一种多模眼底动态成像分析系统及其方法技术方案

本发明专利技术提出了一种多模眼底动态成像分析系统及其方法，该系统包括第一光源发射器、第一透镜、二向色镜、反光镜、中空反射镜、目镜和眼底；所述第一光源发射器发射的光源依次经过第一透镜、二向色镜、反光镜、中空反射镜、目镜后抵达眼底；入射反光镜的光线与入射中空反射镜的光线呈α°。本发明专利技术所提出的多模眼底动态成像分析系统可以克服传统的眼底相机单一宽光谱观察的不足，突出在不同窄带光谱下眼底的不同层次、和反射重点各异的形态特征，并创新地利用动态光刺激屏对眼底感兴趣的位置进行光刺激，以视频的形式全程录制、测量并分析视网膜微血管的氧含量和直径的动态响应变化。

A multi-mode fundus dynamic imaging analysis system and its method

The invention provides a multi-mode fundus dynamic imaging analysis system and method, the system includes a first light source transmitter, a first lens, a dichroic mirror, a reflector, a hollow mirror, an eyepiece and fundus; the light source emitted by the first light source transmitter successively passes through the first transparent mirror, a dichroic mirror, a reflector, a hollow mirror and an eyepiece, and reaches the fundus; the light source of the incident reflector The light is \u03b1 \u00b0 to the light of the incident hollow mirror. The multi-mode fundus dynamic imaging analysis system proposed by the invention can overcome the deficiency of traditional fundus camera in single wide spectrum observation, highlight the morphological characteristics of fundus with different layers and different reflection focus under different narrow band spectrum, and creatively use the dynamic light stimulation screen to stimulate the positions of interest of fundus, record, measure and analyze the whole process of vision in the form of video The dynamic response changes of oxygen content and diameter of omental microvascular.

