一種角膜屈光度的計算方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及眼科圖像處理技術領域，特別涉及到角膜內、外屈光度的計算方法、角 膜屈光度的計算方法及系統、角膜邊界曲線的擬合方法以及根據角膜內邊界屈光度和角膜 外邊界屈光度制作角膜地形圖的技術領域。
【背景技術】
[0002] 角膜位于眼球的最前端，在眼球屈光系統中起著極其重要的作用。
[0003] 角膜屈光手術是在角膜上進行激光切削，術前對角膜的檢查對角膜屈光手術尤為 重要，角膜地形圖檢查無疑成為了術前的"安全閥門"。通過計算機輔助技術產生的角膜地 形圖能夠精確地分析整個角膜表面的形態和曲率的變化，可以篩查出角膜屈光手術的絕對 禁忌癥一一"圓錐角膜"，以及發現一些早期角膜形態異常。對于高散光的患者，可以通過角 膜地形圖引導個性化手術，使得手術更加精確、術后視覺效果更好。此外，術后還可以通過 角膜地形圖檢查對手術療效進行評估。通過術前的專業檢查，可以確定患者是否適合進行 準分子角膜屈光手術，而有了角膜地形圖這個"安全閥門"，使手術更加安全可靠，患者可以 放心地接受手術。
[0004] 目前，臨床上用于評估角膜參數的儀器設備大致可分為兩類:一類只能采集角膜 前表面信息，如角膜曲率計、基于Placido環原理的角膜地形圖儀等；另一類能夠采集角膜 前后表面的信息，包括裂隙掃描技術(Orbscan)、Scheimpflug攝像技術(Pentacam))和光學 相于斷層掃描（optical coherence topography，0CT)技術。
[0005] OCT技術是一個新型的光學無損檢測技術。然而，目前商用OCT產品中只有角膜地 形圖功能，并不具有角膜屈光地形圖功能。
【發明內容】
[0006] 鑒于以上內容，有必要提供一種角膜圖像處理方法及系統，能夠解決上述問題。
[0007] 本發明公布了一種角膜內、外邊界屈光度的計算方法，包括：
[0008] 利用眼科成像設備采集眼球的角膜圖像；
[0009] 對采集的角膜圖像進行掃描校正，識別角膜圖像的外邊界曲線，并對該外邊界曲 線進行擬合，計算角膜外邊界屈光度Douter ;
[0010] 對采集的角膜圖像進行折射校正，識別角膜圖像的內邊界曲線，并對該內邊界曲 線進行擬合，計算角膜內邊界屈光度Dinner。
[0011] 本發明還公布了一種角膜屈光度的計算方法，其包括如下步驟：
[0012] 利用上述角膜內、外邊界屈光度的計算方法，計算出角膜外邊界屈光度DQUter和角 膜內邊界屈光度D inner;
[0013] 利用求出的內、外邊界的屈光度求出角膜總的屈光度DtQtal:
[0014] ，.
