[发明专利]一种基于明暗度恢复重建眼底三维结构的方法

说明书

本发明涉及一种基于明暗度恢复重建眼底三维结构的方法，包括以下步骤：1)获取二维眼底图像；2)利用明暗恢复形状法对所获得的二维眼底图像进行计算，获得眼底表面的表面法向量：通过类白平衡技术，寻找并利用图像中的最亮区域，消除漫反射图像中存在的光源光谱成分，获得眼底表面的反射特性图像，对所述反射特性图像进行光强不均匀性的预处理，提取眼底血管网络拓扑结构，根据眼底图像的亮度信息计算出眼底表面的表面法向量三维数据表达式；3)根据所述表面法向量重建眼底三维结构。与现有技术相比，本发明只需要眼底照相机提供的二维图像，就可以获得眼底结构的三维描述，具有应用方便，操作简单，成本低，不需要复杂设备等优点。

技术领域

本发明涉及光学非接触式测量技术领域，涉及一种眼底三维结构重建，尤其是涉及一种基于明暗度恢复重建眼底三维结构的方法。

背景技术

由于电子产品的广泛普及以及人们饮食水平的提高，青光眼﹑高血压和糖尿病的发病率越来越高，严重威胁到了人们的生活质量。眼底摄像检查可以直接观测到分布在眼底视网膜上的毛细血管和视神经结构，所以眼底摄像检查对这些疾病的早期诊断和治疗随访都具有重要意义。

目前市面上对眼底结构进行采像分析的设备有眼底照相机和光学相干层析技术。眼底照相机价格便宜，应用比较广泛，基本上有一定规模的医院都会采用。但其拍摄出的是眼底生理结构的二维投影图片，并不能直接获得眼底结构的三维信息。在对所拍摄图片进行眼底病变分析时，需要医生具有丰富的专业知识，但易受到主观因素的影响。光学相干层析技术是一种对眼底进行三维断层成像的设备，其成像分辨率较高，但图像采集和分析要求的条件很高，整个检查价格昂贵，适用于一些大型专科医院。

因此，需要研发一种既能保证分辨率又具有一定价格优势的眼底图像处理方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种应用方便、操作简单、成本低的基于明暗度恢复重建眼底三维结构的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于明暗度恢复重建眼底三维结构的方法，包括以下步骤：

1)获取二维眼底图像；

2)利用明暗恢复形状法对所获得的二维眼底图像进行计算，获得眼底表面的表面法向量；

3)根据所述表面法向量重建眼底三维结构。

所述步骤1)中获取的二维眼底图像为待检测眼底的漫反射图像。

所述步骤1)中获取的二维眼底图像为单幅同轴图像。

所述步骤2)中，利用明暗恢复形状法对所获得的二维眼底图像进行计算具体为：

201)通过类白平衡技术，寻找并利用图像中的最亮区域，消除漫反射图像中存在的光源光谱成分，获得眼底表面的反射特性图像；

202)对所述反射特性图像进行光强不均匀性的预处理，提取眼底血管网络拓扑结构，基于明暗形状恢复方法，根据眼底图像的亮度信息计算出眼底表面的表面法向量三维数据表达式。

所述步骤201)中，获得眼底表面的反射特性图像时，根据照明系统和眼底视网膜之间的空间映射关系，建立眼底表面每个点的光学反射特征方程。

所述步骤202)中，采用双色理论提取眼底血管网络拓扑结构。

该方法还包括：根据获取的眼底三维结构进行图像分割确定视盘、视杯的边界。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明利用眼底图像的明暗信息，计算眼底的表面法向量，利用表面法向量精确、方便地得到眼底图像的三维可视化信息，或根据眼底的表面法向量实现对眼底三维结构的重建，从而实现眼底结构的三维显示和辅助诊疗等目的；