细对比视盘在红外眼底图和高清眼底照中的大小确定放大倍率比，再仔细对比两幅图中的视盘中心点位置，通过人工计算得到视场中心偏移量。
现有技术定标方法需要耗费大量的人力时间，还要依赖于技术人员的细心程度，不仅效率低下，还不可避免地存在着误差，而且每台仪器的组装都会存在细微的差别，每台仪器出厂前都需要进行人工定标，效率可想而知非常低下。
另外，由于正常眼的对称性，多功能OCT无法在出厂前确定采集的图像(如眼底照、光学相干断层图)针对眼睛实物的上下左右方向是否正确，需要有经验的眼科医生采集有病变的眼睛进行判断致。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能OCT系统的自动定标方法，能够快速自动地获得高清眼底照和红外眼底图的数码放大倍数比，以及眼底照相机相对OCT探头的视场中心点的偏移量，从而实现自动定标。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种多功能OCT系统的自动定标方法，包括如下步骤：a)提供定标图形，利用OCT系统实时拍摄时的红外图预览窗捕获定标图形的全貌，使得定标图形的中心位置点和红外图预览窗的中心点大致重合；b)拍摄获取定标图形的红外图和数码相机照；c)在红外图和数码相机照中寻找定标图形的中心点坐标和中心矩形，并计算定标图形中心点相对视场中心的偏移量；d)根据红外图和数码相机照中两个定标图形中心矩形大小计算出数码相机照和红外图的数码放大倍数比；e)根据定标图形中心点相对视场中心的偏移量计算出眼底照相机相对OCT探头的视场中心点的偏移量。
上述的多功能OCT系统的自动定标方法，其中，所述步骤a)先将打印有定标图形的纸张平整地张贴到一个白色光滑面板上，再利用OCT系统的红外图预览窗捕获定标图形的全貌。
上述的多功能OCT系统的自动定标方法，其中，所述步骤b)默认图形颜色为黑色，底色为白色。
上述的多功能OCT系统的自动定标方法，其中，所述步骤c)包括如下子步骤：
步骤S301：将红外图和数码相机照转化为灰度图，获取灰度图的宽度w0和高度h0，并选定底色灰度值C0和定标图形中矩形区域中任一点的灰度值C1；
步骤S302：计算灰度图的中心点位置P0(y0,x0)，其中x0＝w0/2，y0＝h0/2,坐标点(y0,x0)表示灰度图第y0行、第x0列位置点；
步骤S303：在灰度图的中心点位置P0(y0,x0)处分别向右、左移动step个像素的距离，其中step从0开始增长，依次在每个step值上比较P1(y0,x0+step)和P2(y0,x0–step)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，计算定标图形中心点在X方向的偏移值offX，假设在step＝i时，i为自然数，P1处的灰度值相比C0更靠近C1，则设置offX＝step，如果是P2处的灰度值相比C0更靠近C1，则设置offX＝-step，此时step结束增长；
步骤S304：在灰度图的中心点位置P0(y0,x0)处分别向下、上移动step个像素的距离，其中step从0开始增长，依次在每个step值上比较P1(y0+step,x0)和P2(y0–step,x0)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，计算定标图形中心点在Y方向的偏移值offY，假设在step＝i时，P1处的灰度值相比C0更靠近C1，则设置offY＝step，如果是P2处的灰度值相比C0更靠近C1，则设置offY＝-step，此时step结束增长；
步骤S305：将P0坐标由(y0,x0)移动到(y1,x1)，其中：x1＝x0+offX；y1＝y0+offY；
步骤S306：预设定标图形的中心正方形的边长为L个像素，预设眼底相机和OCT红外图的数码放大倍率不超过N倍，其中N<L，假设minstep＝M，其中2<M<N，定标图形原始图中的两条中线都为1个像素的线宽；
步骤S307：在灰度图的P0(y1,x1)处向右移动step个像素的距离，其中step从0开始增长，依次在每个step值上判断P1(y1,x1+step)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，并且同一列上相隔minstep个像素处的P2(y1+minstep,x1+step)或P3(y1–minstep,x1+step)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，如果step值使得P1、P2、P3三个点处的像素值都更靠近C1，则设置right＝step，并且让step自增1，直到P1或P2或P3处的像素值更靠近C0则停止step增长，从而计算向右寻找到的矩形长度right；