[0015] 其中，d為常數，表示角膜厚度，角膜折射率取真實值11。= 1.376。
[0016] 本發明還公布了 一種角膜地形圖的制作方法，該方法包括：
[0017] 利用眼科成像設備掃描人眼，得到若干張角膜切面圖；
[0018] 利用上述角膜內、外邊界屈光度的計算方法，計算出每一張角膜切面圖的角膜外 邊界屈光度和角膜內邊界屈光度Di_r;及
[0019]通過旋轉插值計算將所述若干張角膜切面圖的若干角膜外邊界屈光度Douter展開， 得到角膜外表面曲率均值分布圖；以及通過旋轉插值計算將所述若干張角膜切面圖的若干 角膜內邊界屈光度Din_展開，得到角膜內表面曲率均值分布圖。
[0020] 本發明還公布了 一種角膜邊界曲線擬合方法，該方法包括：
[0021] 利用眼科成像設備采集眼球的角膜圖像；
[0022] 對采集的角膜圖像進行掃描校正，識別角膜圖像的外邊界曲線，并對該外邊界曲 線進行擬合;及
[0023] 對采集的角膜圖像進行折射校正，識別角膜圖像的內邊界曲線，并對該內邊界曲 線進行擬合。
[0024]本發明還公布了一種計算角膜屈光度的系統，包括存儲設備及處理器，該系統還 包括:軟件系統，其包括計算機可執行的程序代碼，所述程序代碼被劃分為多個功能模塊， 存儲于所述存儲器中，通過所述處理器的執行，實現如下操作：
[0025] 利用眼科成像設備采集眼球的角膜圖像；
[0026] 對采集的角膜圖像進行掃描校正，識別角膜圖像的外邊界曲線，并對該外邊界曲 線進行擬合，計算角膜外邊界屈光度Douter ;
[0027] 對采集的角膜圖像進行折射校正，識別角膜圖像的內邊界曲線，并對該內邊界曲 線進行擬合，計算角膜內邊界屈光度Dinner ;及
[0028] 利用求出的內、外邊界的屈光度求出角膜總的屈光度Dtotal:
[0029]
[0030] 其中，d為常數，表示角膜厚度，角膜折射率取真實值11。= 1.376。
[0031] 利用本發明所述的角膜邊界曲線擬合系統及方法，能夠更準確地擬合角膜邊界曲 線，并且能夠求解出更精確的屈光度。
【附圖說明】
[0032] 圖1是本發明角膜邊界曲線擬合系統較佳實施例的應用環境圖。
[0033] 圖2是本發明角膜邊界曲線擬合方法較佳實施例的實施流程圖。
[0034] 圖3是本發明角膜邊界曲線擬合方法佳實施例中角膜邊界曲線示意圖。
[0035] 圖4是本發明角膜邊界曲線擬合方法較佳實施例中角膜外邊界光路圖。
[0036] 圖5是本發明角膜邊界曲線擬合方法較佳實施例中角膜內邊界光路圖。
【具體實施方式】
[0037] 參閱圖1所示，是本發明角膜邊界曲線擬合系統較佳實施例的應用環境圖。本發明 所述角膜邊界曲線擬合系統10可以運行于一個由數據處理設備1及眼科成像設備2所組成 的硬件環境中。
[0038]所述數據處理設備1可以包括個人計算機、服務器等具有一定數據處理能力的電 子裝置及設備。進一步，所述數據處理設備1還可以進一步包括計算機輔助設備，如打印機、 掃描儀、移動硬盤、攝像頭、U盤、mp3、mp4、mp5播放器、網卡、集線器、交換機、路由器、雙絞 線、無線網絡設備等。
[0039] 所述眼科成像設備2可以是用于進行診斷成像的設備，如具備對人眼進行裂隙掃 描技術（Orbscan)的裝置、具備Scheimpf lug攝像技術（Pentacam)的裝置以及眼科0CT (optical coherence topography，光學相干斷層掃描技術)成像裝置。眼科成像設備2用于 對人體的眼球3進行成像，得到若干張角膜切面圖。
[0040] 所述眼科0CT掃描裝置是一種非接觸、高分辨率層析和生物顯微鏡成像設備。它可 用于眼后段結構(包括視網膜、視網膜神經纖維層、黃斑和視盤)的活體上查看、軸向斷層以 及測量，是特別用作幫助檢測和管理眼疾的診斷設備。
[0041] 眼科0CT掃描裝置基于Michelson的干涉度量學，以超發光二極管發光體作為光 源。經光導纖維進入光纖耦聯器，光束被分為兩束，一束經過眼的屈光介質射向視網膜，另 一束進人參照系統。兩個光路中反射或反向散射的光線在光纖耦聯器被重新整合為一束并 為探測器所探測，對不同深度組織所產生的反向散射強度和延擱時間進行測量。
