CN113658243B - 眼底三维模型建立方法、眼底照相机、装置和存储介质 - Google Patents

眼底三维模型建立方法、眼底照相机、装置和存储介质 Download PDF

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CN113658243B CN202111208208.9A CN202111208208A CN113658243B CN 113658243 B CN113658243 B CN 113658243B CN 202111208208 A CN202111208208 A CN 202111208208A CN 113658243 B CN113658243 B CN 113658243B
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Abstract

本发明公开了一种眼底三维模型建立方法、眼底照相机、计算机装置和存储介质，眼底三维模型建立方法包括以不同的伸缩量进行两次拍摄，获得第一图像和第二图像，分别在第一图像和第二图像中确定第一区域和第二区域，获取第一区域的第一面积，以及第一图像中与第二区域对应的映射区域的第二面积，通过伸缩量、焦距和第一面积等参数确定径向维度信息，以拍摄获得的图像信息作为切向维度信息建立眼底三维模型等步骤。本发明通过对眼底中的同一部位进行两次物距不同的拍摄，根据拍摄参数来计算出物距，从而获得径向维度信息和切向维度信息来建立眼底三维模型。本发明使用实测的数据来建立眼底三维模型，建模误差小。本发明广泛应用于图像处理技术领域。

Description

眼底三维模型建立方法、眼底照相机、装置和存储介质
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其是一种眼底三维模型建立方法、眼底照相机、计算机装置和存储介质。
背景技术
眼球内壁又可以称为眼底，通过拍摄眼底图像可以供医生观察眼底的情况，从而进行疾病诊断和治疗。眼底图像是二维平面图像，缺少了空间分布信息，不能向医生提供关于眼底的全面的信息，从而限制了医生进行疾病诊断和治疗的准确性，因此产生了眼底三维模型建模，通过眼底三维模型向医生展示眼底上的部位的图像信息及其空间分布，有助于医生进行疾病诊断和治疗。
由于拍摄眼底图像时，要使用眼底照相机通过眼球的瞳孔拍摄眼底，拍摄空间受到了较大限制，因此难以使用双目相机进行三维建模。而目前使用单目相机进行眼底三维模型建模的相关技术中，是将眼球视为一个标准的椭球体，然后将拍摄得到的二维平面上的眼底图像投影到这个椭球体的表面，从而进行眼底三维模型建模，但是眼球不是标准的椭球体，并且每个人的眼球的形状都不相同，因此这种技术的建模误差很大。
发明内容
针对上述眼底三维模型建模误差大等至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种眼底三维模型建立方法、眼底照相机、计算机装置和存储介质。
一方面，本发明实施例包括一种眼底三维模型建立方法，包括：
获取眼底照相机；所述眼底照相机具有空间位置不变的固定点，所述眼底照相机的成像部件相对所述固定点进行旋转和伸缩；
设置所述眼底照相机中成像部件的第一焦距为f 1 ，相对所述固定点的第一伸缩量为l 1 ，控制所述眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，获得第一图像I 1 ；
设置所述眼底照相机中成像部件的第二焦距为f 2 ，相对所述固定点的第二伸缩量为l 2 ，控制所述眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，获得第二图像I 2 ；
在所述第一图像I 1 中确定第一区域i 1 ；所述第一区域i 1 为所述第一图像I 1 中清晰度大于预设阈值的区域；
在所述第二图像I 2 中确定第二区域i 2 ；所述第二区域i 2 为所述第二图像I 2 中清晰度大于所述预设阈值的区域；
获取第一面积S 1 ；所述第一面积S 1 为所述第一区域i 1 的面积；
获取第二面积S 2 ；所述第二面积S 2 为映射区域的面积，所述映射区域为所述第一图像I 1 中与所述第二区域i 2 对应的区域；
通过公式
