掃描裝置掃描oct斷層圖像失真的校正方法及系統的製作方法

2023-08-01 20:45:51

掃描裝置掃描oct斷層圖像失真的校正方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明公布了掃描裝置掃描OCT斷層圖像失真的校正方法，包括：掃描裝置掃描扇形區域的樣品，計算機將樣品扇形斷面區域顯示成矩形OCT圖像；計算機將矩形OCT圖像分割成N列像素，並將N列像素一一對應填充到扇形OCT區域中具有和它相同內圓半徑和相同外圓半徑的N塊扇形小塊，組合成扇形OCT圖像。本發明也公布了掃描OCT斷層圖像失真的校正系統，包括：OCT圖像採集模塊和OCT圖像處理模塊，OCT圖像處理模塊將矩形OCT圖像分割成N列像素，將N列像素一一對應的填充到具有和扇形OCT區域相同內圓半徑和相同外圓半徑的N塊扇形小塊區域，組合成扇形區域OCT圖像。本發明還原了OCT採集圖像本來的形狀，從而避免了因計算機顯示失真而導致圖像失真的現象。
【專利說明】掃描裝置掃描OCT斷層圖像失真的校正方法及系統

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種圖形的校正方法，特別涉及到掃描裝置掃描0CT斷層圖像失真的 校正方法及系統。

【背景技術】
[0002] 參考圖6,出射樣品臂的光經樣品臂光路調焦透鏡後出射準直0CT光束，該光束經 X方向掃描裝置109、γ方向掃描裝置110反射，經接目物鏡112後聚焦於人眼前房。當X方 向掃描裝置109、Υ方向掃描裝置110不掃描時，此時0CT光束聚焦於接目物鏡112的物方 焦平面113上。
[0003] 參考圖7,當X方向掃描裝置109、Υ方向掃描裝置110掃描時，0CT掃描光束中心 線匯聚於點04,而任意時刻的0CT光束（即掃描裝置瞬間靜止時的光束）聚焦於接目物鏡 112的物方焦平面113上。由於X方向掃描裝置109, Υ方向掃描裝置110具有一定間距 L1，因而兩掃描裝置鏡面中心無法同時處於接目物鏡112的像方焦點上。通常設計中，多採 用兩掃描裝置鏡面中心的中點01處於接目物鏡112的像方焦點上的方案（或者若某一掃 描裝置處於接目物鏡112的像方焦點上，但此時另一掃描裝置必然無法同時處於接目物鏡 112的像方焦點上）。此時，兩掃描裝置中一個鏡面中心0Υ與接目物鏡112的距離L2小於 接目物鏡112的像方焦長，而另一掃描裝置的鏡面中心0Χ與接目物鏡112的距離大於接目 物鏡112的像方焦長。但這種設定會使兩掃描裝置其中之一面臨圖9所示的問題，即掃描 光束中心線匯聚於點04,而不是平行於系統主光軸。而另一掃描裝置掃描時，掃描光束中心 線反向延長後匯聚於一點。而0CT圖像是不同時刻掃描光束所經過的一定深度範圍的物質 的反射信號所合成的圖像，而不同時刻掃描光束中心線與系統主光軸有不同的夾角，因而 系統所合成的圖像應當是那特定深度扇形範圍內的物質的反射信號所合成的扇形圖像。但 經計算機成像後，往往忽略了所採集的是扇形區域信號，而將信號組合成矩形區域圖像，這 樣就使得合成的0CT圖像中存在失真。因而需要對所得的0CT圖像進行掃描模式校正。


【發明內容】

[0004] 本發明提供了一種掃描裝置掃描0CT斷層圖像失真的校正方法及系統，旨在矯正 使用掃描裝置掃描0CT斷層扇形圖像後經計算機顯示得到的矩形圖像從而導致圖像顯示 失真的問題。
[0005] 本發明的技術方案如下：
[0006] 掃描裝置掃描0CT斷層圖像失真的校正方法，包括：