步骤S308：在灰度图的P0(y1,x1)处向左移动step个像素的距离，其中step从0开始增长，依次在每个step值上判断P1(y1,x1–step)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，并且同一列上相隔minstep个像素处的P2(y1+minstep,x1–step)或P3(y1–minstep,x1–step)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，如果step值使得P1、P2、P3三个点处的像素值都更靠近C1，则设置left＝step，并且让step自增1，直到P1或P2或P3处的像素值更靠近C0则停止step增长，从而计算向左寻找到的矩形长度为left；
步骤S309：在灰度图的P0(y1,x1)处向上移动step个像素的距离，其中step从0开始增长，依次在每个step值上判断P1(y1–step,x1)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，并且同一行上相隔minstep个像素处的P2(y1–step,x1+minstep)或P3(y1–step,x1–minstep)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，如果step值使得P1、P2、P3三个点处的像素值都更靠近C1，则设置top＝step，并且让step自增1，直到P1或P2或P3处的像素值更靠近C0则停止step增长，从而计算向上寻找到的矩形长度为top；
步骤S310：在灰度图的P0(y1,x1)处向下移动step个像素的距离，其中step从0开始增长，依次在每个step值上判断P1(y1+step,x1)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，并且同一行上相隔minstep个像素处的P2(y1+step,x1+minstep)或P3(y1+step,x1–minstep)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，如果step值使得P1、P2、P3三个点处的像素值都更靠近C1，则设置bottom＝step，并且让step自增1，直到P1或P2或P3处的像素值更靠近C0则停止step增长，从而计算向下寻找到的矩形长度为bottom；
步骤S311：计算中心矩形的像素宽度wL、像素高度hL：wL＝left+right；hL＝top+bottom；
步骤S312：计算出定标图形的中心点坐标Pc(yc,xc)：xc＝x1+(right–wL/2)；yc＝y1+(bottom–hL/2)；
步骤S313：计算定标图形中心点相对视场中心的偏移量(yOffset,xOffset)：xOffset＝xc–w0/2；yOffset＝yc–h0/2。
上述的多功能OCT系统的自动定标方法，其中，所述红外图中的中心矩形宽为wL1，高为hL1；所述数码相机照的中心矩形宽为wL2，高为hL2；所述数码相机照和红外图的横向放大倍率比为zoomX，竖向放大倍率比为zoomY，则zoomX＝wL2/wL1；zoomY＝hL2/hL1。
上述的多功能OCT系统的自动定标方法，其中，所述红外图中定标图形中心点相对视场中心的偏移量(yOffset1,xOffset1)，所述数码相机照中定标图形中心点相对视场中心的偏移量(yOffset2,xOffset2)，所述眼底照相机相对OCT探头的视场中心点的偏移量(yOff,xOff)，则xOff＝xOffset2/zoomX-xOffset1；yOff＝yOffset2/zoomY-yOffset1。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的多功能OCT系统的自动定标方法，通过提供定标图形，并根据定标图在红外图和数码相机照中位置和大小比对快速自动地获得高清眼底照和红外眼底图的数码放大倍数比，以及眼底照相机相对OCT探头的视场中心点的偏移量，从而实现自动定标，大大提高定位精度和生产效率。
附图说明
图1为本发明多功能OCT系统使用的定标图形；
图2为本发明多功能OCT系统自动定标流程示意图；
图3为本发明寻找定标图形的中心点坐标和中心矩形的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明多功能OCT系统使用的定标图形；图2为本发明多功能OCT系统自动定标流程示意图。
请参见图1和图2，本发明提供的多功能OCT系统的自动定标方法包括如下步骤：
步骤S1：在一张白纸上用电脑制图软件绘制定标图形并打印，如图1所示，将打印有定标图形的纸张平整地张贴到一个白色光滑面板上，将该面板按图1所示位置面向多功能OCT仪器的探测镜头并固定在设定距离处，使得OCT系统实时拍摄时的红外图预览窗中可以清晰地观察到定标图形的全貌，并且尽量让定标图形的中心位置点和红外预览窗的中心点重合，以便后续算法计算的时间更短。
