CN109979583B - 用于oct系统的调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于OCT系统的调节方法，包括以下步骤：计算均方误差值；判断均方误差值；确定眼底断层的位置：输入已知眼底断层的样本人眼图像，令下位机微调参考臂，实时计算每帧目标人眼图像与位置相应的样本人眼图像的相似值，根据最大的相似值确定目标人眼图像中眼底断层的位置；确定眼底断层的形态：令下位机调节焦距，实时计算每帧目标眼底断层图的均方误差值，根据最大的均方误差值确定目标人眼图像中眼底断层的形态。解决了需要操作者根据不同屈光人眼眼底手动调整参考臂的位置，导致操作者不仅耗时长且得不到良好的眼底断层图的问题。

Description

用于OCT系统的调节方法
技术领域
本发明属于OCT系统领域，尤其涉及用于OCT系统的调节方法。
背景技术
OCT(Optical Coherence Tomography，光学相干断层扫描技术)成像来源于超声波成像技术，如图1所示，典型的OCT系统包括OCT光源1、光束处理单元2、第一信号处理单元3、下位机4、样品臂5、参考臂6和参考镜8；OCT光源1发出的光经光束处理单元2分成两束光，一束光经参考臂6到达参考镜8且原路返回至光束处理单元2，另一束经样品臂5到达目标人眼7且原路返回至光束处理单元2，其中，样品臂5包括目镜51；回到光束处理单元2的两束光在光束处理单元2发生干涉，部分干涉光到达第一信号处理单元3，第一信号处理单元3将干涉光转换成电信号且将该电信号传输至下位机4，下位机4对接收到的电信号进行数据处理得到目标眼底断层图，即眼底的纵向剖面图，从而根据目标眼底断层图来了解到目标人眼的情况。然而，在对眼底进行断层扫描成像过程中，需要根据不同屈光人眼眼底调整参考臂的位置，从而可以得到不同屈光人眼眼底的良好眼底断层图。
由于现有技术的限制，目前需要操作者根据不同屈光人眼眼底手动调整参考臂的位置，从而导致操作者不仅耗时长，且也得不到良好的眼底断层图。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于用于OCT系统的调节方法，解决目前需要操作者根据不同屈光人眼眼底手动调整参考臂的位置，导致操作者不仅耗时长且得不到良好的眼底断层图的问题。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
用于OCT系统的调节方法，包括以下步骤：
计算均方误差值：输入目标人眼图像，令下位机移动参考臂，实时采集每帧目标人眼图像且实时计算每帧目标人眼图像的均方误差值；其中，参考臂的长度范围为(0，M)；
判断均方误差值：当实时计算目标人眼图像的均方误差值大于预设阈值，则令下位机停止移动参考臂；
确定眼底断层的位置：输入已知眼底断层的样本人眼图像，令下位机微调参考臂，实时计算每帧目标人眼图像与位置相应的样本人眼图像的相似值，根据最大的相似值确定目标人眼图像中眼底断层的位置；
确定眼底断层的形态：令下位机调节焦距，实时计算每帧目标眼底断层图的均方误差值，根据最大的均方误差值确定目标人眼图像中眼底断层的形态；其中，焦距的长度范围为(0，N)。
可选的，所述计算均方误差值具体步骤包括：
实时采集每帧目标人眼图像，计算出每帧目标人眼图像中所有像素点的灰度值以及每帧目标人眼图像中所有像素点的灰度平均值，并将每帧目标人眼图像中所有像素点的灰度值以及每帧目标人眼图像中所有像素点的灰度平均值代入公式一处理，得到每帧目标人眼图像的均方误差值，
Figure BDA0001883638220000021
其中，Xi表示目标人眼图像中第i个像素点的灰度值，
Figure BDA0001883638220000022
表示目标人眼图像中所有像素点的灰度平均值，n表示目标人眼图像中所有像素点的总数，Var表示目标人眼图像的质量。