Figure 468003DEST_PATH_IMAGE001
计算纵向高度h；
获取所述第二区域i 2 所包含的图像信息i 2 (x 0 ，y 0 )；
建立眼底三维模型；所述眼底三维模型中，眼底部位P=(x 0 ，y 0 )处对应的径向维度信息为所述纵向高度h，切向维度信息为i 2 (x 0 ，y 0 )。
进一步地，所述在所述第一图像I 1 中确定第一区域i 1 ，包括：
设定像素值变化梯度阈值g作为所述预设阈值；
获取所述第一图像I 1 的第一像素值分布I 1 (x，y)；
根据第一像素值分布I 1 (x，y)计算对应的梯度|grad I 1 (x，y)|；
将所述第一图像I 1 中满足|grad I 1 (x，y)|≥g的区域提取出来，作为所述第一区域i 1 ，其中g为所述预设阈值。
进一步地，所述在所述第二图像I 2 中确定第二区域i 2 ，包括：
获取所述第二图像I 2 的第二像素值分布I 2 (x，y)；
根据第二像素值分布I 2 (x，y)计算对应的梯度|grad I 2 (x，y)|；
将所述第二图像I 2 中满足|grad I 2 (x，y)|≥g的区域提取出来，作为所述第二区域i 2 。
进一步地，所述控制所述眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，包括：
对被所述眼底照相机拍摄的眼底施加辅助光照；所述辅助光照对眼底的照射点，位于所述第一图像I 1 和所述第二图像I 2 的拍摄区域以外；
在所述辅助光照条件下，控制所述眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄。
进一步地，所述获取第二面积S 2 ，包括：
对所述第一图像I 1 和所述第二区域i 2 进行亮度分布检测；
通过亮度分布检测，确定所述第一图像I 1 中与所述第二区域i 2 亮度分布相同的区域作为所述映射区域；
获取所述映射区域的面积作为所述第二面积S 2 。
进一步地，所述获取第二面积S 2 ，包括：
对所述第一图像I 1 和所述第二区域i 2 进行图像内容识别；
通过图像内容识别，确定所述第一图像I 1 中与所述第二区域i 2 内容相同的区域作为所述映射区域；
获取所述映射区域的面积作为所述第二面积S 2 。
进一步地，l 1 ＜l 2 ，f 1 =f 2 ，所述眼底照相机在对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄时，所使用的拍摄参数保持不变。
另一方面，本发明还包括一种眼底照相机，所述眼底照相机包括：
固定点，用于保持所述眼底照相机的空间位置不变；
成像部件，所述成像部件相对所述固定点进行旋转和伸缩；
处理部件，用于执行以下步骤：
设置所述眼底照相机中成像部件的第一焦距为f 1 ，相对所述固定点的第一伸缩量为l 1 ，控制所述眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，获得第一图像I 1 ；
设置所述眼底照相机中成像部件的第二焦距为f 2 ，相对所述固定点的第二伸缩量为l 2 ，控制所述眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，获得第二图像I 2 ；
在所述第一图像I 1 中确定第一区域i 1 ；所述第一区域i 1 为所述第一图像I 1 中清晰度大于预设阈值的区域；
在所述第二图像I 2 中确定第二区域i 2 ；所述第二区域i 2 为所述第二图像I 2 中清晰度大于所述预设阈值的区域；
获取第一面积S 1 ；所述第一面积S 1 为所述第一区域i 1 的面积；
获取第二面积S 2 ；所述第二面积S 2 为映射区域的面积，所述映射区域为所述第一图像I 1 中与所述第二区域i 2 对应的区域；
通过公式
Figure 272011DEST_PATH_IMAGE001
计算纵向高度h；
获取所述第二区域i 2 所包含的图像信息i 2 (x 0 ，y 0 )；
建立眼底三维模型；所述眼底三维模型中，眼底部位P=(x 0 ，y 0 )处对应的径向维度信息为所述纵向高度h，切向维度信息为i 2 (x 0 ，y 0 )。
另一方面，本发明还包括一种计算机装置，所述计算机装置包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行实施例中的眼底三维模型建立方法。
