技术领域
[0001] 本
发明总体上涉及图像处理的领域，且更具体地，涉及对
视网膜的光学相干
断层扫描图像的
渲染以便减少几何失真。
[0002] 背景
[0003] 对视网膜的
光学相干断层扫描(OCT)能够生成视网膜的(在成像平面内的)二维断层扫描或三维图像。这种图像在临床上广泛用于观察视网膜的内部结构、视神经
乳头和眼睛的其他结构。O
CT扫描仪可用于进行视网膜层厚度的测量并观察异常，例如
水肿、视网膜脱离、黄斑裂孔和
肿瘤。
[0004] OCT扫描仪照惯例通过跨越一定范围的偏转
角扫描
激光束来生成在眼睛的区域上的图像。例如，可以有被配置成在名义上水平和垂直的方向上偏转光束的两个光束偏转设备。
[0005] 当激光束穿透视网膜时，在激光束的瞬时
位置处获得的数据被称为A扫描。照惯例，来自这种设备的图像是通过对准A扫描数据以产生二维或三维图像而生成的。照惯例，在每个A扫描的定时和所捕获的数据被渲染所在的
像素坐标之间存在线性的关系。
[0006] 概述
[0007] 上面概述的传统图像渲染将不生成实际视网膜的在几何上真实(即，角度保持、等距缩放)的图像，因为(1)激光束在视网膜上的入射角在扫描过程期间变化、(2)在成像设备的光学器件中存在非线性度、以及(3)在眼睛的光学特性中存在空间和角度变化。以在所渲染的位置和捕获的时间之间的线性关系渲染的图像将包含一些失真。当在眼睛的后极处对狭窄的视网膜视场成像时，这种失真可能小到足以被忽略。然而，当对较宽的视网膜视场或远离后极移动的视场成像时，由这种稚拙派的图像渲染产生的几何失真可能是显著的。
[0008] 本发明的
发明人设计了一种手段来产生视网膜的OCT图像的几何上精确的渲染，而不管视场的宽度或者扫描的位置是否是中心的或在视网膜的周边中。
[0009] 更具体地，发明人设计了一种渲染OCT视网膜图像数据的方法，该OCT视网膜图像数据由在一定范围的扫描位置上扫描眼睛的视网膜的OCT扫描仪获取，其中，每个扫描位置与在第一
坐标系(“捕获坐标系”)中的相应坐标相关联，并且所渲染的OCT视网膜图像数据的每个像素与在不同于第一坐标系的第二坐标系(“渲染坐标系”)中的相应坐标相关联。该方法包括接收由OCT扫描仪获取的OCT视网膜图像数据，使用从在第一坐标系中的坐标到在第二坐标系中的坐标的变换来确定在接收到的OCT视网膜图像中的像素的在第二坐标系中的坐标的值，并且在第二坐标系中的确定的坐标的值处的像素的值之间插值以计算所渲染的OCT视网膜图像数据的像素的值。
[0010] 发明人还设计了一种渲染OCT视网膜图像数据的方法，该OCT视网膜图像数据由在一定范围的扫描位置上扫描眼睛的视网膜的OCT扫描仪获取，其中，每个扫描位置与在第一坐标系中的相应坐标相关联，并且所渲染的OCT视网膜图像数据的每个像素与在不同于第一坐标系的第二坐标系中的相应坐标相关联。该方法包括接收由OCT扫描仪获取的OCT视网膜图像数据，并通过下列操作来使用接收到的OCT视网膜图像
数据处理像素阵列以生成所渲染的OCT视网膜图像数据：使用从在第一坐标系中的坐标到在第二坐标系中的坐标的变换来确定在接收到的OCT视网膜图像中的像素的在第二坐标系中的坐标的值；在第二坐标系中确定的坐标的值之间插值以计算像素阵列中的像素在第一坐标系中的坐标的值；以及使用所计算的在像素阵列中的像素的在第一坐标系中的坐标的值来在接收到的OCT视网膜图像数据的像素的值之间插值，以计算在像素阵列中的像素的值。
