[发明专利]一种基于图像相关的视网膜抖动校正装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于应用光学的生物成像技术领域，为一种基于图像相关的视网膜抖动校正装置和方法，可广泛应用于生物医学的眼科检查。

背景技术

目前，针对活体人眼视网膜成像的技术有眼底相机、激光共焦扫描检眼仪、光学相干层析成像等，它们都取得了好的成像分辨率。但是，由于活体人眼视网膜的生理特性，视网膜视觉敏感细胞一直处于无规律的抖动状态，这种抖动包含多种频率成分，大约在10-100Hz左右，目前的活体人眼视网膜成像技术成像帧频大都在30Hz左右，成像结果不仅有帧间抖动，帧内也存在严重的抖动，如果无法校正视网膜抖动，则无法对视网膜成像进行定量分析研究，大大限制了这些成像技术的推广应用。

中国科学院光电技术研究所的张雨东等人成功地研制出了一种基于自适应光学的反射式共焦扫描视网膜成像系统(专利申请号：201010197028.0)，该系统将自适应光学技术成功地应用到共焦成像领域，自适应光学能实时探测人眼像差并通过波前校正器实时校正像差，消除了人眼像差造成的像质弥散，得到了高达2μm的高分辨率成像结果。其系统示意图如图1所示，将光源发出的激光打入人眼眼底，从眼底反射出的光线沿原路返回，进入光电探测系统，并经过数据采集和信号同步系统得到人眼眼底的实时图像。同时，包括哈特曼传感器和变形镜的自适应光学系统能够同步探测并校正人眼像差，保证图像的高分辨。这种自适应共焦扫描成像技术，成像效果好，但其自身仍然存在缺陷：由于采用点扫描的方式，同时需要水平扫描HS和垂直扫描VS两片振镜，成像的帧频速度小(＜30fps)，帧间抖动和帧内抖动均无法消除，这些缺陷都限制了它的应用，特别是阻碍了它直接用于眼科疾病的检查。

针对于点扫描低帧频造成的视网膜抖动问题，中国科学院光电技术研究所的史国华等人提出了基于线扫描的共焦系统及方法(专利申请号：201010595574.X和201010595587.7)。专利公布的装置示意图如图2和图3所示，激光光源的出射光束经线光束变换装置变换为一维线光束，由扫描振镜扫描照明人眼眼底，从眼底反射出的成像线光束沿原路返回进入成像单元，并经过数据采集和信号同步得到人眼眼底的实时图像。这种线扫描共焦系统采用一维线扫描对眼底视网膜成像，相比与采用点扫描的激光共焦检眼镜，只使用一面扫描振镜扫描线光束照明眼底，成像帧频大，视网膜帧内抖动大大减少，通过对成像结果进行运算可以提取出帧间抖动，使得校正视网膜抖动成为可能。

发明内容

本发明要解决的技术问题：为了克服上述现有技术的不足之处，提供一种基于图像相关的视网膜抖动校正装置和方法，能够同时得到线共焦眼底视网膜的高帧频、大视场成像和自适应共焦扫描眼底视网膜的小视场、无抖动、高分辨率成像，本发明具有视网膜抖动测量准确、抖动校正精度高、系统结构简单、实时性能好、稳定性好等优点。

本发明的技术方案：基于图像相关的视网膜抖动校正装置包括：校正单元、分光单元、自适应共焦单元、线共焦单元、信号转换单元以及处理机；

校正单元与信号转换单元、自适应共焦单元以及分光单元相连，校正单元由倾斜镜和4f透镜组构成，信号转换单元输出的控制电压控制倾斜镜对自适应共焦单元输出的成像光束进行调制校正视网膜抖动，被倾斜镜调制后的成像光束经4f透镜组后直接透射过分光单元照明人眼眼底；

分光单元与校正单元、线共焦单元以及人眼相连，分光单元为二向色分光平片或二向色分光棱镜，用于将校正单元出射的自适应共焦扫描成像光束直接透射到达人眼，从人眼视网膜反射回的自适应共焦扫描成像光束直接透射到达校正单元；和将从线共焦单元出射的线光束偏转反射到达人眼，从人眼视网膜出射的线光束偏转反射到达线共焦单元；

自适应共焦单元与校正单元相连，自适应共焦单元为一种基于自适应光学的反射式共焦扫描视网膜成像系统，用于人眼视网膜成像，包括光源、反射式缩束扩束系统、二维扫描振镜、哈特曼传感器、变形镜、光电探测系统、数据采集和处理系统以及另眼视标系统，自适应共焦单元的出射光束经校正单元调制后传输；

线共焦单元与分光单元、处理机相连，线共焦单元为一种线扫描共焦检眼镜系统或一种基于激光衍射的线扫描共焦检眼镜系统，用于探测人眼视网膜抖动，线共焦单元包括线光束生成模块、分光模块、扫描模块、成像模块以及输出模块。线共焦单元的出射线光束经分光单元偏转反射到达人眼眼底，从眼底反射出的成像线光束经分光单元偏转反射回线共焦单元探测成像，成像结果输出给处理机用于解算出视网膜抖动；