[发明专利]基于便携式数字化眼底照相机的视网膜血管三维重建方法

说明书

本发明属于医学图像处理及应用领域，提供了一种基于便携式数字化眼底照相机的视网膜血管三维重建方法。本发明首先使用便携式数字化眼底图像，利用照相机位移拍摄两幅眼底图像，要求两幅图像都包含视网膜视神经盘结构，并产生一定的偏移量；然后对视网膜血管进行分割并进行特征点的提取，并用本发明的基于视网膜血管解剖层次特征点匹配与三维血管重建模型对视网膜血管进行三维重建。本发明的方法能够对现有的基于二维的眼底血管观察和分析提供一种新的补充。

技术领域

本发明涉及医学图像处理及应用领域，特别是涉及一种基于便携式数字化眼底照相机的视网膜血管三维重建方法。

背景技术

眼底视网膜微血管是人体的血管循环系统的一部分，由于可以通过眼底镜直接进行观察，对于临床许多影响心血管系统的疾病如糖尿病、高血压等的早期诊断与预后评判具有重要意义。传统的眼底检查模式是由眼科医师在患者散瞳后直接检查眼底进行观察，但是对眼底的改变不能进行有效的记录。近年来随着数字化技术不断发展，数字照相可以对图像进行方便的获取、保存和传输。数字眼底照相机因为可以对眼底图像进行数字化采集，广泛应用于临床和社区的眼底检查，对于眼部已经全身的疾病监测具有重要意义

但是国内外现有的眼底影像仪器一般只能得到眼底的二维图像，眼科读片人员基于该二维的眼底图像上的结构和异常进行观察和分析。而眼球本身是三维的球形结构，形成的投影二维图像难以准确的反映血管的定量改变。因此，如果能在现有的数字眼底镜基础上将眼底重要的血管结构三维重建出来，具有重要的意义。目前，国内外对眼底图像三维重建的研究尚未开展。

庞云阶等【傅晓烨，田景成，庞云阶.一种眼底图象的三维重建方法[J].中国图象图形学报1997,2(7):509-511】，根据二维图像构造中间几何图素，用传统的计算机图形学技术绘制了眼底的三维示意图，开始了基于眼底图像三维重建的研究。这种方法对逆投影重建具有一定的参考价值，但是它仅使用中间几何图素代表血管的粗细和走向，因此不能真实重建正常的眼底，也不能重现眼底的疾病改变，因此实际临床意义不大。

Corona等【Corona,E.,Mitra,S.,Wilson,M.,etal.Digital stereo imageanalyzer forgeneratingautomated 3-D measures ofopticdisc deformationinglaucoma[J].IEEE Transactions on MedicalImaging,2002,21(10):1244-1253.】研究了青光眼视盘畸形的局部三维图像重建，采用眼底相机的偏心角采集得到眼底视盘的立体观测图像，结合功率倒谱和零均值归一化互相关算法得到视盘的深度信息。

Deguchi等【Deguchi,K.,Kawamata,D.,Mizutani,K.,etal.3D fundus shapereconstructionanddisplayfrom stereo fundus images[J].IEICE TransactionsonInformation andSystems,2000,E83D(7):1408-1414.】将接触式放大镜与眼底相机的透镜组用单个透镜模型代替，计算得到透镜模型参数，采用眼底相机转动微小角度拍摄得到立体眼底图像组，三维恢复并显示了眼底图像。

李超等【李超,梁斌,陈武凡,吴德正.由二维眼底正投影图像向三维曲面逆投影成像的重建算法[J].中国生物医学工程学报,2002,21(4):346-350.】认为，如果在底片上清晰成像，那么眼底必位于焦点上，提出了中心扩散逆投影方法，先找出眼底图像上黄斑区的中心，直接定位于三维曲面的中心位置，然后按照对应关系把黄斑中心周围的点定位于曲面上相应位置。

陈骥等【陈骥,彭承琳.眼底图像的三维重建[J].生物医学工程学杂志,2008,25(01):177-181.】将眼球分为正常眼球与屈光异常眼，采用投影逆变换方法，正常眼球模拟为圆球，半径采用经验值，屈光异常眼模拟为椭球体，长短轴采用眼科超声检查仪测量得到。