CN112826443B - 一种眼底图像畸变的矫正方法以及共焦激光眼底成像仪 - Google Patents

一种眼底图像畸变的矫正方法以及共焦激光眼底成像仪 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种眼底图像畸变的矫正方法以及共焦激光眼底成像仪，所述眼底图像畸变的矫正方法包括：S1：获取原图像中每一像素点对应的扫描光斑在视网膜上的光斑像的像高；S2：计算原图像中每一像素点对应的光斑像的累计像高差；S3：根据原图像中每一像素点对应的累计像高差，计算原图像中每一像素点在新图像中的坐标；S4：在新图像中，若相邻两个像素点之间的坐标距离大于1，则对所述相邻两个像素点之间进行双线性插值，以使得插值后的相邻两个像素点之间的坐标距离小于1。相较于现有技术，本发明眼底图像畸变矫正方法可以很好地修正眼底图像畸变，从而使得眼底图像可以准确地呈现眼底视网膜的大小，进而方便医护人员判断病灶的大小。

Description

一种眼底图像畸变的矫正方法以及共焦激光眼底成像仪
技术领域
本发明涉及一种眼底图像畸变的矫正方法以及共焦激光眼底成像仪。
背景技术
眼底成像属于医学成像领域，用于获取人眼视网膜图像，以便医疗人员检查眼底病或者辅助医疗人员判断其它器官的病情。由于眼底的血管是人体唯一可以通过体表直接观察到的血管，医疗人员通过眼底相机可以检查眼底的视神经、视网膜、脉络膜以及屈光介质是否存在病变，同时还可以通过眼底相机协助对其它系统疾病进行诊断和病情判断，例如通过筛选视网膜照片检测脑梗塞、脑溢血、脑动脉硬化、脑肿瘤、糖尿病、肾病、高血压、早产儿视网膜病变、青光眼、老年化黄斑变性等。越早检测出这些疾病越有利于临床治疗，因此眼底照相机普遍用于临床筛查眼底疾病，成为不可或缺的医疗器械。
为了获取高清、大视场的眼底图像，通常采用共焦激光眼底成像仪来获取眼底图像。然而，通过共焦激光眼底成像仪获取的眼底图像会有部分畸变。产生图像畸变的原因包括：光学系统自身对图像造成的畸变、眼底视网膜曲面在成像时导致的图像畸变以及振镜扫描线速度的变化导致的图像畸变等等。其中，光学系统自身导致的图像畸变可以在安装前进行校准从而解决该问题；而眼底视网膜曲面导致的图像畸变，在设计光学系统时，已经考虑到该畸变了。因此这两者导致的图像畸变很小，可以忽略不计。然而，在成像系统中，由于振镜扫描的角速度不变，而视网膜却是曲面，从而使得入射光照在视网膜中心和边缘位置时，光程不相等，存在光程差。而该光程差导致振镜扫描时产生不同的线速，进而使得图像产生畸变。
鉴于上述问题，有必要提供一种新的眼底图像畸变的矫正方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种眼底图像畸变的矫正方法，该眼底图像畸变矫正方法可以很好地修正眼底图像畸变，从而使得眼底图像可以准确地呈现眼底视网膜的大小，进而方便医护人员判断病灶的大小。
为实现上述目的，本发明提供了一种眼底图像畸变的矫正方法，包括：S1：获取原图像中每一像素点对应的扫描光斑在视网膜上的光斑像的像高；S2：计算原图像中每一像素点对应的光斑像的累计像高差；S3：根据原图像中每一像素点对应的累计像高差，计算原图像中每一像素点在新图像中的坐标；S4：在新图像中，若相邻两个像素点之间的坐标距离大于1，则对所述相邻两个像素点之间进行双线性插值，以使得插值后的相邻两个像素点之间的坐标距离小于1。
作为本发明的进一步改进，所述像高为光斑像在横坐标上的像高。
作为本发明的进一步改进，所述原图像中的像素点P(i，j)对应的光斑像在横坐标上的累计像高差为δri；其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
。
作为本发明的进一步改进，所述原图像在横坐标方向上的像素点数为nRows，原图像中像素点P(i，j)在新图像中的对应像素点为P(x，y)；其中，像素点P(x，y)的横坐标为Px，则