[0007] 掃描裝置掃描樣品，計算機將所述樣品的扇形斷面區域顯示成矩形0CT圖像；
[0008] 計算機將所述矩形0CT圖像分割成Ν列像素，並將所述Ν列像素一一對應填充到 所述扇形斷面區域中具有和所述扇形斷面區域相同內圓半徑和相同外圓半徑的Ν塊扇形 小塊，組合成扇形0CT圖像。
[0009] 進一步地：所述計算機將所述樣品的扇形斷面區域顯示成矩形0CT圖像步驟，具 體包括：以所述扇形斷面區域的採集深度為所述矩形的寬邊d，所述扇形斷面區域的掃描 寬度為所述矩形的長邊L3。
[0010] 進一步地：在所述將N列像素一一對應填充到所述扇形斷面區域中具有和所述扇 形斷面區域相同內圓半徑和相同外圓半徑的N塊扇形小塊步驟之前，還包括如下步驟： [0011] 計算機計算所述扇形斷面區域的第一扇形角α ;
[0012] 計算機將所述扇形斷面區域均勻分割成所述Ν塊扇形小塊，所述每塊扇形小塊區 域的第二扇形角Δ α = α /Ν ;
[0013] 進一步地：所述計算機計算所述扇形斷面區域的第一扇形角α步驟中，所述第一 扇形角α的計算方法如下：
[0014] 設定所述矩形0CT圖像的寬度方向的上邊緣中心到掃描裝置掃描時光束中心線 的匯聚點的距離為L4 ;
[0015] 根據公式 " , 1312 、 _6] a=2^g((L^LA-^
[0017] 計算出所述第一扇形角α的值。
[0018] 進一步地，在所述計算機計算所述扇形斷面區域的第一扇形角α步驟之前，還包 括：確認所述0CT扇形圖像的中心處於接目物鏡的物方焦平面上。
[0019] 一種掃描裝置掃描0CT斷層圖像失真的校正系統，包括：
[0020] 0CT圖像採集模塊，用於採集樣品經掃描裝置掃描的樣品扇形斷面區域並經計算 機顯示成矩形0CT圖像；
[0021] 0CT圖像處理模塊，用於將所述矩形0CT圖像分割成Ν列像素，將所述0CT扇形區 域分割成具有和其同樣內圓半徑和外圓半徑的Ν塊扇形區域小塊；將所述Ν列像素一一填 充到所述Ν塊扇形小塊中，組成所述0CT扇形斷面圖樣。
[0022] 進一步地：所述掃描裝置至少為振鏡、微電機、伺服電機、步進電機中的一種。
[0023] 本發明的有益效果：掃描裝置掃描0CT斷層扇形圖像後，由於經計算機成像後，往 往忽略了所採集的是扇形區域信號，計算機將圖像信號組合成矩形區域圖像。本發明通過 設定0CT光路測試系統中相關參數，確定經掃描裝置掃描後得到的0CT斷層扇形圖像的內 圓半徑、外圓半徑以及0CT斷層扇形圖像的第一扇形角等相關技術參數，將0CT斷層扇形圖 像區域分割成具有和其相同內圓半徑和相同外圓半徑的Ν塊扇形小塊；同時，計算機將矩 形區域圖像分割成Ν列像素；最後將分割成的Ν列像素一一填充到Ν塊扇形小塊中，還原成 了原來的0CT斷層扇形圖像本來的形狀，從而使樣品的成像圖像校正更準確。
[0024] 說明書附圖
[0025] 圖1為本發明的中涉及到的0CT的系統總光路圖。
[0026] 圖2為圖1中的0CT系統成像光路圖；
[0027] 圖3中的虛線框部分為圖1中的眼前節0CT成像光學系統圖；
[0028] 圖4為校正掃描裝置掃描0CT斷層圖像的方法的流程圖；
[0029] 圖5為校正掃描裝置掃描0CT斷層圖像的系統的模塊圖；
[0030] 圖6為掃描裝置處於非工作狀態的光路圖；
[0031] 圖7為掃描裝置處於工作狀態的光路圖；
[0032] 圖8為掃描裝置掃描0CT斷層圖像時相關光學元件距離標註示意圖；
[0033] 圖9為圖10中虛線部分的放大圖。
[0034] 圖中各序號和對應的名稱：
[0035] E、樣品
[0036] Ec、人眼角膜
