眼睛成像中的改進以及與眼睛成像相關的改進的制作方法
【專利摘要】一種眼睛成像中的改進以及與眼睛成像相關的改進。一種確定眼睛視網膜的幾何測量的方法，包括：獲取眼睛視網膜的至少一部分的二維表示(34)，導出將視網膜部分的二維表示轉換為視網膜部分的三維表示的幾何重映射(36)，利用視網膜部分的二維表示的一個或多個坐標來在二維表示上定義視網膜的將被采取的幾何測量(38)，利用幾何重映射將視網膜部分的二維表示的所述坐標或每個坐標轉換成視網膜部分的三維表示的等效坐標(40)，以及利用視網膜部分的三維表示的所述等效坐標或每個等效坐標來確定眼睛視網膜的幾何測量(42)。
【專利說明】眼睛成像中的改進以及與眼睛成像相關的改進

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及眼睛成像中的改進以及與眼睛成像相關的改進，具體涉及對眼睛的幾何測量的確定。

【背景技術】
[0002]存在各種類型的可用來獲取眼睛圖像的成像裝置，例如檢眼鏡和眼底照相機。具體地，這種裝置測量近似為球體的三維結構的眼睛視網膜。成像裝置的輸出是三維視網膜的二維圖像，因為二維圖像具有多種優(yōu)勢，而且它們可被呈現(xiàn)在計算機屏幕上并被輸出為圖片等。成像裝置檢查(例如掃描)三維視網膜并產生視網膜的二維圖像。在檢查三維視網膜時，裝置引入了失真，該失真由裝置的光學和機械特性確定。失真包括視網膜的二維圖像的一個或多個特性，例如距離、面積以及夾角。如果要求視網膜的幾何測量，例如視網膜的兩個結構之間的距離，而且該成像裝置產生的二維圖像被使用，則結果將會失真并且不精確。


【發(fā)明內容】

[0003]根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種確定眼睛視網膜的幾何測量的方法，包括:
[0004]獲取眼睛視網膜的至少一部分的二維表示，
[0005]導出將視網膜部分的二維表示轉換為視網膜部分的三維表示的幾何重映射，
[0006]利用視網膜部分的二維表示的一個或多個坐標來在二維表示上定義視網膜的將被采取的幾何測量，
[0007]利用幾何重映射將視網膜部分的二維表示的所述坐標或每個坐標轉換成視網膜部分的三維表示的等效坐標，以及
[0008]利用視網膜部分的三維表示的所述等效坐標或每個等效坐標來確定眼睛視網膜的幾何測量。
[0009]導出將視網膜部分的二維表示轉換為視網膜部分的三維表示的幾何重映射可包括:確定針對在產生視網膜部分的二維表示時引入視網膜部分的二維表示的失真的校正。失真可通過用來產生二維表示的成像裝置的光學和機械特性而引入視網膜部分的二維表
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[0010]確定針對二維表示中的失真的校正可包括對成像裝置的光學和機械特性建模。
[0011]對成像裝置的光學和機械特性建?？砂?
