CN112450874A - 一种泪液分布检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种泪液分布检测方法及装置，先扫描获取眼前节的OCT原始数据，然后获取多组角膜B‑scan图像，对同一组B‑scan图像进行配准并合成一张高清图，再通过分层获取泪液区的厚度，根据所有扫描位置及泪液区的厚度获得泪液区的极坐标分布，将极坐标分布转换到笛卡尔坐标系中，经过插值获得泪液分布图。本申请方案中用户试戴角膜塑形镜时无需再进行荧光染色，消除了荧光剂的使用所产生的负面影响；可以生成类似于荧光染色的泪液分布图，通过更客观的数据帮助验光师判断塑形镜是否适配，减少了主观意愿的影响，与现有技术相比前进了一大步；同时，在泪液分布图基础上还能进行自动化验配判断，进一步提高了验配效率和验配准确性。

Description

一种泪液分布检测方法及装置
技术领域
本申请涉及OCT和角膜塑形镜技术领域，尤其涉及一种泪液分布检测方法及装置。
背景技术
在当今社会，近视已成为影响人们生活的突出问题，近视患者的眼睛由于眼轴过长、角膜曲率过大等原因，只能将平行光线聚焦于视网膜之前，致使近视患者看不清远物。角膜塑形镜是当前较为流行的一种近视矫正非手术方法，角膜塑形镜属于硬性接触镜，其内表面采用特殊的反转几何设计，即将角膜塑形镜的内表面形状设计成与人眼角膜前表面几何形状相反，在镜片与角膜之间制造一些间隙，间隙内分布着不均匀的泪液膜，通过对角膜中央区的压覆，塑造出更平坦的角膜光学区表面，使得佩戴一段时间后角膜前表面形状趋于与角膜塑形镜后表面一致，当摘除角膜塑形镜后，角膜仍然保持角膜塑形镜后表面的形状，使近视度数降低甚至消除，从而达到矫正近视、提高视力的目的。角膜塑形镜需要根据每个人的实际情况进行定制，在验配的过程中，判断角膜塑形镜与人眼角膜是否适配是不可缺少的环节。
在一些现有技术中，常用的判断方法为荧光染色法，即使用荧光剂对泪液分布进行荧光染色，这样便可以通过裂隙灯观察塑形镜与角膜之间的泪液分布区域及状态来判断是否适配。然而发明人在实现本申请方案的过程中发现，该方法属于直观手段，无法提供定量数据，缺乏客观定量的评估指标，故最终的评判结果易受到验光师主观判断的影响；同时，荧光染色剂的加入不但可能会让人眼感到不适，而且还可能会干扰泪液的分布状态，对分析镜片配适造成一定的负面影响。
在另外一些现有技术中，可以根据角膜地形图的测量结果为塑形镜的尺寸选择提供依据，然而发明人在实现本申请方案的过程中发现，这类方案基于数学模拟，获取的是角膜塑形镜参数在理想状态下的理论值，在实际应用时还需考虑人眼的真实情况，仍需要根据试戴结果判断是否合适，而试戴过程中仍需要进行荧光剂染色，荧光剂染色只能提供泪液分布的定性数据，依托该数据进行适配评判存在较多不确定性，所以此类方案最终验配结果仍受到荧光染色效果和验光师主观判断的影响。
发明内容
本申请提供一种泪液分布检测方法及装置，以解决当前角膜塑形镜验配时不得不使用荧光剂染色以及无法进行定量分析、缺乏客观判别依据的问题。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种泪液分布检测方法，所述方法包括：
扫描获取眼前节的OCT原始数据，其中所述眼前节上佩戴有角膜塑形镜；
根据所述OCT原始数据获取多组角膜B-scan图像，对同一组B-scan图像进行配准并合成一张高清图，其中每组内的角膜B-scan图像对应同一个OCT扫描位置；
通过对所述高清图进行分层获取泪液区的厚度，其中所述泪液区位于所述角膜塑形镜与角膜之间；
根据所有扫描位置及泪液区的厚度获得所述泪液区的极坐标分布，将所述极坐标分布转换到笛卡尔坐标系中，再经过插值获得泪液分布图。
可选的，所述扫描获取眼前节的OCT原始数据，包括：
对所述眼前节上第一数量个位置进行辐射扫描，在每个OCT扫描位置上均扫描第二数量次，每次扫描都经过瞳孔中心，每次扫描的范围大于所述角膜塑形镜的直径，相邻的OCT扫描位置之间的间隔角度相同。
可选的，所述对同一组B-scan图像进行配准并合成一张高清图，包括：
通过傅里叶梅林变换计算当前组内B-scan图像所发生的偏移；
根据所述偏移对当前组内B-scan图像进行配准对齐以减小人眼抖动产生的影响；
剔除所发生的偏移超过偏移阈值的B-scan图像后将当前组内剩余的B-scan图像合成一张高清图以减小噪声。
可选的，所述通过对所述高清图进行分层获取泪液区的厚度，包括：
获取所得高清图的垂直梯度图；
在所述梯度图中以利用预设算法计算最短路径的方式找到角膜上边界、角膜塑形镜下边界；
根据所述角膜上边界、角膜塑形镜下边界的位置获取泪液区的厚度。
可选的，根据所有扫描位置及泪液区的厚度获得所述泪液区的极坐标分布，将所述极坐标分布转换到笛卡尔坐标系中，再经过插值获得泪液分布图，包括：
将瞳孔中心作为泪液分布图的原点，分布图上任意一点(x,y)处的半径为
Figure BDA0002790871210000031