[0037] 100、0CT 成像系統
[0038] 101、0CT 系統光源
[0039] 102、光纖稱合器
[0040] 103、光譜儀
[0041] 104、計算機
[0042] 105、參考臂光路透鏡系統
[0043] 105a 參考臂；
[0044] 106、參考臂反射鏡
[0045] 107、偏振控制器；
[0046] 107a、樣品臂模塊
[0047] 108、樣品臂光路調焦透鏡；
[0048] 200、眼前節0CT成像系統；
[0049] 109、X方向掃描裝置
[0050] 110、Y方向掃描裝置
[0051] 111、前置二向色鏡
[0052] 112、接目物鏡
[0053] 301、紅外照明光源；

【具體實施方式】
[0054] 為了使本發明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結 合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用 以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0055] 本發明所說的樣品，包括但不限於人眼角膜，對於其他類型的樣品，該校正方法和 校正系統同樣適用。但為了闡述的方便，在下面的舉例中將以人眼角膜為例。
[0056] 參考圖1至圖3。圖1為0CT的系統總光路圖，圖2和圖3分別為圖1中子光路 圖。
[0057] 圖1中包括：0CT成像系統、眼如節0CT成像系統、虹|吳攝像系統和固視光學系統。 由於本發明中所敘述的掃描裝置掃描0CT斷層圖像失真的校正方法及系統的技術方案與 0CT成像系統和眼前節0CT成像系統有關，因此虹膜攝像系統和固視光學系統的具體內容 在此篇專利申請文件中不作敘述。
[0058] 圖2為圖1中的其中一個子光路圖：0CT成像光路圖100,包括：0CT系統光源101、 光纖耦合器102、光譜儀103、PC104、參考臂光路透鏡系統105、參考臂反射鏡106、偏振控制 器107、樣品臂光路調焦透鏡108、X方向掃描裝置109和Y方向掃描裝置110。0CT系統光 源101為弱相干光源，其輸出的光經過光纖f禹合器102向參考臂105a和樣品臂模塊107a 提供光。參考臂l〇5a具有已知長度並通過參考臂反射鏡106將光反射回到光纖耦合器102 中。樣品臂模塊l〇7a向被檢人眼E提供光，來自樣品的返回光經樣品臂模塊107a，與參考 臂l〇5a的反射回來的光在光纖耦合器102中發生幹涉，幹涉光被光譜儀103探測到，再經 過計算器104處理，最後顯示出來。通過X方向掃描裝置109及Y方向掃描裝置110對樣 品進行掃描，實現斷層成像。
[0059] 參考圖3,圖3中的虛線矩形框中的部分為眼前節0CT成像光學系統200,包括：X 方向掃描裝置1〇9、Υ方向掃描裝置110、前置二向色鏡111以及接目物鏡112。當進行眼前 節0CT成像時，從樣品臂光路調焦透鏡108發射出的光經過X方向掃描裝置109後，射向Y 方向掃描裝置110並反射，再被前置二向色鏡111反射到接目物鏡112,最後會聚到人眼E 的前房。前置二向色鏡111可對0CT系統光101發出的信號光（波長可以採用1270-1350nm) 反射；並且對來自圖5中的固視光學系統400中201光源發出的固視光（波長可以採用 550nm)透射；能對來自圖3中的虹膜攝像系統300中紅外照明光源301發出的照明光進行 透射（波長可以採用980nm)。
[0060] 本專利申請中有關掃描裝置掃描0CT斷層圖像失真的校正方法正是建立在上述 0CT成像的技術實現之上。