[0012](i)構建包括成像裝置和模型眼的成像系統(tǒng)的光學描述，
[0013](ii)通過成像系統(tǒng)將射線傳遞至模型眼的視網膜表面上，
[0014](iii)計算視網膜表面處的射線的實際測量結果，
[0015](iv)針對射線確定成像系統(tǒng)的水平掃描角度和垂直掃描角度，
[0016](V)利用成像系統(tǒng)的水平掃描角度和垂直掃描角度計算視網膜表面處的射線的期望測量結果，
[0017](vi)針對多個其它射線重復步驟(ii)至(V)，以及
[0018](vii)將視網膜表面處的射線的實際測量結果與視網膜表面處的射線的相應期望測量結果進行比較以確定針對成像裝置的眼睛表示中的失真的校對。
[0019]構建包括成像裝置和模型眼的成像系統(tǒng)的光學描述可包括確定成像裝置的光路特性，確定模型眼的光路特性并且將光路特性關聯(lián)起來以給出成像系統(tǒng)的光路特性。確定成像裝置的光路特性可包括確認成像裝置的具有光路效應的組件，確認成像裝置中組件的順序，建立數學函數以描述每個組件隨時間變化的光路特性，按順序關聯(lián)組件的光路特性以給出成像裝置的光路特性。確定模型眼的光路特性可包括確認模型眼中具有光路效應的組件，確認模型眼中組件的順序，建立數學函數以描述每個組件的光路特性，按順序關聯(lián)組件的光路特性以給出模型眼的光路特性。
[0020]通過成像系統(tǒng)將射線傳遞至模型眼的視網膜表面上可包括使用射線追蹤系統(tǒng)。射線追蹤系統(tǒng)可以是可商用的射線追蹤系統(tǒng)，例如Zemax。使用射線追蹤系統(tǒng)可包括將成像系統(tǒng)的光學描述載入射線追蹤系統(tǒng)并針對每個射線確定通過成像系統(tǒng)的路徑。計算在視網膜表面處的每個射線的實際測量結果可包括計算每個射線與視網膜表面的交叉點的坐標。
[0021]確定針對射線的水平掃描角度可包括確認用來產生射線的成像裝置的水平掃描元件的角位置，并且利用其來計算針對射線的水平掃描角度。確定針對射線的垂直掃描角度可包括確認用來產生射線的成像裝置的垂直掃描元件的角位置，并且利用其來計算針對射線的垂直掃描角度。
[0022]算視網膜表面處的每個射線的期望測量結果可包括使用成像系統(tǒng)的水平掃描角度和垂直掃描角度來計算個射線與視網膜表面的交叉點的坐標。
[0023]確定針對成像裝置的眼睛表示中的失真的校對可包括導出解析變換，該解析變換將模型眼的視網膜表面處的射線的實際測量結果映射至模型眼的視網膜表面處的射線的相應期望測量結果。確定針對成像裝置的眼睛表示中的失真的校對可包括構建校正查找表(LUT)，該校正查找表包括針對多個射線的每個的模型眼的視網膜表面處的射線的實際位置相對于模型眼的視網膜表面處的射線的實際位置。
[0024]用于確定針對二維表示中的失真的校對的方法可進一步包括針對模型眼的多個非零注視角確定針對成像裝置的眼睛表示中的失真的校對。對于每個非零注視角，其還可包括模型眼的中央凹(fovial)位置來測量注視角?？舍槍Χ鄠€非零注視角中的每一個來構建校正LUT。
[0025]確定針對二維表示中的失真的校正可包括:
[0026]建立目標，
[0027]計算目標的圖像，
[0028]利用用于產生二維表示的成像裝置來掃描目標以產生目標的失真圖像，以及
[0029]將目標的計算出的圖像與目標的失真圖像進行比較以確定針對成像裝置的圖像失真的校正。
[0030]計算目標的圖像可包括計算目標的圖像的多個點的坐標。掃描目標可包括通過成像裝置傳遞多個射線以確定目標的失真圖像的多個點的坐標。
[0031]將目標的計算出的圖像與目標的失真圖像進行比較可包括將目標的計算出的圖像的點與目標的失真圖像相應點進行比較。
[0032]確定針對成像裝置的圖像失真的校正可包括導出解析變換，該解析變換將目標的失真圖像的點的坐標映射至目標的計算出的圖像的相應點的坐標。確定針對成像裝置的圖像失真的校正可包括構建校正查找表，該校正查找表包括針對目標的失真圖像的多個可能點中的每個的失真圖像的可能點的坐標相對于目標的計算出的圖像的相應點的坐標。
[0033]目標可包括多個對比形狀。目標上可具有預定圖案。