[0042]本實施例中，所述數據處理設備1及眼科成像設備2可以通過數據線直接相連。二 選一地或者附加地，所述數據處理設備1及眼科成像設備2也可以是通過網絡連接。所述網 絡可以是有線網絡或者無線網絡。所述無線網絡包括通過公眾移動通信網實現的無線網絡 (如4G，3G或GPRS)和無線局域網(WiFi)等。
[0043] 所述角膜邊界曲線擬合系統10可以是一個軟件系統，其包括計算機可執行的程序 代碼。所述程序代碼可以被劃分為多個功能模塊(未圖示），并存儲于所述數據處理設備1的 存儲器中，通過所述數據處理設備1的處理器的執行，實現如下操作：根據眼球3的角膜圖 像，擬合眼球3的角膜邊界曲線，以生成角膜屈光地形圖。
[0044] 本發明的其他實施例中，所述角膜邊界曲線擬合系統10也可以是由計算機硬件和 軟件兩部分組成。所述硬件包括中央處理機、存儲器和外部設備等，所述軟件是計算機的運 行程序和相應的文檔。所述角膜邊界曲線擬合系統10在計算機硬件及軟件的共同作用下， 實現根據眼球3的角膜圖像，擬合眼球3的角膜邊界曲線，以生成角膜屈光地形圖。
[0045] 參閱圖2所示，是本發明角膜邊界曲線擬合方法較佳實施例的實施流程圖。
[0046] 本實施例所述角膜邊界曲線擬合方法可以是由所述角膜邊界曲線擬合系統10所 執行。進一步地，本實施例所述角膜邊界曲線擬合方法并不限于流程圖中所示步驟，此外流 程圖中所示步驟中，某些步驟可以省略、步驟之間的順序可以改變。
[0047] 步驟S10,利用眼科成像設備2采集眼球3的角膜圖像，如若干張角膜切面圖。本實 施例中，所述眼科成像設備2利用弱相干光干涉儀的基本原理，檢測眼球3組織不同深度層 面對入射弱相干光的背向反射或幾次散射信號，通過采集人眼，可得到眼球3組織二維或三 維結構圖像。本發明的其他實施例中，所述眼科成像設備2也可以采用任何已知或者未來發 展起來的眼科成像設備。
[0048]步驟S11，所述角膜邊界曲線擬合系統10對采集的角膜圖像進行掃描校正，于步驟 S12,識別角膜圖像的外邊界曲線，并對該外邊界曲線進行擬合，以及步驟S13,計算角膜外 邊界的屈光度。
[0049] 進一步地，步驟S14,所述角膜邊界曲線擬合系統10對采集的角膜圖像進行折射校 正，于步驟S15,識別角膜圖像的內邊界曲線，并對該內邊界曲線進行擬合，以及步驟S16,計 算角膜內邊界的屈光度。
[0050] 步驟S17,所述角膜邊界曲線擬合系統10利用求出的內、外表面的屈光度求出角膜 總的屈光度。
[0051] 步驟S18,所述角膜邊界曲線擬合系統10生成角膜屈光地形圖。本實施例中，在生 成角膜屈光地形圖時，所述角膜邊界曲線擬合系統10通過旋轉插值計算將所述眼球3的角 膜圖像，如若干張角膜切面圖中的若干角膜外邊界屈光度Deader展開，得到角膜外表面曲率 均值分布圖；以及通過旋轉插值計算將所述若干張角膜切面圖的若干角膜內邊界屈光度 Dinne3r展開，得到角膜內表面曲率均值分布圖。
[0052] 所述角膜邊界曲線擬合系統10將擬合得到的角膜圖像的內、外邊界曲線按順時針 旋轉360度，每15度得到一張角膜切面圖，共12張角膜切面圖。所述角膜邊界曲線擬合系統 10將每一個方向的角膜切面圖的內外邊界按照上述方法求取屈光度，通過旋轉插值并展開 為一張圓形地形圖，其中，在地形圖中，不同的顏色表示不同的屈光度。
[0053] 其中，在上述方法流程中，對角膜圖像的內邊界及外邊界進行擬合模型、角膜屈光 度的求解方法詳細如下：
[0054] 所述角膜圖像的內邊界以及外邊界的曲線圖如3所示，其中，X表示角膜邊界點的 個數，y表示角膜圖像的深度，兩條曲線分別表示是角膜圖像的內邊界以及外邊界。
[0055] a)構建角膜邊界擬合模型：
[0056] Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+1 = 0