用于样本表面的离轴成像的系统以及相关方法和计算机程序产品技术方案

提供了一种用于确定从样本获取的图像中的曲率的顶点的系统。所述系统包括成像系统以及处理器，成像系统被配置为使用径向模式获取样本的多个扫描，处理器与成像系统相关联。处理器被配置为将多个扫描中的每个扫描分割并且曲线拟合到所述样本的表面；为与多个扫描中的每个扫描相关联的每条曲线确定顶点；使用最小值导数确定在所有确定的顶点之中的真实顶点；并基于所确定的真实顶点计算XY偏移量；将真实顶点映射到X和Y等于零处的原点；并基于所计算的偏移量调整与未被确定为真实顶点的剩余顶点相关联的坐标。余顶点相关联的坐标。余顶点相关联的坐标。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于样本表面的离轴成像的系统以及相关方法和计算机程序产品
[0001]优先权申明
[0002]本申请要求于2019年3月21日递交的名称为用于样本表面的离轴成像的方法、系统和计算机程序产品的美国临时申请号62/821，556的优先权，其内容在此通过引用被整体并入本文，如同阐述一样。
[0003]政府支持声明
[0004]本专利技术概念部分由美国能源部的GAANN奖学金的政府支持资助。美国政府对此专利技术概念享有一定的权利。


[0005]本专利技术构思一般涉及成像系统，更具体地，涉及对样本的弯曲的表面进行成像以及相关系统及设备。

技术介绍

[0006]手术显微镜为外科医生提供了手术区的放大视图。眼科手术显微镜通常是立体变倍显微镜，具有为外科医生提供的双目视图端口，并且通常是为外科医生提供的一到两个90度(左和右)的观察者视图端口。例如，显微镜的物镜和病人眼睛的表面之间的工作距离可能介于100毫米到200毫米之间，以便为外科医生提供足够的工作区域。但是，工作距离可能会有所不同。
[0007]手术显微镜被裁剪为向主体提供清晰的光学视图，并具有均匀的照明和精确的色温。立体变倍显微镜提供了视差的程度以为外科医生提供空间感和地形感。偶尔使用染料用于强调地形。手术显微镜中的高清晰度视频用来提高视觉清晰度。地形三维(3D)视频技术是从娱乐行业借鉴而来，诸如极化分集体视法，现已被用于增加层次感。
[0008]这样的外科立体显微镜可能会局限于表面可视化。光学相干断层扫描(OCT)现在是一种成熟的技术，用于光学半透明表面的成像。高分辨率OCT提供了观察子表面结构的能力，补充了立体、高清晰度和3D手术显微镜的表面视图。光学相干断层扫描是视网膜诊断中的标准治疗，而且发现在角膜成像中有一定用途，并且计量OCT仅刚开始被发现在术中成像中有用途。Bioptigen公司提出了一种掌上眼科OCT系统，其已被食品和药物管理局(FDA)批准用于为麻醉中的病人进行成像。此设备是在掌上的和安装的配置中的获得应用，用于在眼科手术中的结构成像，包括视网膜手术和角膜移植手术，以及用于显微镜可视化中外科医生的辅助。