角度为θ＝arctan(y/x)，通过以下公式：
m＝r/Δr，n＝θ/Δt
转换为极坐标(m,n)，其中Δr＝R/M为长度缩放因子，代表辐射线上每个点的单位长度，R为辐射线长度，M为辐射线点数，Δt＝2π/N为角度缩放因子，代表相邻两根辐射线的间隔角度，N为辐射线根数；利用双线性插值公式得到(m,n)处的厚度值：
dst(m,n)＝(1-u)*(1-v)*src(m0,n0)+(1-u)*v*src(m0,n0)+
u*(1-v)*src(m0+1,n0)+u*v*src(m0+1,n0+1)
其中u＝m-m0，v＝n-n0，m0为m向下取整，n0为n向下取整，src(m0,n0)为插值前(m0,n0)处的厚度值，(m0,n0)为拍摄得到的B-scan图像上的像素对应的坐标点，dst(m,n)为插值得到(m,n)处也即(x,y)处的厚度值。
可选的，获得泪液分布图之后，所述方法还包括：
根据预设规则，自动判断所述角膜塑形镜是否适配，其中所述预设规则包括：
当泪液分布是环形时：计算所述环形的半径、平均厚度、环形面积，并从数据库中获取半径下限值与上限值、平均厚度下限值与上限值、环形面积下限值与上限值；
如果所述环形面积小于环形面积下限值、所述平均厚度大于平均厚度上限值、所述半径小于半径下限值，则判定为偏紧适配；
如果所述环形面积处于环形面积下限值与上限值之间、所述平均厚度处于平均厚度下限值与上限值之间、所述半径处于半径下限值与上限值之间，则判定为标准适配；
如果环形面积大于环形面积上限值、平均厚度小于平均厚度下限值、半径大于半径上限值，则判定为偏松适配；
当泪液分布不是环形时：计算泪液分布面积和平均厚度，并从数据库中获取泪液分布面积阈值和平均厚度阈值，如果所述泪液分布面积大于泪液分布面积阈值、所述平均厚度小于平均厚度阈值，则判定为偏松适配。
可选的，所述预设规则还包括：
当判定为标准适配后，计算环形中心与瞳孔的偏差；
根据所述偏差判断是否为偏位适配。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种泪液分布检测装置，所述装置包括：
扫描模块，用于扫描获取眼前节的OCT原始数据，其中所述眼前节上佩戴有角膜塑形镜；
图像处理模块，用于根据所述OCT原始数据获取多组角膜B-scan图像，对同一组B-scan图像进行配准并合成一张高清图，其中每组内的角膜B-scan图像对应同一个OCT扫描位置；
分层模块，用于通过对所述高清图进行分层获取泪液区的厚度，其中所述泪液区位于所述角膜塑形镜与角膜之间；
分布图获取模块，用于根据所有扫描位置及泪液区的厚度获得所述泪液区的极坐标分布，将所述极坐标分布转换到笛卡尔坐标系中，再经过插值获得泪液分布图。
可选的，所述扫描模块具体用于：
对所述眼前节上第一数量个位置进行辐射扫描，在每个OCT扫描位置上均扫描第二数量次，每次扫描都经过瞳孔中心，每次扫描的范围大于所述角膜塑形镜的直径，相邻的OCT扫描位置之间的间隔角度相同。
可选的，所述图像处理模块在用于对同一组B-scan图像进行配准并合成一张高清图时，具体用于：
通过傅里叶梅林变换计算当前组内B-scan图像所发生的偏移；
根据所述偏移对当前组内B-scan图像进行配准对齐以减小人眼抖动产生的影响；
剔除所发生的偏移超过偏移阈值的B-scan图像后将当前组内剩余的B-scan图像合成一张高清图以减小噪声。
可选的，所述分层模块具体用于：
获取所得高清图的垂直梯度图；
在所述梯度图中以利用预设算法计算最短路径的方式找到角膜上边界、角膜塑形镜下边界；
根据所述角膜上边界、角膜塑形镜下边界的位置获取泪液区的厚度。
可选的，所述分布图获取模块具体用于：
将瞳孔中心作为泪液分布图的原点，分布图上任意一点(x,y)处的半径为
Figure BDA0002790871210000051
角度为θ＝arctan(y/x)，通过以下公式：
m＝r/Δr，n＝θ/Δt
转换为极坐标(m,n)，其中Δr＝R/M为长度缩放因子，代表辐射线上每个点的单位长度，R为辐射线长度，M为辐射线点数，Δt＝2π/N为角度缩放因子，代表相邻两根辐射线的间隔角度，N为辐射线根数；利用双线性插值公式得到(m,n)处的厚度值：
dst(m,n)＝(1-u)*(1-v)*src(m0,n0)+(1-u)*v*src(m0,n0)+
u*(1-v)*src(m0+1,n0)+u*v*src(m0+1,n0+1)
其中u＝m-m0，v＝n-n0，m0为m向下取整，n0为n向下取整，src(m0,n0)为插值前(m0,n0)处的厚度值，(m0,n0)为拍摄得到的B-scan图像上的像素对应的坐标点，dst(m,n)为插值得到(m,n)处也即(x,y)处的厚度值。
可选的，所述装置还包括：
适配判断模块，用于在获得泪液分布图之后根据预设规则，自动判断所述角膜塑形镜是否适配，其中所述预设规则包括：