步骤S2：启动仪器采集红外图和数码相机照，然后将仪器刚拍摄到的红外图和数码相机照载入内存并显示在两个窗口中，并允许在图像上点取图形颜色转化为灰度值后的灰度值C1和底色转化为灰度值后的灰度值C0；C0按趋近于255的方式选取，如果用户没有选取底色，则默认设置C0＝255，即默认底色为白色；C1为定标图形中矩形区域中任一点的灰度值(按趋近于0的方式选取，即默认图形颜色为黑色)，如果用户没有选取该点灰度值，则默认设置C1＝C0/2。预先对定标图形原始图进行显示，以便判断红外图和数码相机照是否和原始图的上下左右方向一致。
步骤S3：将红外图和数码相机照上分别作为输入图像，在输入图像上自动寻找定标图形的中心点坐标和中心矩形的大小，如图3所示，具体步骤如下：
步骤S301：将输入图像转化为灰度图，获取灰度图的宽度w0和高度h0；
步骤S302：计算灰度图的中心点位置P0(y0,x0)，其中x0＝w0/2，y0＝h0/2,坐标点(y0,x0)表示灰度图第y0行、第x0列位置点，以下所述坐标点位置意义皆如此；
步骤S303：在灰度图的中心点位置P0(y0,x0)处分别向右、左移动step个像素的距离，即到达灰度图上坐标点P1(y0,x0+step)、P2(y0,x0–step)，依次判断P1、P2处的灰度值相比C0是否更靠近C1，如果在P1处的灰度值相比C0更靠近C1，则设置X方向偏移定标图形中心点的值为offX＝step；否则如果在P2处的灰度值相比C0更靠近C1，则设置X方向偏移定标图形中心点的值为offX＝–step。其中step从0开始递增，如果判断条件不成立则step递增1个步长，直到P1或P2处的灰度值相比C0更靠近C1则结束递增；
步骤S304：在灰度图的中心点位置P0(y0,x0)处分别向下、上移动step个像素的距离，即到达灰度图上坐标点P1(y0+step,x0)、P2(y0–step,x0)，依次判断P1、P2处的灰度值相比C0是否更靠近C1，如果在P1处的灰度值相比C0更靠近C1，则设置Y方向偏移定标图形中心点的值为offY＝step；否则如果在P2处的灰度值相比C0更靠近C1，则设置Y方向偏移定标图形中心点的值为offY＝–step。其中step从0开始递增，如果判断条件不成立则step递增1个步长，直到P1或P2处的灰度值相比C0更靠近C1则结束递增；
步骤S305：将P0坐标由(y0,x0)移动到(y1,x1)，其中:
x1＝x0+offX；
y1＝y0+offY；
步骤S306：已知定标图形原始图中的中心正方形的边长为L个像素，已知眼底相机和OCT红外图的数码放大倍率不超过N倍，其中N<L，假设minstep＝M，其中2<M<N，定标图形原始图中的两条中线都为1个像素的线宽，L，N和M均为整数；
步骤S307：在灰度图的P0(y1,x1)处向右移动step个像素的距离，即到达灰度图上坐标点P1(y1,x1+step)，判断P1处的灰度值相比C0是否更靠近C1，并且同一列上相隔minstep个像素处的P2(y1+minstep,x1+step)或P3(y1–minstep,x1+step)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，如果判断条件成立，则设置向右寻找到的矩形长度为right＝step。其中step从0开始递增，如果判断条件成立则step递增1个步长，直到判断条件不成立则结束递增；
步骤S308：在灰度图的P0(y1,x1)处向左移动step个像素的距离，即到达灰度图上坐标点P1(y1,x1–step)，判断P1处的灰度值相比C0是否更靠近C1，并且同一列上相隔minstep个像素处的P2(y1+minstep,x1–step)或P3(y1–minstep,x1–step)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，如果判断条件成立，则设置向左寻找到的矩形长度为left＝step。其中step从0开始递增，如果判断条件成立则step递增1个步长，直到判断条件不成立则结束递增；
步骤S309：在灰度图的P0(y1,x1)处向上移动step个像素的距离，即到达灰度图上坐标点P1(y1–step,x1)，判断P1处的灰度值相比C0是否更靠近C1，并且同一行上相隔minstep个像素处的P2(y1–step,x1+minstep)或P3(y1–step,x1–minstep)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，如果判断条件成立，则设置向上寻找到的矩形长度为top＝step。其中step从0开始递增，如果判断条件成立则step递增1个步长，直到判断条件不成立则结束递增；
