CN106343947A - 图像处理设备、图像处理方法和光学相干层析成像设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及图像处理设备、图像处理方法和光学相干层析成像设备。图像处理设备通过使用转换量来转换眼睛的层析图像的多个区域中的至少一个区域的强度分布，该转换量比用来转换该多个区域中的另一区域的强度分布的转换量大，所述层析图像是通过使用光学干涉对眼睛执行层析成像而获得的。

Description

图像处理设备、图像处理方法和光学相干层析成像设备

技术领域

本发明涉及用于处理通过使用光学干涉对眼睛执行层析成像而获得的层析图像的图像处理设备和图像处理方法。本发明还涉及使用光学干涉对眼睛执行层析成像的光学相干层析成像设备。

背景技术

在各种领域中正在将利用多波长光学干涉的光学相干层析成像(OCT)设备应用于人有机体。例如，光学相干层析成像设备被用来利用内窥镜获得关于内脏的信息或者利用眼科设备获得关于视网膜的信息。在视网膜护理的专门门诊诊所中，可应用于眼睛的光学相干层析成像设备正变成必不可少的眼科装置。这种光学相干层析成像设备利用测量光照射样本，并且通过使用干涉系统测量从样本反向散射的光，该测量光为低相干光。当光学相干层析成像设备被应用于待检查眼睛时，可以通过利用测量光扫描眼睛获得眼睛的高分辨率的层析图像。为此，将光学相干层析成像设备广泛地用于例如视网膜的眼科诊断。

当利用光学相干层析成像设备获得眼底的层析图像时，由于灵敏度和噪声的问题，难以通过利用测量光扫描眼睛一次而获得高质量层析图像。相应地，日本专利公开No.2015-91552公开了用于通过如下操作提高层析图像的质量的技术：多次扫描待检查眼睛的同一个部分以便获得多个层析图像，定位层析图像，并且然后确定层析图像的相加平均值。

发明内容

根据本发明一个方面的图像处理设备包括：层析图像获取单元，被配置为获取眼睛的层析图像，所述层析图像是通过使用光学干涉对眼睛执行层析成像而获得的；以及处理单元，被配置为通过使用转换量来转换层析图像的多个区域中的至少一个区域的强度分布，所述转换量比用来转换所述多个区域中的另一区域的强度分布的转换量大。

从以下参考附图的示例性实施例的描述中本发明更多的特征将变得清晰。

附图说明

图1示出根据实施例的光学相干层析成像设备的示例。

图2示出根据实施例的图像处理设备的示例。

图3为根据实施例的将眼底的层析图像分割成多个区域之后执行增强处理的操作的示例的流程图。

图4示出根据实施例的视网膜、玻璃体和脉络膜之间的边界。

图5A和图5B分别示出了根据实施例的视网膜区域以及玻璃体和脉络膜区域的直方图的示例。

图6A到6E示出根据实施例的用于视网膜区域以及玻璃体和脉络膜区域的增强处理以及增强处理之后的视网膜的层析图像的示例。

图7A到7C示出根据实施例的基于操作者的指示对于指定区域执行增强处理的方法的示例。

图8为根据实施例的将眼前部(anterior eye portion)的层析图像分割成多个区域之后执行增强处理的操作的示例的流程图。

图9A到9E示出根据实施例的基于指向装置(pointing device)的操作对于指定区域执行增强处理的方法的示例。

具体实施方式

当产生层析图像时，光学相干层析成像设备通过使用传感器测量干涉光的强度并且使测量的干涉光的强度信息经受傅里叶变换和对数变换以便获得层析图像的原始数据。通过傅里叶变换和对数变换获得的层析图像的原始数据通常是约32比特的浮点数据或者大于等于10比特的整型数据，并且不能直接显示在平常的显示器上。因此，需要将层析图像的原始数据转换为能显示在平常的显示器上的8比特整型数据。

层析图像的原始数据具有包括极低强度信息和高强度信息的高动态范围。相反，能显示在平常的显示器上的8比特整型数据具有相对低的动态范围。因此，当将具有高动态范围的原始数据简单地转换为8比特整型数据时，极大地降低了视网膜的对比度，该视网膜的对比度对于眼底的诊断很重要。因此，在通常的光学相干层析成像设备中，当将原始数据转换为8比特整型数据时，丢弃一定量低强度侧数据以便确保合适的视网膜对比度。

然而，当丢弃低强度侧信息时，将丢失层析图像的原始数据中包括的玻璃体和脉络膜的信息并且将难以详细地观察玻璃体和脉络膜的内部结构。

近年来，已经需要更详细地观察玻璃体的内部结构。然而，当将层析图像的原始数据转换为8比特整型数据从而确保合适的玻璃体对比度时，将降低视网膜的对比度，并且将难以详细地观察视网膜的内部结构。

考虑到上述的形势，一种实施例使得能够详细观察眼睛的层析图像上的多个区域(例如，视网膜和玻璃体)的内部结构。

根据一个实施例的图像处理设备通过使用转换量来转换眼睛的层析图像的多个区域中的至少一个区域的强度分布，该转换量比用来转换该多个区域中的另一个区域的强度分布的转换量大，所述层析图像是通过使用光学干涉对眼睛执行层析成像而获得的。

