一种快速提高眼科光学相干断层扫描成像设备分辨率的方法技术

本发明专利技术公开了一种快速提高眼科光学相干断层扫描成像设备横向分辨率的方法，将亚像素偏移的超分辨率重建方法，应用于眼科光学相干断层扫描成像设备中，包括以下步骤：将多帧低分辨率图像Yi(x，y)利用K‑SVD模型进行图像互信息融合去除噪声，再利用梯度算法建立亚像素偏移模型获得高分辨率图像X(x,y)，本发明专利技术能够很好的避免由于病人在检查过程中抖动造成的图像模糊或偏移以及图像分辨率不高、高分辨率图像成像速度慢的问题，而且该发明专利技术不增加硬件成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学医用设备领域，特别涉及一种快速提高眼科光学相干断层扫描成像设备分辨率的方法。
技术介绍
近年来，光学相干断层扫描成像设备在眼科已经广泛应用，而很多情况下，光学相干断层扫描成像设备能够给眼科医生提供分层结构的图像，能够看到眼睛内部每一层(比如视网膜)的情况，但是却很难快速看清楚每一层某个局部的细节(比如视神经)。这是由于人眼透镜(瞳孔)到眼底的距离较长(2cm左右，不同人略有不同)，人眼透镜的尺寸约为2～2.4mm，因此在眼底成像时的光斑聚焦直径通常为十几微米，因此利用光学相干断层扫描成像设备对人眼进行检查时眼底成像的结构细节(微米量级)就难以观察，不利于疾病的早期诊断和治疗。已有的光学相干断层扫描成像设备提高分辨率的方法是通过相位调整，该方法在进行眼科检查时每扫描一次需要进行一次相位调整，速度较慢，很难实现快速的高分辨率成像。如何提高设备的横向分辨率，为医生快速提供更准确的细节信息，是眼科光学相干断层扫描成像设备需要解决的科学问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种快速提高眼科光学相干断层扫描成像设备横向分辨率的方法，将亚像素偏移的超分辨率重建方法，应用于眼科光学相干断层扫描成像设备中，既避免了增加昂贵复杂的硬件设计成本，又实现了快速提高眼科光学相干断层扫描成像设备的横向分辨率。为实现上述目的，本专利技术的快速提高眼科光学相干断层扫描成像设备分辨率的方法，包括以下步骤：一种快速提高眼科光学相干断层扫描成像设备分辨率的方法，包括以下步骤：步骤一：理想的高分辨率图像的数学表达式用X(x,y)来描述；步骤二：进行C-扫描，实际成像用Y(x,y)描述，Y(x,y)为包含光学模糊抖动各种噪声的低分辨率图像；步骤三：对x-y面进行轻微的位置偏移，进行C-扫描，位置偏移后扫描，获得新的扫描图像；该位置偏移为亚像素偏移，其偏移量通常不超过一个像素。步骤四：重复步骤三，第i次扫描获得的图像用Yi(x,y)描述；步骤五：将分辨率图像Yi(x，y)划分为相同尺寸和大小的若干个网格，每个网格中包含的图像信息用矩阵来进行数学描述；利用K-SVD模型进行图像互信息融合，通过对N帧图像的升采样，将图像稀疏化去除噪声，获得非反卷积的图像Z(x,y)。步骤六：利用梯度算法建立亚像素偏移模型，构建偏移函数G，通过求解偏移函数G获得每个网格的图像像素值，来最终得到高分辨率图像X(x,y)。该方法的具体内容是；首先利用梯度算法建立亚像素偏移模型，构建偏移函数G，每一个单元G代表了X中的一个单元，是所有低分辨率网格的效果综合。。其中，Fi为高分辨率图像X网格和第i个图像Z网格之间的几何偏移因子，FiTDT代表从经亚像素偏移和零填充之后的低分辨率到高分辨率网格，DT是降采样因子。G对应的每一个单元都可能是下面三种情况之一：来自于零填充的填充0，X里的一个像素比对应位置Y贡献大的填充+1.X里的一个像素比对应位置贡献的位置Y贡献小的填充-1.因此通过求解G＝0或G＝1或G＝-1，意味着每一个X单元都通过低分辨率框架的中位数求解。这就意味着通过求解偏移函数进行计算每个网格的图像像素值，来最终得到高分辨率图像X。步骤三的重复次数越多，最终设备的成像分辨率越高。但重复次数多，会势必使得最终成像所花的时间长。因此通常所用的重复扫描次数不超过10次。本专利技术将利用K-SVD模型图像互信息融合和亚像素偏移技术用于频域光学相干断层扫描成像设备的成像系统中，能够很好的避免由于病人在检查过程中抖动造成的图像模糊或偏移以及图像分辨率不高、高分辨率图像成像速度慢的问题，而且该专利技术不增加硬件成本。