步骤S310：在灰度图的P0(y1,x1)处向下移动step个像素的距离，即到达灰度图上坐标点P1(y1+step,x1)，判断P1处的灰度值相比C0是否更靠近C1，并且同一行上相隔minstep个像素处的P2(y1+step,x1+minstep)或P3(y1+step,x1–minstep)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，如果判断条件成立，则设置向下寻找到的矩形长度为bottom＝step。其中step从0开始递增，如果判断条件成立则step递增1个步长，直到判断条件不成立则结束递增；
步骤S311：计算中心矩形的像素宽度wL、像素高度hL：
wL＝left+right；
hL＝top+bottom；
其中中心矩形在定标图形的原始图中是一个正方形，一般情况下相机的横向和竖向放大倍率是一样的，因此一般情况下wL＝hL。
步骤S312：计算出定标图形的中心点坐标Pc(yc,xc):
xc＝x1+(right–wL/2)；
yc＝y1+(bottom–hL/2)；
步骤S313：计算定标图形中心点相对视场中心的偏移量(yOffset,xOffset)：
xOffset＝xc–w0/2；
yOffset＝yc–h0/2；
步骤S4：对红外图和数码相机照分别执行步骤S3后，可以得到红外图的中心矩形宽wL1和高hL1、数码相机照的中心矩形宽wL2和高hL2，由此可以计算出数码相机照和红外图的数码放大倍数比zoomX(横向放大倍率)和zoomY(竖向放大倍率):
zoomX＝wL2/wL1；
zoomY＝hL2/hL1；
步骤S5：对红外图和数码相机照分别执行步骤S3后，还可以得到红外图中定标图形中心点相对视场中心的偏移量(yOffset1,xOffset1)、数码相机照中定标图形中心点相对视场中心的偏移量(yOffset2,xOffset2)，由此可以计算眼底照相机相对OCT探头的视场中心点的偏移量(yOff,xOff)：
xOff＝xOffset2/zoomX-xOffset1；
yOff＝yOffset2/zoomY-yOffset1；
一般情况下相机的横向和竖向放大倍率是一样的,即zoomX＝zoomY；最后可自动将获得的结果输入到OCT系统的参数库中。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (6)
1.一种多功能OCT系统的自动定标方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)提供定标图形，利用OCT系统实时拍摄时的红外图预览窗捕获定标图形的全貌，使得定标图形的中心位置点和红外图预览窗的中心点大致重合；
b)拍摄获取定标图形的红外图和数码相机照；
c)在红外图和数码相机照中寻找定标图形的中心点坐标和中心矩形，并计算定标图形中心点相对视场中心的偏移量；
d)根据红外图和数码相机照中两个定标图形中心矩形大小计算出数码相机照和红外图的数码放大倍数比；
e)根据定标图形中心点相对视场中心的偏移量计算出眼底照相机相对OCT探头的视场中心点的偏移量。
2.如权利要求1所述的多功能OCT系统的自动定标方法，其特征在于，所述步骤a)先将打印有定标图形的纸张平整地张贴到一个白色光滑面板上，再利用OCT系统的红外图预览窗捕获定标图形的全貌。
3.如权利要求1所述的多功能OCT系统的自动定标方法，其特征在于，所述步骤b)默认图形颜色为黑色，底色为白色。
4.如权利要求1所述的多功能OCT系统的自动定标方法，其特征在于，所述步骤c)包括如下子步骤：
步骤S301：将红外图和数码相机照转化为灰度图，获取灰度图的宽度w0和高度h0，并选定底色灰度值C0和定标图形中矩形区域中任一点的灰度值C1；
步骤S302：计算灰度图的中心点位置P0(y0,x0)，其中x0＝w0/2，y0＝h0/2,坐标点(y0,x0)表示灰度图第y0行、第x0列位置点；
步骤S303：在灰度图的中心点位置P0(y0,x0)处分别向右、左移动step个像素的距离，其中step从0开始增长，依次在每个step值上比较P1(y0,x0+step)或P2(y0,x0–step)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，计算定标图形中心点在X方向的偏移值offX，假设在step＝i时，P1处的灰度值相比C0更靠近C1，则设置offX＝step，如果是P2处的灰度值相比C0更靠近C1，则设置offX＝-step，此时step结束增长；
步骤S304：在灰度图的中心点位置P0(y0,x0)处分别向下、上移动step个像素的距离，其中step从0开始增长，依次在每个step值上比较P1(y0+step,x0)或P2(y0–step,x0)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，计算定标图形中心点在Y方向的偏移值offY，假设在step＝i时，i为自然数，P1处的灰度值相比C0更靠近C1，则设置offY＝step，如果是P2处的灰度值相比C0更靠近C1，则设置offY＝-step，此时step结束增长；
步骤S305：将P0坐标由(y0,x0)移动到(y1,x1)，其中：
x1＝x0+offX；y1＝y0+offY；
