CN1283433A - 在计算机上采用的眼科立体图像分析方法及其分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于眼科疾病损伤的监测仪器设计领域,包括:CCD彩色摄像机、载片平台、计算机、立体液晶眼镜及同步控制器,以及存储于计算机的图像分析程序。所说的CCD彩色摄像机设置在载片平台上,所说的CCD彩色摄像机与计算机的图像卡相连,所说的同步控制器与计算机相连。本发明可观测到眼病的三维实体改变,具有图像校准快、准确、无影像变形的优点。

Description

在计算机上采用的眼科立体图像分析方法及其分析仪

本发明属于眼科影像学的诊断及疾病损伤的监测仪器设计领域，特别涉及于青光眼视神经的随诊监测仪器。

目前研究认为青光眼的视神经每年平均丢失3％的神经轴索，以立体测量为基础的现代技术尚难以检测出如此小的改变，因为这些仪器检测的可重复性均＞4％。如果不拘泥于比较测量后的数据，而是直接比较随诊的图像，其结果会很乐观，平面图像交替闪烁法(alternation flicker，flicker comparison)是进行先后随诊图像比较的方法之一。此方法首先将随诊的先后2次图像通过计算机校准，用光学投射法或计算机屏幕快速交替的闪现2次图像，如2次图像某部位有变化，变化处的影像是“跳动”的，无变化处影像是稳定不动的。

目前国外采用的是单张平面眼底图的交替闪烁，两者交替闪烁频率为2-4次／秒，可识别移位≥2个像素的改变。根据计算当视盘直径为400个像素、C／D值=0．6、盘沿丢失3％时，病变在1个象限时移位10个像素，病变在2个象限时移位5个像素，由此证实图像闪烁法完全可识别3％的改变，最近美国学者Berger的研究(Ophthalmolgy2000；107：1316-1320)也证实此方法的敏感性及实用性，并与标准立体图像检查法、立体记时法(stereochronoscopy)进行对照，认为图像交替闪烁法监测视神经改变最敏感，无假阴性。但是此方法假阳性较高，易造成临床上的误诊。另外计算机的图象校正操作较慢，有图象变形的问题。

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种在计算机上采用的眼科立体图像分析方法及眼科立体图像分析仪，此方法可观测到眼病的三维实体改变，具有图像校准快、准确、无影像变形的优点。

本发明提出一种在计算机上采用的眼科立体图像分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)首先通过彩色CCD摄像机配以放大镜头，进行眼底视盘立体像的采集，由初诊立体图像的左、右视差2幅图像和随诊立体图像的左、右视差的2幅以上的图像，组成监测立体图象对；

2)在该立体图像采集的同时进行图像校准；

3)对校准后的立体图像进行交替闪烁比较；

4)采用液晶立体眼镜对立体图像观测；

5)采用交互式测量方法对视盘面积测量。

上述步骤2)中的图像校准的具体方法可包括以下步骤：

(1)用标志点粗定位，以初诊立体像对的左侧图作为定位的参照图像，在该图像的视盘与血管交叉处选取3个呈三角分布的标志点，在摄取后续图像时标志点保留在计算机屏幕上，作为后续图摄取位置的参考，进行调整的标准；

(2)用图像的交替闪烁进行细定位，用该参照图像与当前摄取图像交替闪烁，不断、微量地调整摄取图像位置，使两者达到最佳位置匹配。

上述步骤3)中的立体图像交替闪烁的具体方法可包括以下步骤：

(1)立体图像对进行频率为60-120次／秒的交替闪烁，产生立体图像感；(2)初诊及随诊的立体图像对以2-4次／秒的频率进行交替变换，作随诊图像的比较。

上述步骤5)中的交互式测量的具体方法可包括以下步骤：

(1)利用视杯颜色浅，盘沿颜色深所构成对二维梯形灰度曲线，对两者的边界灰度曲线进行互相关算法，通过程序自动查找两者视杯边界位移点；

(2)在立体观测下核实计算机查找的点是否正确，是与视杯边界相关，抑或与血管相关。如正确可确认，不正确进行人工校正。一般在视杯边界查找8-10个代表性的点位，通过内插算法勾画出视杯边界。