可选的，所述实时计算每帧目标人眼图像与位置相应的样本人眼图像的相似值，包括以下步骤：
实时计算每帧样本人眼图像中所有像素点的灰度值以及所有像素点的灰度平均值，将每帧样本人眼图像中所有像素点的灰度值、灰度平均值与位置对应的目标人眼图像中所有像素点的灰度值、灰度平均值代入公式二处理，得到目标人眼图像与样本人眼图像的协方差值，根据所述协方差值、目标人眼图像的灰度值和样本人眼图像的灰度值得到目标人眼图像与样本人眼图像的相似值，
Figure BDA0001883638220000031
其中，Xi表示目标人眼图像中第i个像素点的灰度值，
Figure BDA0001883638220000032
表示目标人眼图像中所有像素点的灰度平均值，Yi表示样本人眼图像中第i个像素点的灰度值，
Figure BDA0001883638220000033
表示样本人眼图像中所有像素点的灰度平均值，cov(X，Y)表示目标人眼图像与样本人眼图像的协方差值。
可选的，所述根据所述协方差值、目标人眼图像的灰度值和样本人眼图像的灰度值得到目标人眼图像与样本人眼图像的相似值，包括以下步骤：
将所述协方差值、目标人眼图像的灰度值和样本人眼图像的灰度值代入公式三处理，得到每帧目标人眼图像与位置对应的样本人眼图像的相似值，
Figure BDA0001883638220000034
其中，PXY表示目标人眼图像与样本人眼图像的相似值，X表示目标人眼图像中所有像素点的灰度值，Y表示样本人眼图像中所有像素点的灰度值。
可选的，所述参考臂的长度范围为(0，255)。
可选的，所述焦距的长度范围为(0，255)。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
基于上述调节方法，首先需确定目标人眼图像中眼底断层的位置，则通过均方误差算法和相似度算法确定眼底断层的位置，即确定参考臂的位置；继而确定目标人眼图像中眼底断层的形态，则通过均方误差算法确定眼底断层的形态，即确定焦距的位置；基于确定参考臂和焦距的位置，相当于确定目标人眼图像中眼底断层的位置和形态，从而得到良好的眼底断层图，该眼底断层图与操作者手动得到眼底断层图相比更加清晰，同时也减少了操作者的操作时间，提高了操作者的工作效率，即解决了需要操作者根据不同屈光人眼眼底手动调整参考臂的位置，导致操作者不仅耗时长且得不到良好的眼底断层图的问题。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明提供的OCT系统的结构示意图；
图2是本发明提供的调节方法的流程示意图；
图例：1-OCT光源，2-光束处理单元，3-第一信号处理单元，4-下位机，5-样品臂，51-目镜，6-参考臂，7-目标人眼，8-参考镜。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
为了解决需要操作者根据不同屈光人眼眼底手动调整参考臂的位置，导致操作者不仅耗时长且得不到良好的眼底断层图的问题，如图2所示，本实施例提出了用于OCT系统的调节方法，包括以下步骤：
S11计算均方误差值：输入目标人眼图像，令下位机使参考臂从0位置往M位置的方向移动，并实时采集每帧目标人眼图像且实时计算每帧目标人眼图像的均方误差值；其中，该参考臂的长度范围为(0，M)；
S12判断均方误差值：当实时计算目标人眼图像的均方误差值大于预设阈值，说明找到了目标人眼图像中眼底断层(即眼底断层图)的位置，则令下位机停止移动参考臂；其中，该预设阈值是根据实际情况而自行设置的；
S13确定眼底断层的位置：由于惯性的原因，下位机不能立即使参考臂停止，进而导致找到的眼底断层图与实际想要找到的眼底断层图存在偏差，为了能找到眼底断层图的准确位置，故输入已知眼底断层的样本人眼图像，该样本人眼图像已知眼底断层的位置和形态，令下位机微调参考臂，实时计算每帧目标人眼图像与位置相应的样本人眼图像的相似值，并根据最大的相似值确定目标人眼图像中眼底断层(即眼底断层图)的准确位置，即确定参考臂的位置，故将参考臂停止在确定眼底断层的位置处；