因此，能够在眼睛的层析图像上详细观察多个区域(例如，视网膜和玻璃体)的内部结构。

现在将描述本发明的实施例。

光学相干层析成像设备的结构

图1示出根据实施例的光学相干层析成像设备。光学干涉部100包括光源101，该光源101为发射近红外光的低相干光源。从光源101发射的光传播通过光纤102a，并且被光分割单元103分割成测量光和参考光。从光分割单元103射出的测量光进入光纤102b，并且被引导到扫描光学系统200。从光分割单元103射出的参考光进入光纤102c，并且被引导到反射镜113。已经进入光纤102c的参考光从光纤102c的端部射出，穿过准直光学系统111和色散补偿光学系统112，并且被引导到反射镜113。参考光被反射镜113反射，沿着相反的光路行进，并且再次进入光纤102c。色散补偿光学系统112补偿作为测量目标的待检查眼睛E的光学系统和扫描光学系统200的色散。反射镜113能够由光路长度控制器(未示出)在光轴方向上驱动，使得参考光的光路长度能够相对于测量光的光路长度改变。已经进入光纤102b的测量光从光纤102b的端部射出。光源101和光路长度控制器由控制单元(未示出)控制。

光源101例如为超级发光二极管(SLD)，其是典型的低相干光源，并且光源101具有855nm的中心波长和约100nm的波长带宽。波长带宽影响层析图像的纵向分辨率，因此是重要参数，该纵向分辨率是在光轴方向上的分辨率。虽然选择SLD作为光源，但是光源的类型不受限制，只要能够发射低相干光即可。例如，作为替代可以使用放大自发发射(ASE)。近红外光适合于在测量眼睛中使用，因此在本实施例中中心波长被设定为855nm。出于诊断的目的，期望的是使得能够清楚观察比感光细胞内外节之间的接合部(IS/OS)和外界膜(ELM)薄的膜。为了实现这个，要求OCT图像的纵向分辨率是5μm或更小，更优选地是3μm或更小。纵向分辨率取决于OCT光源的波长带宽。为了实现3μm或更小的纵向分辨率，要求OCT光源的波长带宽为约100nm或更大。

现在将描述扫描光学系统200。扫描光学系统200被配置为可相对于待检查眼睛E移动。扫描光学系统200被设置有驱动控制器(未示出)，该驱动控制器能够相对于待检查眼睛E的眼轴沿上下和左右方向驱动扫描光学系统200。从光纤102b的端部射出的光由光学系统202基本上准直，并且入射在扫描单元203上。扫描单元203包括两个具有能旋转的镜面的电流镜(galvano-mirror)。一个电流镜偏转水平方向上的光，并且另一个电流镜偏转垂直方向上的光。因此，扫描单元203在驱动控制器(未示出)的控制下偏转入射光。以这样的方式，扫描单元203在两个方向上扫描光，这两个方向为沿着图1的平面的主扫描方向和与图1的平面垂直的副扫描方向。由扫描单元203扫描的光穿过透镜204并且在待检查眼睛E上形成照明光斑。照明光斑响应于通过扫描单元203的面内偏转而沿着待检查眼睛E移动。在照明光斑处待检查眼睛E反射的光沿着相反的光路行进，进入光纤102b，并且返回到光分割单元103。

如上所述，反射镜113反射的参考光和待检查眼睛E反射的测量光作为返回光而返回到光分割单元103，并且彼此干涉，使得产生干涉光。干涉光穿过光纤102d并且被朝向透镜122射出。然后，干涉光被基本上准直并且进入衍射光栅123。衍射光栅123具有周期性结构，并且将入射在其上的干涉光分割成干涉光成分。干涉光成分由能够改变聚焦状态的成像透镜124聚焦于线传感器125上。线传感器125连接到图像处理设备300。

图像处理设备的结构

图2示出图像处理设备300。参考图2，图像处理设备300包括产生层析图像的原始数据的重建单元301。本实施例的光学相干层析成像设备是傅里叶域光学相干层析成像设备，其通过使线传感器125输出的数据经受由重建单元301执行的波数转换、傅里叶变换和对数变换来产生待检查眼睛的层析图像的原始数据。虽然在本实施例中使用傅里叶域光学相干层析成像设备，但是作为替代可以使用时域光学相干层析成像设备。重建单元301是根据本实施例的层析图像获取单元的示例。重建单元301可以通过接收在线传感器125检测干涉光时产生的干涉信号并且通过使用接收的干涉信号重建层析图像来获取层析图像。可替代地，重建单元301可以通过接收由光学相干层析成像设备产生的层析图像数据来获取层析图像。

图像处理设备300还包括分析所产生的层析图像的原始数据的图像分析器302。图像分析器302能够分析待检查眼睛的层析图像的原始数据，以便分析层析图像的原始数据中包括的待检查眼睛的结构。区域分割器303是用于将待检查眼睛的层析图像的原始数据分割成多个区域的处理器。增强处理单元305对层析图像的原始数据的分割的区域执行对比度和强度调节。增强处理单元305连接到用作显示单元的显示器310，使得能够显示已经经受了增强处理的层析图像。图像处理设备300连接到指向装置320。指向装置320是包括滚轮和按钮的鼠标，并且能够指定显示单元301上的任何位置。在本实施例中，鼠标用作指向装置。然而，作为替代可以使用其它指向装置，诸如操纵杆、触摸板、轨迹球、触摸面板以及铁笔。

