一种角膜屈光度的计算方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及眼科图像处理技术领域，特别涉及到角膜内、外屈光度的计算方法、角 膜屈光度的计算方法及系统、角膜边界曲线的拟合方法以及根据角膜内边界屈光度和角膜 外边界屈光度制作角膜地形图的技术领域。
【背景技术】
[0002] 角膜位于眼球的最前端，在眼球屈光系统中起着极其重要的作用。
[0003] 角膜屈光手术是在角膜上进行激光切削，术前对角膜的检查对角膜屈光手术尤为 重要，角膜地形图检查无疑成为了术前的"安全阀门"。通过计算机辅助技术产生的角膜地 形图能够精确地分析整个角膜表面的形态和曲率的变化，可以筛查出角膜屈光手术的绝对 禁忌症一一"圆锥角膜"，以及发现一些早期角膜形态异常。对于高散光的患者，可以通过角 膜地形图引导个性化手术，使得手术更加精确、术后视觉效果更好。此外，术后还可以通过 角膜地形图检查对手术疗效进行评估。通过术前的专业检查，可以确定患者是否适合进行 准分子角膜屈光手术，而有了角膜地形图这个"安全阀门"，使手术更加安全可靠，患者可以 放心地接受手术。
[0004] 目前，临床上用于评估角膜参数的仪器设备大致可分为两类:一类只能采集角膜 前表面信息，如角膜曲率计、基于Placido环原理的角膜地形图仪等；另一类能够采集角膜 前后表面的信息，包括裂隙扫描技术(Orbscan)、Scheimpflug摄像技术(Pentacam))和光学 相于断层扫描（optical coherence topography，0CT)技术。
[0005] OCT技术是一个新型的光学无损检测技术。然而，目前商用OCT产品中只有角膜地 形图功能，并不具有角膜屈光地形图功能。
【发明内容】
[0006] 鉴于以上内容，有必要提供一种角膜图像处理方法及系统，能够解决上述问题。
[0007] 本发明公布了一种角膜内、外边界屈光度的计算方法，包括：
[0008] 利用眼科成像设备采集眼球的角膜图像；
[0009] 对采集的角膜图像进行扫描校正，识别角膜图像的外边界曲线，并对该外边界曲 线进行拟合，计算角膜外边界屈光度Douter ;
[0010] 对采集的角膜图像进行折射校正，识别角膜图像的内边界曲线，并对该内边界曲 线进行拟合，计算角膜内边界屈光度Dinner。
[0011] 本发明还公布了一种角膜屈光度的计算方法，其包括如下步骤：
[0012] 利用上述角膜内、外边界屈光度的计算方法，计算出角膜外边界屈光度DQUter和角 膜内边界屈光度D inner;
[0013] 利用求出的内、外边界的屈光度求出角膜总的屈光度DtQtal:
[0014] ，.