[0034]確定針對二維表示中的失真的校正可包括:接收眼睛的圖像，并且變換圖像直到利用失真校正已知的成像裝置所產生的眼睛圖像對其進行登記。
[0035]確定針對二維表示中的失真的校正可包括第三方，其確定校正并接收來自第三方的校正。
[0036]將視網膜部分的二維表示轉換成視網膜部分的三維表示的幾何重映射可具有解析方程的形式，該解析方程將二維表示的坐標變換為三維表示的等效坐標。將視網膜部分的二維表示轉換成視網膜部分的三維表示的幾何重映射可具有查找表的形式，該查找表列出與三維表示的坐標等效的二維表示的坐標。三維表示的坐標可以是Cartesian坐標或者可以是球體坐標。
[0037]用來定義幾何測量的視網膜部分的二維表示的一個或多個坐標可定義二維表示上的一個或多個點?？衫肅artesian坐標空間來識別二維表示上的所述點或每個點?？衫弥T如鼠標之類的點擊裝置來在屏幕上識別二維表示上的所述點或每個點。
[0038]利用幾何重映射將視網膜部分的二維表示的一個或多個坐標轉換成視網膜部分的三維表示的等效坐標包括:利用幾何重映射將二維表示的一個或多個點的坐標映射至二維表示的一個或多個等效點的坐標。
[0039]視網膜部分的三維表示的所述等效坐標或每個等效坐標可包括三維表示上的一個或多個點?？衫肅artesian坐標空間來識別三維表示上的所述點或每個點?？衫们蝮w坐標空間來識別三維表示上的所述點或每個點。
[0040]視網膜部分的幾何測量可包括視網膜部分的結構的距離測量?？衫枚S表示的第一和第二點的坐標在視網膜部分的二維表示上定義距離幾何測量。幾何重映射可被用來將視網膜部分的二維表示的第一和第二點轉換成視網膜部分的三維表示的第一和第二等效點。利用三維表示的第一和第二等效點來確定距離幾何測量可包括利用三維表示的第一點來定義測量起始位置并利用三維表示的第二點來定義測量結束位置，以及測量三維表示的第一點和第二點之間的距離。視網膜部分的三維表示可被看作是球體以及被測量作為球體的第一和第二點之間的最短距離的第一點和第二點之間的距離。
[0041]可利用余弦方法的球形定理以相對于球體的單位(度數或弧度)測量球體上的第一和第二點之間的最短距離，即
[0042]
Δσ = arccos (siiicps siiicpr + coscps c.0sq)i' cosAX)
[0043]其中Λσ是點之間的圓心角，λ8 (ps和If (pf分別是第一和第二點的經緯度，Λ λ
是經度的絕對差。
[0044]以相對于球體的單位測量的球體上的第一和第二點之間的最短距離可利用下式轉換成物理單位(mm)
[0045]d = r Δ σ
[0046]其中d是點之間的距離，r是球體的半徑，Λ σ是點之間的圓心角并且以弧度給出。
[0047]可利用vincenty公式以相對于球體的單位(度數或弧度)測量球體上的第一和第二點之間的最短距離，即

【權利要求】
1.一種確定眼睛視網膜的幾何測量的方法，包括: 獲取眼睛視網膜的至少一部分的二維表示， 導出將視網膜部分的二維表示轉換為視網膜部分的三維表示的幾何重映射， 利用視網膜部分的二維表示的一個或多個坐標來在二維表示上定義視網膜的將被采取的幾何測量， 利用幾何重映射將視網膜部分的二維表示的所述坐標或每個坐標轉換成視網膜部分的三維表示的等效坐標，以及 利用視網膜部分的三維表示的所述等效坐標或每個等效坐標來確定眼睛視網膜的幾何測量。
2.根據權利要求1所述的方法，其中導出將視網膜部分的二維表示轉換為視網膜部分的三維表示的幾何重映射包括:確定針對在產生視網膜部分的二維表示時引入視網膜部分的二維表示的失真的校正。
3.根據權利要求2所述的方法，其中通過用來產生二維表示的成像裝置的光學和機械特性將失真引入視網膜部分的二維表示，而且確定針對二維表示中的失真的校正包括對成像裝置的光學和機械特性建模。
4.根據權利要求3所述的方法，其中對成像裝置的光學和機械特性建模包括: (i)構建包括成像裝置和模型眼的成像系統(tǒng)的光學描述， (?)通過成像系統(tǒng)將射線傳遞至模型眼的視網膜表面上， (iii)計算視網膜表面處的射線的實際測量結果， (iv)針對射線確定成像系統(tǒng)的水平掃描角度和垂直掃描角度， (v)利用成像系統(tǒng)的水平掃描角度和垂直掃描角度計算視網膜表面處的射線的期望測量結果， (vi)針對多個其它射線重復步驟(ii)至(V)，以及 (vii)將視網膜表面處的射線的實際測量結果與視網膜表面處的射線的相應期望測量結果進行比較以確定針對成像裝置的眼睛表示中的失真的校對。
