(1)；
[0057] b)角膜擬合模型求解方法：
[0058]首先利用最小二乘法求解參數A，B，C，D，E。在已知角膜邊界曲線坐標點(x，y)的情 況下，構建最小誤差函數：
[0059]
(2)；
[0060] 將函數f分別對參數A，B，C，D，E求偏導數為0:
[0061]
[0062]
[0063]
[0064]
[0065]
[0066] 構建矩陣：
[0067]
[0068]
[0069]
[0070] c)角膜邊界曲線擬合
[0071]由于參數A，B，C，D，E已求出，根據原角膜邊界曲線的X坐標，擬合y坐標。將式（1)整 理為：
[0072] Cy2+(Bx+E)y+Ax2+Dx+l = 0 (5);
[0073] 利用求根公式，求解
[0074]
[0075] 其中，Δ = (Bx+E)2_4C(Ax2+Dx+1)。
[0076] d)求角膜邊界曲線頂點坐標
[0077]如圖3可知，角膜頂點為角膜曲線斜率為0處的坐標點，令它為(XQ，yQ)。如式（1)中， y是關于X的函數，將式(1)的等式兩邊同時對X求導，可得：
[0078] 2Ax+B(y+xy' )+2Cy+D+Ey' =0 (7)；
[0079] 則曲線上任意一點的斜率為：
[0080]
[0081]頂點坐標(xo，yo)滿足方程組：
[0082]
[0083] 整理方程組為：
[0084]
[0085] 利用求根公式求解頂點坐標：
' )
[0086]
[0087] 其中
[0088] e)角膜邊界曲線屈光度計算：
[0089] 如圖4所示，曲線上的圓點表示角膜外邊界的頂點位置。一束水平入光線入射角 膜，在膜外邊界發生折射后，折射光線與光軸相交于一點（相交點）。其中入射點為(x，y)，入 射角為Θ，折射角為P。由式(8)可知，曲線上任意一點的斜率 >
且滿 足tan0 = y'。根據折射定律％ sinO = /7: sin供，可知空氣中的折射率111 = 1，角膜折射率n2 =
1.3 3 7 5 (經驗值）。由圖4可知折射方向的斜率為 曲線上的圓點到相 .〇 交點的距離為徑向焦距f=y-yo-k (x-XQ)。則徑向屈光度為1^~=f
[0090] 即
[0091]
.}。
[0092] 如圖5所示，曲線上的圓點表示角膜內邊界的頂點位置。一束水平入光線入射角膜 內邊界，在膜內邊界發生折射后，折射光線的反向延長線與光軸相交于一點（相交點）。曲線 上的圓點與相交點之間的距離為徑向焦距。相對圖5來說，折射定律中的n i = 1.3 7 6 (真實 值)為角膜折射率，n2 = 1.336為防水折射率。屈光度Di_r的求解方法與角膜外邊界Dcmto的 求解方法相同。
[0093] f)角膜總屈光度計算：
[0094]角膜總屈光度為：
[0095]
[0096] 其中，d表示角膜厚度，為常數。角膜曲線屈光度(DoutqD^r)在求解過程中，角膜 折射率取真實值η。=1.376。
[0097] 最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參 照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明 的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍。
【主權項】
6. -種角膜邊界曲線擬合方法，其特征在于，該方法包括： 利用眼科成像設備采集眼球的角膜圖像； 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 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。7. 如權利要求6所述的角膜邊界曲線擬合方法，其特征在于:所述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，具體包括： a)構建角膜外邊界擬合模型： Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+1 = Ο (1)； 其中，X表示角膜外邊界點的個數，y表示角膜圖像的深度； 利用最小二乘法，構建最小誤差函數：:): 將函數f分別對參數A ,B ,C ,D ,Ε求偏導數為0:構建矩陣： 貝角膜外邊界曲線擬合： 根據原角膜外邊界曲線的X坐標，擬合y坐標，將式(1)整理為： Cy2+(Bx+E)y+Ax2+Dx+1 = 0 (5); 利用求根公式，求解); 其中，Δ = (Bx+E)2_4C(Ax2+Dx+1); b)求角膜外邊界曲線頂點坐標： 令角膜頂點坐標為(XQ，yQ)，將式(1)的等式兩邊同時對X求導，可得： 2Ax+B(y+xy')+2Cy+D+Ey'= Ο (7)； 則曲線上任意一點的斜率為：(8), 頂點坐標(xq , y〇)滿足方程組：整理方程組為：丨)； 利用求根公式求解頂點坐標：11)； 其中，8.如權利要求6所述的角膜邊界曲線擬合方法，其特征在于，所述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，具體包括： a)構建角膜內邊界擬合模型： Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+1 = 0 (1)； 其中，X表示角膜內邊界點的個數，y表示角膜圖像的深度； 利用最小二乘法，構建最小誤差函數：將函數f分別對參數A，B，C，D，E求偏導數為0:構建矩陣： 貝角膜內邊界曲線擬合： 根據原角膜內邊界曲線的X坐標，擬合y坐標，將式(1)整理為： Cy2+(Bx+E)y+Ax2+Dx+1 = 0 (5)； 利用求根公式，求解丨； 其中，Δ = (Bx+E)2_4C(Ax2+Dx+1); b)求角膜內邊界曲線頂點坐標： 令角膜頂點坐標為(XQ，yQ)，將式(1)的等式兩邊同時對X求導，可得： 2Ax+B(y+xy')+2Cy+D+Ey'= 0(7)； 則曲線上任意一點的斜率為：(Η), 頂點坐標(χο，y〇)滿足方程組：(9)； 整理方程組為：利用求根公式求解頂點坐標：1)； 其中9. 