[0061] 0CT圖像是不同時刻掃描光束所經過的具有一定深度範圍的物質的反射信號所合 成的圖像，而不同時刻掃描光束中心線與系統主光軸有不同的夾角，因而系統所合成的圖 像是特定深度扇形範圍內的物質的反射信號所合成的圖像。
[0062] 下面具體闡述掃描裝置掃描0CT斷層圖像失真的校正方法。
[0063] 參考圖4,圖4為校正掃描裝置掃描0CT斷層圖像的方法的流程圖，包括如下步 驟：
[0064] S101 :掃描裝置掃描樣品，計算機將所述樣品的扇形斷面區域顯示成矩形0CT圖 像；
[0065] S102 :計算機將所述矩形0CT圖像分割成N列像素，並將所述N列像素一一對應填 充到所述扇形斷面區域中具有和所述扇形斷面區域相同內圓半徑和相同外圓半徑的N塊 扇形小塊，組合成所述扇形0CT圖像.。
[0066] 具體到本實施例，參考圖1、圖2、圖8和圖9,掃描裝置掃描人眼角膜Ec並形成扇 形斷面圖像M'N'P'Q'，此圖像為人眼角膜Ec的真實的、本來的圖像。但經計算機104成像 後，往往忽略了所採集的人眼角膜Ec是扇形區域信號，而將信號組合成矩形0CT圖像MNPQ， 這樣就使得合成的矩形0CT圖像中存在失真。因而需要對所得的矩形0CT圖像MNPQ進行 圖像校正。計算機104在將0CT扇形區域信號Μ' Ν' P' Q'組合成矩形區域圖像MNPQ的過 程中，以扇形外圓弧半徑Μ' Ν'和內圓弧半徑P' Q'分別作為矩形圖像MNPQ的上下兩長邊， 以扇形圖像深度作為矩形圖像MNPQ的寬度。
[0067] 為了將計算機104成像後的0CT矩形圖像MNPQ儘可能還原成原來的0CT扇形掃 描圖像Μ' Ν' P' Q'，則需要對矩形0CT圖像MNPQ做進一步處理。具體的，需要將矩形圖像 MNPQ分割成N列像素，將0CT扇形掃描圖像Μ' Ν' P' Q'分割成具有和它相同內圓半徑和相 同外圓半徑的Ν塊扇形小塊，然後將Ν列像素分別對應的填充到Ν塊扇形小塊，使矩形圖像 MNPQ還原成0CT扇形區域信號Μ' Ν' P' Q'，校正了圖像失真的現象。
[0068] 此處，N大於1且為自然數。
[0069] 進一步地，參考圖7,圖8,圖9,將0CT扇形區域Μ'Ν'P'Q'分割成N塊扇形小塊的 步驟為：以X方向掃描裝置109、Y方向掃描裝置110掃描時光束中心線的匯聚點04為0CT 扇形圖像的圓心，以矩形圖像MNPQ的兩寬邊邊緣和圓心的連線形成0CT扇形圖像M'N'P'Q' 的第一扇形角ct ;N塊OCT扇形小塊的第二扇形角Δ α = α/Ν。因此，確定第一扇形角α 就成為實現圖像校正的關鍵。
[0070] 下面結合圖8,圖9具體闡述確定第一扇形角α的過程。
[0071] 參考圖8並結合圖9,首先確定如下參數：
[0072] 1)Χ方向掃描裝置109的鏡面中心0Χ到Υ方向掃描裝置110的鏡面中心0Υ的距 離L1 ;
[0073] 2)掃描裝置Υ110的鏡面中心0Υ與接目物鏡112鏡面中心02的距離L2 ;
[0074] 3)以0CT扇形斷面區域的掃描寬度L3作為矩形MNQP長邊為L3,；
[0075] 4)以0CT扇形斷面的採集深度d作為矩形MNQP的寬邊；
[0076] 5)接目物鏡112與0CT成像區域上邊界麗的距離vQ ;
[0077] 6)接目物鏡112物方焦距vF，OCT圖像的中心設置在焦平面VF上。
[0078] 其餘數據推導如下：
[0079] 7)接目物鏡112與光束中心線掃描時的匯聚點04的距離V， _ -vF-{L\ + L2)