[0011] 发明人还设计了一种渲染OCT视网膜图像数据的方法，该OCT视网膜图像数据由在一定范围的扫描位置上扫描眼睛的视网膜的OCT扫描仪获取，其中，每个扫描位置与在第一坐标系中的相应坐标相关联，并且所渲染的OCT视网膜图像数据的每个像素与在不同于第一坐标系的第二坐标系中的相应坐标相关联。该方法包括接收(S10)由OCT扫描仪获取的OCT视网膜图像数据，并通过下列操作来使用接收到的OCT视网膜图像数据处理像素阵列以生成所渲染的OCT视网膜图像数据：对于像素阵列的每个像素，使用从在第二坐标系中的坐标到在第一坐标系中的坐标的变换来确定在第一坐标系中的相应坐标；以及通过使用在第一坐标系中的所确定的坐标以在接收到的OCT视网膜图像数据的像素的值之间插值来计算像素阵列的像素的值。
[0012] 发明人还设计了一种非暂时性计算机可读存储介质或携带
计算机程序指令的
信号，当计算机程序指令由计算机执行时使计算机执行一种或更多种上面阐述的方法。
[0013] 发明人还设计了一种用于渲染OCT视网膜图像数据的装置，该OCT视网膜图像数据由在一定范围的扫描位置上扫描眼睛的视网膜的OCT扫描仪获取，其中，每个扫描位置与在第一坐标系中的相应坐标相关联，并且所渲染的OCT视网膜图像数据的每个像素与在不同于第一坐标系的第二坐标系中的相应坐标相关联。该装置包括：通信模
块，其被布置为接收由OCT扫描仪获取的OCT视网膜图像数据；以及坐标确定模块，其被布置为使用从在第一坐标系中的坐标到在第二坐标系中的坐标的变换来确定在接收到的OCT视网膜图像中的像素的在第二坐标系中的坐标的值。该装置还包括插值模块，该插值模块被布置为在第二坐标系中确定的坐标的值处的像素的值之间插值以计算所渲染的OCT视网膜图像数据的像素的值。
[0014] 发明人还设计了一种用于渲染OCT视网膜图像数据的装置，该OCT视网膜图像数据由在一定范围的扫描位置上扫描眼睛的视网膜的OCT扫描仪获取，其中，每个扫描位置与在第一坐标系中的相应坐标相关联，并且所渲染的OCT视网膜图像数据的每个像素与在不同于第一坐标系的第二坐标系中的相应坐标相关联。该装置包括：通信模块，其被布置为接收由OCT扫描仪获取的OCT视网膜图像数据；以及坐标确定模块，其被布置为使用从在第一坐标系中的坐标到在第二坐标系中的坐标的变换来确定在接收到的OCT视网膜图像中的像素的在第二坐标系中的坐标的值。该装置还包括插值模块，该插值模块被布置为通过下列操作来使用接收到的OCT视网膜图像数据处理像素阵列以生成所渲染的OCT视网膜图像数据：在第二坐标系中的确定的坐标的值之间插值以计算像素阵列中的像素在第一坐标系中的坐标的值；以及使用所计算的像素阵列中的像素的在第一坐标系中的坐标的值来在接收到的OCT视网膜图像数据的像素的值之间插值，以计算在像素阵列中的像素的值。
[0015] 发明人还设计了一种用于渲染OCT视网膜图像数据的装置，该OCT视网膜图像数据由在一定范围的扫描位置上扫描眼睛的视网膜的OCT扫描仪获取，其中，每个扫描位置与在第一坐标系中的相应坐标相关联，并且所渲染的OCT视网膜图像数据的每个像素与在不同于第一坐标系的第二坐标系中的相应坐标相关联。该装置包括：通信模块，其被布置为接收由OCT扫描仪获取的OCT视网膜图像数据；以及坐标确定模块，其被布置为：对于被处理以生成所渲染的OCT视网膜图像数据的像素阵列的每个像素，使用从在第二坐标系中的坐标到在第一坐标系中的坐标的变换来确定在第一坐标系中的相应坐标。该装置还包括插值模块，该插值模块被布置为通过使用在第一坐标系中的所确定的坐标以在像素阵列的像素的值之间插值来计算像素阵列的像素的值。
附图说明
[0016] 现在通过非限制性示例参考附图来详细解释本发明的
实施例，其中：
[0017] 图1是根据本发明的第一实施例的用于渲染OCT视网膜图像数据的装置的示意图；
[0018] 图2是示出根据实施例的用于渲染OCT视网膜图像数据的装置的
硬件配置的示例的
框图；
[0019] 图3是示出根据第一实施例的渲染OCT视网膜图像数据的方法的
流程图；
[0020] 图4是示出图3中的过程S20的细节的流程图；
[0021] 图5是根据第一实施例的
变形的用于渲染OCT视网膜图像数据的装置的示意图；