本发明提出的一种采用如上所述方法的眼科立体图像分析仪，其特征在于包括：CCD彩色摄像机，载片平台，计算机，立体液晶眼镜及同步控制器以及存储于计算机的图像分析程序，所说的CCD彩色摄像机设置在载片平台上，所说的CCD彩色摄像机与计算机的图像卡相连，所说的同步控制器与计算机相连。

所说的载片平台可设置有灯盒及三维微调机构。

本发明的特点：

1)现有的青光眼视盘随诊监测分析仪首先进行视盘的测量，再比较2次的差别。由于测量本身的误差及视盘血管搏动的变异，这种监测方法很难证实微小的改变。本发明是对随诊图像的直接观测比较，方法敏感、血管搏动等变异易排除；

2)现有的图像交替闪烁比较是以平面眼底图为基础，本发明是进行立体图像的闪烁比较，可观测到三维实体的眼病改变，不仅有图像交替闪烁法的敏感性，而且可除外假阳性，有较高的特异性；

3)现有的采用计算机程序对图像进行校正，其速度慢，校正不准确，图像可能变形。图像的校准的质量是立体图像闪烁法比较的关键。本发明在立体图像采集的同时进行图像校准，采用标志点粗定位，先后图像的交替闪烁进行细定位，用第一幅参照图与当前摄取图交替闪烁，不断、微量地调整摄取图像位置，使两者达到最佳位置匹配；

4)本发明采用液晶立体眼镜观测立体图像，此立体镜左右镜片可快速交替开闭，其开闭的频率与计算机屏幕刷新的频率同步，比国外采用的光学折射式立体镜易掌握、佩戴舒适；

5)现有的图像交替闪烁法只是定性观测，本发明可进行视盘面积的交互式测量。因为视盘血管强边界的干扰因素大，完全依靠计算机查找视杯边界会有部分误差，所以采用交互式测量法：(1)利用视杯颜色浅，盘沿颜色深所构成对二维梯形灰度曲线，对两者的边界灰度曲线进行互相关算法，可自动查找两者视杯边界位移点，(2)在立体观测下核实计算机查找的点是否正确，是与视杯边界相关，抑或与血管相关。如正确可确认，不正确进行人工校正。一般在视杯边界查找8-10个代表性的点位，通过内插算法勾画出视杯边界。

附图简要说明：

图1为本发明的一种眼科立体图像分析仪实施例结构示意图。

图2为本实施例的眼科立体图像分析的计算机程序框图。

结合附图进一步详细说明本发明的眼科立体图像分析方法及仪器的实施例。

本发明的眼科立体图像分析仪实施例结构如图1所示，包括CCD彩色摄像机1、载片平台3、计算机4、立体液晶眼镜6及同步控制器5，以及存储于计算机的图像分析程序。所说的CCD彩色摄像机设置在载片平台上，所说的CCD)彩色摄像机与计算机的图像卡相连，所说的同步控制器与计算机相连。本实施例采用配置变倍镜头2的Sony彩色CCD摄像机，扫描线420线。此摄像机的连接线与计算机的图像采集卡连接。将135彩色眼底照片放在具有三维方向调节机构31的载片平台上，平台下配有照明灯盒32。

本实施例的眼科立体图像资料来源：采用眼底照相机拍摄的同步立体彩色反转135照片或者不同角度拍摄的立体照片。

本实施例的眼科立体图像分析的计算机程序如图2所示，包括以下步骤：

1)图像采集：将135彩色眼底照片放在载片平台上，进行三维方向的调节。用CCD摄像机对眼底视盘立体像的采集，由初诊立体图像的左、右视差2幅图像和随诊立体图像的左、右视差的2幅图像，组成监测立体图象对的4幅图像；

2)图像校正：图像的校准的好坏是立体图像闪烁法比较的关键。(1)用标志点粗定位，以初诊立体像对的左侧图作为定位的参照图像，在该第1幅参照图像上的视盘与血管交叉处选取3个呈三角分布的标志点，在摄取第2、3、4幅图像时标志点保留在计算机屏幕上，作为后续图摄取位置，进行调整的标准，但此方法不能保证图像准确的校正。(2)用先后图像的交替闪烁进行细定位，用第一幅参照图与当前摄取图交替闪烁，不断、微量地调整摄取图对位置，使两者达到最佳位置匹配。一般以视盘边界为校正的标准。