另一方面，本发明还包括一种存储介质，所述存储介质中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行实施例中的眼底三维模型建立方法。
本发明的有益效果是：实施例中的眼底三维模型建立方法和眼底照相机，通过对眼底中的同一部位进行两次物距不同的拍摄，可以通过两次拍摄所得图像中清晰度大于预设阈值的区域的面积，来确定两次拍摄的放大倍数之比，从而可以根据拍摄参数来计算出物距，根据拍摄所得的图像信息可以获得切向维度信息，根据物距可以获得径向维度信息，从而能够建立眼底三维模型。由于使用实测的数据来建立眼底三维模型，可以无需事先知道眼底的具体形状，也无需假设眼底的形状是某种理想形状，因此建模误差小。
附图说明
图1为实施例中眼底三维模型建立方法的流程图；
图2为实施例中眼底照相机的结构示意图；
图3为实施例中使用眼底照相机进行第一次拍摄的原理图；
图4为实施例中进行第一次拍摄所获得的第一图像的效果图；
图5为实施例中实施例中使用眼底照相机进行第二次拍摄的原理图；
图6为实施例中进行第二次拍摄所获得的第一图像的效果图；
图7为实施例中确定映射区域的原理图。
具体实施方式
本实施例中，参照图1，眼底三维模型建立方法包括以下步骤：
S1.获取眼底照相机；眼底照相机具有空间位置不变的固定点，眼底照相机的成像部件可以相对固定点旋转和伸缩；
S2.设置眼底照相机中成像部件的第一焦距为f 1 ，相对固定点的第一伸缩量为l 1 ，控制眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，获得第一图像I 1 ；
S3.设置眼底照相机中成像部件的第二焦距为f 2 ，相对固定点的第二伸缩量为l 2 ，控制眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，获得第二图像I 2 ；
S4.在第一图像I 1 中确定第一区域i 1 ；第一区域i 1 为第一图像I 1 中清晰度大于预设阈值的区域；
S5.在第二图像I 2 中确定第二区域i 2 ；第二区域i 2 为第二图像I 2 中清晰度大于预设阈值的区域；
S6.获取第一面积S 1 ；第一面积S 1 为第一区域i 1 的面积；
S7.获取取第二面积S 2 ；第二面积S 2 为映射区域的面积，映射区域为第一图像I 1 中与第二区域i 2 对应的区域；
S8.通过公式
Figure 933DEST_PATH_IMAGE002
计算纵向高度h；
S9.获取第二区域i 2 所包含的图像信息i 2 (x 0 ，y 0 )；
S10.建立眼底三维模型；眼底三维模型中，眼底部位P=(x 0 ，y 0 )处对应的径向维度信息为所述纵向高度h，切向维度信息为i 2 (x 0 ，y 0 )。
步骤S1中，所获取到的眼底照相机的结构可以如图2所示，眼底照相机包括固定点、成像部件和处理部件等部件。其中固定点100可以是铰链结构，从而使得眼底照相机的主体部分能够相对固定点旋转，而眼底照相机的主体部分与固定点连接处则保持空间位置不变。眼底照相机设有伸缩结构200，该伸缩结构可以由电机或者人力驱动，在眼底照相机的主体部分相对固定点在切向方向上静止，也就是眼底照相机的主体部分不相对固定点旋转的时，可以通过调整伸缩结构，从而使眼底照相机的成像部件可以相对固定点伸缩。
本实施例中，将眼底照相机的成像部件相对固定点伸缩的距离称为伸缩量l。具体地，眼底照相机的成像部件可以是成像平面300，即CMOS或者CCD等感光模块所在的平面，因此伸缩量l可以指固定点与成像平面之间的距离。眼底照相机还包括镜头400。
本实施例中，眼底照相机中的处理部件可以控制眼底照相机中的其他部件。例如，处理部件可以控制眼底照相机中成像部件的焦距、光圈和快门等拍摄参数，控制成像部件进行拍摄，接收成像部件拍摄到的图像信息进行处理，控制伸缩结构改变伸缩量等。可由眼底照相机中的处理部件来执行步骤S2-S10。