附图说明图1是本专利技术一种快速提高眼科光学相干断层扫描成像设备分辨率的方法的流程图。图2是多帧图像互信息融合配置到网格中的示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。具体实施流程如图1所示，包括如下步骤：第一步：输入受到形变、模糊、抖动、电和附加噪声污染的低分辨率图像；第二歩：判断输入图像的数量，总图像帧数用N表示；第三步：将N帧低分辨率图像Yi(x，y)划分为相同尺寸和大小的若干个网格，每个网格中包含的图像信息用矩阵来进行数学描述；利用K-SVD模型进行图像互信息融合，获得非反卷积的高分辨率图像Z(x,y)。第四步：利用梯度算法建立亚像素偏移模型，构建偏移函数G，通过求解偏移函数G获得每个网格的图像像素值，来最终得到高分辨率图像X(x,y)。该方法的具体内容是；首先利用梯度算法建立亚像素偏移模型，构建偏移函数G，每一个单元G代表了X中的一个单元，是所有低分辨率网格的效果综合。。其中，Fi为高分辨率图像X网格和第i个图像Z网格之间的几何偏移因子，DT是降采样因子，FiTDT代表从经亚像素偏移和零填充之后的低分辨率到高分辨率网格，如图2所示。G对应的每一个单元都可能是下面三种情况之一：来自于零填充的填充0，X里的一个像素比对应位置Y贡献大的填充+1.X里的一个像素比对应位置贡献的位置Y贡献小的填充-1.因此通过求解G＝0或G＝1或G＝-1，意味着每一个X单元都通过低分辨率框架的中位数求解。这就意味着通过求解偏移函数进行计算每个网格的图像像素值，来最终得到高分辨率图像X。以上实施例的结果验证了本专利技术的有效性。以上实施例作为示例提供，对于光学相干断层扫描用于人眼不同深度的快速高分辨率图像重构均有效。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速提高眼科光学相干断层扫描成像设备分辨率的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：理想的高分辨率图像的数学表达式用X(x,y)来描述；步骤二：进行C‑扫描，实际成像用Y(x,y)描述，Y(x,y)为包含光学模糊抖动各种噪声的低分辨率图像；步骤三：对x‑y面进行轻微的位置偏移，进行C‑扫描，位置偏移后扫描，获得新的扫描图像；步骤四：重复步骤三，第i次扫描获得的图像用Yi(x,y)描述；步骤五：将分辨率图像Yi(x，y)划分为相同尺寸和大小的若干个网格，每个网格中包含的图像信息用矩阵来进行数学描述；利用K‑SVD模型进行图像互信息融合，通过对N帧图像的升采样，将图像稀疏化去除噪声，获得非反卷积的图像Z(x,y)；步骤六：利用梯度算法建立亚像素偏移模型，构建偏移函数G，通过求解偏移函数G获得每个网格的图像像素值，来最终得到高分辨率图像X(x,y)。

【技术特征摘要】
1.一种快速提高眼科光学相干断层扫描成像设备分辨率的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：理想的高分辨率图像的数学表达式用X(x,y)来描述；步骤二：进行C-扫描，实际成像用Y(x,y)描述，Y(x,y)为包含光学模糊抖动各种噪声的低分辨率图像；步骤三：对x-y面进行轻微的位置偏移，进行C-扫描，位置偏移后扫描，获得新的扫描图像；步骤四：重复步骤三，第i次扫描获得的图像用Yi(x,y)描述；步骤五：将分辨率图像Yi(x，y)划分为相同尺寸和大小的若干个网格，每个网格中包含的图像信息用矩阵来进行数学描述；利用K-SVD模型进行图像互信息融合，通过对N帧图像的升采样，将图像稀疏化去除噪声，获得非反卷积的图像Z(x,y)；步骤六：利用梯度算法建立亚像素偏移模型，构建偏移函数G，通过求解偏移函数G获得每个网格的图像像素值，来最终得到高分辨率图像X(x,y)。2.根据权利要求1所述的快速提高眼科光学相干断层扫描成像设备分辨率的方法，其特征在于，所述步骤三中，位置偏移为亚像素偏移，其偏移量不超过一个像素。3.根据权利要求1所述的快速提高眼科光...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兆宏，王仁薰，
申请(专利权)人：苏州轩睿医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32