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应用于眼底成像的可见光瞳孔定位与对准方法

邢利娜 孔文 唐宁 陈一巍 史国华 何益

邢利娜, 孔文, 唐宁, 陈一巍, 史国华, 何益. 应用于眼底成像的可见光瞳孔定位与对准方法[J]. 中国光学(中英文). doi: 10.37188/CO.2024-0065
引用本文: 邢利娜, 孔文, 唐宁, 陈一巍, 史国华, 何益. 应用于眼底成像的可见光瞳孔定位与对准方法[J]. 中国光学(中英文). doi: 10.37188/CO.2024-0065
XING Li-na, KONG Wen, TANG Ning, CHEN Yi-wei, SHI Guo-hua, HE Yi. Visible light pupil localization and alignment method for fundus imaging[J]. Chinese Optics. doi: 10.37188/CO.2024-0065
Citation: XING Li-na, KONG Wen, TANG Ning, CHEN Yi-wei, SHI Guo-hua, HE Yi. Visible light pupil localization and alignment method for fundus imaging[J]. Chinese Optics. doi: 10.37188/CO.2024-0065

应用于眼底成像的可见光瞳孔定位与对准方法

doi: 10.37188/CO.2024-0065
基金项目: 国家重点研发计划(No. 2021YFC2401401);国家自然科学基金项目(No. 62075235);中国科学院青年创新促进会(No. 2019320);中国科学院战略性先导科技专项(No. XDA16021304)
详细信息
    作者简介:

    邢利娜(1985—),女,河南洛阳人,在读博士研究生,副研究员,主要从事光学成像、高分辨率眼科成像与检测等方面的研究。E-mail:xingln@sibet.ac.cn

    孔 文(1992—),男,山东枣庄人,在读博士生,主要从事光学眼科成像方面的研究。E-mail:kongw.stu@sibet.ac.cn

    唐 宁(1995—),男,黑龙江哈尔滨人,博士,主要从事OCT图像处理方面的研究。E-mail:tang_ning95@mail.ustc.edu.cn

    陈一巍(1987—),男,福建厦门人,博士,副研究员,主要从事光学图像处理方面的研究。E-mail: yiwei.chen@sibet.ac.cn

    史国华(1981—),男,博士,研究员,博士生导师,主要从事高分辨率眼科成像与检测、在体光学超分辨成像、活体视觉神经网络等方面的研究。E-mail: shigh@sibet.ac.cn

    何 益(1984—),男,四川营山人,博士,研究员,博士生导师,主要从事波前处理、眼科光学、生物光子学、基于智能计算的精准医疗等方面的研究。E-mail:heyi@sibet.ac.cn

  • 中图分类号: TP23;TH786

Visible light pupil localization and alignment method for fundus imaging

Funds: Supported by National Key Research and Development Program of China (No.2021YFC2401401); National Natural Science Foundation of China (No. 62075235); Youth Innovation Promotion Association, CAS (No.2019320); Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences (No. XDA16021304)
More Information
  • 摘要:

    目的:为了降低眼底成像过程中对操作人员的依赖,采用可见光瞳孔成像,提出了一种人眼瞳孔自动快速定位与对准的方法。方法:首先采用可见光摄像模组和三维电动位移台,在实验室眼底成像系统上搭建瞳孔对准装置。其次,用霍夫梯度法提取图像的有效区域,得到眼底成像系统的中心;利用最大类间方差法和图像直方图特征得到了瞳孔区域;通过最小圆拟合方法,确定瞳孔的中心。最后,反馈控制电动位移台的移动,实现眼底成像系统中心与瞳孔中心对准。结果:实验结果表明:人眼瞳孔的平均识别速度0.11s,瞳孔中心的识别平均准确率达98.7%,中心偏差的欧氏距离平均为4.3个像素。结论:满足眼底成像系统的实时性和准确性的要求,为眼底成像系统提供了一种高效的自动瞳孔对准解决方案。

     

  • 图 1  瞳孔对准装置

    Figure 1.  The pupil alignment device

    图 2  瞳孔对准流程图

    Figure 2.  Flow chart of pupil alignment

    图 3  Sobel算子矩阵

    Figure 3.  The Sobel operator matrix

    图 4  成像系统中心定位的流程图

    Figure 4.  Flow chart of localization imaging system center

    图 5  成像系统中心、原始图像及有效区域

    Figure 5.  The imaging system center, the original image, and the effective region

    图 6  有效区域和核心区域图像的直方图

    Figure 6.  The histograms of the effective area and the core region

    图 7  瞳孔中心定位的流程图

    Figure 7.  Flow chart of localization pupil center

    图 8  形态学运算和瞳孔中心的图像

    Figure 8.  Images of morphological operations and pupil center

    图 9  采用最大类间方差法的图像 a)成像系统中心 b)核心区域 c)二值化 d)形态学 e)瞳孔中心

    Figure 9.  Images using maximum inter-class variance method a)imaging system center b)core region c)binarization d)morphological e)pupil center

    图 10  采用直方图谷值识别瞳孔中心a)成像系统中心 b)核心区域 c)两次最大类间方差法 d)二值化 e)形态学 f)瞳孔中心

    Figure 10.  Pupil center determination using maximum inter-class variance method a)imaging system center b)core region c)using twice maximum between-cluster variance method d)binarization e)morphological e)pupil center

    图 11  成像系统中心和瞳孔中心的定位

    Figure 11.  localization of imaging system center and pupil center

    图 12  与手工标记的瞳孔中心偏差的欧氏距离

    Figure 12.  Euclidean distance of deviation from manually marked pupil center

    图 13  原始图像及瞳孔对准后的图像 a)原始图像 b)原始图像的瞳孔定位 c)对准后的原始图像 d)对准后图像的瞳孔定位

    Figure 13.  The original image and the pupil-aligned image a ) the original image b ) the pupil localization of the original image c ) the aligned original image d ) the pupil localization of the aligned image

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出版历程
  • 收稿日期:  2024-04-02
  • 录用日期:  2024-05-09
  • 网络出版日期:  2024-05-22

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