因此，光学相干层析成像设备包括光学干涉部100、扫描光学系统200以及图像处理设备300。图像处理设备300的组件中的至少一个或更多个可以被形成为独立的装置。可替代地，该组件可以被设置作为能够安装在一个或更多个计算机中而且在由计算机的CPU(未示出)运行时实现对应功能的软件。在本实施例中，假设组件被实现为安装在单个计算机中的软件。

CPU通过使用存储在RAM(未示出)和ROM(未示出)中的程序和数据来控制计算机的整个操作。每个组件的功能通过控制用于每个组件的软件的运行来实现。RAM包括临时存储从存储介质驱动加载的程序和数据的区域以及使得CPU能够执行各种处理所需的工作区。ROM通常存储用于计算机的设定数据和程序。图像处理设备300作为替代可以被形成为由图像处理板组成的电路。光学相干层析成像设备和图像处理设备300可以被形成为分离的设备，其彼此链接从而使得能够在其之间进行有线或无线通信。可替代地，图像处理设备300可以被布置在光学相干层析成像设备中并且与光学相干层析成像设备集成在一起。

用于控制光学相干层析成像设备的方法

现在将确定用于通过使用根据本实施例的光学相干层析成像设备获得待检查眼睛的层析图像的控制方法。首先，操作者要求被检者坐在根据本实施例的光学相干层析成像设备前面并且开始OCT处理。从光源101发射的光穿过光纤102a并且被光分割单元103分割成朝向待检查眼睛行进的测量光和朝向反射镜113行进的参考光。朝向待检查眼睛行进的测量光穿过光纤102b，并且从光纤102b的端部射出。然后，测量光由光学系统202基本上准直，并且入射在扫描单元203上。扫描单元203包括电流镜。测量光由镜偏转，穿过透镜204，并且照射待检查眼睛。光由待检查眼睛反射，沿着相反光路行进，并且返回到光分割单元103。朝向反射镜113行进的参考光穿过光纤102c，并且从光纤102c的端部射出。参考光穿过准直光学系统111和色散补偿光学系统112，并且到达反射镜113。参考光由反射镜113反射，沿着相反光路行进，并且返回到光分割单元103。已经返回到了光分割单元103的测量光和参考光彼此干涉使得产生干涉光。干涉光进入光纤102d，由透镜122基本上准直，并且入射在衍射光栅123上。已经进入衍射光栅123的干涉光由成像透镜124聚焦于线传感器125上，使得能够获得对于待检查眼睛上的单个点的干涉信号。

由线传感器125获取的干涉信号被输出到图像处理设备300。由线传感器125输出的干涉信号是12比特整型数据。重建单元301使12比特整型数据经受波数转换、快速傅里叶变换(FFT)和对数变换，由此产生待检查眼睛的单个点处的在深度方向上的层析图像的原始数据。由重建单元301产生的层析图像的原始数据是32比特浮点数据。通常，在干涉信号经受FFT时，产生包括小数的浮点数据。因此，在干涉信号经受FFT时，产生的数据具有比12比特整型数据更大数量的比特。通过使干涉信号经受FFT获得的数据的比特数量不一定是32，只要它比干涉信号的比特数量大即可，并且可以是例如16或者64。

在获取对于待检查眼睛上的单个点的干涉信号之后，扫描单元203驱动电流镜，使得产生对于待检查眼睛上的另一点的干涉光。对于另一点的干涉光到达线传感器125，并且重建单元301产生待检查眼睛的另一点处的在深度方向上的层析图像的原始数据。这个控制处理被重复以便获得待检查眼睛的单个层析图像的原始数据。这里，提供两个操作模式：第一模式和第二模式，在第一模式中扫描待检查眼睛的特定位置多次以便获取层析图像的原始数据，在第二模式中扫描待检查眼睛的特定位置多次以便获取多个层析图像的原始数据。在第一模式中，重建单元301产生单个层析图像的原始数据。在第二模式中，重建单元301执行已经获取的层析图像的原始数据的定位，并且叠加层析图像的原始数据(确定层析图像的原始数据的平均值)以便产生单个层析图像的原始数据。

现在将描述通过使用转换量来转换眼底的层析图像的多个区域中的至少一个区域的强度分布的过程，该转换量比用来转换多个区域中的另一个区域的强度分布的转换量大。

现在将参考图3描述在根据本实施例的光学相干层析成像设备中将眼底的层析图像分割成多个区域并且对区域中的每一个执行强度和对比度调节的过程。图3为根据本实施例的将眼底的层析图像分割成多个区域之后执行增强处理的操作的示例的流程图。

首先，在步骤S101中，重建单元301产生视网膜的层析图像的原始数据并且将产生的层析图像的原始数据输出到图像分析器302。图像分析器302分析层析图像的原始数据并且在层析图像上检测在玻璃体与视网膜之间的边界以及在视网膜与脉络膜之间的边界，如图4中所示出的(步骤S102)。检测的边界信息被输出到区域分割器303，并且区域分割器303基于边界信息将层析图像分割成三个区域，其为玻璃体区域Vi、视网膜区域Re和脉络膜区域Co(步骤S103)。