S14确定眼底断层的形态：在确定目标人眼图像中眼底断层的位置后，还需确定眼底断层的形态，下位机通过调节目镜来调节焦距，则令下位机使目镜从0位置往N位置的方向移动，即令下位机从0位置往N位置的方向调节焦距，且实时计算每帧目标眼底断层图的均方误差值，根据最大的均方误差值确定目标人眼图像中眼底断层的形态，即确定焦距的位置；其中，焦距的长度范围为(0，N)；从而确定目标人眼图像中眼底断层的位置和形态，即得到良好的眼底断层图。
基于上述调节方法，首先需确定目标人眼图像中眼底断层的位置，则通过均方误差算法和相似度算法确定眼底断层的位置，即确定参考臂的位置；继而确定目标人眼图像中眼底断层的形态，则通过均方误差算法确定眼底断层的形态，即确定焦距的位置；基于确定参考臂和焦距的位置，相当于确定目标人眼图像中眼底断层(即眼底断层图)的位置和形态，从而得到良好的眼底断层图，该眼底断层图与操作者手动得到眼底断层图相比更加清晰，同时也减少了操作者的操作时间，提高了操作者的工作效率，即解决了需要操作者根据不同屈光人眼眼底手动调整参考臂的位置，导致操作者不仅耗时长且得不到良好的眼底断层图的问题。
根据上述可知，为了得到良好的眼底断层图，首先需要确定眼底断层的位置，故令下位机实时采集每帧目标人眼图像且实时计算每帧目标人眼图像的均方误差值，其中，计算每帧目标人眼图像的均方误差值具体步骤为：
实时采集每帧目标人眼图像，计算出每帧目标人眼图像中所有像素点的灰度值以及每帧目标人眼图像中所有像素点的灰度平均值，并将每帧目标人眼图像中所有像素点的灰度值以及每帧目标人眼图像中所有像素点的灰度平均值代入公式一处理，得到每帧目标人眼图像的均方误差值，
Figure BDA0001883638220000061
其中，Xi表示目标人眼图像中第i个像素点的灰度值，
Figure BDA0001883638220000062
表示目标人眼图像中所有像素点的灰度平均值，n表示目标人眼图像中所有像素点的总数，Var表示目标人眼图像的质量。
其次，在确定目标人眼图像中眼底断层的位置后，继而还需确定眼底断层的形态，故令下位机实时计算每帧目标人眼图像与位置相应的样本人眼图像的相似值，具体实施步骤如下：
实时计算每帧样本人眼图像中所有像素点的灰度值以及所有像素点的灰度平均值，同时，也实时计算每帧目标人眼图像中所有像素点的灰度值以及所有像素点的灰度平均值，将每帧样本人眼图像中所有像素点的灰度值、灰度平均值与位置对应的目标人眼图像中所有像素点的灰度值、灰度平均值代入公式二处理，得到目标人眼图像与样本人眼图像的协方差值，根据标人眼图像与样本人眼图像的协方差值、目标人眼图像的灰度值以及样本人眼图像的灰度值得到目标人眼图像与样本人眼图像的相似值，
Figure BDA0001883638220000071
其中，Xi表示目标人眼图像中第i个像素点的灰度值，
Figure BDA0001883638220000072
表示目标人眼图像中所有像素点的灰度平均值，Yi表示样本人眼图像中第i个像素点的灰度值，
Figure BDA0001883638220000073
表示样本人眼图像中所有像素点的灰度平均值，cov(X，Y)表示目标人眼图像与样本人眼图像的协方差值。
进一步地，根据协方差值、目标人眼图像的灰度值和样本人眼图像的灰度值得到目标人眼图像与样本人眼图像的相似值，具体实施步骤如下：
将协方差值、目标人眼图像的灰度值和样本人眼图像的灰度值代入公式三处理，得到每帧目标人眼图像与位置对应的样本人眼图像的相似值，
Figure BDA0001883638220000074
其中，PXY表示目标人眼图像与样本人眼图像的相似值，X表示目标人眼图像中所有像素点的灰度值，Y表示样本人眼图像中所有像素点的灰度值。