[0_] V_ -ν?·(Ζ1 + Ζ2). 9
[0081] 8)成像區域上邊界麗與光束中心線掃描時的匯聚點03的距離L4，
[0082] L4 = V-VQ ；
[0083] 9)矩形區域MNQP，長為L3,寬為d。對應扇形區域，f ζΓ P'外圓半徑為L4， 內圓半徑為L4_d，第一扇形角α， " , L3/2 ν
[0_ α -
[0085] 當第一扇形角α確定後，將扇形區域f W CT P'分割成N塊扇形小塊。具 體而言，就是將第一扇形角ct等分為N個第二扇形角Δα，每塊扇形小塊的外圓半徑仍 為L4,內圓半徑仍為L4_d，也就是說，每個扇形小塊的內圓半徑和外圓半徑和原來的0CT 扇形圖像r v cr P'的內圓半徑和外圓半徑相同。因此，分割過後的第二扇形角 Λ α = α/Ν。最後，只需將矩形區域圖像MNQP的N列像素一一對應填充到扇形區域圖像 Μ' Ν' Q' P'的N個扇形小塊區域中。整個將矩形0CT圖像MNQP校正為原來的扇形0CT 圖像Μ' Ν' Q' P'過程完成。
[0086] 進一步地，0CT扇形圖像，r ?τ Ρ'需要設置在接目物鏡112的焦平面上，使 掃描裝置Υ110,掃描裝置Χ109的掃描光束在該焦平面上成像。
[0087] 整個校正過程將計算機顯示的樣品掃描的矩形0CT斷層圖像還原成原來0CT扇形 斷層圖像，解決了計算機將0CT扇形斷層圖像顯示成矩形0CT圖像而導致的圖形顯示失真 的問題。
[0088] 參考圖5,本發明還公布了掃描裝置掃描0CT斷層圖像失真的校正系統，包括：
[0089] OCT圖像採集模塊，用於採集樣品經掃描裝置掃描的樣品扇形斷面區域並經計算 機顯示成矩形0CT圖像；
[0090] 0CT圖像處理模塊，用於：將所述矩形0CT圖像分割成N列像素，將所述0CT扇形 區域分割成具有和其同樣內圓半徑和外圓半徑的N塊扇形區域小塊；將所述N列像素一一 填充到所述N塊扇形小塊中，組成所述0CT扇形斷面圖樣。
[0091] 具體地，參考圖8和圖9,該0CT圖像採集模塊採集掃描裝置X109,掃描裝置Y110 掃描樣品E的人眼角膜Ec所形成的0CT扇形圖像Μ' Ν' Q' P'，並將它處理成矩形圖 像區域圖像MNPQ，其處理過程為：以扇形圖像Μ' Ν' Q' Ρ'的外圓弧Μ' Ν'和內圓弧 Ρ'分別作為矩形圖像區域圖像MNPQ的兩長邊，以扇形圖像Μ' Ν' Q' Ρ'的兩側邊 Μ' Ρ'和Ν' Q'作為兩寬邊。
[0092] 0CT圖像處理模塊首先將經計算機顯示的矩形圖像區域圖像MNPQ分割成Ν列像 素，其次將扇形圖像Μ' Ν' Q' Ρ'分割成和它具有同樣內圓半徑和外圓半徑的Ν塊扇形 小塊，最後將分割成的Ν列像素一一填充到Ν塊扇形小塊，從而組合成了原來的扇形圖像 Μ' Ν' Q' Ρ'的圖樣。將扇形圖像Μ' Ν' Q' Ρ'分割成Ν塊扇形小塊的過程，在前面已 經敘述，在此不在累述。
[0093] 在本技術方案中，所述的樣品為人眼角膜，因此經過二維掃描後得到的圖像即為 人眼角膜的扇形圖像。
[0094] 人眼角膜經過掃描裝置掃描後得到的本是0CT扇形圖像，但計算機卻顯示成矩形 0CT圖像，通過實施本實施例的方案後，計算機將矩形0CT圖像分割成若干具有和0CT扇形 圖像同樣內圓半徑和外圓半徑的扇形小塊，這些扇形小塊一一對應的填充到0CT扇形圖像 區域，還原成原來的0CT扇形圖像。從而使人眼前房測得的數據更加準確，減少了圖像失真 的可能。
[0095] 本發明所述的掃描裝置掃描0CT斷層圖像失真的校正方法，所述掃描裝置至少為 振鏡、微電機、伺服電機、步進電機中的一種，當然也包括具有同樣功能的其他設備。
