本发明专利技术公开了一种基于眼底成像技术的目标跟踪控制系统及其方法，该控制系统包括主系统和辅系统；所述主系统，用于以成像影像为依据计算眼底位置随时间的变换关系，得到眼底运动信号；通过所述主系统建立并标定所述眼底运动信号与所述辅系统的激光控制臂的参数之间的空间坐标位置变换关系，将所述眼底运动信号的值转换为所述辅系统的激光控制臂的参数。采用本发明专利技术，通过对主系统进行实时稳像，能够动态补偿随机的眼底运动，从而在成像系统中呈现视觉上稳定的眼底动态影像，以便于为临床操作选择病理区和方便手术操作人员能够精确定位辅系统欲打击的眼底位置。
A Target Tracking Control System Based on Eye Fundus Imaging Technology and Its Method
【技术实现步骤摘要】
一种基于眼底成像技术的目标跟踪控制系统及其方法
本专利技术涉及医学领域的眼底目标跟踪及视网膜成像稳像技术，尤其涉及一种基于眼底成像技术的目标跟踪控制系统及其方法。
技术介绍
现有基于图像系统的眼底激光束控制系统中，通常有一个用于眼底横向成像的主成像系统(简称主系统)，比如传统的眼底相机(FundusCamera)、线扫描眼底相机(LineScanOphthalmoscope，LSO)，共焦扫描眼底相机(ConfocalScanningLightOphthalmoscope，cSLO)，自适应光学眼底相机(flood-illuminatedadaptiveopticsretinalimaging)，自适应光学LSO(AO-LSO)，或者自适应光学SLO(AO-SLO)。然后在主系统的导航下，集成一个辅成像系统(简称辅系统)。辅系统可用于将一个聚焦的激光束投射到眼底做眼底/视网膜激光治疗，也可以将该聚焦激光束以扫描的工作方式在眼底纵向穿透(垂直于眼底的切面)成像，比如OCT成像，还也可以用于其他目的。以上所述的主系统，通常包含至少三个重要功能：(1)通过记录的眼底图像为临床工作者提供眼底病理区信息；(2)允许临床工作者以主系统的图像作为一个参考基准，在主系统的图像上选择辅系统欲操作的病理区；(3)以主系统作为导航，通过主系统动态图像捕捉眼底运动信号，然后将主系统的眼底运动信号通过特定的空间变换关系转化到辅系统的激光控制臂，使得辅系统能根据主系统的眼底运动信号动态调整激光控制臂的参数，将辅系统的聚焦激光束投递到指定的眼底位置。但上述现有技术存在如下两个明显的缺陷：1)由于眼球的随机运动，主系统成像系统的眼底动态影像(图像和视频)往往也是随时间在随机漂移并且经常伴随着旋转。这种随机漂移的动态影像给手术操作人员在主系统上选择病理区带来诸多不便。由于病理区的位置一样飘忽不定，比如在眼底治疗进行激光打击的过程中，这种情况难以让手术操作人员精确定位辅系统欲打击的眼底位置。2)上述现有主系统眼底横向成像系统，图像帧频通常在25～30帧/秒。现有计算眼底运动信号的算法通常以帧为单位，比如每一帧图像，应用互相关(CrossCorrelation)算法可给出一组(x，y，θ)，其中(x，y)是平移量，θ是旋转量。但是，眼球和头部运动导致眼底图像的运动频谱往往覆盖着相当大的范围。基于现有普通以25～30Hz帧频的主系统的图像处理的现有算法，难以捕捉到较高频率的眼底运动，从而无法足够精确控制辅系统激光臂的空间位置，导致了辅系统激光束落到指定眼底位置的空间精度较差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种基于眼底成像技术的目标跟踪控制系统及其方法，通过对主系统进行实时稳像，动态补偿随机的眼底运动，从而在成像系统中呈现视觉上稳定的眼底动态影像，以便于为临床操作选择病理区和方便手术操作人员能够精确定位辅系统欲打击的眼底位置。