眼睛成像中的改进以及与眼睛成像相关的改进的制作方法
【专利摘要】一种眼睛成像中的改进以及与眼睛成像相关的改进。一种确定眼睛视网膜的几何测量的方法，包括：获取眼睛视网膜的至少一部分的二维表示(34)，导出将视网膜部分的二维表示转换为视网膜部分的三维表示的几何重映射(36)，利用视网膜部分的二维表示的一个或多个坐标来在二维表示上定义视网膜的将被采取的几何测量(38)，利用几何重映射将视网膜部分的二维表示的所述坐标或每个坐标转换成视网膜部分的三维表示的等效坐标(40)，以及利用视网膜部分的三维表示的所述等效坐标或每个等效坐标来确定眼睛视网膜的几何测量(42)。
【专利说明】眼睛成像中的改进以及与眼睛成像相关的改进
【技术领域】
[0001]本发明涉及眼睛成像中的改进以及与眼睛成像相关的改进，具体涉及对眼睛的几何测量的确定。
【背景技术】
[0002]存在各种类型的可用来获取眼睛图像的成像装置，例如检眼镜和眼底照相机。具体地，这种装置测量近似为球体的三维结构的眼睛视网膜。成像装置的输出是三维视网膜的二维图像，因为二维图像具有多种优势，而且它们可被呈现在计算机屏幕上并被输出为图片等。成像装置检查(例如扫描)三维视网膜并产生视网膜的二维图像。在检查三维视网膜时，装置引入了失真，该失真由装置的光学和机械特性确定。失真包括视网膜的二维图像的一个或多个特性，例如距离、面积以及夹角。如果要求视网膜的几何测量，例如视网膜的两个结构之间的距离，而且该成像装置产生的二维图像被使用，则结果将会失真并且不精确。
【发明内容】
[0003]根据本发明的一个方面，提供了一种确定眼睛视网膜的几何测量的方法，包括:
[0004]获取眼睛视网膜的至少一部分的二维表示，
[0005]导出将视网膜部分的二维表示转换为视网膜部分的三维表示的几何重映射，
[0006]利用视网膜部分的二维表示的一个或多个坐标来在二维表示上定义视网膜的将被采取的几何测量，
[0007]利用几何重映射将视网膜部分的二维表示的所述坐标或每个坐标转换成视网膜部分的三维表示的等效坐标，以及
[0008]利用视网膜部分的三维表示的所述等效坐标或每个等效坐标来确定眼睛视网膜的几何测量。
[0009]导出将视网膜部分的二维表示转换为视网膜部分的三维表示的几何重映射可包括:确定针对在产生视网膜部分的二维表示时引入视网膜部分的二维表示的失真的校正。失真可通过用来产生二维表示的成像装置的光学和机械特性而引入视网膜部分的二维表
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[0010]确定针对二维表示中的失真的校正可包括对成像装置的光学和机械特性建模。
[0011]对成像装置的光学和机械特性建模可包括:
[0012](i)构建包括成像装置和模型眼的成像系统的光学描述，
[0013](ii)通过成像系统将射线传递至模型眼的视网膜表面上，
[0014](iii)计算视网膜表面处的射线的实际测量结果，
[0015](iv)针对射线确定成像系统的水平扫描角度和垂直扫描角度，
[0016](V)利用成像系统的水平扫描角度和垂直扫描角度计算视网膜表面处的射线的期望测量结果，
[0017](vi)针对多个其它射线重复步骤(ii)至(V)，以及
[0018](vii)将视网膜表面处的射线的实际测量结果与视网膜表面处的射线的相应期望测量结果进行比较以确定针对成像装置的眼睛表示中的失真的校对。
[0019]构建包括成像装置和模型眼的成像系统的光学描述可包括确定成像装置的光路特性，确定模型眼的光路特性并且将光路特性关联起来以给出成像系统的光路特性。确定成像装置的光路特性可包括确认成像装置的具有光路效应的组件，确认成像装置中组件的顺序，建立数学函数以描述每个组件随时间变化的光路特性，按顺序关联组件的光路特性以给出成像装置的光路特性。确定模型眼的光路特性可包括确认模型眼中具有光路效应的组件，确认模型眼中组件的顺序，建立数学函数以描述每个组件的光路特性，按顺序关联组件的光路特性以给出模型眼的光路特性。