本实施例中，可以在固定点所在的位置安装位置传感器，该传感器可以记录眼底照相机相对固定点的旋转角度。参照图2，眼底照相机中的处理部件可以建立一个平面坐标系，该平面坐标系所在的平面可以与地面平行，眼底照相机中的处理部件可以通过传感器测得的眼底照相机相对固定点的旋转角度，计算其镜头光轴延长线与该平面坐标系的交点对应的坐标，图2中眼底照相机处于当前位置时，镜头光轴延长线与该平面坐标系的交点对应的坐标为(x 1 ，y 1 )。通过图2所示的平面坐标系，眼底照相机朝向的每一个位置都可以对应一个二维坐标。
步骤S2中，处理部件设置眼底照相机中成像部件的焦距为第一焦距f 1 ，控制伸缩结构进行伸长或者缩短，使得伸缩结构保持相对固定点的伸缩量为l 1 。使用者将眼底照相机对着被拍摄者眼球的眼底部位中的某个具体部位进行拍摄，由于建立了平面坐标系，因此眼底照相机对着拍摄的这个眼底部位对应一个二维坐标，本实施例中将这个二维坐标记为P=(x 0 ，y 0 )，即眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，所获得的图像信息为第一图像I 1 。
接着，被拍摄者保持不动，即被拍摄者眼球的眼底部位的空间位置不变，使用者通过人工操作，或者由处理部件控制眼底照相机中的镜头进行变焦，使得镜头的焦距为第二焦距f 2 ，控制伸缩结构进行伸长或者缩短，使得伸缩结构保持相对固定点的伸缩量为l 2 ，并且保持眼底照相机相对固定点的旋转量不变，也就是眼底照相机依然对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，所获得的图像信息为第二图像I 2 。
本实施例中，设l 2 ＞l 1 ，也就是第二次拍摄时，眼底照相机中的伸缩结构伸得更长，由于固定点和被拍摄者眼球的眼底部位的空间位置不变，因此眼底照相机中的成像部件比第一次拍摄时距离被拍摄者眼球的眼底部位更近，因此相同的内容在第二图像I 2 中比在第一图像I 1 中更大。
由于在拍摄得到第一图像I 1 时，第一图像I 1 中的某部分内容，相对于眼底部位P= (x 0 ，y 0 )中的对应实物大小本身存在一定的放大或者缩小，本实施例中将第一图像I 1 中的某 部分内容相对于眼底部位P=(x 0 ，y 0 )中的对应实物的放大倍数记为m 1 ，由于m 1 ＞1时表示放 大，m 1 ＜1时表示缩小，因此本实施例中不区分放大和缩小，相应的大小倍数统一用放大倍 数来表示。同理，在拍摄得到第二图像I 2 时，第二图像I 2 中的某部分内容，相对于眼底部位P= (x 0 ，y 0 )中的对应实物大小也存在一定的放大或者缩小，本实施例中将第二图像I 2 中的某部 分内容相对于眼底部位P=(x 0 ，y 0 )中的对应实物的放大倍数记为m 2 。由于第二次拍摄时眼底 照相机中的成像部件比第一次拍摄时距离被拍摄者眼球的眼底部位更近，因此相同的内容 在第二图像I 2 中比在第一图像I 1 中更大，相同的内容在第二图像I 2 中的面积与在第一图像I 1 中的面积之比为
Figure 673223DEST_PATH_IMAGE003
。
本实施例中，可以设置眼底照相机在对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄时，所使用的光圈和快门等拍摄参数保持不变，这样可以排除拍摄参数不同对两次拍摄产生的影响。
由于眼底照相机所使用的镜头不可避免地受到球差等因素的影响，因此眼底照相 机拍摄得到的图像信息中，会存在图像中间部分清晰度高、图像边缘部分清晰度低的现象， 并且清晰度高的部分占整个图像的比例一般只与眼底照相机所使用的镜头的物理参数有 关。利用这个原理，可以通过分别计算两次拍摄所获得的第一图像I 1 和第二图像I 2 中，面积 清晰度高的部分所占比例，通过计算相同的内容在第二图像I 2 中的面积与在第一图像I 1 中 的面积之比，来确定进行第一次拍摄时眼底照相机的放大倍数与进行第二次拍摄时眼底照 相机的放大倍数之比，即
Figure 171200DEST_PATH_IMAGE004
。
步骤S2中，参照图3，设置眼底照相机中镜头400的焦距为第一焦距f 1 ，成像平面300相对固定点的伸缩量为第一伸缩量l 1 ，像距即成像平面300与镜头400光心之间的距离为v，物距为u 1 ，控制眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，获得的第一图像I 1 如图4所示。