[0022] 图6是示出根据变形的渲染OCT视网膜图像数据的方法的流程图；
[0023] 图7是根据本发明的第二实施例的用于渲染OCT视网膜图像数据的装置的示意图；
[0024] 图8是示出根据第二实施例的渲染OCT视网膜图像数据的方法的流程图；
[0025] 图9是根据本发明的第三实施例的用于渲染OCT视网膜图像数据的装置的示意图；以及
[0026] 图10是示出根据第三实施例的渲染OCT视网膜图像数据的方法的流程图。
具体实施方式
[0027] 现在将参考附图更详细地描述本发明的实施例。
[0028] 下面的符号用在下面提供的实施例的描述中：
[0029] 本文描述的OCT扫描仪的配置是通过扫描参数H、V、和D定义的，其中，H和V是水平和垂直扫描位置或
控制信号，而D是光路距离。OCT扫描仪的配置利用这些参数被表示为(H,V,D)。
[0030] 由本文描述的用于渲染OCT视网膜图像数据的装置接收的所捕获的图像数据被表示为Icap，并且在所捕获的图像的像素坐标系中的像素坐标被表示为(x,y,z)。
[0031] 所渲染的图像数据被表示为Iren，以及在所渲染的图像的像素坐标系中的像素坐标被表示为(X,Y,Z)。
[0032] 在一些实施例中，在系统建模中使用的真实世界坐标系被表示为(A,B,C)，并且用于图像渲染的真实世界坐标系被表示为(A’,B’,C’)，以笛卡尔或球面坐标系为示例。
[0033] 对于上述坐标系中的每一个，下标“cap”和“ren”在下面提供的实施例的描述中用于表示所捕获的(cap)或所渲染的(ren)像素的在相应坐标系中的坐标的值。例如，使用在所捕获的图像中的像素的坐标系(A’,B’,C’)表达的坐标值被表示为(A’cap,B’cap,C’cap)。作为另一个示例，在所渲染的图像的像素坐标系中的像素坐标(x,y,z)的值被表示为(xren,yren,zren)。
[0034] 实施例1
[0035] 图1是根据本发明的第一实施例的用于渲染OCT视网膜图像数据的装置100-1的示意图。由装置100-1处理的OCT视网膜图像数据可以由本领域中的技术人员已知的任何合适的OCT扫描仪获得，OCT扫描仪在其执行的OCT扫描的过程期间获取OCT视网膜图像数据，其中该扫描
覆盖在患者的眼睛中的一定范围的扫描位置。
[0036] 例如，OCT扫描仪可以以组合的扫描激光
检眼镜(SLO)和OCT成像系统的形式被提供，如在国际
专利申请号PCT/BG2013/052556(被公布为WO2014/053824 A1)中所述，该专利申请的内容通过引用被全部并入本文。所描述的宽视场SLO-OCT成像系统包括两个扫描元件，该两个扫描元件可以围绕相应的旋
转轴独立地旋转，以沿着不同的扫描轴偏转来自
光源(例如超
辐射发光
二极管(SLD)或诸如此类)的
准直光的
采样光束，以执行对视网膜的表面及其内部的“切片”的二维扫描。扫描轴通常是
正交的，并且包括水平轴(H轴)和垂直轴(V轴)。对于从光源到视网膜的光路距离D的多个值中的每一个，OCT扫描仪用参考光束干涉样本光束从视网膜的反射，并且对于由扫描覆盖的多个二维扫描位置中的每一个二维扫描位置测量被干涉光束的强度。
[0037] 这些扫描位置中的每一个扫描位置都与指示相应扫描位置的相对应OCT扫描参数值相关联。更具体地，在沿H轴或V轴执行一维扫描的情况下，例如，沿H轴(或V轴，视情况而定)的每个扫描位置与指示该扫描位置的扫描参数的值H(或V轴，视情况而定)(例如沿H轴(或V轴，视情况而定)扫描采样光束的扫描元件的相对应的偏转角、用于使扫描元件实现这种偏转角的控制信号、或类似的操作参数)相关联。例如，可以根据校准或光学系统建模来测量或确定偏转角。引申开来，在沿着H轴和V轴执行二维扫描的情况下，每个扫描位置与指示该扫描位置的相应的一对扫描参数值((再次，如根据校准或光学系统建模测量或确定的)例如两个扫描元件的相对应的偏转角、用于使扫描元件实现这种偏转角的控制信号、或诸如此类)相关联。