区域分割器303确定彼此分割开的三个区域中的每一个是视网膜区域还是除了视网膜区域以外的区域(步骤S104)。这里，确定视网膜区域Re为视网膜区域，而且玻璃体区域Vi和脉络膜区域Co为除了视网膜区域以外的区域。由区域分割器303确定为视网膜区域的区域经受从步骤S105开始的处理流程。由区域分割器303确定为除了视网膜区域以外的区域的区域经受从步骤S108开始的处理流程。

在步骤S105中，增强处理单元305获取层析图像的原始数据中的视网膜区域Re的直方图。如图5A中所示出的，获取的视网膜区域Re的直方图具有小宽度Wa，并且中心位置Pa处的亮度低。层析图像的原始数据为32比特浮点数据。在不改变直方图的形状的情况下将这个数据转换为能够由显示器310显示的8比特整型数据时，将获得其中视网膜区域Re的对比度极低的图像，如图6A中所示出的。为了避免这个，增强处理单元305设定对比度转换量Ec和强度转换量Eb，以使得直方图的宽度Wa被转换为期望宽度Wr并且直方图的中心位置Pa被转换为期望位置Pr(步骤S106)。

$Ec=\frac{Wr}{Wa}---\left(1\right)$

Eb＝Pr-Pa (2)

在步骤S107中，增强处理单元305使已经由区域分割器303确定为视网膜区域的视网膜区域Re经受由等式(3)表示的对于原始强度Ir的增强处理。

Ie＝Ir×Ec+Eb (3)

这里，Ie表示增强处理之后的强度，并且是8比特整型数据。作为这个处理的结果，如图6B中所示出的，获得其中视网膜区域Re的对比度高的层析图像。因此，能够详细地观察视网膜的内部结构。对32比特数据执行的增强处理可以如上所述地使得同时执行包括对比度转换的强度分布的转换以及到8比特数据的转换。然而，对于32比特数据的增强处理不限于此，并且作为替代可以使得首先执行强度分布的转换，并且然后执行到8比特数据的转换。

在步骤S108中，增强处理单元305获取层析图像的原始数据中的除了视网膜区域以外的区域的直方图。如图5B中所示出的，获取的除了视网膜区域以外的区域的直方图具有比视网膜区域的直方图的宽度小的宽度Wb，并且中心位置Pb处的亮度低于视网膜区域的直方图中的亮度。当在不改变直方图的形状的情况下将这个数据转换为能够由显示器310显示的8比特整型数据时，玻璃体区域Vi和脉络膜区域Co将被显示为几乎黑色的图像，如图6C中所示出的。为了避免这个，增强处理单元305设定对比度转换量Ec和强度转换量Eb使得直方图的宽度Wb被转换为期望宽度Wv并且直方图的中心位置Pb被转换为期望位置Pv(步骤S109)。如图5B中所示出的，强度在玻璃体和脉络膜区域中比在视网膜区域中更低。因此，对于除了视网膜区域以外的区域的对比度转换量Ec和强度转换量Eb通常比对于视网膜区域的那些转换量大。

$Ec=\frac{Wv}{Wb}---\left(4\right)$

Eb＝Pv-Pb (5)

在步骤S110中，增强处理单元305使已经由区域分割器303确定为除了视网膜区域以外的区域的玻璃体区域Vi和脉络膜区域Co经受由等式(6)表示的对于原始强度Iv的增强处理。

Ie＝Iv×Ec+Eb (6)

这里，Ie表示增强处理之后的强度，并且是8比特整型数据。作为这个处理的结果，如图6D中所示出的，获得其中玻璃体区域Vi和脉络膜区域Co的对比度高的层析图像。因此，能够详细地观察玻璃体和脉络膜的内部结构。对32比特数据执行的增强处理可以使得同时执行包括对比度转换的强度分布的转换以及到8比特数据的转换，如上所述。然而，对于32比特数据的增强处理不限于此，并且作为替代可以使得首先执行强度分布的转换，并且然后执行到8比特数据的转换。

在步骤S111中，增强处理单元305结合经受了步骤S107中的增强处理的视网膜区域Re的图像和经受了步骤S110中的增强处理的玻璃体区域Vi和脉络膜区域Co的图像，以便产生单个8比特整型格式层析图像。如图6E中所示出的，步骤S111中产生的层析图像的对比度不仅在视网膜区域Re中高而且在玻璃体区域Vi和脉络膜区域Co中也高，使得能够详细地观察视网膜、玻璃体和脉络膜的内部结构。增强处理单元305将所产生的层析图像输出到显示控制器304，并且显示控制器304在显示器310上显示经受了增强处理的层析图像(步骤S112)。

在该示例中，图像分析器302检测层析图像的原始数据中的视网膜、玻璃体和脉络膜之间的边界。然而，可以在不执行检测的情况下使区域经受不同的增强处理。例如，区域分割器303可以将层析图像的原始数据分割成多个区域，并且确定每个区域是否包括视网膜、玻璃体和脉络膜中的任何一个。基于确定的结果，确定每个区域是视网膜区域还是除了视网膜区域以外的区域。因此，区域可以经受不同的增强处理。