步骤S3中，参照图5，设置眼底照相机中镜头400的焦距为第二焦距f 2 ，成像平面300相对固定点100的伸缩量为第二伸缩量l 2 ，像距即成像平面300与镜头400光心之间的距离为v，物距为u 2 ，控制眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，获得的第二图像I 2 如图6所示。
步骤S4中，参照图4，通过计算第一图像I 1 中各部分的清晰度，设定预设阈值，通过将第一图像I 1 中各部分的清晰度与预设阈值进行比较，可以提取出第一图像I 1 中清晰度大于预设阈值的区域，作为第一区域i 1 。
步骤S5中，参照图6，通过计算第二图像I 2 中各部分的清晰度，设定预设阈值，通过将第二图像I 2 中各部分的清晰度与预设阈值进行比较，可以提取出第二图像I 2 中清晰度大于预设阈值的区域，作为第二区域i 2 。
本实施例中，可以使用像素密度或者锐度等指标作为清晰度。由于球差等因素的 影响造成的图像中间部分清晰度高、图像边缘部分清晰度低的现象中，图像中间部分的颜 色或者灰度变化，相对图像边缘部分的颜色或者灰度变化更加剧烈，而像素值变化梯度的 大小可以反映颜色或者灰度变化的剧烈程度，因此可以使用像素值变化梯度的大小来作为 清晰度这一指标。具体地，可以使用|grad I(x，y)|或者
Figure 411689DEST_PATH_IMAGE005
等值来作为清晰度这一 指标，其中I(x，y)表示图像信息或者图像信息中的一部分，S=∫∫I(x，y)，即S可以表示I(x，y)的面积。|grad I(x，y)|可以表示颜色或者灰度变化的剧烈程度，而
Figure 362327DEST_PATH_IMAGE005
则是颜色 或者灰度变化的剧烈程度对面积的平均值，可以降低局部颜色或者灰度变化异常值带来的 影响。
因此，步骤S4中，可以设定像素值变化梯度阈值g作为预设阈值，获取第一图像I 1 的像素值分布I 1 (x，y)，计算|grad I 1 (x，y)|或者
Figure 244833DEST_PATH_IMAGE006
，将第一图像I 1 中满足|grad I 1 (x，y)|≥g或者
Figure 941524DEST_PATH_IMAGE007
的区域提取出来，作为第一区域i 1 。步骤S5中，获取第二图像I 2 的像素值分布I 2 (x，y)，计算|grad I 2 (x，y)|或者
Figure 884072DEST_PATH_IMAGE008
，将第二图像I 2 中满足|grad I 2 (x，y)|≥g或者
Figure 790849DEST_PATH_IMAGE009
的区域提取出来，作为第二区域i 2 。
步骤S6中，可以直接计算得到第一区域i 1 的面积，即第一面积S 1 。
步骤S7中，先查找第一图像I 1 中的映射区域。参照图7，映射区域是指第一图像I 1 中，与第二区域i 2 内容相同的区域，查找出第一图像I 1 中的映射区域i 3 后，通过计算映射区 域i 3 的面积，即第二面积S 2 ，通过计算第一面积S 1 与第二面积S 2 之比，可以确定进行第一次 拍摄时眼底照相机的放大倍数与进行第二次拍摄时眼底照相机的放大倍数之比
Figure 211466DEST_PATH_IMAGE010
，即
Figure 277511DEST_PATH_IMAGE011
。
本实施例中，可以通过对第一图像I 1 和第二区域i 2 进行图像内容识别，确定第一图像I 1 中与第二区域i 2 内容相同的区域作为映射区域i 3 。通过图像内容识别确定映射区域，可以获得较高的识别准确率。
本实施例中，还可以通过图像内容识别之外的方式确定映射区域i 3 。具体地，可以在执行步骤S2和S3控制眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄时，对被眼底照相机拍摄的眼底施加辅助光照。辅助光照对眼底的照射点可以位于第一图像I 1 和第二图像I 2 的拍摄区域以外，这样就不会拍摄到辅助光照对眼底的照射点，只拍摄从辅助光照对眼底的照射点散射开的光。
研究表明，波长超过1140μm的红外线容易被人眼的角膜吸收，而且对人眼无害，因此本实施例中可以使用波长超过1140μm的红外线进行辅助光照，具体可以使用波长超过1154μm的红外线进行辅助光照。由于使用超过1140μm的红外线进行辅助光照，人眼的角膜容易吸收光线，因此容易在眼底形成更明显的亮度梯度分布。