步骤S306：预设定标图形的中心正方形的边长为L个像素，预设眼底相机和OCT红外图的数码放大倍率不超过N倍，其中N<L，假设minstep＝M，其中2<M<N，定标图形原始图中的两条中线都为1个像素的线宽；
步骤S307：在灰度图的P0(y1,x1)处向右移动step个像素的距离，其中step从0开始增长，依次在每个step值上判断P1(y1,x1+step)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，并且同一列上相隔minstep个像素处的P2(y1+minstep,x1+step)和P3(y1–minstep,x1+step)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，如果step值使得P1、P2、P3三个点处的像素值都更靠近C1，则设置right＝step，并且让step自增1，直到P1或P2或P3处的像素值更靠近C0则停止step增长，从而计算向右寻找到的矩形长度right；
步骤S308：在灰度图的P0(y1,x1)处向左移动step个像素的距离，其中step从0开始增长，依次在每个step值上判断P1(y1,x1–step)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，并且同一列上相隔minstep个像素处的P2(y1+minstep,x1–step)或P3(y1–minstep,x1–step)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，如果step值使得P1、P2、P3三个点处的像素值都更靠近C1，则设置left＝step，并且让step自增1，直到P1或P2或P3处的像素值更靠近C0则停止step增长，从而计算向左寻找到的矩形长度为left；
步骤S309：在灰度图的P0(y1,x1)处向上移动step个像素的距离，其中step从0开始增长，依次在每个step值上判断P1(y1–step,x1)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，并且同一行上相隔minstep个像素处的P2(y1–step,x1+minstep)或P3(y1–step,x1–minstep)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，如果step值使得P1、P2、P3三个点处的像素值都更靠近C1，则设置top＝step，并且让step自增1，直到P1或P2或P3处的像素值更靠近C0则停止step增长，从而计算向上寻找到的矩形长度为top；
步骤S310：在灰度图的P0(y1,x1)处向下移动step个像素的距离，其中step从0开始增长，依次在每个step值上判断P1(y1+step,x1)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，并且同一行上相隔minstep个像素处的P2(y1+step,x1+minstep)或P3(y1+step,x1–minstep)处的灰度值相比C0是否更靠近C1，如果step值使得P1、P2、P3三个点处的像素值都更靠近C1，则设置bottom＝step，并且让step自增1，直到P1或P2或P3处的像素值更靠近C0则停止step增长，从而计算向下寻找到的矩形长度为bottom；
步骤S311：计算中心矩形的像素宽度wL、像素高度hL：
wL＝left+right；hL＝top+bottom；
步骤S312：计算出定标图形的中心点坐标Pc(yc,xc)：
xc＝x1+(right–wL/2)；
yc＝y1+(bottom–hL/2)；
步骤S313：计算定标图形中心点相对视场中心的偏移量(yOffset,xOffset)：
xOffset＝xc–w0/2；
yOffset＝yc–h0/2。
5.如权利要求4所述的多功能OCT系统的自动定标方法，其特征在于，所述红外图中的中心矩形宽为wL1，高为hL1；所述数码相机照的中心矩形宽为wL2，高为hL2；所述数码相机照和红外图的横向放大倍率比为zoomX，竖向放大倍率比为zoomY，则:
zoomX＝wL2/wL1；
zoomY＝hL2/hL1。
6.如权利要求5所述的多功能OCT系统的自动定标方法，其特征在于，所述红外图中定标图形中心点相对视场中心的偏移量(yOffset1,xOffset1)，所述数码相机照中定标图形中心点相对视场中心的偏移量(yOffset2,xOffset2)，所述眼底照相机相对OCT探头的视场中心点的偏移量(yOff,xOff)，则:
xOff＝xOffset2/zoomX-xOffset1；
yOff＝yOffset2/zoomY-yOffset1。
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