在本实施例中，通过将层析图像的原始数据分割成两个组：视网膜区域和除了视网膜区域以外的区域，来执行增强处理。然而，作为替代可以使作为视网膜区域、玻璃体区域和脉络膜区域的三个区域分别经受不同的增强处理。此外，可以指定视网膜上的特别亮的色素上皮区域或特别暗的巩膜区域，并且指定的区域可以经受不同的增强处理。虽然在本实施例的增强处理中原始强度经受线性转换，但是增强处理不限于线性转换。例如，可以通过使用具有任何曲线(诸如伽马曲线或S曲线)的转换函数来转换原始强度。

在本实施例中，分别地获取视网膜区域的直方图以及除了视网膜区域以外的区域的直方图，并且基于每个直方图确定对比度转换量和强度转换量。然而，可替代地，可以从层析图像的原始数据获取单个直方图，并且可以基于单个直方图确定对于每个区域的对比度转换量和强度转换量。例如，获取图像的整个区域的直方图，并且基于所获取的直方图确定对于视网膜区域的对比度转换量和强度转换量。接下来，通过使用特定等式增大对于视网膜区域的对比度转换量和强度转换量，并且将增大的转换量应用于除了视网膜区域以外的区域。在这种情况下，仅需要执行直方图计算一次。

对于增强处理单元305没有特别的限制，只要通过使用比用来转换多个区域中的另一区域的强度分布的转换量大的转换量来转换多个区域中的至少一个区域的强度分布即可。增强处理单元305可以被配置为转换具有相对低强度分布的至少包括玻璃体的区域的强度分布，使得至少包括玻璃体的区域经受增强处理。增强处理可以是任何处理，只要转换区域的强度分布即可。例如，增强处理单元305可以仅执行在上述的对比度转换和强度转换之中的对比度转换。增强处理可以包括区域的灰度转换而不是对比度转换，并且增强处理单元305可以转换强度分布，使得灰度转换特性的斜率(例如，伽马)在区域之间不同。如上所述，对于具有相对低强度分布的至少包括玻璃体的区域的转换量(诸如扩展强度分布的量和灰度转换特性的斜率)可以比对于其它区域的转换量大。因此，能够详细观察具有不同强度分布的区域(例如，视网膜和玻璃体)的内部结构。

在本实施例中，视网膜区域和除了视网膜区域以外的区域经受不同的增强处理。因此，存在在视网膜区域与除了视网膜区域以外的区域之间的边界处发生突然的强度改变的可能性。在详细地观察眼睛的内部结构时不期望这种突然的强度改变。因此，在视网膜区域和除了视网膜区域以外的区域经受不同的增强处理时，可以执行增强处理使得对比度转换量和强度转换量在边界附近的区域中逐渐地改变。

在本实施例中，增强处理单元305使视网膜区域和除了视网膜区域以外的区域经受不同的增强处理。然而，增强处理单元305可以对于所有区域执行相同的增强处理。例如，如图7A中所示出的，显示器310可以包括用于对玻璃体区域执行增强处理的玻璃体强调按钮以及用于对脉络膜区域执行增强处理的脉络膜强调按钮。在不按这些按钮时，层析图像的整个区域经受相同的增强处理，并且显示控制器304在显示器310上显示增强处理之后的图像。在按下玻璃体强调按钮时，如图7B中所示出的，执行用于强烈地强调玻璃体区域的增强处理，并且显示控制器304在显示器310上显示增强处理之后的图像。在按下脉络膜强调按钮时，如图7C中所示出的，执行用于强烈地强调脉络膜区域的增强处理，并且显示控制器304在显示器310上显示增强处理之后的图像。上述的处理允许医生仅在必要时看到其中强调期望区域的图像并且观察期望部分的内部结构。

现在将描述通过使用转换量转换眼前部的层析图像的多个区域中的至少一个区域的强度分布的过程，该转换量比用来转换多个区域中的另一个区域的强度分布的转换量大。

现在将参考图8描述在根据本实施例的光学相干层析成像设备中将眼前部的层析图像分割成多个区域并且对区域中的每一个执行强度和对比度调节的过程。图8为根据本实施例的将眼前部的层析图像分割成多个区域之后执行增强处理的操作的示例的流程图。

首先，在步骤S201中，重建单元301产生眼前部的层析图像的原始数据并且将产生的层析图像的原始数据输出到图像分析器302。图像分析器302分析层析图像的原始数据并且在层析图像上检测在空气与角膜表面之间的边界以及虹膜角膜角部(步骤S202)。所检测的信息被输出到区域分割器303，并且区域分割器303基于所检测的信息将层析图像分割成三个区域，其为空气区域Ai、眼睛区域Ey和虹膜角膜角区域An(步骤S203)。区域分割器303确定彼此分割开的三个区域中的每一个是虹膜角膜角区域还是除了虹膜角膜角区域以外的区域(步骤S204)。这里，确定虹膜角膜角区域An为虹膜角膜角区域而且空气区域Ai和排除虹膜角膜角区域的眼睛区域Ey为除了虹膜角膜角区域以外的区域。由区域分割器303确定为虹膜角膜角区域的区域经受从步骤S205开始的处理流程。由区域分割器303确定为除了虹膜角膜角区域以外的区域的区域经受从步骤S208开始的处理流程。