[0096] 本發明所說的掃描裝置，至少為振鏡、微電機、伺服電機、步進電機中的一種，也可 以包含具有同樣功能的其他設備。
[0097] 雖然本發明中的具體實施例所說的樣品是人眼角膜，但是，對於其他類型的樣品， 比如說金屬樣品，產品樣品以及其他計算機採集到的有形的樣品，經過掃描裝置掃描其0CT 斷層圖像的校正原理均一樣，因此也可以使用本發明所說的掃描裝置校正其0CT斷層圖像 失真的問題；同樣的，該掃描裝置掃描0CT斷層圖像失真的校正系統也可以用在上述指出 的各類樣品上。
[0098] 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1. 掃描裝置掃描OCT斷層圖像失真的校正方法，其特徵在於，包括： 掃描裝置掃描樣品，計算機將所述樣品的扇形斷面區域顯示成矩形OCT圖像； 計算機將所述矩形OCT圖像分割成N列像素，並將所述N列像素一一對應填充到所述 扇形斷面區域中具有和所述扇形斷面區域相同內圓半徑和相同外圓半徑的N塊扇形小塊， 組合成扇形OCT圖像。
2. 如權利要求1所述的掃描裝置掃描OCT斷層圖像失真的校正方法，其特徵在於：所 述計算機將所述樣品的扇形斷面區域顯示成矩形OCT圖像步驟，具體包括：以所述扇形斷 面區域的採集深度為所述矩形的寬邊d，所述扇形斷面區域的掃描寬度為所述矩形的長邊 L3〇
3. 如權利要求1所述的掃描裝置掃描OCT斷層圖像失真的校正方法，其特徵在於：在 所述將N列像素一一對應填充到所述扇形斷面區域中具有和所述扇形斷面區域相同內圓 半徑和相同外圓半徑的N塊扇形小塊步驟之前，還包括如下步驟： 計算機計算所述扇形斷面區域的第一扇形角α; 計算機將所述扇形斷面區域均勻分割成所述N塊扇形小塊，所述每塊扇形小塊區域的 第二扇形角Δα=α/Ν。
4. 如權利要求3所述的掃描裝置掃描OCT斷層圖像失真的校正方法，其特徵在於：所 述計算機計算所述扇形斷面區域的第一扇形角α步驟中，所述第一扇形角α的計算方法 如下： 設定所述矩形OCT圖像的寬度方向的上邊緣中心到掃描裝置掃描時光束中心線的匯 聚點的距離為L4 ; 根據公式
計算出所述第一扇形角α的值。
5. 如權利要求3所述的掃描裝置掃描OCT斷層圖像失真的校正方法，其特徵在於，在所 述計算機計算所述扇形斷面區域的第一扇形角α步驟之前，還包括：確認所述OCT扇形圖 像的中心處於接目物鏡的物方焦平面上。
6. 掃描裝置掃描OCT斷層圖像失真的校正系統，其特徵在於：包括： OCT圖像採集模塊，用於採集樣品經掃描裝置掃描的樣品扇形斷面區域並經計算機顯 示成矩形OCT圖像； OCT圖像處理模塊，用於將所述矩形OCT圖像分割成N列像素，將所述OCT扇形區域分 割成具有和其同樣內圓半徑和外圓半徑的N塊扇形區域小塊；將所述N列像素一一填充到 所述N塊扇形小塊中，組成所述OCT扇形斷面圖樣。
7. 如權利要求1-5中任一項所述的掃描裝置掃描OCT斷層圖像失真的校正方法，其特 徵在於：所述掃描裝置至少為振鏡、微電機、伺服電機、步進電機中的一種。
8. 如權利要求6所述的掃描裝置掃描OCT斷層圖像失真的校正系統，其特徵在於：所 述掃描裝置至少為振鏡、微電機、伺服電機、步進電機中的一種。
【文檔編號】G01N21/45GK104237167SQ201310416308
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年9月9日 優先權日:2013年9月9日
【發明者】蔡守東, 吳蕾 申請人:深圳市斯爾頓科技有限公司