适用于光学相干断层扫描技术的移动修正和图像增强的方法和装置制造方法及图纸

目标物体的图像，例如，人类眼球的OCT扫描，可能会包括失真和数据间隙，这是由于目标物体和图像获取设备之间的相对移动所导致。本文在此所描述的就是用于对所述的失真和数据间隙进行修正的方法和系统。移动修正后的数据是通过将三维的变换式应用到输入的三维数据集来获得的，所述的三维数据集代表的是至少与被成像的目标问题上的部分重叠区域。三维变换式是目标函数的基础上进行计算的，所述的目标函数阐明了经过变换的三维数据集和目标物体相对于成像仪器之间的经过评估的移动之间的相似度。本文中所描述的方法和系统有利地消除了对于假定的设想的需要而且倚靠的是明显的标志，并且，它们能够对数据间隙进行填充，从而可以在成像的过程中对经历了移动的目标物体产生高品质的，没有失真的图像。多个移动修正后的数据集可以合并在一起或者可以结合在一起从而产生具有改进图像质量的数据集。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】适用于光学相干断层扫描技术的移动修正和图像增强的方法和装置政府的支持本专利技术的全部或者部分获得NIH的支持，批准文件是R01-EY011289-24和R01-CA075289-13，并与空军的科研部门签订了合同FA9550-07-1-0101和FA9550-07-1-0014。因此，政府享有本专利技术的某些权利。相关申请本申请在此要求享有于2010年4月29日提交的第61/329，347号美国临时申请的利益。所述申请的全部教导通过引证并入本文。
技术介绍
光学相干断层扫描技术(OCT)通过测量回波的延时和反向散射体或者来自于目标身体的内部或者生物组织(例如，人类的眼睛)的背向反射的光线来获取横断面的图像和立体数据集。物体的相对移动和数据采集设备会导致所获得的图像的失真和误差。
技术实现思路
本专利技术的一个可以效仿的实施方案是一种处理数据集的方法。该方法包括在目标函数的数值的基础上进行计算出一个或更多的三维变换式，每一个变换式都与各自的三维数据集相关联，所述的三维数据集代表的是物体上至少部分重叠的区域，其中所述的计算包括对目标函数进行评估。在这一实施方案中，目标函数通过以下两种方式进行评估，即(a)计算出以下两者之间的相似度，(i)在处于变换状态下的两个或更多的三维数据集或者(ii)在处于变换状态下的两个或更多的经过预处理的三维数据集，和(b)对物体相对于成像仪器的移动进行估算。该方法可以进一步包括将至少一个三维变换式应用到其各自的三维数据集中，或者应用到与各个三维数据集相对应的衍生出的三维数据集中，以便获得至少一个移动修正的数据集。本专利技术的另外一个可以效仿的实施方案是一种系统，该系统适用于对数据集进行处理，该系统包括计算模块，在以目标函数的数值的基础上，该计算模块被配置用于计算出一个或更多的三维变换式，每一个变换式都与各自的三维数据集相关联，所述的三维数据集代表的是物体上至少部分重叠的区域，其中所述的计算包括对目标函数进行评估。在这一实施方案中，目标函数通过以下两种方式进行评估，即(a)计算出以下两者之间的相似度，(i)在处于变换状态下的两个或更多的三维数据集或者(ii)在处于变换状态下的两个或更多的经过预处理的三维数据集，和(b)对物体相对于成像仪器的移动进行估算。该系统可以进一步包括移动修正的模块，其被配置用于将至少一个三维变换式应用到与各个三维数据集相对应的其各自的三维数据集中，或者应用到衍生出的三维数据集中，以便获得至少一个移动修正的数据集。本专利技术的另外一个可以效仿的实施方案是一种非瞬变的计算机可读介质，在其中 具有指令序列，当通过处理器来执行时，在目标函数的数值的基础上，其可以导致处理器开始进行计算出一个或更多的三维变换式，每一个变换式都与各自的三维数据集相关联，所述的三维数据集代表的是物体上至少部分重叠的区域，其中所述的指令可以导致处理器开始计算出一个或更多的三维变换式，包括指令促使处理器对目标函数进行评估。