当泪液分布是环形时：计算所述环形的半径、平均厚度、环形面积，并从数据库中获取半径下限值与上限值、平均厚度下限值与上限值、环形面积下限值与上限值；
如果所述环形面积小于环形面积下限值、所述平均厚度大于平均厚度上限值、所述半径小于半径下限值，则判定为偏紧适配；
如果所述环形面积处于环形面积下限值与上限值之间、所述平均厚度处于平均厚度下限值与上限值之间、所述半径处于半径下限值与上限值之间，则判定为标准适配；
如果环形面积大于环形面积上限值、平均厚度小于平均厚度下限值、半径大于半径上限值，则判定为偏松适配；
当泪液分布不是环形时：计算泪液分布面积和平均厚度，并从数据库中获取泪液分布面积阈值和平均厚度阈值，如果所述泪液分布面积大于泪液分布面积阈值、所述平均厚度小于平均厚度阈值，则判定为偏松适配。
可选的，所述预设规则还包括：
当判定为标准适配后，计算环形中心与瞳孔的偏差；
根据所述偏差判断是否为偏位适配。
本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请提供了一种泪液分布检测方法及装置，先扫描获取眼前节的OCT原始数据，然后根据OCT原始数据获取多组角膜B-scan图像，对同一组B-scan图像进行配准并合成一张高清图，再通过对所述高清图进行分层获取泪液区的厚度，根据所有扫描位置及所述泪液区的厚度获得所述泪液区的极坐标分布，将所述极坐标分布转换到笛卡尔坐标系中，经过插值获得泪液分布图。在本申请的方案中，用户试戴角膜塑形镜时无需再进行荧光染色，不再会因荧光剂而让人眼感到不适合，也不会干扰泪液的分布状态，消除了荧光剂的使用所产生的负面影响；通过算法对采集的高清角膜图像进行分层处理，根据分层的结果对泪液区域进行自动识别与提取，可以生成类似于荧光染色的泪液分布图并且可以生成泪液分布三维图，还可对泪液体积进行定量分析，通过泪液状态及定量分析来帮助验光师判断塑形镜是否适配，这样就使判断时有了更客观的数据，减少了主观意愿的影响，与现有技术相比前进了一大步；同时，在泪液分布图基础上还能进行自动化验配判断，进一步提高了验配效率和验配准确性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，这些介绍并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本申请实施例中眼前节OCT系统示意图；
图2是本申请实施例提供的一种泪液分布检测方法的示意性流程图；
图3是本申请实施例提供的一种泪液分布检测方法的示意性流程图；
图4是本申请实施例中合成得到的角膜OCT高清图；
图5是本申请实施例提供的一种泪液分布检测方法的示意性流程图；
图6是本申请实施例中分层结果示意图；
图7是本申请实施例中得到的泪液分布图；
图8是本申请实施例提供的一种泪液分布检测装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行详细描述。当涉及附图时，除非另有说明，否则不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。显然，以下所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例，或者说以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
当本申请实施例的说明书、权利要求书及上述附图中出现术语“第一”、“第二”、“第三”等时，是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”等的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
为了便于理解，下面先对本申请实施例所涉及的相关术语及相关场景进行介绍。
光学相干层析成像技术(OCT，Optical Coherence Tomography)是一种高灵敏度、高分辨率、高速度、无入侵的成像方式，已被广泛应用于眼科疾病的诊断中，对眼科疾病的检测和治疗有着重要意义。作为一种断层扫描成像方式，OCT利用光的相干性对眼底扫描成像，每次扫描被称为一个A-scan，相邻连续的多个扫描组合在一起称为一个B-scan，B-scan即通常所看到的OCT截面图，而相邻位置的B-scan组合在一起便是该区域的三维图像，这也是医学诊断中OCT主要的成像方式。
光学相干层析技术具有分辨高、灵敏度高、三维成像等特点，其分辨率可达到几微米。发明人在实现本申请方案的过程中发现，在OCT系统采集的图像中能明显看到角膜与塑形镜之间的泪液区域，通过观察角膜上表面、塑形镜的上表面呈现较为规则的弧形，且在OCT图像中角膜上表面与塑形镜下表面重合在一起，但当角膜塑形镜之间存在泪液时，泪液附着的角膜上表面与塑形镜的下表面便不再重合而是分为两层。
