[发明专利]获取角膜顶点的图像处理方法

说明书

一种获取角膜顶点的图像处理方法，采用高速连续采集n帧图像，合成一帧最小噪声的图像，通过图像二值化和blob分析获得潜在角膜反光区域，从而缩小需要进一步处理的区域,对潜在光斑区域进行灰度拉伸，双阈值二值化和blob分析，获得角膜顶点区域的灰度重心和光斑边界坐标,再以灰度顶点为中心，每隔一定角度向外拉射线获得射线上的灰度序列，然后通过对条射线组的灰度数据进行基于非线性最小二乘法的高斯拟合，可获得角膜顶点的亚像素坐标值，最后根据射线上灰度值在边界处的跳变，求得亚像素级坐标边界，该边界即为光斑的边缘,通过该方法获得的角膜顶点和光斑边界信息可结合其他装置获取的瞳孔中心位置等相关信息，求得眼睛Kappa角Alpha角等相关信息，为后续进一步眼屈光参数获得提供了可靠的基础数据。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种获取角膜顶点的图像处理方法。

背景技术

Kappa角是视轴与瞳孔轴之间的夹角，正常人一般为5°左右的正Kappa角，由于视轴是理论上的一条线，在临床上不能被直接测量。因此，各种仪器在测量Kappa角时均采用注视点在角膜上的映光点与瞳孔中心在角膜平面的距离来表示，即视线与瞳孔轴在角膜平面的角距。Kappa角的测量方法很多，较早期的测量方法主要有角膜映光法、视野计、同视机等，但这些方法的测量精度均很低。目前市场上使用的Kappa角测量方法主要有Orbsan II、Pantacam、Topolyzer、iTrace、OPD ScanIII、Galilei等，各种仪器中Kappa角的计算方法大致相同，都是以角膜注释映光点作为角膜顶点，再通过虹膜图像找到瞳孔中心，然后比较二者之间的偏差值。目前定位角膜映光点方法主要有Placido盘和Scheimpflug成像技术。Placido盘是采用投影环状光圈到角膜上，然后以角膜所反射的圆环的中心作为角膜顶点。这种方法的测量精度受限于圆环的直径尺寸，圆环直径越大，精度越低，并且无法真正投影到角膜顶点，当角膜顶点及其周围属于不规则形状时，圆环的中心和真实角膜顶点的偏差就会较大。而Scheimpflug成像技术是利用裂隙光垂直照射眼睛，侧面获取眼前节切面图像，从而得到角膜高度信息来确定角膜顶点，但由于该方法需要使用强光照射人眼，使得人眼很难固视定点，从而造成一定的检测误差。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种获取角膜顶点的图像处理方法，利用均匀圆形平行光照射眼睛，获取角膜映光图像，然后根据映光图像的特点，提取角膜顶点。

本发明采用的技术解决方案是：一种获取角膜顶点的图像处理方法，包括以下步骤：

(1)高速连续采集n帧图像序列，n≥3，将第n帧和第1帧图像进行减运算，计算图像是否有位移，采用连续采集方式确保图像没有位移；

(2)图像去噪：将坐标(x，y)处的所有图像序列进行排序，找出中间值作为该点处的灰度值，如果采集的帧数n为偶数，则选择中间两个值的平均值作为该点处灰度值。通过移动坐标点(x，y)，遍历整个图像，即可合成噪声最小的一帧图像；

(3)二值化求亮斑区域：二值化的关键问题是阈值Th的选取问题，该图像主要是由背景和亮斑区域构成，可采用直方图波峰波谷来确定阈值，也可采用整副图像的均值和方差的关系动态确定阈值，如下式所示：

Th＝w1*mean+w2*std；

其中mean和std分别代表整幅图像的均值和方差，w1和w2为系数，通过二值化可以大致分割出亮斑所在区域；

(4)Blob形状分析：经二值化处理后的图像，会有一些杂点，因此通过面积大小去除不可能的区域，从而提取潜在的亮斑区域；

(5)灰度拉伸：对潜在亮斑区域的灰度值进行归一化，即灰度拉伸，使得整体亮斑区域的平均灰度值达到预定的值；