[0020]通过成像系统将射线传递至模型眼的视网膜表面上可包括使用射线追踪系统。射线追踪系统可以是可商用的射线追踪系统，例如Zemax。使用射线追踪系统可包括将成像系统的光学描述载入射线追踪系统并针对每个射线确定通过成像系统的路径。计算在视网膜表面处的每个射线的实际测量结果可包括计算每个射线与视网膜表面的交叉点的坐标。
[0021]确定针对射线的水平扫描角度可包括确认用来产生射线的成像装置的水平扫描元件的角位置，并且利用其来计算针对射线的水平扫描角度。确定针对射线的垂直扫描角度可包括确认用来产生射线的成像装置的垂直扫描元件的角位置，并且利用其来计算针对射线的垂直扫描角度。
[0022]算视网膜表面处的每个射线的期望测量结果可包括使用成像系统的水平扫描角度和垂直扫描角度来计算个射线与视网膜表面的交叉点的坐标。
[0023]确定针对成像装置的眼睛表示中的失真的校对可包括导出解析变换，该解析变换将模型眼的视网膜表面处的射线的实际测量结果映射至模型眼的视网膜表面处的射线的相应期望测量结果。确定针对成像装置的眼睛表示中的失真的校对可包括构建校正查找表(LUT)，该校正查找表包括针对多个射线的每个的模型眼的视网膜表面处的射线的实际位置相对于模型眼的视网膜表面处的射线的实际位置。
[0024]用于确定针对二维表示中的失真的校对的方法可进一步包括针对模型眼的多个非零注视角确定针对成像装置的眼睛表示中的失真的校对。对于每个非零注视角，其还可包括模型眼的中央凹(fovial)位置来测量注视角。可针对多个非零注视角中的每一个来构建校正LUT。
[0025]确定针对二维表示中的失真的校正可包括:
[0026]建立目标，
[0027]计算目标的图像，
[0028]利用用于产生二维表示的成像装置来扫描目标以产生目标的失真图像，以及
[0029]将目标的计算出的图像与目标的失真图像进行比较以确定针对成像装置的图像失真的校正。
[0030]计算目标的图像可包括计算目标的图像的多个点的坐标。扫描目标可包括通过成像装置传递多个射线以确定目标的失真图像的多个点的坐标。
[0031]将目标的计算出的图像与目标的失真图像进行比较可包括将目标的计算出的图像的点与目标的失真图像相应点进行比较。
[0032]确定针对成像装置的图像失真的校正可包括导出解析变换，该解析变换将目标的失真图像的点的坐标映射至目标的计算出的图像的相应点的坐标。确定针对成像装置的图像失真的校正可包括构建校正查找表，该校正查找表包括针对目标的失真图像的多个可能点中的每个的失真图像的可能点的坐标相对于目标的计算出的图像的相应点的坐标。
[0033]目标可包括多个对比形状。目标上可具有预定图案。
[0034]确定针对二维表示中的失真的校正可包括:接收眼睛的图像，并且变换图像直到利用失真校正已知的成像装置所产生的眼睛图像对其进行登记。
[0035]确定针对二维表示中的失真的校正可包括第三方，其确定校正并接收来自第三方的校正。
[0036]将视网膜部分的二维表示转换成视网膜部分的三维表示的几何重映射可具有解析方程的形式，该解析方程将二维表示的坐标变换为三维表示的等效坐标。将视网膜部分的二维表示转换成视网膜部分的三维表示的几何重映射可具有查找表的形式，该查找表列出与三维表示的坐标等效的二维表示的坐标。三维表示的坐标可以是Cartesian坐标或者可以是球体坐标。
[0037]用来定义几何测量的视网膜部分的二维表示的一个或多个坐标可定义二维表示上的一个或多个点。可利用Cartesian坐标空间来识别二维表示上的所述点或每个点。可利用诸如鼠标之类的点击装置来在屏幕上识别二维表示上的所述点或每个点。