眼前节又称眼前段，是位于晶状体以前的部位。本申请中所采用的眼前节OCT系统示意图可参见图1所示，该系统采用的是100k的扫频光源，还包括了电脑、数据采集卡、模拟输出卡、平衡探测器、偏振控制器、衰减器、耦合器、准直器、振镜等。
图2是本申请实施例提供的一种泪液分布检测方法的示意性流程图。参见图2所示，该方法可以包括如下步骤：
在步骤S201中，扫描获取眼前节的OCT原始数据，其中所述眼前节上佩戴有角膜塑形镜。
对于实际中扫描时具体所用的眼前节OCT系统，本实施例并不进行限制，本领域技术人员可以根据不同需求\不同场景而自行选择、设计，可以在此处使用的这些选择和设计都没有背离本申请的精神和保护范围。
作为示例，在本实施例或本申请其他某些实施例中，所述扫描获取眼前节的OCT原始数据，具体可以包括：
对所述眼前节上第一数量个位置进行辐射扫描，在每个OCT扫描位置上均扫描第二数量次，每次扫描都经过瞳孔中心，每次扫描的范围大于所述角膜塑形镜的直径，相邻的OCT扫描位置之间的间隔角度相同。
例如，第一数量可以为18，第二数量可以为8，即对18个位置进行扫描，每个位置扫描8次，间隔角度为20°。
在步骤S202中，根据所述OCT原始数据获取多组角膜B-scan图像，对同一组B-scan图像进行配准并合成一张高清图，其中每组内的角膜B-scan图像对应同一个OCT扫描位置。
例如，拍摄采集到的OCT原始数据经过加窗、傅里叶变换、取阈值等一系列操作后，可得到18×8张B-scan图片，为了得到高清图，每一个位置重复8次，重复更多次可得到更好效果。
参见图3所示，在本实施例或本申请其他某些实施例中，所述对同一组B-scan图像进行配准并合成一张高清图，具体可以包括：
步骤S2021，通过傅里叶梅林变换计算当前组内B-scan图像所发生的偏移；
步骤S2022，根据所述偏移对当前组内B-scan图像进行配准对齐以减小人眼抖动产生的影响；
步骤S2023，剔除所发生的偏移超过偏移阈值的B-scan图像后将当前组内剩余的B-scan图像合成一张高清图以减小噪声。
作为示例，合成得到的佩戴角膜塑形镜后的角膜OCT高清图可参见图4所示，该图宽为12mm，高为6mm。
在步骤S203中，通过对所述高清图进行分层获取泪液区的厚度，其中所述泪液区位于所述角膜塑形镜与角膜之间。
参见图5所示，在本实施例或本申请其他某些实施例中，所述通过对所述高清图进行分层获取泪液区的厚度，具体可以包括：
步骤S2031，获取所得高清图的垂直梯度图；
步骤S2032，在所述梯度图中以利用预设算法计算最短路径的方式找到角膜上边界、角膜塑形镜下边界；
步骤S2033，根据所述角膜上边界、角膜塑形镜下边界的位置获取泪液区的厚度。
例如，预设算法可以为Dijkstra算法。
作为示例，得到的泪液部分的分层结果放大后可参见图6的示意图。
在步骤S204中，根据所有扫描位置及泪液区的厚度获得所述泪液区的极坐标分布，将所述极坐标分布转换到笛卡尔坐标系中，再经过插值获得泪液分布图。
作为示例，在本实施例或本申请其他某些实施例中，根据所有扫描位置及泪液区的厚度获得所述泪液区的极坐标分布，将所述极坐标分布转换到笛卡尔坐标系中，再经过插值获得泪液分布图，具体可以包括：
将瞳孔中心作为泪液分布图的原点，分布图上任意一点(x,y)处的半径为
Figure BDA0002790871210000101
角度为θ＝arctan(y/x)，通过以下公式：
m＝r/Δr，n＝θ/Δt
转换为极坐标(m,n)，其中Δr＝R/M为长度缩放因子，代表辐射线上每个点的单位长度，R为辐射线长度，M为辐射线点数，Δt＝2π/N为角度缩放因子，代表相邻两根辐射线的间隔角度，N为辐射线根数；利用双线性插值公式得到(m,n)处的厚度值：
dst(m,n)＝(1-u)*(1-v)*src(m0,n0)+(1-u)*v*src(m0,n0)+
u*(1-v)*src(m0+1,n0)+u*v*src(m0+1,n0+1)
其中u＝m-m0，v＝n-n0，m0为m向下取整，n0为n向下取整，src(m0,n0)为插值前(m0,n0)处的厚度值，(m0,n0)为拍摄得到的B-scan图像上的像素对应的坐标点，dst(m,n)为插值得到(m,n)处也即(x,y)处的厚度值。
得到的泪液分布图可参见图7所示，从该图中可以清晰的看到泪液的厚度分布，可通过该图计算泪液分布面积和体积以提供更精确的判断。
在本申请某些实施例中，获得泪液分布图之后，验光师便可以在泪液分布图的基础上进行是否适配的判断，泪液分布图包含有客观图像及各种客观数据，使判断时有了更客观的数据基础，减少了主观意愿的影响，与现有技术直接观察荧光染色相比前进了一大步。
在本申请另外一些实施例中，还可以在泪液分布图基础上进行自动判断，所以获得泪液分布图之后，所述方法还可以包括：
根据预设规则，自动判断所述角膜塑形镜是否适配，其中所述预设规则包括：
当泪液分布是环形时：计算所述环形的半径、平均厚度、环形面积，并从数据库中获取半径下限值与上限值、平均厚度下限值与上限值、环形面积下限值与上限值；