技术实现思路

[0009]本专利技术构思的一些实施例提供了一种用于确定从样本获取的图像中的曲率的顶点的系统。所述系统包括成像系统以及处理器，成像系统被配置为使用径向模式获取样本的多个扫描，处理器与成像系统相关联。处理器被配置为将多个扫描中的每个扫描分割并
且曲线拟合到所述样本的表面；为与多个扫描中的每个扫描相关联的每条曲线确定顶点；使用最小值导数确定在所有确定的顶点之中的真实顶点；并基于所确定的真实顶点计算XY偏移量；将真实顶点映射到X和Y等于零处的原点；并基于所计算的偏移量，调整与未被确定为真实顶点的剩余顶点相关联的坐标。
[0010]在进一步的实施例中，在计算偏移量后，处理器进一步被配置为评估在多个扫描中存在的噪声的程度，噪声是随机噪声和非随机噪声中的一个；以及如果存在的噪声被确定为不能容忍，则成像系统被配置为基于所计算的偏移量自动移动扫描原点并且重新扫描所述样本，或者丢弃多个扫描并且重新扫描所述样本。
[0011]在仍旧进一步的实施例中，所述处理器进一步被配置为计算成像系统的扫描光束的曲线的斜率的反正切以提供入射角；以及将入射角应用于折射计算和厚度测量。
[0012]在一些实施例中，多个扫描包括多个样本的b
‑
扫描，成像系统可以被配置为使用具有旋转轴的径向扫描来获取多个b
‑
扫描。
[0013]在进一步的实施例中，处理器可以进一步被配置为当在XY坐标平面上绘制时，为与多个扫描的每个扫描相关联的每条曲线绘制所确定的顶点中的每一个以创建椭圆，并且其中所绘制的顶点之一包括真实顶点。
[0014]在仍旧进一步的实施例中，样本是受试者的眼睛的眼角膜。
[0015]在一些实施例中，成像系统可以是光学相干断层扫描成像系统。
[0016]提供了相关的方法和计算机程序产品。
附图说明
[0017]图1是示出了眼睛的各个区域的示意图。
[0018]图2是示出了角膜周围的实际APEX(顶点)的理想成像扫描的示意图。
[0019]图3是示出了在旋转扫描过程中非理想APEX(顶点)的示意图。
[0020]图4是从扫描的图像中获取的椭圆的示意图。
[0021]图5是示出根据本专利技术构思的各种实施例的操作的流程图。
[0022]图6是示出根据本专利技术构思的一些实施例的不是以原点为中心的局部极坐标系的示意图。
[0023]图7是示出根据本专利技术构思的一些实施例的角膜的APEX(顶点)轴和视轴之间的角度的示意图。
[0024]图8A是示出OCT视网膜(后的)成像系统的示例的框图。
[0025]图8B是示出光学相干断层扫描(OCT)角膜(前的)成像系统的示例的框图。
[0026]图9是根据本专利技术构思的各种实施例的包括成像系统和数据处理系统的系统的框图。
具体实施方式
[0027]下文将根据附图更全面地描述本专利技术构思，其中示出本专利技术构思的实施例。然而，本专利技术的概念可能以许多替代形式实施，并且不应被解释为仅限于本文提出的实施例。
[0028]因此，尽管本专利技术构思易于进行各种修正和替代形式，但其具体实施例在附图中以示例的方式示出并且将在本文中详细描述。然而，应当理解，无意将本专利技术构思限制为公
开的特定形式，但相反，本专利技术的概念涵盖由权利要求限定的本专利技术构思的精神和范围内的所有修正、等同和替代方案。在整个附图的描述中相同的数字表示相同的元素。
[0029]这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本专利技术构思。如本文使用的，单数形式“a(一)”、“an(一)”和“the(所述)”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确表示。将进一步理解，当术语“包括”、“包括”、“包括”和/或“包括”在此说明书中使用时，指定所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或组。此外，当一个元素被称为“响应”或“连接”到另一个元素时，它可以直接响应或连接到另一个元素，或者可能存在中间元素。相反，当一个元素被称为“直接响应”或“直接连接”到另一个元素时，不存在中间元素。如本文使用的，术语“和/或”包括任何相关的列出的项目的一个或多个的所有组合，并且可以缩写为“/”。
[0030]除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术类和科学类术语)与本专利技术构思所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。将进一步理解，本文中使用的术语应被解释为具有与其在此说明书和相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本文中明确如此定义，否则不应以理想化或过于正式的意义进行解释。
[0031]应当理解，尽管术语第一、第二等此处可能用于描述各种元素，这些元素不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元素与另一个元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定从样本获取的图像中的曲率的顶点的系统，所述系统包括：成像系统，被配置为使用径向模式获取样本的多个扫描；以及处理器，所述处理器与所述成像系统相关联，所述处理器被配置为：将所述多个扫描中的每个扫描分割并且曲线拟合到所述样本的表面；为与所述多个扫描中的每个扫描相关联的每条曲线确定顶点；使用最小值导数确定在所有确定的顶点之中的真实顶点；基于所确定的真实顶点计算XY偏移量；将所述真实顶点映射到X和Y等于零处的原点；以及基于所计算的偏移量，调整与未被确定为真实顶点的剩余顶点相关联的坐标。2.根据权利要求1所述的系统，其中在计算偏移量后，所述处理器进一步被配置为：评估在所述多个扫描中存在的噪声的程度，噪声是随机噪声和非随机噪声中的一个；以及如果存在的噪声被确定为不能容忍，所述成像系统被配置为基于所计算的偏移量自动移动扫描原点并且重新扫描所述样本，或者丢弃所述多个扫描并且重新扫描所述样本。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步被配置为：计算所述成像系统的扫描光束的曲线的斜率的反正切，以提供入射角；以及将所述入射角应用于折射计算和厚度测量。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个扫描包括所述样本的多个b
‑
扫描，以及其中所述成像系统被配置为使用具有旋转轴的径向扫描来获取所述多个b
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扫描。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步被配置为当在XY坐标平面上绘制时，为与所述多个扫描的每个扫描相关联的每条曲线绘制所确定的顶点中的每一个，以创建椭圆，并且其中所绘制的顶点之一包括所述真实顶点。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述样本是受试者的眼睛的眼角膜。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述成像系统包括光学相干断层扫描成像系统。8.一种用于确定从样本获取的图像中的曲率的顶点的方法，所述方法包括:使用径向模式获取样本的多个扫描；将所述多个扫描中的每个扫描分割并且曲线拟合到所述样本的表面；为与所述多个扫描中的每个扫描相关联的每条曲线确定顶点；使用最小值导数确定在所有确定的顶点之中的真实顶点；基于所确定的真实顶点计算XY偏移量；将所述真实顶点映射到X和Y等于零处的原点；以及基于所计算的偏移量，调整与未被确定为真实顶点的剩余顶点相关联的坐标，其中所述获取、分割、确定顶点、确定真实顶点、计算、映射和调整中的至少一个由至少一个处理器执行。9.根据权利要求8所述的方法，其中计算偏移量之后：评估在所述多个扫描中存在的噪声的程度，噪声是随机噪声和非随机噪声中的一个；以及如果存在的噪声被确定为不能容忍，基于所计算的偏移量自动移动扫描原点并且重新扫描所述样本，或者丢弃所述多个扫描并且重新扫描所述样本。
10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：计算所述成像系统的扫描光束的曲线的斜率的反正切，以提供入射角；以及将所述入射角应用于折射计算和厚度测量。11.根据权利要求8所述的方法，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特，
申请(专利权)人：徕卡显微系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：