在步骤S205中，增强处理单元305获取层析图像的原始数据中的除了虹膜角膜角区域以外的区域的直方图。获取的除了虹膜角膜角区域以外的区域的直方图具有小宽度Wa，并且中心位置Pa处的亮度低。层析图像的原始数据为32比特浮点数据。在不改变直方图的形状的情况下将这个数据转换为能够由显示器310显示的8比特整型数据时，将获得其中排除虹膜角膜角区域的眼睛区域Ey的对比度极低的图像。为了避免这个，增强处理单元305设定对比度转换量Ec和强度转换量Eb，使得直方图的宽度Wa被转换为期望宽度Wc并且直方图的中心位置Pa被转换为期望位置Pc(步骤S206)。

$Ec=\frac{Wc}{Wa}---\left(7\right)$

Eb＝Pc-Pa (8)

在步骤S207中，增强处理单元305使已经由区域分割器303确定为除了虹膜角膜角区域以外的区域的区域经受由等式(9)表示的对于原始强度Ic的增强处理。

Ie＝Ic×Ec+Eb (9)

这里，Ie表示增强处理之后的强度，并且是8比特整型数据。作为这个处理的结果，获得其中排除虹膜角膜角区域的眼睛区域Ey的对比度高的层析图像。因此，能够详细地观察例如角膜的内部结构。

在步骤S208中，增强处理单元305获取层析图像的原始数据中的虹膜角膜角区域的直方图。获取的虹膜角膜角区域的直方图具有比除了虹膜角膜角区域以外的区域的直方图的宽度小的宽度Wb，并且中心位置Pb处的亮度低于除了虹膜角膜角区域以外的区域的直方图中的亮度。在不改变直方图的形状的情况下将这个数据转换为能够由显示器310显示的8比特整型数据时，虹膜角膜角区域An将被显示为几乎黑色的图像。为了避免这个，增强处理单元305设定对比度转换量Ec和强度转换量Eb使得直方图的宽度Wb被转换为期望宽度Wn并且直方图的中心位置Pb被转换为期望位置Pn(步骤S209)。强度在虹膜角膜角区域中比在除了虹膜角膜角区域以外的区域中更低。因此，对于虹膜角膜角区域的对比度转换量Ec和强度转换量Eb通常比对于除了虹膜角膜角区域以外的区域的那些转换量大。

$Ec=\frac{Wn}{Wb}---\left(10\right)$

Eb＝Pn-Pb (11)

在步骤S210中，增强处理单元305使已经由区域分割器303确定为虹膜角膜角区域的虹膜角膜角区域An经受由等式(12)表示的对于原始强度In的增强处理。

Ie＝In×Ec+Eb (12)

这里，Ie表示增强处理之后的强度，并且是8比特整型数据。作为这个处理的结果，获得其中虹膜角膜角区域An的对比度高的层析图像。因此，能够详细地观察虹膜角膜角部的内部结构。在步骤S211中，增强处理单元305将步骤S207中经受了增强处理的除了虹膜角膜角区域以外的区域的图像和步骤S210中经受了增强处理的虹膜角膜角区域An的图像结合，以便产生单个8比特整型格式层析图像。步骤S211中产生的层析图像的对比度不仅在排除虹膜角膜角区域An的眼睛区域Ey中高而且在虹膜角膜角区域An中也高，使得能够详细地观察包括虹膜角膜角部的眼睛的内部结构。增强处理单元305将所产生的层析图像输出到显示控制器304，并且显示控制器304在显示器310上显示经受了增强处理的层析图像(步骤S212)。

在该示例中，图像分析器302检测层析图像的原始数据中的空气和角膜表面之间的边界以及虹膜角膜角部。然而，区域可以在不执行检测的情况下经受不同的增强处理。例如，区域分割器303可以将层析图像的原始数据分割成多个区域，并且确定每个区域是否包括空气、除了虹膜角膜角部以外的眼睛部分和虹膜角膜角部中的任何一个。基于确定的结果，确定每个区域是虹膜角膜角区域还是除了虹膜角膜角区域以外的区域。因此，区域可以经受不同的增强处理。

在本实施例中，通过将层析图像的原始数据分割成两个组：虹膜角膜角区域和除了虹膜角膜角区域An以外的区域，来执行增强处理。然而，作为替代可以使作为空气区域、排除虹膜角膜角区域的眼睛区域和虹膜角膜角区域的三个区域分别经受不同的增强处理。此外，可以指定能够在层析图像中观察的巩膜、前房、晶状体、睫状体或玻璃体，并且指定的区域可以经受不同的增强处理。特别地，虽然眼睛外部的空气区域出现在眼前部的层析图像中，但是空气区域不用于诊断。因此，可以减小对于空气区域的对比度转换量和强度转换量。可替代地，可以省略对于空气区域的增强处理。