一種計算角膜屈光度的系統，該系統包括存儲設備及處理器，其特征在于，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： 利用眼科成像設備采集眼球的角膜圖像； 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 ; 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 ; 利用求出的內、外邊界的屈光度求出角膜總的屈光度Dtcital:5 其中，d為常數，表示角膜厚度，角膜折射率取真實值n。= 1.376。10. 如權利要求9所述的計算角膜屈光度的系統，其特征在于，所述對外邊界曲線進行 擬合，計算角膜外邊界的屈光度Douto，包括： a)構建角膜外邊界擬合模型： Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+1 = 0 (1)； 其中，X表示角膜外邊界點的個數，y表示角膜圖像的深度； 利用最小二乘法，構建最小誤差函數： 將函數f分別） 構建矩陣：(3); 角膜外邊界曲線擬合： 根據原角膜外邊界曲線的X坐標，擬合y坐標，將式(1)整理為： Cy2+(Bx+E)y+Ax2+Dx+1 = 0 (5)；利用求根公式，求解 (6):; 其中，Δ = (Bx+E)2_4C(Ax2+Dx+1); b)、求角膜外邊界曲線頂點坐標： 令角膜頂點坐標為(XQ，yQ)，將式(1)的等式兩邊同時對X求導，可得： 2Ax+B(y+xy')+2Cy+D+Ey'= Ο (7)； 則曲線上任意一點的斜率為：(8), 頂點坐標(xq , y〇)滿足方程組： --(9)； 整理方程組為：簡； 利用求根公式求解頂點坐標：其中C)角膜外邊界曲線屈光度計算： 令水平入光線入射角膜，入射點為(x，y)，入射角為Θ，折射角為於，空氣的折射率為m = 1，角膜的折射率為n2 = 1.3375;根據折射定律乂 sin# = % sinp，求出折射方向的斜率為自膜外邊界的頂點到折射光線與光軸的距離為徑向焦距f = y-y〇-k (X-X0);則角膜外邊界屈光度^離^了艮P ^」、上2)。11. 如權利要求9所述的計算角膜屈光度的系統，其特征在于，所述對內邊界曲線進行 擬合，計算角膜內邊界屈光度Dinner，包括： a)構建角膜內邊界擬合模型： Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+1 = 0 (1)； 其中，X表示角膜內邊界點的個數，y表示角膜圖像的深度； 利用最小二乘法，構建最小誤差函數：(2)； 將函數f分別對參數A，B，C，D，E求偏導數為0。12. 如權利要求9-11中任一項所述的計算角膜屈光度的系統，其特征在于，所述眼科成 像設備為具備對人眼進行裂隙掃描的裝置、具備Scheimpflug攝像技術的裝置以及眼科OCT 成像裝置。構建矩陣： 貝1角膜內邊界曲線擬合： 根據原角膜內邊界曲線的X坐標，擬合y坐標，將式(1)整理為： Cy2+(Bx+E)y+Ax2+Dx+1 = 0 (5)； 利用求根公式，求解其中，Δ = (Bx+E)2_4C(Ax2+Dx+1); b)求角膜內邊界曲線頂點坐標： 令角膜頂點坐標為(XQ，yQ)，將式(1)的等式兩邊同時對X求導，可得： 2Ax+B(y+xy')+2Cy+D+Ey'= 0(7)； 則曲線上任意一點的斜率為：(8)； 頂點坐標(xq，y〇)滿足方程組：整理方程組為：0); 利用求根公式求解頂點坐標：其中C)角膜內邊界曲線屈光度計算：令水平入光線入射角膜，入射點為(x，y)，入射角為Θ，折射角為供，空氣的折射率為m = 1.376，角膜的折射率為n2= 1.336; 根據折射定律％= ?2 sin供，求出折射方向的斜率戈 角膜 7 內邊界的頂點到折射光線與光軸的距離為徑向焦距f=y-yQ-k(x-XQ);則角膜內邊界屈光度即、丄2)。
【專利摘要】一種角膜屈光度的計算方法，包括：利用眼科成像設備采集眼球的角膜圖像；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；及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；利用求出的內、外邊界的屈光度求出角膜總的屈光度Dtotal。本發明還提供一種角膜屈光度的計算系統。本發明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。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號】CN105608314
【申請號】CN201510953756
【發明人】郭曙光, 馮東亮, 彭念
【申請人】深圳市斯爾頓科技有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月17日