Px＝δri*(nRows-1)/δr(nRows-1)。
作为本发明的进一步改进，原图像中像素点P(i+1，j+1)在新图像中的对应像素点为P(x+1，y+1)；若|Px+1-Px|＞1，则根据像素点P(i，j)的像素灰度值和像素点P(i+1，j+1)的像素灰度值，在所述像素点P(x，y)和像素点P(x+1，y+1)之间进行双线性插值，以使得新图像中在横坐标方向，相邻的两个像素点之间的横坐标之差不大于1。
作为本发明的进一步改进，将在所述像素点P(x，y)和像素点P(x+1，y+1)之间插入的像素点记为P(m，n)；像素点P(x，y)的像素灰度值为H(x，y)；像素点P(x+1，y+1)的像素灰度值为H(x+1，y+1)；像素点P(m，n)的像素灰度值为H(m，n)，横坐标为Pm则：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
。
作为本发明的进一步改进，所述像高为光斑像在纵坐标上的像高。
作为本发明的进一步改进，所述原图像中的像素点P(i，j)对应的光斑像在纵坐标上的累计像高差为δci；其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
。
作为本发明的进一步改进，所述原图像在纵坐标方向上的像素点数为nCols，原图像中像素点P(i，j)在新图像中的对应像素点为P(x，y)；其中，像素点P(x，y)的纵坐标为Py，则
Py＝δci*(nCols-1)/δc(nCols-1)。
作为本发明的进一步改进，原图像中像素点P(i+1，j+1)在新图像中的对应像素点为P(x+1，y+1)；若|Py+1-Py|＞1，则根据像素点P(i，j)的像素灰度值和像素点P(i+1，j+1)的像素灰度值，在所述像素点P(x，y)和像素点P(x+1，y+1)之间进行双线性插值，以使得新图像中在纵坐标方向，相邻的两个像素点之间的纵坐标之差不大于1。
作为本发明的进一步改进，将在所述像素点P(x，y)和像素点P(x+1，y+1)之间插入的像素点记为P(m，n)；像素点P(x，y)的像素灰度值为H(x，y)；像素点P(x+1，y+1)的像素灰度值为H(x+1，y+1)；像素点P(m，n)的像素灰度值为H(m，n)，纵坐标为Pn则：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
本发明还揭示了一种共焦激光眼底成像仪，所述共焦激光眼底成像仪实施前述眼底图像畸变的矫正方法。
本发明的有益效果是：本发明眼底图像畸变矫正方法可以很好地修正眼底图像畸变，从而使得眼底图像可以准确地呈现眼底视网膜的大小，进而方便医护人员判断病灶的大小。
附图说明
图1是本发明眼底图像畸变的矫正方法的流程示意图。
图2是振镜转动角度与光斑像的坐标位置的关系图。
图3是原图像映射到新图像中的关系示意图。
图4是本发明共焦激光眼底成像仪的模块示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
请参阅图1所示，本发明揭示了一种眼底图像畸变的矫正方法，包括如下步骤：
S1：获取原图像中每一像素点对应的扫描光斑在视网膜上的光斑像的像高。
首先，根据共焦激光眼底成像系统以及眼底模型，获取振镜的转动角度以及扫描光斑在视网膜上的光斑像的坐标位置，如图2所示。然后，根据振镜的转动角度以及光斑像的坐标位置，获取原图像中每一像素点对应的光斑像的像高。其中，原图像是共焦激光成像系统获取的眼底图像。所述像高包括光斑像在横坐标上的像高以及光斑像在纵坐标上的像高。
S2：计算原图像中每一像素点对应的光斑像的累计像高差。
将原图像中的像素点P(i，j)对应的光斑像在横坐标上的累计像高差记为δri，对应的光斑像在纵坐标上的累计像高差记为δci。其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010
；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012