在这一实施方案中，目标函数通过以下两种方式进行评估，即(a)计算出以下两者之间的相似度，(i)在处于变换状态下的两个或更多的三维数据集或者(ii)在处于变换状态下的两个或更多的经过预处理的三维数据集，和(b)对物体相对于成像仪器的移动进行估算。当通过处理器来执行时，该指令序列可以进一步导致处理器将至少一个三维变换式应用到与各自的三维数据集中，或者用于到衍生出的三维数据集中，以便获得至少一个移动修正的数据集。本专利技术的又一个可以效仿的实施方案是一种处理OCT数据集的方法，该方法包括获取两个或更多的三维OCT数据集，其代表的是物体上至少部分重叠的区域，其中至少一个数据集是通过一种扫描方式来获得的，该扫描方式与至少一个其他的数据集的扫描方式是互补的，并且通过目标函数为每一个数据集计算出三维的变换式。在这一实施方案中，目 标函数(a)有利于通过计算获得的处于变换状态下的三维数据集之间的相似度，和(b)不利于物体相对于成像仪器的移动。该方法进一步包括将至少一个三维变换式应用到其各自的数据集中，以便获得至少一个移动修正的数据集。附图说明以下内容将会通过对本专利技术的可以效仿的各种实施方案进行更为详细的描述而变得易于理解，正如在对应的附图中所举例说明的那样，相似的特征指向各个附图中相同的部分。这些附图都不是严格按照比例进行绘制的，而是将重点放置在对本专利技术的各种实施方案进行解释说明上。附图1是光谱/傅里叶的眼科用的OCT装置的示意图。附图2是扫描光源/傅里叶的眼科用的OCT装置的示意图。附图3是对一维(A面)，二维(B面)和三维(C面)的光学相干断层扫描技术的数据集进行解释说明。附图4是对光栅扫描方式解释说明。附图5是对一维(A面)，二维(B面)和三维(C面)的光学相干断层扫描技术的数据集进行解释说明。附图6是对在获取图像的过程中采样失真进行的解释说明，面A显示的是扫描仪的坐标，面B显示的是对应物体在人眼的底片上呈现的采样位置。附图7A是人类视网膜中的视神经前端的三维OCT数据集的横断面图像。附图7B是一组人类视网膜中的视神经前端的三维OCT数据集的横断面图像，其显示出各层横断面的图像。附图7C是人类视网膜中的视神经前端的三维OCT数据集的复制图，其呈现的是立体的复制图。附图7D是人类视网膜中的视神经前端的三维OCT数据集的复制图。附图8是对在获取图像的过程中的横向移动的效果进行解释说明，面A显示的是在扫描仪的坐标上的失真的OCT的底部图像；面B显示的是在物体坐标上的叠加区域的重置图像。附图9是本文中所描述的可以效仿的实施方案的流程图。附图1OA是一张底片，其中由箭头指示出层叠的快速扫描方向。附图1OB是一组人类视网膜中的视神经前端的三维OCT数据集的横截面的图像。附图1OC是OCT的底片图像，其显示出横向移动的效果。附图1lA是一张底片，其中由箭头指示出层叠的快速扫描方向。 附图1lB是一组人类视网膜中的视神经前端的三维OCT数据集的横截面的图像。附图1lC是OCT的底片图像，其显示出横向移动的效果。附图12对登记和合并的原理进行解释说明。附图13是流程图，根据本专利技术中的可以效仿的实施方案对目标函数的评估进行解释说明。附图14是五张人眼底片的图片的集合，是用显示像素的分辨率的五个单位来测量获得的正面视图。附图15是对本专利技术中可以效仿的实施方案的登记和合并过程进行的解释说明。附图16是对3D移动修正进行的解释说明面A显示的是在x方向上的快速光栅扫描的第一个三维数据集；面8显示的是在y方向上的快速光栅扫描的第二个三维数据集；面C显示的是合并后的移动修正图像。