基于多波长激光扫描系统的眼底炫彩成像方法及系统与流程

本技术涉及图像处理，尤其涉及一种基于多波长激光扫描系统的眼底炫彩成像方法及系统。

背景技术：

1、多波长激光炫彩眼底成像技术(multicolor imaging,mci)是一种基于共聚焦激光扫描眼底镜(sslo)拍摄的不同波长图像融合形成的眼底图像技术。该技术通过利用不同波长激光对眼底组织的不同穿透力，获取不同深度和层次的组织结构反射信号，从而形成高分辨率的彩色眼底图像，例如蓝色激光由于波长较短，主要显示视网膜表层组织，绿色激光主要显示内层视网膜，而红色激光波长最长，穿透视网膜组织能力最强，主要显示外层视网膜以及脉络膜结构。多波长激光炫彩眼底成像技术的主要发展方向有两个：一是增加眼底成像范围，以捕捉更多的眼底细节；二是通过多模态融合成像，增加图像信息量，帮助医生更全面地进行疾病诊断。

2、传统光学眼底相机通过一次性向整个视网膜照射具有各种波长成分的白色光，捕捉所有反射光并进行图像信息处理。然而，这种方法捕捉的反射光中包括各层发出的散射光，可能导致整体图像模糊不清并含有混杂信号。此外，传统眼底相机在使用时，瞳孔的大小将直接影响到达眼底的拍摄光线。炫彩成像与传统眼底照相不同，采用共焦激光技术只获取透过针孔的反射光，不受散射光和焦点面以外的混杂光的影响，可以获得高对比度的焦平面高清图像。由于是激光扫描成像，炫彩成像不受瞳孔大小影响，整个后极部眼底均清晰可见，并可获得以像素为单位的高清图像信息。

3、尽管多波长激光炫彩眼底成像技术在图像质量和细节捕捉方面相较于传统光学眼底相机成像技术具有显著优势，但由于多波长激光拍摄存在时间差，患者难免会出现眼保持较差或者患眼屈光介质浑浊等状况，采集到的多波长图像会因眼动而产生偏移，并对图像配准和融合造成了影响，从而容易出现血管重影和图像边缘红绿伪色的问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种基于多波长激光扫描系统的眼底炫彩成像方法及系统，解决了传统眼底成像中由于眼动导致的图像配准和融合问题，减少了血管重影和边缘伪色现象。本技术提供如下技术方案：

2、第一方面，本技术提供一种基于多波长激光扫描系统的眼底炫彩成像方法，所述方法包括：

3、获取单色激光图像，其中所述单色激光图像包括红色激光图像、蓝色激光图像和绿色激光图像，提取蓝/绿色激光图像中的血管结构图像；

4、选定眼球运动不一致的分界线，对所述蓝/绿色激光图像中的血管结构图像进行分区；

5、对所述分区后的蓝/绿色激光图像的血管结构图像分别进行配准，得到配准后的蓝/绿色激光图像；

6、使用红色激光图像对所述配准后的蓝/绿色激光图像进行边缘填补；

7、将所述红色激光图像以及边缘填补后的蓝/绿色激光图像分别放入炫彩图像对应的通道，形成眼底炫彩图像。

8、在一个具体的可实施方案中，所述获取单色激光图像，其中所述单色激光图像包括红色激光图像、蓝色激光图像和绿色激光图像，提取蓝/绿色激光图像中的血管结构图像包括：

9、对蓝色激光图像和绿色激光图像分别进行高斯滤波处理；

10、对蓝色和绿色激光图像进行自适应直方图增强和gamma曲线拉伸；

11、对处理后的图像进行模糊处理，将处理图像与增强图像按一定比例叠加，得到最终的增强图；

12、不同激光光源灰度图像依据图像平均灰度选定阈值，将图像中灰度值大于阈值的像素标记为血管结构，得到蓝/绿色激光图像中的血管结构图像。

13、在一个具体的可实施方案中，所述对蓝色和绿色激光图像进行自适应直方图增强和gamma曲线拉伸包括：

14、通过分块处理图像，并对每个块进行直方图均衡化，对比度限制和块大小需要根据具体图像进行调整；

15、经过自适应直方图增强处理后的图像通过调整gamma值进行gamma曲线拉伸。

16、在一个具体的可实施方案中，所述选定眼球运动不一致的分界线，对所述蓝/绿色激光图像中的血管结构图像进行分区包括：

17、将处理得到的蓝色和绿色激光图像进行纵向分块，形成块集合{block1,block2,block3,...}；

18、对每个块进行计算其与基准图像的互信息值，并比较每个块与基准图像的互信息值，得到一个差值序列{d1,d2,d3,...}；

19、分析差值序列，当差值连续小于或大于某一预设的阈值时，认定这一位置为眼球运动不一致的分界线，根据确定的分界线，将图像分为两个部分。

20、在一个具体的可实施方案中，所述对所述分区后的蓝/绿色激光图像的血管结构图像分别进行配准，得到配准后的蓝/绿色激光图像包括：

21、在分区后的每个蓝/绿色激光图像的血管结构图像区域中，通过角点检测算法获得特征点；使用ransac算法消除误匹配的特征点；再根据经过ransac筛选的匹配特征点，估计变换矩阵，进行刚性配准；