。
S3：根据原图像中每一像素点对应的累计像高差，计算原图像中每一像素点在新图像中的坐标。
所述新图像是指对所述原图像进行畸变矫正后的图像。所述原图像在横坐标方向上的像素点数目为nRows，在纵坐标上的像素点数目为nCols。原图像中像素点P(i，j)在新图像中的对应像素点为P(x，y)。像素点P(x，y)的横坐标为Px，纵坐标为Py。其中，
Px＝δri*(nRows-1)/δr(nRows-1)；
Py＝δci*(nCols-1)/δc(nCols-1)。
S4：在新图像中，若相邻两个像素点之间的坐标距离大于1，则对所述相邻两个像素点之间进行双线性插值，以使得插值后的相邻两个像素点之间的坐标距离小于1。
请参阅图3所示，当修正原图像中的畸变从而得到新图像后，原图像中相邻的两个像素点P(i，j)和P(i+1，j)在新图像中的对应像素点为P(x，y)和P(x+1，y)。由于振镜扫描线速度的变化，从而导致原图像发生畸变，因此修正后的新图像中，像素点P(x，y)和P(x+1，y)则不一定相邻，即：像素点P(x，y)和P(x+1，y)在横坐标方向上的距离或者纵坐标方向上的距离可能大于1个像素。同理，原图像中相邻的两个像素点P(i，j)和P(i，j+1)在新图像中的对应像素点为P(x，y)和P(x，y+1)，其中像素点为P(x，y)和P(x，y+1)也不一定相邻。
具体地，原图像中像素点P(i+1，j)在新图像中的对应像素点为P(x+1，y)；若|Px+1-Px|＞1，则根据像素点P(i，j)的像素灰度值和像素点P(i+1，j)的像素灰度值，在所述像素点P(x，y)和像素点P(x+1，y)之间进行双线性插值，以使得新图像中在横坐标方向，相邻的两个像素点之间的横坐标之差不大于1。原图像中像素点P(i，j+1)在新图像中的对应像素点为P(x，y+1)；若|Py+1-Py|＞1，则根据像素点P(i，j)的像素灰度值和像素点P(i，j+1)的像素灰度值，在所述像素点P(x，y)和像素点P(x，y+1)之间进行双线性插值，以使得新图像中在纵坐标方向，相邻的两个像素点之间的纵坐标之差不大于1。
进一步地，将在所述像素点P(x，y)和像素点P(x+1，y)之间插入的像素点记为P(m，y)。像素点P(x，y)的像素灰度值为H(x，y)；像素点P(x+1，y)的像素灰度值为H(x+1，y)；像素点P(m，y)的像素灰度值为H(m，y)，横坐标为Pm，纵坐标为Pn。其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
。
进一步地，将在所述像素点P(x，y)和像素点P(x，y+1)之间插入的像素点记为P(x，n)；像素点P(x，y)的像素灰度值为H(x，y)；像素点P(x，y+1)的像素灰度值为H(x，y+1)；像素点P(x，n)的像素灰度值为H(x，n)，纵坐标为Pn则：
Figure DEST_PATH_IMAGE016
如此设置，可以有效消除原图像中的畸变，从而使得新图像中的病灶的各部分与视网膜上的真实病灶之间的比例基本一致，从而有利于医护人员根据新图像判断病灶的大小，进而避免因图像失真而使得医护人员出现判断失误的问题。
相较于现有技术，本发明眼底图像畸变矫正方法可以很好地修正眼底图像畸变，从而使得眼底图像可以准确地呈现眼底视网膜的大小，进而方便医护人员判断病灶的大小。
请参阅图4所示，本发明还揭示了一种共焦激光眼底成像仪100，包括共焦激光成像模块10以及图像处理模块20。所述图像处理模块20根据所述眼底图像畸变矫正方法对所述共焦激光成像模块20获取的原图像进行图像处理，从而获得修正畸变后的新图像。
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者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种眼底图像畸变的矫正方法，其特征在于，包括：