附图17是对移动修正和数据间隙的填充进行的解释说明面A是第一个6x6mm的立体数据集的OCT的底片图像；面B是第二个6x6mm的立体数据集的OCT的底片图像；面C是合并后的移动修正和填充有立体数据集的数据间隙的OCT底片图像。附图18是对任意横断面的图像的提取和改进的信噪比进行的解释说明面A是第一 OCT横断面的图像，其是从第一个三维数据集中提取的；面B是第二 OCT横断面的图像，其是从第二个三维数据集中提取的；面(是OCT横断面的图像，其是从登记和合并后的三维数据集中提取的。附图19是对从6x6mm的3D-0CT体积中提取的实际的圆形扫描的解释说明面A是围绕本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.29 US 61/329,3471.一种用于处理数据集的方法，该方法包括计算，以目标函数的数值、一个或更多的三维变换式为基础，每一个变换式都与各自的三维数据集相关联，所述的三维数据集代表的是目标物体上至少部分重叠的区域，其中所述的计算包括对目标函数通过以下步骤进行评估(a)计算出在(i)在变换状态下的两个或更多的三维数据集，或者(ii)在变换状态下的两个或者更多的经过预处理的三维数据集之间的相似度，和(b)对目标物体相对于成像仪器之间的移动进行评估；以及将至少一个三维变换式应用到其各自的三维数据集中或者应用到与各自的三维数据集相对应的衍生的三维数据集中，从而获得至少一个移动修正后的数据集。2.根据权利要求1中的方法，其中对目标函数进行评估包括对在(i)在变换状态下的两个或更多的三维数据集，或者(ii)在变换状态下的两个或者更多的经过预处理的三维数据集之间相似度进行验证。3.根据权利要求2中的方法，其中每一个三维数据集都是从目标物体的区域中获取的信号的一组数值，并且对在变换状态下的两个或更多的三维数据集之间的相似度的验证包括对其中的信号数值的差值进行补偿。4.根据权利要求1中的方法，其中对目标函数进行评估包括对目标物体相对于成像仪器之间的移动进行补偿。5.根据权利要求1中的方法，其中所述的计算包括对第一和第二三维变换式进行计算，而且其中所述的应用包括将第一个三维变换式应用到第一三维数据集中和将第二个三维变换式应用到第二个三维数据集中，从而分别获得第一和第二移动修正后的数据集，以及进一步包括对第一和二移动修正后的数据集中的数据元素进行合并，从而获得合并后的移动修正的数据集，与各个第一或第二移动修正后的数据集相比，合并后的移动修正的数据集具有改进的信号质量。6.根据权利要求5中的方法，其中所述的对数据元素进行的合并进一步包括将第一和第二移动修正后的数据集的数据元素的贡献调整为合并后的移动修正的数据集，这是以第一和第二三维变换式的至少一个特征为基础的。7.根据权利要求6中的方法，其中第一或第二三维变换式中的至少一个特性是采样密度。8.根据权利要求6中的方法，其中所述的调整进一步包括计算出第一和第二移动修正后的数据集中的数据元素的加权总和。9.根据权利要求1中的方法，进一步包括通过使用第一扫描方式来获得第一三维数据集，和通过第二扫描方式来获得第二三维数据集，其中第一和第二扫描方式是互补的。10.根据权利要求9中的方法,其中互补式的扫描方式是光栅扫描。11.根据权利要求10中的方法，其中光栅扫描是相互垂直的。12.根据权利要求1中的方法，进一步包括对一个或更多的三维变换式进行重复计算。13.根据权利要求1中的方法，进一步包括通过对所述目标函数使用数值最优化方法来计算一个或更多的三维变换式。14.根据权利要求1中的方法，进一步包括对一个或更多的三维变换式进行的计算是通过使用多分辨率的数值最优化方法来进行的。15.根据权利要求1中的方法，其中目标物体是从由人眼、视网膜、视网膜的中央凹、视神经的前端或者眼角膜所组成的组中选取的。16.根据权利要求1中的方法，进一步包括获得与第一时间点相关的第一移动修正的数据集，获得与第二时间点相关的第二移动修正的数据集，以及把第一和第二移动修正的数据集进行对比，从而跟踪在第一和第二时间点之间的数量上的变化。