[发明专利]一种基于SS-OCT测量系统的全眼三维重建方法

权利要求书

1.一种基于SS-OCT测量系统的全眼三维重建方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：利用SS-OCT测量系统采集眼睛三维原始数据；

步骤2：将步骤1采集到的眼睛三维原始数据计算处理得到眼睛图像，图像是眼睛各个位置的横截面图，对图像进行灰度校正和像素校正，图像存在三个方向的像素校正问题，确认图像的像素尺寸与真实几何距离的对应关系，从而还原眼球的真实尺寸，否则测量结果不正确，影响进一步的图像畸变校正；

步骤3：采用OTUS大津算法对步骤2处理后的图像进行二值化、阈值分割、去噪，对区域进行图像增强，删除小面积对象，以便眼睛组织结构层界面的提取，并存储眼睛组织结构层界面数据；

步骤4：采用最小二乘法对步骤3处理图像有效区域的数据进行曲面拟合，有效区域的数据是采用掩膜遮罩的方式截取眼睛组织结构层界面数据中的有效数据，曲面拟合后采用主元分析法进行曲面法向量的估计；

步骤5：对图像的像素进行折射校正，由于光先后通过眼睛的各个组织结构，分层介质的折射率不同，例如角膜、房水、晶状体和玻璃体的折射率分别为为1.375、1.336、1.416、1.336，因此会在角膜等结构的分层表面发生折射现象，从而显著影响观测表面几何特征，与实际参数不符；为了校正光学畸变的影响，需要沿光的方向矢量传播；当光线传播经过不同折射率的两种介质之间每个界面处发生的折射效应，按照折射后的方向矢量传播，分层逐层校正，获得真实体积图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于SS-OCT测量系统的全眼三维重建方法，其特征在于，步骤1所述SS-OCT测量系统是基于干涉仪原理，利用近红外弱相干光照射到待测组织，依据光的相干性产生干涉，采用超外差探测技术，测量反射回来的光强，用于组织浅表层成像；

SS-OCT测量系统具体包括：耦合器1、耦合器2、环形器1、环形器2、透镜1、透镜2、反射镜1、X-Y振镜、二向色镜、光源、平衡探测器、采集卡、目标物；

其中，耦合器1一端连接光源，一端连接环形器1，环形器1一端连接准直镜1，准直镜1、X-Y振镜、透镜1、二向色镜、眼睛组成样品臂；环形器1一端连接耦合器2，耦合器2一端连接平衡探测器；耦合器1一端连接环形器2，环形器2连接准直镜2，准直镜2、透镜2、反射镜1组成参考臂；

SS-OCT测量系统采用1060nm波段的扫频光源，光源的中心波长比谱域和时域中应用的光源要长，轴向分辨率会有所降低，但允许对组织进行探测的深度范围更大，用于心脑血管组织的内窥OCT成像；在SS-OCT中，成像深度z_max表示为：

上式中λ₀表示光源中心波长，R_λ表示光谱仪以波长表示的分辨率，通过实验直接获得，n为成像组织的平均折射率；SS-OCT系统的理论成像深度为十几厘米，眼轴长度为a(a＜3)厘米，足够进行全眼成像；a的值根据人眼轴长度不同而不同。

3.根据权利要求1所述的一种基于SS-OCT测量系统的全眼三维重建方法，其特征在于，步骤1SS-OCT系统采集眼睛三维数据的工作过程如下：

光源发出的光通过耦合器1分光，部分光输入到参考臂，部分光输入到样品臂，光经过环形器2进入到参考臂，通过准直镜2对光进行准直，通过透镜2汇聚到反射镜1；光经过环形器1输入到样品臂，通过准直器1进行准直照射到X-Y扫描振镜，然后样品光通过透镜1汇聚射入受试者瞳孔，经过受试者瞳孔和晶状体返回的光通过环形器1和参考臂返回的光通过环形器2到耦合器2发生干涉，干涉信号由平衡探测器BPD检测，最后干涉信号由数据采集卡DAQ采样记录保存到计算机进行后续处理。

4.根据权利要求1所述的一种基于SS-OCT测量系统的全眼三维重建方法，其特征在于，步骤4所述主元分析法的思路是对K-近邻的N个点进行平面拟合，即平面过重心O_i的N个点进行平面拟合，得到平面法向量；最小二乘拟合转换为求图像有效区域的协方差矩阵最小特征值P对应的特征向量，即对图像有效区域进行SVD分解；SVD解法对数据噪声有很强的鲁棒性，关键点在于要对数据中心化处理，将协方差矩阵坐标原点移动到数据重心；最后根据最小特征值P到重心O_i形成的向量与平面法向量的点乘来判断法向量正负，f(p)＜0为负，f(p)＞0为正。