本实施例中，在辅助光照条件下，执行步骤S2和S3控制眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，获得第一图像I 1 和第二图像I 2 ，然后执行步骤S5从第二图像I 2 中确定第二区域i 2 。由于第一图像I 1 和第二图像I 2 是在辅助光照条件下拍摄得到的，第一图像I 1 和第二图像I 2 中都存在亮度梯度分布，而在两次拍摄时辅助光照等条件不变，因此第一图像I 1 和第二图像I 2 中对应相同实物的部分的亮度分布相同。因此，可以通过对第一图像I 1 和第二区域i 2 进行亮度分布检测，确定第一图像I 1 中与第二区域i 2 亮度分布相同的区域作为映射区域。
在检测出映射区域后，计算映射区域的面积作为第二面积S 2 。
通过亮度分布检测确定映射区域，可以无需进行图像内容识别也能确定映射区域，从而减少数据处理量。
通过上述分析已知
Figure 390960DEST_PATH_IMAGE012
，而通过光学理论知识可知，在第一次拍摄时所使用的 焦距为第一焦距f 1 ，设物距为u 1 ，那么有
Figure 316191DEST_PATH_IMAGE013
。同理，在第二次拍摄时所使用的焦距为 第二焦距f 2 ，设物距为u 2 ，那么有
Figure 9340DEST_PATH_IMAGE014
，因此有
Figure 70837DEST_PATH_IMAGE015
。参照图3和图5，当 固定点与眼底之间的距离为d，像距为v，在第一次拍摄中有u 1 +v+l 1 =d，即u 1 +l 1 =d-v，在第二 次拍摄中有u 2 +v+l 2 =d，即u 2 +l 2 =d-v，由于d和v不变，因此u 1 +l 1 =u 2 +l 2 。通过求解
Figure 699396DEST_PATH_IMAGE016
， 可得
Figure 111923DEST_PATH_IMAGE017
。
本实施例中，可以将眼底三维模型表示为一个曲面，该曲面包括曲面上的切向维度信息，本实施例中可以通过图2所示的平面坐标系来表示，即眼底照相机的镜头光轴穿过曲面上某点后，与平面坐标系上的交点便可以视为该点的坐标，因此获得了二维的切向维度信息；该曲面还包括径向维度信息，例如曲面上某点与原点之间的距离等，本实施例中可以将固定点视为原点，那么径向维度信息可以通过d来表示。曲面上各点的切向维度信息和径向维度信息组成了眼底三维模型的信息，因此获得切向维度信息和径向维度信息便能组成眼底三维模型。
本实施例中的眼底三维模型建立方法，介绍了如何对眼底也就是曲面上P=(x 0 ，y 0 )这个点，获取其对应的图像信息i 2 (x 0 ，y 0 )以及其与固定点之间的距离d的过程。可以将眼底视为一个曲面，对于该曲面上第二区域i 2 内的P=(x 0 ，y 0 )这个点，可以获得其包含的图像信息i 2 (x 0 ，y 0 )，图像信息i 2 (x 0 ，y 0 )可以作为切向维度信息，相应的d可以作为径向维度信息，即i 2 (x 0 ，y 0 )和d可以描述眼底三维模型中P=(x 0 ，y 0 )这个点的信息。由于P=(x 0 ，y 0 )这个点具有一般性，因此对眼底三维模型中的其他点，也可以使用相同的方法确定信息，从而可以确定所建立的眼底三维模型是有效的。
本实施例中，由于d=u 1 +v+l 1 ，而像距v是每次拍摄中都不变的，因此可以使用纵向 高度h=u 1 +l 1 来代替d表示眼底三维模型中P=(x 0 ，y 0 )这个点的径向维度信息，即眼底三维模 型中P=(x 0 ，y 0 )这个点的径向维度信息可以表示为
Figure 608763DEST_PATH_IMAGE002
。
本实施例中，可以使用定焦镜头进行拍摄，即每次拍摄时所使用的焦距都是相同 的，设f 1 =f 2 =f，那么眼底三维模型中P=(x 0 ，y 0 )这个点的径向维度信息可以简化表示为
Figure 790346DEST_PATH_IMAGE018
，从而减少计算量。
本实施例中，通过对眼底中的同一部位进行两次物距不同的拍摄，可以通过两次拍摄所得图像中清晰度大于预设阈值的区域的面积，来确定两次拍摄的放大倍数之比，从而可以根据拍摄参数来计算出物距，根据拍摄所得的图像信息可以获得切向维度信息，根据物距可以获得径向维度信息，从而能够建立眼底三维模型。本实施例中，使用实测的数据来建立眼底三维模型，无需事先知道眼底的具体形状，也无需假设眼底的形状是某种理想形状，因此建模误差小。