17.根据权利要求16中的方法，其中目标物体是与病人有关的。18.根据权利要求17中的方法，其中第一和第二时间点分别与病人到卫生保健机构的第一和第二次访问相对应。19.根据权利要求17中的方法，其中第一和第二时间点分别与提供要扫描的物体的病人的第一和第二次活动相对应。20.根据权利要求1中的方法，其中三维数据集是通过A-扫描来获取的，而且更进一步的是，其中一个或更多的三维变换式是与具有每一个A-扫描的三维位移相关联的。21.根据权利要求1中的方法，进一步包括通过一种方法对三维数据集进行预处理，所述方法选自由图像的再次采样、降噪、产生A-扫描特征、倾斜补偿和外转补偿方法所组成的组。22.根据权利要求1中的方法，其中三维数据集包括强度数据、多普勒频移数据或者偏振数据的至少其中之一。23.根据权利要求1中的方法，其中衍生的三维数据集包括多普勒频移数据或者偏振数据的至少其中之一。24.一种适用于处理数据集的系统，该系统包括计算模块，该模块被配置用于进行计算，所述计算以目标函数的数值、一个或更多的三维变换式为基础，所述一个或更多的三维变换式中的每一个都与各自的三维数据集相关联，所述的三维数据集代表的是目标物体上至少部分重叠的区域，其中所述的计算包括通过以下方法对目标函数进行评估(a)计算出在(i)在变换状态下的两个或更多的三维数据集，或者(ii)在变换状态下的两个或者更多的经过预处理的三维数据集之间的相似度，和(b)对目标物体相对于成像仪器之间的移动进行评估；以及移动修正模块，该模块被配置用于将至少一个三维变换式应用到与各自的三维数据集相对应的各自的三维数据集中，或者应用到衍生的三维数据集中，从而获得至少一个移动修正后的数据集。25.根据权利要求24中的系统，其中计算模块可以被配置用于对目标函数进行评估包括对在(i)在变换状态下的两个或更多的三维数据集，或者(ii)在变换状态下的两个或者更多的经过预处理的三维数据集之间的相似度进行评估。26.根据权利要求25中的系统，其中每一个三维数据集都是从目标物体的区域中获取的信号的一组数值，并且其中计算模块可以被配置用于对在变换状态下的两个或更多的三维数据集之间的相似度进行验证，这是通过对其中的信号数值的差值进行补偿来实现的。27.根据权利要求24中的系统，其中计算模块可以被配置用于通过对目标物体相对于成像仪器之间的移动进行补偿来对目标函数进行评估。28.根据权利要求24中的系统，其中计算模块可以被配置用于对第一和第二三维变换式进行计算，而且其中移动修正模块可以被配置用于将第一个三维变换式应用到第一三维数据集中和将第二个三维变换式应用到第二个三维数据集中，从而分别获得第一和第二移动修正后的数据集，以及更进一步，其中移动修正模块可以被配置用于对第一和二移动修正后的数据集中的数据元素进行合并，从而获得合并后的移动修正的数据集，分别与第一或第二移动修正后的数据集相比，合并后的移动修正的数据集具有改进的信号质量。29.根据权利要求28中的系统，其中移动修正模块可以被配置用于对数据元素进行合并，这是通过将第一和第二移动修正后的数据集的数据元素的贡献调整为合并后的移动修正的数据集来完成的，其是以第一和第二三维变换式的至少一个特征为基础的。30.根据权利要求29中的系统，其中第一或第二三维变换式中的至少一个特性是采样31.根据权利要求28中的系统，其中移动修正模块可以被配置用于通过计算出第一和第二移动修正后的数据集中的数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·F·G·克劳斯，B·M·波特赛德，J·G·富基蒙托，M·A·梅耶，R·博克，J·霍纳格，
申请(专利权)人：麻省理工学院，埃朗根纽伦堡弗里德里希亚力山大大学，
类型：
国别省市：