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于眼底成像技术的目标跟踪控制系统，包括主系统和辅系统；所述主系统，用于以成像影像为依据计算眼底位置随时间的变换关系，得到眼底运动信号；通过所述主系统建立并标定所述眼底运动信号与所述辅系统的激光控制臂的参数之间的空间坐标变换关系，将所述眼底运动信号的值转换为所述辅系统的激光控制臂的参数值。其中：眼底运动信号(xi，yi，θi)与所述辅系统的激光控制臂的参数(Xi，Yi)之间的空间坐标变换关系，具体为：(Xi，Yi)＝g(x，y，θ；X，Y)(xi，yi，θi)(1)其中：g(x，y，θ；X，Y)为空间坐标变换关系；(xi，yi)为从主系统成像影像图像中获取的眼底运动的平移量，θi为眼底运动的旋转量；(Xi，Yi)为辅系统的激光控制臂的平移量。依据主系统标定眼底运动信号与辅系统的激光控制臂的参数之间的空间坐标变换关系的过程为：a、设定眼底运动信号的原始位置(x＝0，y＝0，θ＝0)和激光控制臂的参数也设置在零位置(X＝0，Y＝0)；记录一组眼底图像作为参考图像f0，并记录辅系统中聚焦激光束在眼底的位置；b、分别改变主系统的参考图像的x、y，旋转方向调整一个运动刻度k，记录主系统在新的图像fk相对于参考图像的位置(xk，yk，θk)；并调整辅系统的激光控制臂，将聚焦激光束调整到零位置情况下同样的眼底位置，得到一个激光控制臂的参数(Xk，Yk)；c、循环步骤b，遍历主系统的光学系统允许的平移量x、y和旋转角θ的运动刻度，得到矩阵关系：G[XY]＝[xyθ](2)其中：矩阵G[XY]为实测的从主系统到辅系统的空间变换关系；X＝[X1X2…XK]T，Y＝[Y1Y2…YK]T，x＝[x1x2…xK]T，y＝[y1y2…yK]T，θ＝[θ1θ2…θK]T。所述的主系统为眼底相机、线扫描眼底相机LSO、共焦扫描眼底相机cSLO、自适应光学眼底相机、自适应光学LSO、自适应光学SLO相机中的任一个。一种基于眼底成像技术的目标跟踪控制方法，包括如下步骤：A、在集成有辅系统的眼底成像系统中，利用所述主系统，以成像影像为依据计算眼底位置随时间的变换关系，得到眼底运动信号；B、通过所述主系统建立并标定所述眼底运动信号与所述辅系统的激光控制臂的参数之间的空间坐标变换关系，将所述眼底运动信号的值转换为所述辅系统的激光控制臂的参数。其中，步骤B所述眼底运动信号(xi，yi，θi)与辅系统的激光控制臂的参数(Xi，Yi)之间的空间坐标变换关系，具体为：(Xi，Yi)＝g(x，y，θ；X，Y)(xi，yi，θi)(1)其中：g(x，y，θ；X，Y)为空间坐标变换关系；(xi，yi)为从主系统成像影像图像中获取的眼底运动的平移量，θi为眼底运动的旋转量；(Xi，Yi)为辅系统的激光控制臂的平移量。依据主系统标定眼底运动信号与辅系统的激光控制臂的参数之间的空间坐标变换关系的过程为：B1、设定眼底运动信号的原始位置(x＝0，y＝0，θ＝0)和激光控制臂的参数也设置在零位置(X＝0，Y＝0)；记录一组眼底图像作为参考图像f0，并记录辅系统中聚焦激光束在眼底的位置；B2、分别改变主系统的参考图像的x、y，旋转方向调整一个运动刻度k，记录主系统在新的图像fk相对于参考图像的位置(xk，yk，θk)；并调整辅系统的激光控制臂，将聚焦激光束调整到零位置情况下同样的眼底位置，得到一个激光控制臂的参数(Xk，Yk)；B3、循环步骤B2，遍历主系统的光学系统允许的平移量x、y和旋转角θ的运动刻度，得到矩阵关系：G[XY]＝[xyθ](2)其中：矩阵G[XY]为实测的从主系统到辅系统的空间变换关系；X＝[X1X2…XK]T，Y＝[Y1Y2…YK]T，x＝[x1x2…xK]T，y＝[y1y2…yK]T，θ＝[θ1θ2…θK]T。