3)立体图像的交替闪烁比较：检查者佩戴液晶式立体眼镜观测，此立体眼镜左右镜片的开闭与监视器刷新频率同步，其通过红外无线同步控制器控制，此眼镜及控制器由天津三维公司生产。立体图对交替闪烁的频率为60-120次／秒，产生立体图像感。闪烁的频率越快，立体观测到舒适度越好，闪烁的频率取决于计算机监视器的刷新频率。初诊与随诊图像交替变换的频率为2-4次／秒，进行随诊图像的比较。此方法观察时产生的是三维实体感觉，可补偿普通图像闪烁比较法易产生假阳性的不足，如随诊中照相角度变异、视盘血管搏动所致的假阳性。此图像交替闪烁比较法只能定性观测，得出有无改变的结论，其改变量还需通过测量。

4)视盘面积测量采用交互式测量方法：因为视盘血管强边界的干扰因素大，完全依靠计算机查找视杯边界会有部分误差，所以本实施例采用交互式测量法。(1)利用视杯颜色浅，盘沿颜色深所构成对二维梯形灰度曲线，对两者的边界灰度曲线进行互相关算法，可自动查找两者视杯边界位移点，(2)在立体观测下核实计算机查找的点是否正确，是与视杯边界相关，抑或与血管相关。如正确可确认，不正确进行人工校正。一般在视杯边界查找8-10个代表性的点位，通过内插算法勾画出视杯边界。

上述的计算机程序预先编制好后存储在计算机的存储单元中，或存储在软盘上再插入计算机中即可通过计算机进行眼科立体图像的分析。程序中所涉及的互相关算法、内插算法为有关书籍中公开的标准算法，在此不予赘述。

Claims (6)

1、一种在计算机上采用的眼科立体图像分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)首先通过彩色CCD摄像机配以放大镜头，进行眼底视盘立体像的采集，由初诊立体图像的左、右视差2幅图像和随诊立体图像的左、右视差的2幅以上的图像，组成监测立体图象对；

2)在该立体图像采集的同时进行图像校准；

3)对校准后的立体图像进行交替闪烁；

4)采用液晶立体眼镜对立体图像观测；

5)采用交互式测量方法对视盘面积测量。

2、如权利要求1所述的方法，其特在于，所说的图像的校准的方法具体包括以下步骤：

1)用标志点粗定位：以初诊立体像对的左侧图作为定位的参照图像，在该图像的视盘与血管交叉处选取3个呈三角分布的标志点，在摄取后续图像时标志点保留在计算机屏幕上，作为后续图摄取位置的参考，进行调整的标准；

2)用图像的交替闪烁进行细定位：用该参照图像与当前摄取图像交替闪烁，不断、微量地调整摄取图像位置，使两者达到最佳位置匹配。

3、如权利要求1所述的方法，其特在于，所说的立体图像交替闪烁方法具体包括：

1)立体图像对进行频率为60-120次／秒的交替闪烁，产生立体图像感；

2)初诊及随诊的立体图像对以2-4次／秒的频率进行交替变换，作随诊图像的比较。

4、如权利要求1所述的方法，其特在于，所说的交互式测量方法具体可包括以下步骤：

1)利用视杯颜色浅，盘沿颜色深所构成对二维梯形灰度曲线，对两者的边界灰度曲线进行互相关算法，可自动查找两者视杯边界位移点；

2)在立体观测下核实计算机查找的点是否正确，是与视杯边界相关，抑或与血管相关。如正确可确认，不正确进行人工校正。一般在视杯边界查找8～10个代表性的点位，通过内插算法勾画出视杯边界。

5、一种采用如权利要求1所述方法的眼科立体图像分析仪，其特征在于包括：CCD彩色摄像机、载片平台、计算机、立体液晶眼镜及同步控制器，以及存储于计算机的图像分析程序。所说的CCD彩色摄像机设置在载片平台上，所说的CCD彩色摄像机与计算机的图像卡相连，所说的同步控制器与计算机相连。

6、如权利要求5所述的眼科立体图像分析仪，其特征在于，所说的载片平台内设置有灯盒及三维微调机构。

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