[0015] 其中，d为常数，表示角膜厚度，角膜折射率取真实值11。= 1.376。
[0016] 本发明还公布了 一种角膜地形图的制作方法，该方法包括：
[0017] 利用眼科成像设备扫描人眼，得到若干张角膜切面图；
[0018] 利用上述角膜内、外边界屈光度的计算方法，计算出每一张角膜切面图的角膜外 边界屈光度和角膜内边界屈光度Di_r;及
[0019]通过旋转插值计算将所述若干张角膜切面图的若干角膜外边界屈光度Douter展开， 得到角膜外表面曲率均值分布图；以及通过旋转插值计算将所述若干张角膜切面图的若干 角膜内边界屈光度Din_展开，得到角膜内表面曲率均值分布图。
[0020] 本发明还公布了 一种角膜边界曲线拟合方法，该方法包括：
[0021] 利用眼科成像设备采集眼球的角膜图像；
[0022] 对采集的角膜图像进行扫描校正，识别角膜图像的外边界曲线，并对该外边界曲 线进行拟合;及
[0023] 对采集的角膜图像进行折射校正，识别角膜图像的内边界曲线，并对该内边界曲 线进行拟合。
[0024]本发明还公布了一种计算角膜屈光度的系统，包括存储设备及处理器，该系统还 包括:软件系统，其包括计算机可执行的程序代码，所述程序代码被划分为多个功能模块， 存储于所述存储器中，通过所述处理器的执行，实现如下操作：
[0025] 利用眼科成像设备采集眼球的角膜图像；
[0026] 对采集的角膜图像进行扫描校正，识别角膜图像的外边界曲线，并对该外边界曲 线进行拟合，计算角膜外边界屈光度Douter ;
[0027] 对采集的角膜图像进行折射校正，识别角膜图像的内边界曲线，并对该内边界曲 线进行拟合，计算角膜内边界屈光度Dinner ;及
[0028] 利用求出的内、外边界的屈光度求出角膜总的屈光度Dtotal:
[0029]
[0030] 其中，d为常数，表示角膜厚度，角膜折射率取真实值11。= 1.376。
[0031] 利用本发明所述的角膜边界曲线拟合系统及方法，能够更准确地拟合角膜边界曲 线，并且能够求解出更精确的屈光度。
【附图说明】
[0032] 图1是本发明角膜边界曲线拟合系统较佳实施例的应用环境图。
[0033] 图2是本发明角膜边界曲线拟合方法较佳实施例的实施流程图。
[0034] 图3是本发明角膜边界曲线拟合方法佳实施例中角膜边界曲线示意图。
[0035] 图4是本发明角膜边界曲线拟合方法较佳实施例中角膜外边界光路图。
[0036] 图5是本发明角膜边界曲线拟合方法较佳实施例中角膜内边界光路图。
【具体实施方式】
[0037] 参阅图1所示，是本发明角膜边界曲线拟合系统较佳实施例的应用环境图。本发明 所述角膜边界曲线拟合系统10可以运行于一个由数据处理设备1及眼科成像设备2所组成 的硬件环境中。
[0038]所述数据处理设备1可以包括个人计算机、服务器等具有一定数据处理能力的电 子装置及设备。进一步，所述数据处理设备1还可以进一步包括计算机辅助设备，如打印机、 扫描仪、移动硬盘、摄像头、U盘、mp3、mp4、mp5播放器、网卡、集线器、交换机、路由器、双绞 线、无线网络设备等。
[0039] 所述眼科成像设备2可以是用于进行诊断成像的设备，如具备对人眼进行裂隙扫 描技术（Orbscan)的装置、具备Scheimpf lug摄像技术（Pentacam)的装置以及眼科0CT (optical coherence topography，光学相干断层扫描技术)成像装置。眼科成像设备2用于 对人体的眼球3进行成像，得到若干张角膜切面图。
[0040] 所述眼科0CT扫描装置是一种非接触、高分辨率层析和生物显微镜成像设备。它可 用于眼后段结构(包括视网膜、视网膜神经纤维层、黄斑和视盘)的活体上查看、轴向断层以 及测量，是特别用作帮助检测和管理眼疾的诊断设备。
[0041] 眼科0CT扫描装置基于Michelson的干涉度量学，以超发光二极管发光体作为光 源。经光导纤维进入光纤耦联器，光束被分为两束，一束经过眼的屈光介质射向视网膜，另 一束进人参照系统。两个光路中反射或反向散射的光线在光纤耦联器被重新整合为一束并 为探测器所探测，对不同深度组织所产生的反向散射强度和延搁时间进行测量。
