[發明專利]一種快速提高眼科光學相干斷層掃描成像設備分辨率的方法

有效

• 申請號: 201610829933.0
• 申請日: 2016-09-19
• 公開（公告）號: CN106419828B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 王兆宏;王仁薰
• 申請（專利權）人: 蘇州軒睿醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B3/10
• 分類號: A61B3/10
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發明涉及光學醫用設備領域，特別涉及一種快速提高眼科光學相干斷層掃描成像設備分辨率的方法。

背景技術

近年來，光學相干斷層掃描成像設備在眼科已經廣泛應用，而很多情況下，光學相干斷層掃描成像設備能夠給眼科醫生提供分層結構的圖像，能夠看到眼睛內部每一層(比如視網膜)的情況，但是卻很難快速看清楚每一層某個局部的細節(比如視神經)。

這是由于人眼透鏡(瞳孔)到眼底的距離較長(2cm左右，不同人略有不同)，人眼透鏡的尺寸約為2～2.4mm，因此在眼底成像時的光斑聚焦直徑通常為十幾微米，因此利用光學相干斷層掃描成像設備對人眼進行檢查時眼底成像的結構細節(微米量級)就難以觀察，不利于疾病的早期診斷和治療。已有的光學相干斷層掃描成像設備提高分辨率的方法是通過相位調整，該方法在進行眼科檢查時每掃描一次需要進行一次相位調整，速度較慢，很難實現快速的高分辨率成像。如何提高設備的橫向分辨率，為醫生快速提供更準確的細節信息，是眼科光學相干斷層掃描成像設備需要解決的科學問題。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種快速提高眼科光學相干斷層掃描成像設備橫向分辨率的方法，將亞像素偏移的超分辨率重建方法，應用于眼科光學相干斷層掃描成像設備中，既避免了增加昂貴復雜的硬件設計成本，又實現了快速提高眼科光學相干斷層掃描成像設備的橫向分辨率。

為實現上述目的，本發明的快速提高眼科光學相干斷層掃描成像設備分辨率的方法，包括以下步驟：

一種快速提高眼科光學相干斷層掃描成像設備分辨率的方法，包括以下步驟：

步驟一：理想的高分辨率圖像的數學表達式用X(x,y)來描述；

步驟二：進行C-掃描，實際成像用Y(x,y)描述，Y(x,y)為包含光學模糊抖動各種噪聲的低分辨率圖像；

步驟三：對x-y面進行輕微的位置偏移，進行C-掃描，位置偏移后掃描，獲得新的掃描圖像；該位置偏移為亞像素偏移，其偏移量通常不超過一個像素。

步驟四：重復步驟三，第i次掃描獲得的圖像用Yi(x,y)描述；

步驟五：將分辨率圖像Yi(x，y)劃分為相同尺寸和大小的若干個網格，每個網格中包含的圖像信息用矩陣來進行數學描述；利用K-SVD模型進行圖像互信息融合，通過對N幀圖像的升采樣，將圖像稀疏化去除噪聲，獲得非反卷積的圖像Z(x,y)。

步驟六：利用梯度算法建立亞像素偏移模型，構建偏移函數G，通過求解偏移函數G獲得每個網格的圖像像素值，來最終得到高分辨率圖像X(x,y)。該方法的具體內容是；首先利用梯度算法建立亞像素偏移模型，構建偏移函數G，每一個單元G代表了X中的一個單元，是所有低分辨率網格的效果綜合。。

其中，

F_i為高分辨率圖像X網格和第i個圖像Z網格之間的幾何偏移因子，F_i^TD^T代表從經亞像素偏移和零填充之后的低分辨率到高分辨率網格，D^T是降采樣因子。

G對應的每一個單元都可能是下面三種情況之一：來自于零填充的填充0，X里的一個像素比對應位置Y貢獻大的填充+1.X里的一個像素比對應位置貢獻的位置Y貢獻小的填充-1.因此通過求解G＝0或G＝1或G＝-1，意味著每一個X單元都通過低分辨率框架的中位數求解。這就意味著通過求解偏移函數進行計算每個網格的圖像像素值，來最終得到高分辨率圖像X。

步驟三的重復次數越多，最終設備的成像分辨率越高。但重復次數多，會勢必使得最終成像所花的時間長。因此通常所用的重復掃描次數不超過10次。

本發明將利用K-SVD模型圖像互信息融合和亞像素偏移技術用于頻域光學相干斷層掃描成像設備的成像系統中，能夠很好的避免由于病人在檢查過程中抖動造成的圖像模糊或偏移以及圖像分辨率不高、高分辨率圖像成像速度慢的問題，而且該發明不增加硬件成本。

附圖說明

圖1是本發明一種快速提高眼科光學相干斷層掃描成像設備分辨率的方法的流程圖。

圖2是多幀圖像互信息融合配置到網格中的示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作更進一步的說明。

具體實施流程如圖1所示，包括如下步驟：

第一步：輸入受到形變、模糊、抖動、電和附加噪聲污染的低分辨率圖像；

第二歩：判斷輸入圖像的數量，總圖像幀數用N表示；