[0038] OCT扫描仪因此在视网膜的深度方向上(即，沿着光束的方向，在D的不同值处)对于由H和V的相应值表示的每个二维扫描位置获得多个OCT测量，(对于H的任何给定值和V的任何给定值获取的)OCT测量的每个这样的组被广泛地称为“A扫描”，如上面所提到的。通过在沿着二维扫描轴之一(例如，沿着
指定的H轴的方向)的点处获取多个A扫描，OCT扫描仪可以获取被广泛称为“B扫描”的测量，并且通过在沿着剩余的二维扫描轴(在这个示例中，指定的V轴)的点处获取多个B扫描，OCT扫描仪可以获取被称为“C扫描”的测量。
[0039] 下面描述的图像处理操作利用在由OCT扫描仪获取的每个所测量的强度值(即像素值)和指示测量在扫描期间被执行所在的位置的OCT扫描参数值的相对应集合之间的已知关系。因此，在OCT视网膜图像数据中的每个像素值都与在OCT扫描仪的机器坐标系中的相应坐标相关联，该坐标由D的值与H的值和/或V的值相结合来定义，当像素值被测量时，OCT扫描仪将根据这些值来进行操作。如下提供这个关系可如何被确定的示例。
[0040] 在下文中描述的视网膜图像处理操作涉及不仅以在C扫描的采集期间获得的四维数据集(其中每个数据元素包括测量值和在三维空间中的相关联的点)的形式提供的OCT视网膜图像数据的处理而且还有与B扫描相关联的三维数据集(其中每个数据元素包括测量值和在二维空间中的相关联的点)的处理。B扫描的三维数据集可以被认为代表定义通过视网膜的切片的二维图像的像素的二维阵列，而C扫描数据的四维数据集可以被认为代表定义视网膜的三维图像的
体素的三维阵列。在下文中描述的图像处理方法可以将这个原始二维/三维图像变换成在几何上真实的渲染，根据该渲染可以进行更准确的测量。
[0041] 装置100-1包括可操作来接收由OCT扫描仪获取的OCT视网膜图像数据的通信模块110。如在本实施例中的，OCT视网膜图像数据可以在由OCT扫描仪获取之后被存储在任何合适的存储介质(例如CD或DVD或计算机
硬盘)上，并且随后在计算机从存储介质读取OCT视网膜图像数据时或之后(例如，直接地或通过网络例如局域网(LAN)或因特网)从计算机或诸如此类进行接收。可选地，OCT视网膜图像数据可以在它在视网膜扫描的执行期间被获取时直接从OCT扫描仪接收。
[0042] 如在下文中将进一步解释的，每个扫描位置与由在第一坐标系(在这里也被称为“捕获坐标系”)中的坐标的值定义的相应点相关联，如在本实施例中，第一坐标系可以是由(A,B,C)表示的第一真实世界坐标系，并且在对光在OCT扫描仪中的传播建模时被使用。此外，如在本实施例中，所渲染的OCT视网膜图像数据的每个像素可以与由在第二坐标系(在这里也被称为“渲染坐标系”)中的坐标的值定义的相应点相关联，第二坐标系是由(A’,B’,C’)表示的另一个真实世界坐标系。真实世界坐标系的示例是笛卡尔坐标系和球面坐标系，笛卡尔坐标系的坐标照惯例被表示为(x,y,z)，以及球面坐标系的坐标照惯例被表示为[0043] 装置100-1还包括坐标确定模块120-1，其被布置成使用在第一坐标系中的坐标和在第二坐标系中的坐标之间的变换来确定在接收到的OCT视网膜图像中的像素的在第二坐标系中的坐标的值。如在本实施例中，坐标确定模块120-1可以被布置成不仅使用所述变换而且使用(i)在OCT视网膜图像数据的采集期间使用的至少一组OCT扫描参数值(每一所述一组OCT扫描参数值指示在扫描内的相应位置)和(ii)在对应于至少一组OCT扫描参数值的第一坐标系中的坐标之间的映射来确定在接收到的OCT视网膜图像中的像素的在第二坐标系中的坐标的值。下面描述坐标确定模块120-1可如何使用这种变换和映射来确定在接收到的OCT视网膜图像中的像素的在第二坐标系中的坐标的值的示例。