【技术实现步骤摘要】
一种多模眼底动态成像分析系统及其方法
本专利技术涉及一种多模眼底
，特别是涉及一种多模眼底动态成像分析系统及其方法。
技术介绍
传统的眼底相机由于采用白光照明，其光谱非常宽，相机同时接受宽光谱内所有光谱的信息，导致对眼底的一些特定的组织或病变位置敏感的特定波长的信息被淹没，无法体现出来，无法被研究人员或医生观察到，这极大地限制了对眼底结构和功能异常的分辨，和对眼底病变的早期发现和诊断。利用多光谱技术，可以获得在一系列不同窄带波长的光照射下测试者眼底的光谱图像，对应地看到眼底不同层次的、反射重点各异的形态特征或病理特征。多光谱眼底成像技术可以帮助医生更早地、更好地和更有针对性地识别、理解、确诊和管理相关的眼科病变和疾病。然而，现有的多光谱眼底成像系统，仅在系统成像设备构成上有所改善，并未充分利用系统中提供的疾病相关的生理状态的改变来做疾病的早期筛查和诊断。例如，专利申请号2017101099747提出了一种多光谱眼底拍照系统，具有造价成本低、体积小、实用性强、操作简单的特点。专利申请号2016212023969提出了一种多光谱眼底分层设备，可以在该设备的高度与被检测对象的身高不匹配时，通过调节升降装置使得该设备的高度可调节，以适应不同身高的被检测对象，从而提供更方便的使用性能。专利申请号201810363180.8提出了一种动态视觉刺激的多光谱眼底成像系统，该专利技术通过结合动态视觉刺激，将静态的多光谱眼底静态成像拓展到动态功能成像领域，并结合图像处理与机器学习致力于提高眼底疾病诊断方法的普适性和准确性。可以说，该专利技术对眼底多光谱相机提供的眼底生理状态的检测指标，已经有了一定程度的探索。然而，该系统并未提供对眼动、瞳孔、血管直径及血流变化(血流量，血流速度等)的监测，而这些指标对于眼部疾病及其相关疾病的诊断是重要的依据，例如，慢性肾病患者视网膜平均动脉血氧饱和度较高,静脉管径较宽,动静脉管径比值较小；糖尿病会导致视网膜微血管瘤，血管增生，损伤视网膜毛细血管，使其基底膜明显增厚，从毛细血管扩散到视网膜组织的氧明显减少，导致视网膜组织出现缺氧症状，同时视网膜动脉血氧饱和度升高；对于高血压患者，视网膜血管直径会相应地变细。因此，这些指标可以为疾病相关的生理状态的改变提供更为全面的参数，有助于对疾病的早期筛查和准确诊断。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种多模眼底动态成像分析系统及其方法。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种多模眼底动态成像分析系统，包括第一光源发射器、第一透镜、二向色镜、反光镜、中空反射镜、目镜和眼底；所述第一光源发射器发射的光源依次经过第一透镜、二向色镜、反光镜、中空反射镜、目镜后抵达眼底；入射反光镜的光线与入射中空反射镜的光线呈α°；还包括中继透镜、第二透镜和图像采集器，眼底反射光依次经目镜、中空反射镜、中继透镜和第二透镜后抵达图像采集器；以及还包括第二光源发射器和第三透镜，第二光源发射器发射的光源依次经过第三透镜、二向色镜、反光镜、中空反射镜、目镜后抵达眼底；入射二向色镜的光线与入射反光镜的光线呈β°；第一光源发射器的控制端与控制器的第一光源控制端相连，控制第一光源发射器发射不同波长的光源；第二光源发射器的控制端与控制器的第二光源控制端相连，控制第二光源发射器发射不同图像的刺激光源；图像采集器的图像数据输出端与控制器的图像数据输入端相连，图像采集器采集的图像数据传输给控制器记录。在本专利技术的一种优选实施方式中，第一光源发射器为激光光源发射器；和/或第二光源发射器为图像发射器；和/或图像采集器为相机、CCD相机、CMOS相机之一。在本专利技术的一种优选实施方式中，第一光源发射器在控制器的控制下发射840nm红外激光源；和/或第二光源发射器在控制器的控制下发射刺激图像。本专利技术还公开了一种多模眼底动态成像分析方法，包括以下步骤：S1，获取待处理图像；S2，将步骤S1中获取的待处理图像处理为分割血管图像；S3，在S2中得到的分割血管图像上寻找血管截面的最小像素值，作为入射光强图像灰度值；S4，计算步骤S2中得到的分割血管图像上的出射光强图像灰度值；S5，根据步骤S3和步骤S4计算得到的值，计算视网膜血氧饱和度，并计算得到的图像进行展现。在本专利技术的一种优选实施方式中，步骤S2为：将步骤S1中获取的待处理图像经图像去噪处理和图像自适应直方图处理之一或者任意组合后得到矫正图像，将获得的矫正图像处理为分割血管图像。在本专利技术的一种优选实施方式中，在步骤S2中将待处理图像或矫正图像处理为分割血管图像的计算方法为：匹配滤波器：|x|≤t1σ，其中，σ是滤波器的尺度，L是进行噪声平滑的沿y轴的邻域长度；将待处理图像或矫正图像与匹配滤波器进行图像卷积运算后，得到血管分割图像。在本专利技术的一种优选实施方式中，在步骤S3中，寻找血管截面的最小像素值的计算方法为：其中，表示血管中心线上的一点，和分别表示左右两边血管壁上的点，t2为从0到1的常数，表示在处的像素灰度值。在本专利技术的一种优选实施方式中，在步骤S4中，出射光强图像灰度值的计算方法为：其中，分别表示在处的像素灰度值，D为沿中心线方向各点的血管宽度，为与血管垂直的单位向量。在本专利技术的一种优选实施方式中，视网膜血氧饱和度的计算方法为：其中，Iout为出射光强图像灰度值，Iin为入射光强图像灰度值。