5.根據權利要求4所述的方法，其中確定針對射線的水平掃描角度包括:確認用來產生射線的成像裝置的水平掃描元件的角位置，并且利用其來計算針對射線的水平掃描角度。
6.根據權利要求4所述的方法，其中確定針對射線的垂直掃描角度包括:確認用來產生射線的成像裝置的垂直掃描元件的角位置，并且利用其來計算針對射線的垂直掃描角度。
7.根據權利要求3至6中任意一項所述的方法，進一步包括針對模型眼的多個非零注視角確定針對成像裝置的眼睛表示中的失真的校對。
8.根據權利要求2所述的方法，其中確定針對二維表示中的失真的校正包括: 建立目標， 計算目標的圖像， 利用用于產生二維表示的成像裝置來掃描目標以產生目標的失真圖像，以及將目標的計算出的圖像與目標的失真圖像進行比較以確定針對成像裝置的圖像失真的校正。
9.根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中用來定義幾何測量的視網膜部分的二維表示的一個或多個坐標可定義二維表示上的一個或多個點。
10.根據權利要求9所述的方法，其中利用幾何重映射將視網膜部分的二維表示的一個或多個坐標轉換成視網膜部分的三維表示的等效坐標包括:利用幾何重映射將二維表示的一個或多個點的坐標映射至二維表示的一個或多個等效點的坐標。
11.根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中視網膜部分的幾何測量包括對利用二維表示的第一和第二點的坐標定義在視網膜部分的二維表示上的視網膜部分的結構的距離測量。
12.根據權利要求11所述的方法，其中幾何重映射被用來將視網膜部分的二維表示的第一和第二點轉換成視網膜部分的三維表示的第一和第二等效點，而且三維表示的第一和第二等效點被用來確定距離幾何測量。
13.根據權利要求1至10中任意一項所述的方法，其中視網膜部分的幾何測量包括:定義在視網膜部分的二維表示上的視網膜部分的第一和第二結構之間的角度，其中利用二維表不的第一點和第二點的坐標來標記第一結構而且利用二維表不的第一點和第三點坐標來標記第二結構。
14.根據權利要求13所述的方法，其中幾何重映射被用于將視網膜部分的二維表示的第一、第二和第三點轉換成視網膜部分的三維表示的第一、第二和第三點等效點，而且三維表示的第一、第二和第三等效點被用于確定角度幾何測量。
15.根據權利要求1至10中任意一項所述的方法，其中視網膜部分的幾何測量包括利用二維表示的多個點的坐標定義在視網膜部分的二維表示上的視網膜部分的結構的面積。
16.根據權利要求15所述的方法，其中幾何重映射被用于將視網膜部分的二維表示的多個點轉換成視網膜部分的三維表示的多個等效點，而且三維表示的多個等效點被用于確定面積幾何測量。
17.一種存儲程序指令的計算機可讀介質，在執(zhí)行程序指令時執(zhí)行根據權利要求1至16中任意一項所述的方法。
18.一種用于確定眼睛視網膜的幾何測量的成像系統(tǒng)，包括: 成像裝置，其獲取眼睛視網膜的至少一部分的二維表示， 導出元件，其導出將視網膜部分的二維表示轉換為視網膜部分的三維表示的幾何重映射， 測量定義元件，其利用視網膜部分的二維表示的一個或多個坐標來在二維表示上定義視網膜的將被采取的幾何測量， 重映射元件，其利用幾何重映射將視網膜部分的二維表示的所述坐標或每個坐標轉換成視網膜部分的三維表示的等效坐標，以及 測量確定元件，其利用視網膜部分的三維表示的所述等效坐標或每個等效坐標來確定眼睛視網膜的幾何測量。
【文檔編號】A61B3/10GK104132649SQ201410185236
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權日:2013年5月2日
【發(fā)明者】J·V·赫默特, M·維羅克 申請人:光電子有限公司