如果所述环形面积小于环形面积下限值、所述平均厚度大于平均厚度上限值、所述半径小于半径下限值，则判定为偏紧适配；
如果所述环形面积处于环形面积下限值与上限值之间、所述平均厚度处于平均厚度下限值与上限值之间、所述半径处于半径下限值与上限值之间，则判定为标准适配；
如果环形面积大于环形面积上限值、平均厚度小于平均厚度下限值、半径大于半径上限值，则判定为偏松适配；
当泪液分布不是环形时：计算泪液分布面积和平均厚度，并从数据库中获取泪液分布面积阈值和平均厚度阈值，如果所述泪液分布面积大于泪液分布面积阈值、所述平均厚度小于平均厚度阈值，则判定为偏松适配。
另外，所述预设规则还可以包括：
当判定为标准适配后，计算环形中心与瞳孔的偏差；
根据所述偏差判断是否为偏位适配。
在本实施例中，用户试戴角膜塑形镜时无需再进行荧光染色，不再会因荧光剂而让人眼感到不适合，也不会干扰泪液的分布状态，消除了荧光剂的使用所产生的负面影响；通过算法对采集的高清角膜图像进行分层处理，根据分层的结果对泪液区域进行自动识别与提取，可以生成类似于荧光染色图的泪液分布图并且可以生成泪液分布三维图，还可对泪液体积进行定量分析，通过泪液状态及定量分析来帮助验光师判断塑形镜是否适配，这样判断时有了更客观的数据，减少了主观意愿的影响，与现有技术相比前进了一大步；同时，在泪液分布图基础上还能进行自动化验配判断，进一步提高了验配效率和验配准确性。
下面再以图1所处的具体应用场景为例对本申请方案作进一步描述。当然图1所处的应用场景仅为示例性的，在实际应用中，本申请的方案也可以适用于其它应用场景。
1)使用图1所示眼前节OCT系统采集试戴者佩戴角膜塑形镜后的角膜图像。对眼前节进行辐射扫描，拍摄时控制振镜对18个位置进行OCT扫描，每次扫描都经过瞳孔中心，相邻扫描位置之间的间隔角度为20°。在每个位置采集8次。扫描直径可任意设置(需大于塑形镜的直径)。在本实施例中，扫描直径例如可以设置为12mm。
2)拍摄采集到的数据经过加窗、傅里叶变换、取阈值等一系列操作后，可得到18×8张B-scan图片，为了得到高清图，每一个位置重复8次，重复更多次可得到更好效果。
3)采用傅里叶梅林变换，计算相同位置B-scan发生的偏移，将相同位置的8张B-scan进行配准对齐以减小人眼抖动产生的影响，剔除发生较大偏移的图像，剩下的合成一张高清图以减小图像中的噪声。合成得到的佩戴塑形镜后的角膜高清图如图4所示。
4)对得到的高清图进行分层操作。计算所得高清B-scan的垂直梯度图，再采用Dijkstra算法对该梯度图计算最短路径以对眼前节进行分层。先找出梯度变化最明显的角膜上边界即泪液下边界，然后限制下一次的分层范围为角膜上边界到角膜上边界上方40μm，对该范围的梯度图再次进行最短路径搜索计算得到塑形镜的下边界，即泪液的上边界。最终得到的泪液部分的分层结果放大后可参见图6所示。
5)根据分层结果计算泪液的厚度。利用上边界的位置减去下边界的位置即可计算出单张B-scan上泪液厚度分布。计算出所有B-scan上的泪液分布后，可看作得到了18根扫描线的泪液厚度的极坐标分布，将其转换到笛卡尔坐标系中，再进行插值即可得到直径为12mm的泪液分布图。
具体操作步骤如下：
泪液厚度分布图以瞳孔中心为原点，分布图上任意一点(x,y)处的半径
Figure BDA0002790871210000121
角度θ＝arctan(y/x)，转换为极坐标(m,n)，计算：
m＝r/Δr，n＝θ/Δt
其中Δr＝R/M为长度缩放因子，即辐射线上每个点的单位长度，R为辐射线长度，M为辐射线点数，Δt＝2π/N为角度缩放因子，即相邻两根辐射线的间隔角度，N为辐射线根数；
利用双线性插值公式得到(m,n)处的厚度值：
dst(m,n)＝(1-u)*(1-v)*src(m0,n0)+(1-u)*v*src(m0,n0)+
u*(1-v)*src(m0+1,n0)+u*v*src(m0+1,n0+1)
其中u＝m-m0，v＝n-n0，其中m0为m向下取整，n0为n向下取整，src(m0,n0)为插值前(m0,n0)处的厚度值，(m0,n0)为拍摄得到的B-scan上的像素对应的坐标点，dst(m,n)为插值得到(m,n)处的厚度值，即为(x,y)处的厚度值，泪液厚度分布图结果如图5所示，从图中可以清晰的看到泪液的厚度分布，可通过该图计算泪液分布面积和体积等参数以提供更精确的判断。
在得到泪液分布图后，可根据如下规则判断是否适配：
如果泪液分布图中泪液分布散乱、不连续，颜色浅即厚度小，则可初步判断为偏松适配。将计算得到的泪液分布面积和平均厚度与数据库进行比对，若平均厚度偏小、分布面积偏大的可进一步确认为偏松适配。
如果泪液分布图中为环形，计算该环形的内外半径、平均厚度、环形面积、圆心位置等参数，与数据库进行比对：
环形面积较小、平均厚度较大、半径较小的为偏紧适配；
环形面积适中、平均厚度适中、半径适中的为标准适配，可根据环形中心与瞳孔的偏差进一步判断是否为偏位适配；