如上所述，层析图像被分割成多个区域，并且每个区域经受对应的增强处理。因此，能够增大每个区域中的对比度，并且能够详细地观察多个部分的内部结构。

现在将描述在光学相干层析成像设备中将层析图像的原始数据分割成多个区域并且对基于指向装置的操作指定的区域调节强度和对比度的过程。

视网膜中的指定区域的增强处理

重建单元301产生视网膜的层析图像的原始数据并且将产生的层析图像的原始数据输出到图像分析器302。图像分析器302分析所接收的层析图像的原始数据并且在层析图像上检测在玻璃体与视网膜之间的边界以及在视网膜与脉络膜之间的边界，如图4中所示出的。检测的边界信息被输出到区域分割器303，并且区域分割器303基于所接收的边界信息将层析图像分割成三个区域，其为玻璃体区域Vi、视网膜区域Re和脉络膜区域Co。增强处理单元305使层析图像的原始数据的整体经受增强处理。处理的层析图像显示在显示器310上。如图9A中所示出的，显示器310不仅显示层析图像而且显示指明由指向装置指定的位置的光标Y。当在指向装置的光标Y显示在层析图像上的同时执行拖曳操作(其为在按下指向装置上的按钮(未示出)的同时移动指向装置的操作)时，执行下面的操作。

首先，从三个区域中选择光标Y所位于的区域。当确定光标Y在玻璃体区域Vi中时，如图9C中所示出的，增强处理单元305基于指向装置的操作信号来对玻璃体区域Vi执行增强处理。当确定光标Y在视网膜区域Re中时，如图9B中所示出的，增强处理单元305基于指向装置的操作信号来对视网膜区域Re执行增强处理。当确定光标Y在脉络膜区域Co中时，如图9D中所示出的，增强处理单元305基于指向装置的操作信号来对脉络膜区域Co执行增强处理。

在本实施例中，鼠标用作指向装置。然而，作为替代可以使用其它指向装置，诸如操纵杆、触摸板、轨迹球、触摸面板以及铁笔。此外，可以基于指向装置的除了位置指定操作以外的任何操作(诸如滚轮操作或滑动操作)而不是拖曳操作产生的操作信号来执行增强处理。

在本实施例中，基于光标Y的位置确定待增强的区域。然而，可以由其它方法指定待增强的区域。例如，如图9E中所示出的，区域选择按钮Z可以显示在显示器310上，并且可以基于区域选择按钮Z的选择结果确定待经受增强处理的区域。

眼前部中的指定区域的增强处理

首先，重建单元301产生眼前部的层析图像的原始数据并且将产生的层析图像的原始数据输出到图像分析器302。图像分析器302分析层析图像的原始数据并且在层析图像上检测在空气与角膜表面之间的边界以及虹膜角膜角部。检测的信息被输出到区域分割器303，并且区域分割器303基于所检测的信息将层析图像分割成三个区域，其为空气区域Ai、眼睛区域Ey和虹膜角膜角区域An。增强处理单元305使层析图像的原始数据的整体经受增强处理。处理的层析图像显示在显示器310上。显示器310不仅显示经受了增强处理的层析图像而且显示指明由指向装置指定的位置的光标Y。当在指向装置的光标Y显示在层析图像上的同时执行拖曳操作(其为在按下指向装置上的按钮(未示出)的同时移动指向装置的操作)时，执行下面的操作。

首先，从三个区域中选择光标Y所位于的区域。当确定光标Y在眼睛区域Ey中时，增强处理单元305基于指向装置的操作信号来对眼睛区域Ey执行增强处理。当确定光标Y在虹膜角膜角区域An中时，增强处理单元305基于指向装置的操作信号来对虹膜角膜角区域An执行增强处理。当确定光标Y在空气区域Ai中时，增强处理单元305不对空气区域Ai执行增强处理。这是因为没有成像目标存在于空气中并且空气区域Ai不用于诊断。

如上所述，通过对层析图像的指定区域执行增强处理，能够获得其中仅强调期望区域的图像，并且能够详细地观察期望部分的内部结构。

其它实施例

本发明的实施例还可以通过读出和执行记录在存储介质(例如，非暂时的计算机可读的存储介质)上的计算机可执行指令以便执行本发明的上述实施例(或多个实施例)中的一个或更多个的功能的系统或设备的计算机来实现，以及可以通过由系统或设备的计算机执行的方法通过例如从存储介质读出和执行计算机可执行指令以便执行上述的实施例(或多个实施例)中的一个或更多个的功能来实现。计算机可以包括中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)或其它电路中的一种或更多种，并且可以包括单独的计算机或单独的计算机处理器的网络。计算机可执行指令可以例如从网络或存储介质被提供给计算机。存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储、光盘(诸如紧致盘(CD)、数字多功能盘(DVD)或蓝光盘(BD)^TM)、闪速存储器件、存储卡等中的一种或更多种。

其它实施例

本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被给予最宽的解释从而包括所有这样的修改、等同的结构与功能。

Claims (17)

1.一种图像处理设备，包括：

检测单元，被配置为检测眼睛的层析图像上的至少一个层边界，所述层析图像是通过使用光学干涉对眼睛执行层析成像而获得的；

确定单元，被配置为基于所检测的至少一个层边界来确定层析图像的包括眼睛的视网膜的区域；以及

处理单元，被配置为通过使用转换量来转换除了所述包括视网膜的区域以外的区域的强度分布，所述转换量比用来转换所述包括视网膜的区域的强度分布的转换量大。

2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中处理单元通过使用比用来扩展所述包括视网膜的区域的强度分布的转换量大的转换量来扩展除了所述包括视网膜的区域以外的区域的强度分布。