[0044] 装置100-1还包括插值模块130-1，该插值模块130-1被布置为在由坐标确定模块120-1确定的第二坐标系中的坐标(其通常在第二坐标系中不规则地间隔开)的值处的像素的值之间插值，以计算所渲染的OCT视网膜图像数据的像素(其通常在第二坐标系中有规则地间隔开，被分布以定义点的网格)的值。换句话说，插值模块130-1被布置成使用接收到的OCT视网膜图像数据来处理像素阵列，以通以下操作来生成所渲染的OCT视网膜图像数据：
在由坐标确定模块120-1确定的第二坐标系中的坐标处的像素的值之间插值以计算像素阵列的像素的值，从而生成所渲染的OCT视网膜图像数据。下面还提供了该插值过程的另外的细节。
[0045] 图2示出了装置100-1可如何在可编程
信号处理硬件中被实现的示例。图2中所示的信号处理装置200包括通信
接口(I/F)210，其用于接收由OCT扫描仪获取的OCT视网膜图像数据并输出所渲染的OCT视网膜图像数据，使得它可以由信号处理装置或外部设备显示或以另外方式处理。信号处理装置200还包括处理器(CPU)220、工作
存储器230(例如
随机存取存储器)和存储计算机可读指令的指令储存装置240，计算机可读指令当由处理器220执行时使处理器220执行下文描述的处理操作，以渲染接收到的OCT视网膜图像数据(即，处理接收到的OCT数据以生成表示已经被扫描以生成OCT数据的视网膜的部分的二维或三维图像的图像数据)。指令储存装置240可以包括预加载有计算机可读指令的ROM(例如，以电可擦除可编程
只读存储器(EEPROM)或闪存的形式)。可选地，指令储存装置240可以包括RAM或类似类型的存储器，并且计算机可读指令可以从计算机程序产品(例如计算机可读存储介质250(例如CD-ROM等)或者携带计算机可读指令的计算机可读信号260向其进行输入。然而应当注意，本文描述的实施例的装置可以可选地在不可编程硬件(例如专用集成
电路(ASIC))中被实现。
[0046] 在本实施例中，通信I/F 210被配置为执行图1所示的通信模块110的功能，而图2中的包括处理器220、工作存储器230和指令储存装置240的所示的硬件部件的组合270被配置为执行坐标确定模块120-1和插值模块130-1的功能，其现在将参考图3和图4来进行详细描述。
[0047] 图3是示出一个过程的流程图，装置100-1通过该过程来渲染OCT视网膜图像数据以生成视网膜的被扫描部分的在几何上真实(换句话说，角度保持、等距缩放)的图像。
[0048] 在过程S10中，通信模块110接收由OCT扫描仪获取的OCT视网膜图像数据。在本实施例中，接收到的数据包括指示通过用来自OCT扫描仪的参考臂的光干涉从视网膜反射的采样光而产生的干涉信号的强度的像素值。
[0049] 通过示例的方式，在本实施例中，由通信模块110接收由OCT扫描仪捕获的表示二维(B扫描)OCT图像Icap的OCT视网膜图像数据。然而，如上面所提到的，可选地可以由通信模块110接收表示由OCT扫描仪获取的三维(C扫描)OCT图像的OCT视网膜图像数据。接收到的OCT视网膜图像数据的每一列对应于A扫描，每一列具有H和V的已知和恒定值。H和V的这些值连同所捕获的图像Icap的相关联的像素值一起可以由通信模块110接收，使得装置100-1可以将接收到的像素值与H和V的相应的接收到的值相关联地进行存储。可选地，通信模块110可以仅接收像素值本身，下面描述的图像渲染
算法基于在接收到的图像数据的像素坐标系中的像素的像素位置(这些像素位置由像素坐标系中的坐标x、y和z表示)以及与获取OCT视网膜图像数据的OCT扫描仪相关的预先存储的校准数据来确定每个像素的H和V值。在这种情况下，校准数据使在图像数据中的每个像素位置与H和V的相应值相关联。坐标zc表示沿着对应于激光束方向的图像轴的坐标，而x和y表示沿着与该图像轴正交的轴的坐标。