本专利技术基于眼底成像技术的目标跟踪控制系统及其方法，具有如下有益效果：1)采用本专利技术，通过在主系统中应用实时稳像方法，动态补偿随机眼底运动，在成像系统上提供视觉上稳定的眼底动态视频，方便操作人员高效、精确完成病理区的选择，进行激光打击参数(如光斑大小、空间位置、相邻时间/空间间隔、曝光时间等)的设定或者OCT扫描区域的精确定位。2)采用本专利技术，可以在某些眼底成像系统比如非扫描的主系统眼底相机中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于眼底成像技术的目标跟踪控制系统，包括主系统和辅系统；其特征在于，所述主系统，用于以成像影像为依据计算眼底位置随时间的变换关系，得到眼底运动信号；通过所述主系统建立并标定所述眼底运动信号与所述辅系统的激光控制臂的参数之间的空间坐标变换关系，将所述眼底运动信号的值转换为所述辅系统的激光控制臂的参数值。
【技术特征摘要】
1.一种基于眼底成像技术的目标跟踪控制系统，包括主系统和辅系统；其特征在于，所述主系统，用于以成像影像为依据计算眼底位置随时间的变换关系，得到眼底运动信号；通过所述主系统建立并标定所述眼底运动信号与所述辅系统的激光控制臂的参数之间的空间坐标变换关系，将所述眼底运动信号的值转换为所述辅系统的激光控制臂的参数值。2.根据权利要求1所述基于眼底成像技术的目标跟踪控制系统，其特征在于，眼底运动信号(xi，yi，θi)与所述辅系统的激光控制臂的参数(Xi，Yi)之间的空间坐标变换关系，具体为：(Xi，Yi)＝g(x，y，θ；X，Y)(xi，yi，θi)(1)其中：g(x，y，θ；X，Y)为空间坐标变换关系；(xi，yi)为从主系统成像影像图像中获取的眼底运动的平移量，θi为眼底运动的旋转量；(Xi，Yi)为辅系统的激光控制臂的平移量。3.根据权利要求1所述基于眼底成像技术的目标跟踪控制系统，其特征在于，依据主系统标定眼底运动信号与辅系统的激光控制臂的参数之间的空间坐标变换关系的过程为：a、设定眼底运动信号的原始位置(x＝0，y＝0，θ＝0)和激光控制臂的参数也设置在零位置(X＝0，Y＝0)；记录一组眼底图像作为参考图像f0，并记录辅系统中聚焦激光束在眼底的位置；b、分别改变主系统的参考图像的x、y，旋转方向调整一个运动刻度k，记录主系统在新的图像fk相对于参考图像的位置(xk，yk，θk)；并调整辅系统的激光控制臂，将聚焦激光束调整到零位置情况下同样的眼底位置，得到一个激光控制臂的参数(Xk，Yk)；c、循环步骤b，遍历主系统的光学系统允许的平移量x、y和旋转角θ的运动刻度，得到矩阵关系：G[XY]＝[xyθ](2)其中：矩阵G[XY]为实测的从主系统到辅系统的空间变换关系；X＝[X1X2…XK]T，Y＝[Y1Y2…YK]T，x＝[x1x2…xK]T，y＝[y1y2…yK]T，θ＝[θ1θ2…θK]T。4.根据权利要求1所述基于眼底成像技术的目标跟踪控制系统，其特征在于，所述的主系统为眼底相机、线扫描眼底相机LSO、共焦扫描眼底...
【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，张金莲，
申请(专利权)人：南京博视医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。