环形面积偏大、平均厚度偏小、半径偏大的为偏松适配。
在本实施例中，用户试戴角膜塑形镜时无需再进行荧光染色，不再会因荧光剂而让人眼感到不适合，也不会干扰泪液的分布状态，消除了荧光剂的使用所产生的负面影响；通过算法对采集的高清角膜图像进行分层处理，根据分层的结果对泪液区域进行自动识别与提取，可以生成类似于荧光染色图的泪液分布图并且可以生成泪液分布三维图，还可对泪液体积进行定量分析，通过泪液状态及定量分析来帮助验光师判断塑形镜是否适配，这样判断时有了更客观的数据，减少了主观意愿的影响，与现有技术相比前进了一大步；同时，在泪液分布图基础上还能进行自动化验配判断，进一步提高了验配效率和验配准确性。
下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。
图8是本申请实施例提供的一种泪液分布检测装置的示意图。所述装置可以包括：
扫描模块801，用于扫描获取眼前节的OCT原始数据，其中所述眼前节上佩戴有角膜塑形镜；
图像处理模块802，用于根据所述OCT原始数据获取多组角膜B-scan图像，对同一组B-scan图像进行配准并合成一张高清图，其中每组内的角膜B-scan图像对应同一个OCT扫描位置；
分层模块803，用于通过对所述高清图进行分层获取泪液区的厚度，其中所述泪液区位于所述角膜塑形镜与角膜之间；
分布图获取模块804，用于根据所有扫描位置及泪液区的厚度获得所述泪液区的极坐标分布，将所述极坐标分布转换到笛卡尔坐标系中，再经过插值获得泪液分布图。
在本实施例或本申请其他某些实施例中，所述扫描模块具体用于：
对所述眼前节上第一数量个位置进行辐射扫描，在每个OCT扫描位置上均扫描第二数量次，每次扫描都经过瞳孔中心，每次扫描的范围大于所述角膜塑形镜的直径，相邻的OCT扫描位置之间的间隔角度相同。
在本实施例或本申请其他某些实施例中，所述图像处理模块在用于对同一组B-scan图像进行配准并合成一张高清图时，具体用于：
通过傅里叶梅林变换计算当前组内B-scan图像所发生的偏移；
根据所述偏移对当前组内B-scan图像进行配准对齐以减小人眼抖动产生的影响；
剔除所发生的偏移超过偏移阈值的B-scan图像后将当前组内剩余的B-scan图像合成一张高清图以减小噪声。
在本实施例或本申请其他某些实施例中，所述分层模块具体用于：
获取所得高清图的垂直梯度图；
在所述梯度图中以利用预设算法计算最短路径的方式找到角膜上边界、角膜塑形镜下边界；
根据所述角膜上边界、角膜塑形镜下边界的位置获取泪液区的厚度。
在本实施例或本申请其他某些实施例中，所述分布图获取模块具体用于：
将瞳孔中心作为泪液分布图的原点，分布图上任意一点(x,y)处的半径为
Figure BDA0002790871210000141
角度为θ＝arctan(y/x)，通过以下公式：
m＝r/Δr，n＝θ/Δt
转换为极坐标(m,n)，其中Δr＝R/M为长度缩放因子，代表辐射线上每个点的单位长度，R为辐射线长度，M为辐射线点数，Δt＝2π/N为角度缩放因子，代表相邻两根辐射线的间隔角度，N为辐射线根数；利用双线性插值公式得到(m,n)处的厚度值：
dst(m,n)＝(1-u)*(1-v)*src(m0,n0)+(1-u)*v*src(m0,n0)+
u*(1-v)*src(m0+1,n0)+u*v*src(m0+1,n0+1)
其中u＝m-m0，v＝n-n0，m0为m向下取整，n0为n向下取整，src(m0,n0)为插值前(m0,n0)处的厚度值，(m0,n0)为拍摄得到的B-scan图像上的像素对应的坐标点，dst(m,n)为插值得到(m,n)处也即(x,y)处的厚度值。
在本实施例或本申请其他某些实施例中，所述装置还包括：
适配判断模块，用于在获得泪液分布图之后根据预设规则，自动判断所述角膜塑形镜是否适配，其中所述预设规则包括：
当泪液分布是环形时：计算所述环形的半径、平均厚度、环形面积，并从数据库中获取半径下限值与上限值、平均厚度下限值与上限值、环形面积下限值与上限值；
如果所述环形面积小于环形面积下限值、所述平均厚度大于平均厚度上限值、所述半径小于半径下限值，则判定为偏紧适配；
如果所述环形面积处于环形面积下限值与上限值之间、所述平均厚度处于平均厚度下限值与上限值之间、所述半径处于半径下限值与上限值之间，则判定为标准适配；
如果环形面积大于环形面积上限值、平均厚度小于平均厚度下限值、半径大于半径上限值，则判定为偏松适配；
当泪液分布不是环形时：计算泪液分布面积和平均厚度，并从数据库中获取泪液分布面积阈值和平均厚度阈值，如果所述泪液分布面积大于泪液分布面积阈值、所述平均厚度小于平均厚度阈值，则判定为偏松适配。
在本实施例或本申请其他某些实施例中，所述预设规则还包括：
当判定为标准适配后，计算环形中心与瞳孔的偏差；
根据所述偏差判断是否为偏位适配。