可以根据本实施例中的眼底三维模型建立方法编写计算机程序，将计算机程序写入计算机装置的存储器或者独立的存储介质中，当计算机程序被读取出来后可以指令处理器执行实施例中的眼底三维模型建立方法，从而实现与方法实施例相同的技术效果。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言（“例如”、“如”等）的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程（或变型和/或其组合）可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码（例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用）、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。
计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种眼底三维模型建立方法，其特征在于，所述眼底三维模型建立方法包括：
获取眼底照相机；所述眼底照相机具有空间位置不变的固定点，所述眼底照相机的成像部件相对所述固定点进行旋转和伸缩；
设置所述眼底照相机中成像部件的第一焦距为f 1 ，相对所述固定点的第一伸缩量为l 1 ，控制所述眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，获得第一图像I 1 ；(x 0 ，y 0 )为眼底部位P在平面坐标系中的二维坐标；
设置所述眼底照相机中成像部件的第二焦距为f 2 ，相对所述固定点的第二伸缩量为l 2 ，控制所述眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，获得第二图像I 2 ；
在所述第一图像I 1 中确定第一区域i 1 ；所述第一区域i 1 为所述第一图像I 1 中清晰度大于预设阈值的区域；
在所述第二图像I 2 中确定第二区域i 2 ；所述第二区域i 2 为所述第二图像I 2 中清晰度大于所述预设阈值的区域；
获取第一面积S 1 ；所述第一面积S 1 为所述第一区域i 1 的面积；
获取第二面积S 2 ；所述第二面积S 2 为映射区域的面积，所述映射区域为所述第一图像I 1 中与所述第二区域i 2 对应的区域；
通过公式
Figure 55532DEST_PATH_IMAGE001
计算纵向高度h；
获取所述第二区域i 2 所包含的图像信息i 2 (x 0 ，y 0 )；
建立眼底三维模型；所述眼底三维模型中，眼底部位P=(x 0 ，y 0 )处对应的径向维度信息为所述纵向高度h，切向维度信息为i 2 (x 0 ，y 0 )。
2.根据权利要求1所述的眼底三维模型建立方法，其特征在于：
所述在所述第一图像I 1 中确定第一区域i 1 ，包括：
设定像素值变化梯度阈值g作为所述预设阈值；
获取所述第一图像I 1 的第一像素值分布I 1 (x，y)；
根据第一像素值分布I 1 (x，y)计算对应的梯度|grad I 1 (x，y)|；
将所述第一图像I 1 中满足|grad I 1 (x，y)|≥g的区域提取出来，作为所述第一区域i 1 ，其中g为所述预设阈值。
3.根据权利要求2所述的眼底三维模型建立方法，其特征在于，所述在所述第二图像I 2 中确定第二区域i 2 ，包括：
获取所述第二图像I 2 的第二像素值分布I 2 (x，y)；
根据第二像素值分布I 2 (x，y)计算对应的梯度|grad I 2 (x，y)|；
将所述第二图像I 2 中满足|grad I 2 (x，y)|≥g的区域提取出来，作为所述第二区域i 2 。
4.根据权利要求1所述的眼底三维模型建立方法，其特征在于，所述控制所述眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，包括：
对被所述眼底照相机拍摄的眼底施加辅助光照；所述辅助光照对眼底的照射点，位于所述第一图像I 1 和所述第二图像I 2 的拍摄区域以外；