[0042]本实施例中，所述数据处理设备1及眼科成像设备2可以通过数据线直接相连。二 选一地或者附加地，所述数据处理设备1及眼科成像设备2也可以是通过网络连接。所述网 络可以是有线网络或者无线网络。所述无线网络包括通过公众移动通信网实现的无线网络 (如4G，3G或GPRS)和无线局域网(WiFi)等。
[0043] 所述角膜边界曲线拟合系统10可以是一个软件系统，其包括计算机可执行的程序 代码。所述程序代码可以被划分为多个功能模块(未图示），并存储于所述数据处理设备1的 存储器中，通过所述数据处理设备1的处理器的执行，实现如下操作：根据眼球3的角膜图 像，拟合眼球3的角膜边界曲线，以生成角膜屈光地形图。
[0044] 本发明的其他实施例中，所述角膜边界曲线拟合系统10也可以是由计算机硬件和 软件两部分组成。所述硬件包括中央处理机、存储器和外部设备等，所述软件是计算机的运 行程序和相应的文档。所述角膜边界曲线拟合系统10在计算机硬件及软件的共同作用下， 实现根据眼球3的角膜图像，拟合眼球3的角膜边界曲线，以生成角膜屈光地形图。
[0045] 参阅图2所示，是本发明角膜边界曲线拟合方法较佳实施例的实施流程图。
[0046] 本实施例所述角膜边界曲线拟合方法可以是由所述角膜边界曲线拟合系统10所 执行。进一步地，本实施例所述角膜边界曲线拟合方法并不限于流程图中所示步骤，此外流 程图中所示步骤中，某些步骤可以省略、步骤之间的顺序可以改变。
[0047] 步骤S10,利用眼科成像设备2采集眼球3的角膜图像，如若干张角膜切面图。本实 施例中，所述眼科成像设备2利用弱相干光干涉仪的基本原理，检测眼球3组织不同深度层 面对入射弱相干光的背向反射或几次散射信号，通过采集人眼，可得到眼球3组织二维或三 维结构图像。本发明的其他实施例中，所述眼科成像设备2也可以采用任何已知或者未来发 展起来的眼科成像设备。
[0048]步骤S11，所述角膜边界曲线拟合系统10对采集的角膜图像进行扫描校正，于步骤 S12,识别角膜图像的外边界曲线，并对该外边界曲线进行拟合，以及步骤S13,计算角膜外 边界的屈光度。
[0049] 进一步地，步骤S14,所述角膜边界曲线拟合系统10对采集的角膜图像进行折射校 正，于步骤S15,识别角膜图像的内边界曲线，并对该内边界曲线进行拟合，以及步骤S16,计 算角膜内边界的屈光度。
[0050] 步骤S17,所述角膜边界曲线拟合系统10利用求出的内、外表面的屈光度求出角膜 总的屈光度。
[0051] 步骤S18,所述角膜边界曲线拟合系统10生成角膜屈光地形图。本实施例中，在生 成角膜屈光地形图时，所述角膜边界曲线拟合系统10通过旋转插值计算将所述眼球3的角 膜图像，如若干张角膜切面图中的若干角膜外边界屈光度Deader展开，得到角膜外表面曲率 均值分布图；以及通过旋转插值计算将所述若干张角膜切面图的若干角膜内边界屈光度 Dinne3r展开，得到角膜内表面曲率均值分布图。
[0052] 所述角膜边界曲线拟合系统10将拟合得到的角膜图像的内、外边界曲线按顺时针 旋转360度，每15度得到一张角膜切面图，共12张角膜切面图。所述角膜边界曲线拟合系统 10将每一个方向的角膜切面图的内外边界按照上述方法求取屈光度，通过旋转插值并展开 为一张圆形地形图，其中，在地形图中，不同的颜色表示不同的屈光度。
[0053] 其中，在上述方法流程中，对角膜图像的内边界及外边界进行拟合模型、角膜屈光 度的求解方法详细如下：
[0054] 所述角膜图像的内边界以及外边界的曲线图如3所示，其中，X表示角膜边界点的 个数，y表示角膜图像的深度，两条曲线分别表示是角膜图像的内边界以及外边界。
[0055] a)构建角膜边界拟合模型：
[0056] Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+1 = 0