[0038]利用几何重映射将视网膜部分的二维表示的一个或多个坐标转换成视网膜部分的三维表示的等效坐标包括:利用几何重映射将二维表示的一个或多个点的坐标映射至二维表示的一个或多个等效点的坐标。
[0039]视网膜部分的三维表示的所述等效坐标或每个等效坐标可包括三维表示上的一个或多个点。可利用Cartesian坐标空间来识别三维表示上的所述点或每个点。可利用球体坐标空间来识别三维表示上的所述点或每个点。
[0040]视网膜部分的几何测量可包括视网膜部分的结构的距离测量。可利用二维表示的第一和第二点的坐标在视网膜部分的二维表示上定义距离几何测量。几何重映射可被用来将视网膜部分的二维表示的第一和第二点转换成视网膜部分的三维表示的第一和第二等效点。利用三维表示的第一和第二等效点来确定距离几何测量可包括利用三维表示的第一点来定义测量起始位置并利用三维表示的第二点来定义测量结束位置，以及测量三维表示的第一点和第二点之间的距离。视网膜部分的三维表示可被看作是球体以及被测量作为球体的第一和第二点之间的最短距离的第一点和第二点之间的距离。
[0041]可利用余弦方法的球形定理以相对于球体的单位(度数或弧度)测量球体上的第一和第二点之间的最短距离，即
[0042]
Δσ = arccos (siiicps siiicpr + coscps c.0sq)i' cosAX)
[0043]其中Λσ是点之间的圆心角，λ8 (ps和If (pf分别是第一和第二点的经纬度，Λ λ
是经度的绝对差。
[0044]以相对于球体的单位测量的球体上的第一和第二点之间的最短距离可利用下式转换成物理单位(mm)
[0045]d = r Δ σ
[0046]其中d是点之间的距离，r是球体的半径，Λ σ是点之间的圆心角并且以弧度给出。
[0047]可利用vincenty公式以相对于球体的单位(度数或弧度)测量球体上的第一和第二点之间的最短距离，即
【权利要求】
1.一种确定眼睛视网膜的几何测量的方法，包括: 获取眼睛视网膜的至少一部分的二维表示， 导出将视网膜部分的二维表示转换为视网膜部分的三维表示的几何重映射， 利用视网膜部分的二维表示的一个或多个坐标来在二维表示上定义视网膜的将被采取的几何测量， 利用几何重映射将视网膜部分的二维表示的所述坐标或每个坐标转换成视网膜部分的三维表示的等效坐标，以及 利用视网膜部分的三维表示的所述等效坐标或每个等效坐标来确定眼睛视网膜的几何测量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中导出将视网膜部分的二维表示转换为视网膜部分的三维表示的几何重映射包括:确定针对在产生视网膜部分的二维表示时引入视网膜部分的二维表示的失真的校正。
3.根据权利要求2所述的方法，其中通过用来产生二维表示的成像装置的光学和机械特性将失真引入视网膜部分的二维表示，而且确定针对二维表示中的失真的校正包括对成像装置的光学和机械特性建模。
4.根据权利要求3所述的方法，其中对成像装置的光学和机械特性建模包括: (i)构建包括成像装置和模型眼的成像系统的光学描述， (?)通过成像系统将射线传递至模型眼的视网膜表面上， (iii)计算视网膜表面处的射线的实际测量结果， (iv)针对射线确定成像系统的水平扫描角度和垂直扫描角度， (v)利用成像系统的水平扫描角度和垂直扫描角度计算视网膜表面处的射线的期望测量结果， (vi)针对多个其它射线重复步骤(ii)至(V)，以及 (vii)将视网膜表面处的射线的实际测量结果与视网膜表面处的射线的相应期望测量结果进行比较以确定针对成像装置的眼睛表示中的失真的校对。