在本实施例中，用户试戴角膜塑形镜时无需再进行荧光染色，不再会因荧光剂而让人眼感到不适合，也不会干扰泪液的分布状态，消除了荧光剂的使用所产生的负面影响；通过算法对采集的高清角膜图像进行分层处理，根据分层的结果对泪液区域进行自动识别与提取，可以生成类似于荧光染色的泪液分布图并且可以生成泪液分布三维图，还可对泪液体积进行定量分析，通过泪液状态及定量分析来帮助验光师判断塑形镜是否适配，这样判断时有了更客观的数据，减少了主观意愿的影响，与现有技术相比前进了一大步；同时，在泪液分布图基础上还能进行自动化验配判断，进一步提高了验配效率和验配准确性。
关于上述实施例中的装置，其中各个单元\模块执行操作的具体方式已经在相关方法的实施例中进行了详细描述，此处不再赘述。在本申请中，上述单元\模块的名字对单元\模块本身不构成限定，在实际实现中，这些单元\模块可以以其他名称出现，只要各个单元\模块的功能和本申请类似，皆属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (14)

1.一种泪液分布检测方法，其特征在于，所述方法包括：
扫描获取眼前节的OCT原始数据，其中所述眼前节上佩戴有角膜塑形镜；
根据所述OCT原始数据获取多组角膜B-scan图像，对同一组B-scan图像进行配准并合成一张高清图，其中每组内的角膜B-scan图像对应同一个OCT扫描位置；
通过对所述高清图进行分层获取泪液区的厚度，其中所述泪液区位于所述角膜塑形镜与角膜之间；
根据所有扫描位置及泪液区的厚度获得所述泪液区的极坐标分布，将所述极坐标分布转换到笛卡尔坐标系中，再经过插值获得泪液分布图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扫描获取眼前节的OCT原始数据，包括：
对所述眼前节上第一数量个位置进行辐射扫描，在每个OCT扫描位置上均扫描第二数量次，每次扫描都经过瞳孔中心，每次扫描的范围大于所述角膜塑形镜的直径，相邻的OCT扫描位置之间的间隔角度相同。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对同一组B-scan图像进行配准并合成一张高清图，包括：
通过傅里叶梅林变换计算当前组内B-scan图像所发生的偏移；
根据所述偏移对当前组内B-scan图像进行配准对齐以减小人眼抖动产生的影响；
剔除所发生的偏移超过偏移阈值的B-scan图像后将当前组内剩余的B-scan图像合成一张高清图以减小噪声。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过对所述高清图进行分层获取泪液区的厚度，包括：
获取所得高清图的垂直梯度图；
在所述梯度图中以利用预设算法计算最短路径的方式找到角膜上边界、角膜塑形镜下边界；
根据所述角膜上边界、角膜塑形镜下边界的位置获取泪液区的厚度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所有扫描位置及泪液区的厚度获得所述泪液区的极坐标分布，将所述极坐标分布转换到笛卡尔坐标系中，再经过插值获得泪液分布图，包括：
将瞳孔中心作为泪液分布图的原点，分布图上任意一点(x,y)处的半径为
Figure FDA0002790871200000021
角度为θ＝arctan(y/x)，通过以下公式：
m＝r/Δr，n＝θ/Δt
转换为极坐标(m,n)，其中Δr＝R/M为长度缩放因子，代表辐射线上每个点的单位长度，R为辐射线长度，M为辐射线点数，Δt＝2π/N为角度缩放因子，代表相邻两根辐射线的间隔角度，N为辐射线根数；利用双线性插值公式得到(m,n)处的厚度值：
dst(m,n)＝(1-u)*(1-v)*src(m0,n0)+(1-u)*v*src(m0,n0)+u*(1-v)*src(m0+1,n0)+u*v*src(m0+1,n0+1)
其中u＝m-m0，v＝n-n0，m0为m向下取整，n0为n向下取整，src(m0,n0)为插值前(m0,n0)处的厚度值，(m0,n0)为拍摄得到的B-scan图像上的像素对应的坐标点，dst(m,n)为插值得到(m,n)处也即(x,y)处的厚度值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获得泪液分布图之后，所述方法还包括：
根据预设规则，自动判断所述角膜塑形镜是否适配，其中所述预设规则包括：
当泪液分布是环形时：计算所述环形的半径、平均厚度、环形面积，并从数据库中获取半径下限值与上限值、平均厚度下限值与上限值、环形面积下限值与上限值；
如果所述环形面积小于环形面积下限值、所述平均厚度大于平均厚度上限值、所述半径小于半径下限值，则判定为偏紧适配；
如果所述环形面积处于环形面积下限值与上限值之间、所述平均厚度处于平均厚度下限值与上限值之间、所述半径处于半径下限值与上限值之间，则判定为标准适配；
如果环形面积大于环形面积上限值、平均厚度小于平均厚度下限值、半径大于半径上限值，则判定为偏松适配；
