[发明专利]一种视网膜血管光学造影成像系统及方法

权利要求书

1.一种视网膜血管光学造影成像系统中的视网膜血管光学造影成像方法，其特征在于如下步骤，所述的视网膜血管光学造影成像系统包括白光光源(1)、扩束器(2)、第一光栅(3)、第一透镜(4)、数字微镜器件(5)、第二光栅(6)、反光镜(7)、分光镜(8)、第二透镜(9)、CCD相机(11)、数据采集卡(12)和计算机(13)；

由白光光源(1)、扩束器(2)、第一光栅(3)、第一透镜(4)、数字微镜器件(5)、第二光栅(6)、反光镜(7)、分光镜(8)以及第二透镜(9)组成照明单元；

由第二透镜(9)、分光镜(8)、和CCD相机(11)组成成像单元；

由数字微镜器件(5)、数据采集卡(12)和计算机(13)组成控制单元；

白光光源(1)经由扩束器(2)形成平行光束，通过第一光栅(3)、第一透镜(4)、数字微镜器件(5)及第二光栅(6)；其中第一光栅(3)、第二光栅(6)及数字微镜器件(5)分别位于第一透镜(4)两侧的焦平面上；通过调控数字微镜器件(5)选择指定波长的光经由反射镜(7)、分光镜(8)以及第二透镜(9)射入眼球(10)，照明眼底；眼底的反射光经由第二透镜(9)、分光镜(8)所组成的成像光路，最终被CCD相机(11)采集，并由数据采集卡(12)传输至计算机(13)；

所述的视网膜血管光学造影成像方法，步骤如下：

步骤一、白光光源(1)发出的白光经扩束器(2)形成平行白光束，经由光栅(3)分光并通过第一透镜(4)后，源自相同波长的光将汇聚在数字微镜器件(5)的同一个微镜单元上；

步骤二、通过计算机(13)及数据采集卡(12)控制数字微镜器件(5)上各微镜单元的旋转角度，反射对视网膜血管敏感的波长的光，并再次通过第一透镜(4)被汇聚到第二光栅(6)上；由于光路的可逆性，经数字微镜器件选择性反射的光通过第二光栅(6)后形成平行光束；

步骤三、通过计算机(13)及数据采集卡(12)控制数字微镜器件(5)上各微镜单元的开关时间以及CCD相机(11)的曝光时间，经反射镜(7)及分光镜(8)反射后，通过第二透镜(9)射入眼球(10)，并经眼球屈光系统聚焦到视网膜上；

步骤四、视网膜反射的光经第二透镜(9)、分光镜(8)后被CCD相机(11)所采集，最终存储到计算机(13)上；

其中，所述步骤三中，用于控制数字微镜器件(5)各微镜单元的开关时间以及CCD相机(11)曝光时间所需的编码矩阵，通过光谱分析方法计算获得，具体步骤如下：

1)利用奇异值分解方法，计算特征值S和特征向量A₁；首先，利用公式(1)将视网膜高光谱图像数据H分解，

H＝QΛV^T (1)

其中，Q为视网膜高光谱图像数据H的左奇异矩阵，Λ为视网膜高光谱图像数据H的奇异值矩阵，V为视网膜高光谱图像数据H的右奇异矩阵，上标“T”表示矩阵的转置；随后，将奇异值由大到小排序后，取其中前n个奇异值组成左奇异值矩阵Q₁，奇异值矩阵Λ₁，右奇异值矩阵V₁；并通过公式(2)和(3)分别计算特征值S和特征向量A₁：

2)利用K-近邻算法，计算变换向量A₂。；首先，计算视网膜图像上血管区域D中各点与视网膜高光谱图像H中各点的所有距离；其次，选择K个最小距离对应的K个参考点；随后，使用多数表决法判断视网膜高光谱图像H中各点是否为血管；重复以上步骤得到分类后的结果G；最后，计算S^-1G的最大特征值，则最大特征值所对应的特征向量即为变换向量A₂；

3)利用公式(4)生成编码调控数字微镜器件(5)各微镜单元的开关时间以及CCD相机(15)曝光时间所需的编码矩阵C；

C＝A₁A₂ (4)。

2.根据权利要求1所述的视网膜血管光学造影成像方法，其特征在于，通过编码调控光源形成对视网膜血管敏感的特殊照明光，并由CCD相机直接采集该特殊光照明下的视网膜图像，可增强视网膜图像中血管的对比度。