在所述辅助光照条件下，控制所述眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄。
5.根据权利要求4所述的眼底三维模型建立方法，其特征在于，所述获取第二面积S 2 ，包括：
对所述第一图像I 1 和所述第二区域i 2 进行亮度分布检测；
通过亮度分布检测，确定所述第一图像I 1 中与所述第二区域i 2 亮度分布相同的区域作为所述映射区域；
获取所述映射区域的面积作为所述第二面积S 2 。
6.根据权利要求1所述的眼底三维模型建立方法，其特征在于，所述获取第二面积S 2 ，包括：
对所述第一图像I 1 和所述第二区域i 2 进行图像内容识别；
通过图像内容识别，确定所述第一图像I 1 中与所述第二区域i 2 内容相同的区域作为所述映射区域；
获取所述映射区域的面积作为所述第二面积S 2 。
7.根据权利要求1-6任一项所述的眼底三维模型建立方法，其特征在于：l 1 ＜l 2 ，f 1 =f 2 ，所述眼底照相机在对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄时，所使用的拍摄参数保持不变。
8.一种眼底照相机，其特征在于，所述眼底照相机包括：
固定点，用于保持所述眼底照相机的空间位置不变；
成像部件，所述成像部件相对所述固定点进行旋转和伸缩；
处理部件，用于执行以下步骤：
设置所述眼底照相机中成像部件的第一焦距为f 1 ，相对所述固定点的第一伸缩量为l 1 ，控制所述眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，获得第一图像I 1 ；(x 0 ，y 0 )为眼底部位P在平面坐标系中的二维坐标；
设置所述眼底照相机中成像部件的第二焦距为f 2 ，相对所述固定点的第二伸缩量为l 2 ，控制所述眼底照相机对眼底部位P=(x 0 ，y 0 )进行图像拍摄，获得第二图像I 2 ；
在所述第一图像I 1 中确定第一区域i 1 ；所述第一区域i 1 为所述第一图像I 1 中清晰度大于预设阈值的区域；
在所述第二图像I 2 中确定第二区域i 2 ；所述第二区域i 2 为所述第二图像I 2 中清晰度大于所述预设阈值的区域；
获取第一面积S 1 ；所述第一面积S 1 为所述第一区域i 1 的面积；
获取第二面积S 2 ；所述第二面积S 2 为映射区域的面积，所述映射区域为所述第一图像I 1 中与所述第二区域i 2 对应的区域；
通过公式
Figure 634762DEST_PATH_IMAGE001
计算纵向高度h；
获取所述第二区域i 2 所包含的图像信息i 2 (x 0 ，y 0 )；
建立眼底三维模型；所述眼底三维模型中，眼底部位P=(x 0 ，y 0 )处对应的径向维度信息为所述纵向高度h，切向维度信息为i 2 (x 0 ，y 0 )。
9.一种计算机装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行权利要求1-7任一项所述方法。
10.一种存储介质，所述存储介质中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1-7任一项所述方法。
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Denomination of invention: Fundus 3D model building method, fundus camera, device and storage medium

Effective date of registration: 20230228

Granted publication date: 20220222

Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Foshan branch

Pledgor: GUANGDONG WEIREN MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980033590

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