当泪液分布不是环形时：计算泪液分布面积和平均厚度，并从数据库中获取泪液分布面积阈值和平均厚度阈值，如果所述泪液分布面积大于泪液分布面积阈值、所述平均厚度小于平均厚度阈值，则判定为偏松适配。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设规则还包括：
当判定为标准适配后，计算环形中心与瞳孔的偏差；
根据所述偏差判断是否为偏位适配。
8.一种泪液分布检测装置，其特征在于，所述装置包括：
扫描模块，用于扫描获取眼前节的OCT原始数据，其中所述眼前节上佩戴有角膜塑形镜；
图像处理模块，用于根据所述OCT原始数据获取多组角膜B-scan图像，对同一组B-scan图像进行配准并合成一张高清图，其中每组内的角膜B-scan图像对应同一个OCT扫描位置；
分层模块，用于通过对所述高清图进行分层获取泪液区的厚度，其中所述泪液区位于所述角膜塑形镜与角膜之间；
分布图获取模块，用于根据所有扫描位置及泪液区的厚度获得所述泪液区的极坐标分布，将所述极坐标分布转换到笛卡尔坐标系中，再经过插值获得泪液分布图。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述扫描模块具体用于：
对所述眼前节上第一数量个位置进行辐射扫描，在每个OCT扫描位置上均扫描第二数量次，每次扫描都经过瞳孔中心，每次扫描的范围大于所述角膜塑形镜的直径，相邻的OCT扫描位置之间的间隔角度相同。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述图像处理模块在用于对同一组B-scan图像进行配准并合成一张高清图时，具体用于：
通过傅里叶梅林变换计算当前组内B-scan图像所发生的偏移；
根据所述偏移对当前组内B-scan图像进行配准对齐以减小人眼抖动产生的影响；
剔除所发生的偏移超过偏移阈值的B-scan图像后将当前组内剩余的B-scan图像合成一张高清图以减小噪声。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述分层模块具体用于：
获取所得高清图的垂直梯度图；
在所述梯度图中以利用预设算法计算最短路径的方式找到角膜上边界、角膜塑形镜下边界；
根据所述角膜上边界、角膜塑形镜下边界的位置获取泪液区的厚度。
12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述分布图获取模块具体用于：
将瞳孔中心作为泪液分布图的原点，分布图上任意一点(x,y)处的半径为
Figure FDA0002790871200000041
角度为θ＝arctan(y/x)，通过以下公式：
m＝r/Δr，n＝θ/Δt
转换为极坐标(m,n)，其中Δr＝R/M为长度缩放因子，代表辐射线上每个点的单位长度，R为辐射线长度，M为辐射线点数，Δt＝2π/N为角度缩放因子，代表相邻两根辐射线的间隔角度，N为辐射线根数；利用双线性插值公式得到(m,n)处的厚度值：
dst(m,n)＝(1-u)*(1-v)*src(m0,n0)+(1-u)*v*src(m0,n0)+u*(1-v)*src(m0+1,n0)+u*v*src(m0+1,n0+1)
其中u＝m-m0，v＝n-n0，m0为m向下取整，n0为n向下取整，src(m0,n0)为插值前(m0,n0)处的厚度值，(m0,n0)为拍摄得到的B-scan图像上的像素对应的坐标点，dst(m,n)为插值得到(m,n)处也即(x,y)处的厚度值。
13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
适配判断模块，用于在获得泪液分布图之后根据预设规则，自动判断所述角膜塑形镜是否适配，其中所述预设规则包括：
当泪液分布是环形时：计算所述环形的半径、平均厚度、环形面积，并从数据库中获取半径下限值与上限值、平均厚度下限值与上限值、环形面积下限值与上限值；
如果所述环形面积小于环形面积下限值、所述平均厚度大于平均厚度上限值、所述半径小于半径下限值，则判定为偏紧适配；
如果所述环形面积处于环形面积下限值与上限值之间、所述平均厚度处于平均厚度下限值与上限值之间、所述半径处于半径下限值与上限值之间，则判定为标准适配；
如果环形面积大于环形面积上限值、平均厚度小于平均厚度下限值、半径大于半径上限值，则判定为偏松适配；
当泪液分布不是环形时：计算泪液分布面积和平均厚度，并从数据库中获取泪液分布面积阈值和平均厚度阈值，如果所述泪液分布面积大于泪液分布面积阈值、所述平均厚度小于平均厚度阈值，则判定为偏松适配。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述预设规则还包括：
当判定为标准适配后，计算环形中心与瞳孔的偏差；
根据所述偏差判断是否为偏位适配。
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