22、采用稠密金字塔光流法计算浮动图像基于基准图像的逐像素光流量，稠密金字塔光流法通过构建图像的多尺度金字塔，逐级计算并传播光流量，得到每个像素的精确位移量；根据计算得到的光流量，对浮动图像进行逐像素映射，将其精确配准到基准图像上，完成二次精矫正。

23、在一个具体的可实施方案中，所述使用红色激光图像对所述配准后的蓝/绿色激光图像进行边缘填补包括：

24、将待配准的蓝绿激光图像和参考的红色激光图像分别进行二值化处理通过对二值化图像进行差分运算，得到需要填补的区域范围；提出环形比例填充的方法，以图像中心点为原点，根据待填补区域到原点的距离关系，确定红色激光图像与配准后蓝绿激光图像的填补比例，所述红色激光图像与配准后蓝绿激光图像的填补比例的计算公式如下：

25、

26、pixel＝fred*redpixel+(1-fred)*bluepixel

27、其中，dis为待填充像素点到原点的距离，fraduis为无需填充的圆半径，feclosion为需要填充的环形区域到原点的最大外径,meanflo为配准图像(蓝/绿色激光图像)的平均灰度，meanref为参考图(红色激光图像)的平均灰度，pixel为待填充区域像素点位置的灰度值，redpixel为该像素点位置参考图的灰度值，bluepixel为该像素点位置配准图的灰度值。

28、在一个具体的可实施方案中，所述将所述红色激光图像以及边缘填补后的蓝/绿色激光图像分别放入炫彩图像对应的通道，形成眼底炫彩图像包括：

29、将原始红色激光图像和边缘填补后的蓝/绿色激光图像分别放入炫彩图像的红、蓝、绿三个通道，调整各通道的颜色平衡，形成最终的眼底炫彩图像。

30、第二方面，本技术提供一种基于多波长激光扫描系统的眼底炫彩成像系统，采用如下的技术方案：

31、一种基于多波长激光扫描系统的眼底炫彩成像系统，包括：

32、图像提取模块，用于获取单色激光图像，其中所述单色激光图像包括红色激光图像、蓝色激光图像和绿色激光图像，提取蓝/绿色激光图像中的血管结构图像；

33、图像分区模块，用于选定眼球运动不一致的分界线，对所述蓝/绿色激光图像中的血管结构图像进行分区；

34、图像配准模块，用于对所述分区后的蓝/绿色激光图像的血管结构图像分别进行配准，得到配准后的蓝/绿色激光图像；

35、边缘填充模块，用于使用红色激光图像对所述配准后的蓝/绿色激光图像进行边缘填补；

36、图像融合模块，用于将所述红色激光图像以及边缘填补后的蓝/绿色激光图像分别放入炫彩图像对应的通道，形成眼底炫彩图像。

37、第三方面，本技术提供一种电子设备，所述设备包括处理器和存储器；所述存储器中存储有程序，所述程序由所述处理器加载并执行以实现如第一方面所述的一种基于多波长激光扫描系统的眼底炫彩成像方法。

38、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有程序，所述程序被处理器执行时用于实现如第一方面所述的一种基于多波长激光扫描系统的眼底炫彩成像方法。

39、综上所述，本技术的有益效果至少包括：

40、1)通过分区配准策略和稠密光流法精矫正，有效解决了眼球运动引起的图像偏移和形变问题，确保了多波长激光图像中血管结构的精确对齐，从而减少了血管重影和图像边缘不自然的现象。

41、2)利用红色激光图像对配准后的蓝/绿色激光图像进行环形比例填充，有效解决了眼动造成的边缘视角缺失问题。这种填补方式不仅使得图像边缘过渡自然，而且保持了图像的整体一致性，避免了填补区域出现生硬连接和不自然色彩的问题。

42、3)将经过配准和填补处理的红色、蓝色和绿色激光图像分别放入炫彩图像的通道，通过调整颜色平衡和对比度，生成了视觉上自然和具有高质量细节表现的眼底炫彩图像。这种技术提升了眼底成像的清晰度和信息量，为眼科医生提供了更可靠的诊断工具。

43、提出了一种基于多波长激光扫描系统的眼底炫彩成像方法。该方法通过获取单色激光图像，提取蓝/绿色激光图像中的血管结构图像，并采用分区配准策略，逐步进行粗配准和精确配准，最终利用红色激光图像对配准后的蓝/绿色激光图像进行边缘填补，形成高质量的炫彩眼底图像。通过纵向分块并计算互信息值，确定眼球运动不一致的分界线，将图像分为两个部分。对每个分区分别进行配准，利用角点检测和ransac算法消除误匹配，确保配准的精度。此步骤解决了眼动引起的图像对齐问题，减少了血管重影现象。在粗配准的基础上，采用稠密金字塔光流法计算逐像素的光流量，对浮动图像进行精确配准，消除细微的帧内形变。此步骤进一步提高了图像的对齐精度，确保多波长图像之间的细节一致。利用红色激光图像对配准后的蓝/绿色激光图像进行边缘填补，采用环形比例填充方法，确保填补区域的自然过渡，避免边缘锯齿状和色彩不自然的问题。此步骤解决了因眼动造成的边缘缺失和填补生硬的问题，提升了图像整体的质量和一致性。解决了传统眼底成像中由于眼动导致的图像配准和融合问题，减少了血管重影和边缘伪色现象，提高了图像的分辨率和细节表现，为眼底疾病的诊断提供了更可靠的图像基础。

44、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。