根据上述可知，参考臂的长度范围为(0，M)，焦距的长度范围为(0，N)，根据实际情况需求，本实施例中的参考臂的长度范围为(0，255)；焦距的长度范围为(0，255)。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (5)

1.用于OCT系统的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
计算均方误差值：输入目标人眼图像，令下位机移动参考臂，实时采集每帧目标人眼图像且实时计算每帧目标人眼图像的均方误差值；其中，参考臂的长度范围为(0，M)；
判断均方误差值：当实时计算目标人眼图像的均方误差值大于预设阈值，则令下位机停止移动参考臂；
确定眼底断层的位置：输入已知眼底断层的样本人眼图像，令下位机微调参考臂，实时计算每帧目标人眼图像与位置相应的样本人眼图像的相似值，根据最大的相似值确定目标人眼图像中眼底断层的位置；
确定眼底断层的形态：令下位机调节焦距，实时计算每帧目标眼底断层图的均方误差值，根据最大的均方误差值确定目标人眼图像中眼底断层的形态；其中，焦距的长度范围为(0，N)；
所述计算均方误差值具体步骤包括：
实时采集每帧目标人眼图像，计算出每帧目标人眼图像中所有像素点的灰度值以及每帧目标人眼图像中所有像素点的灰度平均值，并将每帧目标人眼图像中所有像素点的灰度值以及每帧目标人眼图像中所有像素点的灰度平均值代入公式一处理，得到每帧目标人眼图像的均方误差值，
Figure FDA0002630031830000011
其中，Xi表示目标人眼图像中第i个像素点的灰度值，
Figure FDA0002630031830000012
表示目标人眼图像中所有像素点的灰度平均值，n表示目标人眼图像中所有像素点的总数，Var表示目标人眼图像的质量。
2.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述实时计算每帧目标人眼图像与位置相应的样本人眼图像的相似值，包括以下步骤：
实时计算每帧样本人眼图像中所有像素点的灰度值以及所有像素点的灰度平均值，将每帧样本人眼图像中所有像素点的灰度值、灰度平均值与位置对应的目标人眼图像中所有像素点的灰度值、灰度平均值代入公式二处理，得到目标人眼图像与样本人眼图像的协方差值，根据所述协方差值、目标人眼图像的灰度值和样本人眼图像的灰度值得到目标人眼图像与样本人眼图像的相似值，
Figure FDA0002630031830000021
其中，Xi表示目标人眼图像中第i个像素点的灰度值，
Figure FDA0002630031830000022
表示目标人眼图像中所有像素点的灰度平均值，Yi表示样本人眼图像中第i个像素点的灰度值，
Figure FDA0002630031830000023
表示样本人眼图像中所有像素点的灰度平均值，cov(X，Y)表示目标人眼图像与样本人眼图像的协方差值。
3.根据权利要求2所述的调节方法，其特征在于，所述根据所述协方差值、目标人眼图像的灰度值和样本人眼图像的灰度值得到目标人眼图像与样本人眼图像的相似值，包括以下步骤：
将所述协方差值、目标人眼图像的灰度值和样本人眼图像的灰度值代入公式三处理，得到每帧目标人眼图像与位置对应的样本人眼图像的相似值，
Figure FDA0002630031830000024
其中，PXY表示目标人眼图像与样本人眼图像的相似值，X表示目标人眼图像中所有像素点的灰度值，Y表示样本人眼图像中所有像素点的灰度值。
4.根据权利要求1至3任一项所述的调节方法，其特征在于，所述参考臂的长度范围为(0，255)。
5.根据权利要求1至3任一项所述的调节方法，其特征在于，所述焦距的长度范围为(0，255)。
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