5.根据权利要求4所述的方法，其中确定针对射线的水平扫描角度包括:确认用来产生射线的成像装置的水平扫描元件的角位置，并且利用其来计算针对射线的水平扫描角度。
6.根据权利要求4所述的方法，其中确定针对射线的垂直扫描角度包括:确认用来产生射线的成像装置的垂直扫描元件的角位置，并且利用其来计算针对射线的垂直扫描角度。
7.根据权利要求3至6中任意一项所述的方法，进一步包括针对模型眼的多个非零注视角确定针对成像装置的眼睛表示中的失真的校对。
8.根据权利要求2所述的方法，其中确定针对二维表示中的失真的校正包括: 建立目标， 计算目标的图像， 利用用于产生二维表示的成像装置来扫描目标以产生目标的失真图像，以及将目标的计算出的图像与目标的失真图像进行比较以确定针对成像装置的图像失真的校正。
9.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中用来定义几何测量的视网膜部分的二维表示的一个或多个坐标可定义二维表示上的一个或多个点。
10.根据权利要求9所述的方法，其中利用几何重映射将视网膜部分的二维表示的一个或多个坐标转换成视网膜部分的三维表示的等效坐标包括:利用几何重映射将二维表示的一个或多个点的坐标映射至二维表示的一个或多个等效点的坐标。
11.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中视网膜部分的几何测量包括对利用二维表示的第一和第二点的坐标定义在视网膜部分的二维表示上的视网膜部分的结构的距离测量。
12.根据权利要求11所述的方法，其中几何重映射被用来将视网膜部分的二维表示的第一和第二点转换成视网膜部分的三维表示的第一和第二等效点，而且三维表示的第一和第二等效点被用来确定距离几何测量。
13.根据权利要求1至10中任意一项所述的方法，其中视网膜部分的几何测量包括:定义在视网膜部分的二维表示上的视网膜部分的第一和第二结构之间的角度，其中利用二维表不的第一点和第二点的坐标来标记第一结构而且利用二维表不的第一点和第三点坐标来标记第二结构。
14.根据权利要求13所述的方法，其中几何重映射被用于将视网膜部分的二维表示的第一、第二和第三点转换成视网膜部分的三维表示的第一、第二和第三点等效点，而且三维表示的第一、第二和第三等效点被用于确定角度几何测量。
15.根据权利要求1至10中任意一项所述的方法，其中视网膜部分的几何测量包括利用二维表示的多个点的坐标定义在视网膜部分的二维表示上的视网膜部分的结构的面积。
16.根据权利要求15所述的方法，其中几何重映射被用于将视网膜部分的二维表示的多个点转换成视网膜部分的三维表示的多个等效点，而且三维表示的多个等效点被用于确定面积几何测量。
17.一种存储程序指令的计算机可读介质，在执行程序指令时执行根据权利要求1至16中任意一项所述的方法。
18.一种用于确定眼睛视网膜的几何测量的成像系统，包括: 成像装置，其获取眼睛视网膜的至少一部分的二维表示， 导出元件，其导出将视网膜部分的二维表示转换为视网膜部分的三维表示的几何重映射， 测量定义元件，其利用视网膜部分的二维表示的一个或多个坐标来在二维表示上定义视网膜的将被采取的几何测量， 重映射元件，其利用几何重映射将视网膜部分的二维表示的所述坐标或每个坐标转换成视网膜部分的三维表示的等效坐标，以及 测量确定元件，其利用视网膜部分的三维表示的所述等效坐标或每个等效坐标来确定眼睛视网膜的几何测量。
【文档编号】A61B3/10GK104132649SQ201410185236
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年5月4日 优先权日:2013年5月2日
【发明者】J·V·赫默特, M·维罗克 申请人:光电子有限公司