3.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中处理单元通过使用灰度转换特性来对除了所述包括视网膜的区域以外的区域的强度分布执行灰度转换，所述灰度转换特性的斜率比用来对所述包括视网膜的区域的强度分布执行灰度转换的灰度转换特性的斜率大。

4.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中检测单元检测眼睛的视网膜与玻璃体之间的层边界作为所述至少一个层边界，以及

其中确定单元基于视网膜与玻璃体之间的层边界确定层析图像的包括玻璃体的区域是除了所述包括视网膜的区域以外的区域。

5.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中处理单元将通过转换除了所述包括视网膜的区域以外的区域的强度分布而获得的图像转换成具有使得能够在显示单元上显示的比特数量的数据。

6.根据权利要求1所述的图像处理设备，还包括：

获取单元，连接到光学相干层析成像设备，从而使得能够在获取单元和光学相干层析成像设备之间通信，光学相干层析成像设备通过使用光学干涉对眼睛执行层析成像，获取单元被配置为获取作为光学相干层析成像设备对眼睛执行层析成像的结果而获得的层析图像。

7.一种光学相干层析成像设备，包括：

第一检测单元，被配置为检测通过返回光与参考光的干涉而获得的干涉光，返回光是从用测量光照射的眼睛返回的，参考光对应于测量光；

层析图像获取单元，被配置为基于所检测的干涉光来获取眼睛的层析图像；

第二检测单元，被配置为检测层析图像上的至少一个层边界；

确定单元，被配置为基于所检测的至少一个层边界来确定层析图像的包括眼睛的视网膜的区域；以及

处理单元，被配置为通过使用转换量来转换除了所述包括视网膜的区域以外的区域的强度分布，所述转换量比用来转换所述包括视网膜的区域的强度分布的转换量大。

8.根据权利要求7所述的光学相干层析成像设备，其中层析图像的纵向分辨率是5μm或更小。

9.根据权利要求7所述的光学相干层析成像设备，其中层析图像的纵向分辨率是3μm或更小。

10.一种图像处理方法，包括：

检测眼睛的层析图像上的至少一个层边界，所述层析图像是通过使用光学干涉对眼睛执行层析成像而获得的；

基于所检测的至少一个层边界来确定层析图像的包括眼睛的视网膜的区域；以及

通过使用转换量来转换除了所述包括视网膜的区域以外的区域的强度分布，所述转换量比用来转换所述包括视网膜的区域的强度分布的转换量大。

11.一种图像处理设备，包括：

层析图像获取单元，被配置为获取眼睛的层析图像，所述层析图像是通过使用光学干涉对眼睛执行层析成像而获得的；以及

处理单元，被配置为测量层析图像的多个区域的强度分布的宽度，并且通过使用转换量来转换所述多个区域中的具有窄强度分布的一个区域的强度分布，所述转换量比用来转换所述多个区域中的具有宽强度分布的另一区域的强度分布的转换量大。

12.根据权利要求11所述的图像处理设备，其中处理单元通过使用灰度转换特性来对所述多个区域中的具有窄强度分布的所述一个区域的强度分布执行灰度转换，所述灰度转换特性的斜率比用来对所述多个区域中的具有宽强度分布的所述另一区域的强度分布执行灰度转换的灰度转换特性的斜率大。

13.根据权利要求11所述的图像处理设备，其中处理单元测量所述多个区域中的至少一个区域的强度分布的中心位置，并且通过使用不同的转换量来转换所述多个区域中的所述至少一个区域的强度分布的中心位置。

14.一种图像处理方法，包括：

获取眼睛的层析图像，所述层析图像是通过使用光学干涉对眼睛执行层析成像而获得的；以及

测量层析图像的多个区域的强度分布的宽度，并且通过使用转换量来转换所述多个区域中的具有窄强度分布的一个区域的强度分布，所述转换量比用来转换所述多个区域中的具有宽强度分布的另一区域的强度分布的转换量大。

15.一种图像处理设备，包括：

显示控制单元，被配置为在显示单元上显示眼睛的层析图像，所述层析图像是通过使用光学干涉对眼睛执行层析成像而获得的；

指向装置，指定所显示的层析图像上的位置；以及

处理单元，被配置为基于指向装置的操作信号来通过使用转换量转换包括由指向装置在所显示的层析图像上指定的位置的区域的强度分布，所述转换量比用来转换层析图像的另一区域的强度分布的转换量大。

16.根据权利要求15所述的图像处理设备，其中在由指向装置指定的位置在视网膜区域中时检测到操作信号的情况下，处理单元转换层析图像中的视网膜区域的强度分布，并且在由指向装置指定的位置在除了视网膜区域以外的区域中时检测到操作信号的情况下，处理单元转换层析图像的除了视网膜以外的区域的强度分布。

17.根据权利要求15所述的图像处理设备，其中在由指向装置指定的位置在虹膜角膜角部的区域中时检测到操作信号的情况下，处理单元转换层析图像中的虹膜角膜角部的区域的强度分布，并且在由指向装置指定的位置在除了虹膜角膜角部的区域以外的区域中时检测到操作信号的情况下，处理单元转换层析图像的除了虹膜角膜角部以外的区域的强度分布。