S1：获取原图像中每一像素点对应的扫描光斑在视网膜上的光斑像的像高；
S2：计算原图像中每一像素点对应的光斑像的累计像高差；
S3：根据原图像中每一像素点对应的累计像高差，计算原图像中每一像素点在新图像中的坐标；
S4：在新图像中，若相邻两个像素点之间的坐标距离大于1，则对所述相邻两个像素点之间进行双线性插值，以使得插值后的相邻两个像素点之间的坐标距离小于1。
2.如权利要求1所述的眼底图像畸变的矫正方法，其特征在于：所述像高为光斑像在横坐标上的像高。
3.如权利要求2所述的眼底图像畸变的矫正方法，其特征在于：所述原图像中的像素点P(i，j)对应的光斑像在横坐标上的累计像高差为δri；其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
4.如权利要求3所述的眼底图像畸变的矫正方法，其特征在于：所述原图像在横坐标方向上的像素点数为nRows，原图像中像素点P(i，j)在新图像中的对应像素点为P(x，y)；其中，像素点P(x，y)的横坐标为Px，则
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
5.如权利要求4所述的眼底图像畸变的矫正方法，其特征在于：原图像中像素点P(i+1，j)在新图像中的对应像素点为P(x+1，y)；若|Px+1-Px|＞1，则根据像素点P(i，j)的像素灰度值和像素点P(i+1，j)的像素灰度值，在所述像素点P(x，y)和像素点P(x+1，y)之间进行双线性插值，以使得新图像中在横坐标方向，相邻的两个像素点之间的横坐标之差不大于1。
6.如权利要求5所述的眼底图像畸变的矫正方法，其特征在于：将在所述像素点P(x，y)和像素点P(x+1，y)之间插入的像素点记为P(m，y)；像素点P(x，y)的像素灰度值为H(x，y)；像素点P(x+1，y)的像素灰度值为H(x+1，y)；像素点P(m，y)的像素灰度值为H(m，y)，横坐标为Pm则：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。
7.如权利要求1所述的眼底图像畸变的矫正方法，其特征在于：所述像高为光斑像在纵坐标上的像高。
8.如权利要求7所述的眼底图像畸变的矫正方法，其特征在于：所述原图像中的像素点P(i，j)对应的光斑像在纵坐标上的累计像高差为δci；其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
。
9.如权利要求8所述的眼底图像畸变的矫正方法，其特征在于：所述原图像在纵坐标方向上的像素点数为nCols，原图像中像素点P(i，j)在新图像中的对应像素点为P(x，y)；其中，像素点P(x，y)的纵坐标为Py，则
Figure DEST_PATH_IMAGE010
。
10.如权利要求9所述的眼底图像畸变的矫正方法，其特征在于：原图像中像素点P(i，j+1)在新图像中的对应像素点为P(x，y+1)；若|Py+1-Py|＞1，则根据像素点P(i，j)的像素灰度值和像素点P(i，j+1)的像素灰度值，在所述像素点P(x，y)和像素点P(x，y+1)之间进行双线性插值，以使得新图像中在纵坐标方向，相邻的两个像素点之间的纵坐标之差不大于1。
11.如权利要求10所述的眼底图像畸变的矫正方法，其特征在于：将在所述像素点P(x，y)和像素点P(x，y+1)之间插入的像素点记为P(x，n)；像素点P(x，y)的像素灰度值为H(x，y)；像素点P(x，y+1)的像素灰度值为H(x，y+1)；像素点P(x，n)的像素灰度值为H(x，n)，纵坐标为Pn则：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
12.一种共焦激光眼底成像仪，其特征在于：实施如权利要求1～11中任意一项所述的眼底图像畸变的矫正方法。
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