在本专利技术的一种优选实施方式中，对于每一个分支点依次搜寻其分支的起始点从不同的分支出发，每隔P个点作为一段小血管段，所述P为正整数，计算该小血管段血管的方向，以与水平方向的夹角θ来表示，区分血管内外的像素点，需要对血管壁进行判断，对于血管段上的一个点d(x_loci,y_loci)使用如下的公式：x＝x_loci+L′×cos(θ-π/2)，y＝y_loci+L′×sin(θ-π/2)，L′为小血管段血管的长度；对该血管壁公式不断迭代搜索，判断点(x,y)是否在血管内部，则可得到该段截面垂直血管方向的血管像素点的位置，并取血管内灰度最小值为透射光强灰度值；对左右血管壁进行几何距离运算即可得到血管宽度D：其中，(xl,yl)，(xr,yr)分别为血管壁的左边和右边取灰度值最小时的坐标。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术所提出的多模眼底动态成像分析系统可以克服传统的眼底相机单一宽光谱观察的不足，突出在不同窄带光谱下眼底的不同层次、和反射重点各异的形态特征，并创新地利用动态光刺激屏对眼底感兴趣的位置进行光刺激，以视频的形式全程录制、测量并分析视网膜微血管的氧含量和直径的动态响应变化。同时，该系统结合激光光源，基于激光散斑衬比成像技术，还可以直接、定量地测量视网膜微循环的血流速度，进一步地，可以研究光刺激下视网膜全血灌注量的功能性、代谢性改变。该系统为眼科疾病本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模眼底动态成像分析系统，其特征在于，包括第一光源发射器(1)、第一透镜(2)、二向色镜(3)、反光镜(6)、中空反射镜(7)、目镜(8)和眼底(9)；所述第一光源发射器(1)发射的光源依次经过第一透镜(2)、二向色镜(3)、反光镜(6)、中空反射镜(7)、目镜(8)后抵达眼底(9)；入射反光镜(6)的光线与入射中空反射镜(7)的光线呈α°；/n还包括中继透镜(10)、第二透镜(11)和图像采集器(12)，眼底反射光依次经目镜(8)、中空反射镜(7)、中继透镜(10)和第二透镜(11)后抵达图像采集器(12)；/n以及还包括第二光源发射器(4)和第三透镜(5)，第二光源发射器(4)发射的光源依次经过第三透镜(5)、二向色镜(3)、反光镜(6)、中空反射镜(7)、目镜(8)后抵达眼底(9)；入射二向色镜(3)的光线与入射反光镜(6)的光线呈β°；/n第一光源发射器(1)的控制端与控制器(13)的第一光源控制端相连，控制第一光源发射器(1)发射不同波长的光源；第二光源发射器(4)的控制端与控制器(13)的第二光源控制端相连，控制第二光源发射器(4)发射不同图像的刺激光源；图像采集器(12)的图像数据输出端与控制器(13)的图像数据输入端相连，图像采集器(12)采集的图像数据传输给控制器记录。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多模眼底动态成像分析系统，其特征在于，包括第一光源发射器(1)、第一透镜(2)、二向色镜(3)、反光镜(6)、中空反射镜(7)、目镜(8)和眼底(9)；所述第一光源发射器(1)发射的光源依次经过第一透镜(2)、二向色镜(3)、反光镜(6)、中空反射镜(7)、目镜(8)后抵达眼底(9)；入射反光镜(6)的光线与入射中空反射镜(7)的光线呈α°；
还包括中继透镜(10)、第二透镜(11)和图像采集器(12)，眼底反射光依次经目镜(8)、中空反射镜(7)、中继透镜(10)和第二透镜(11)后抵达图像采集器(12)；
以及还包括第二光源发射器(4)和第三透镜(5)，第二光源发射器(4)发射的光源依次经过第三透镜(5)、二向色镜(3)、反光镜(6)、中空反射镜(7)、目镜(8)后抵达眼底(9)；入射二向色镜(3)的光线与入射反光镜(6)的光线呈β°；
第一光源发射器(1)的控制端与控制器(13)的第一光源控制端相连，控制第一光源发射器(1)发射不同波长的光源；第二光源发射器(4)的控制端与控制器(13)的第二光源控制端相连，控制第二光源发射器(4)发射不同图像的刺激光源；图像采集器(12)的图像数据输出端与控制器(13)的图像数据输入端相连，图像采集器(12)采集的图像数据传输给控制器记录。


2.根据权利要求1所述的多模眼底动态成像分析系统，其特征在于，第一光源发射器(1)为激光光源发射器；
和/或第二光源发射器(4)为图像发射器；
和/或图像采集器(12)为相机、CCD相机、CMOS相机之一。


3.根据权利要求2所述的多模眼底动态成像分析系统，其特征在于，第一光源发射器(1)在控制器(13)的控制下发射840nm红外激光源；
和/或第二光源发射器(4)在控制器(13)的控制下发射刺激图像。


4.一种多模眼底动态成像分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，获取待处理图像；
S2，将步骤S1中获取的待处理图像处理为分割血管图像；
S3，在S2中得到的分割血管图像上寻找血管截面的最小像素值，作为入射光强图像灰度值；
S4，计算步骤S2中得到的分割血管图像上的出射光强图像灰度值；
S5，根据步骤S3和步骤S4计算得到的值，计算视网膜血氧饱和度，并计算得到的图像进行展现。


5.根据权利要求4所述的多模眼...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚军，于泽宽，赵鑫，邹达，冯夕萌，邱斌，
申请(专利权)人：重庆贝奥新视野医疗设备有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50