[0050] 在过程S20中，坐标确定模块120-1使用从在第一坐标系中的坐标到在第二坐标系中的坐标的变换来确定在接收到的OCT视网膜图像中的像素的在第二坐标系中的坐标的值。如在本实施例中的，坐标确定模块120-1还可以在该过程中使用在OCT视网膜图像数据的获取期间使用的至少一组OCT扫描参数值和在对应于该至少一组OCT扫描参数值的在第一坐标系(A,B,C)中的坐标之间的映射。
[0051] 可以通过使用光学系统建模连同OCT扫描仪和假设的眼睛模型的组合模型来导出这个映射，以针对为激光束扫描元件设置的偏转角的范围来找到在OCT扫描仪内的光线到视网膜的路径。可以以多种方式(例如固定几何形状和尺寸的特定的理想化眼睛或者针对特定的眼睛从眼睛
生物统计数据导出的参数化模型)来定义假设的眼睛模型。光学系统建模的终点是在OCT扫描参数H、V和D的值与在第一(真实世界)坐标系(A,B,C)中的坐标的相对应的值之间的映射。光学系统建模可以基于OCT扫描仪的光学结构的知识和/或基于人造目标的结构的知识以及当该人造目标的结构被OCT扫描仪成像时生成的图像。
[0052] 对于参数H和V的可能值(即，对于可能的光线)，可以使用光学系统建模来确定下面的数据：
[0053] 1.真实世界坐标(其中光线射到视网膜)的值。
[0054] 2.光线在眼睛的玻璃体内的方向，作为在真实世界坐标中的矢量。
[0055] 3.从光发射器到光线与视网膜的交叉点的距离，其被称为光路距离(D)。
[0056] 然而，应该注意，并非所有上述数据都需要在光学系统建模中被获得，并且光学系统建模的结果可以以许多不同的形式进行表示。
[0057] 关于在OCT扫描参数D的值和在像素坐标系中的相对应的坐标z之间的映射，这可以如下被确定。
[0058] D的值对于具有z的给定值的所有像素是恒定的，并且在zcap方向上的像素之间的间距以真实距离单位计是已知的。因此，D＝(z–z1)*p，其中，p是等于在z方向上的像素间间距的已知值，以及z1是需要被确定的偏移。可以用多种不同的方式之一来确定z1的值。
[0059] 例如，可以分析(例如，通过计算机
图像分析)在接收到的OCT视网膜图像数据中的像素值以检测视网膜的层，并且可以找到在视网膜的该层处的图像列的子集的z的值。在沿着这个检测到的层的点处，假设从光学系统建模的输出中已知D的值。这允许确定针对z1的估计。
[0060] 作为替代方案，可以通过使用来自OCT扫描仪的控制系统的信息来确定z1。在参考臂中的光路长度由该设备精确地控制，且因此在位置控制参数和z1之间存在已知的关系。这个关系可以从OCT扫描仪的设计的知识中被确定或从校准中被获得。
[0061] 然而，应当注意，z1不需要通过上述(或其他)方法中的任何一种来明确地被确定；优选获得的是针对zcap的每个值的D值的确定，以及因此在OCT扫描参数H、V和D的值和相对应坐标(x,y,z)之间的映射的确定。
[0062] 为了将OCT视网膜图像数据像素的坐标从第一坐标系重新投影到第二坐标系中，坐标确定模块120-1使用在OCT扫描参数H、V和D的值与对应的坐标(x,y,z)之间的所确定的第一映射以及在OCT扫描参数H、V和D的值与在第一真实世界坐标系(A,B,C)中的对应的坐标之间的所确定的第二映射，现在将参考图4进行描述。
[0063] 图4是示出坐标确定模块120-1可如何确定在接收到的OCT视网膜图像数据的像素的在第二坐标系中的坐标的值的示例的流程图。
[0064] 在过程S21中，选择接收到的OCT视网膜图像数据的第一像素。然后，在过程S22中，坐标确定模块120-1使用上面所述的第一映射来为在当前
迭代中考虑的第一像素确定OCT扫描参数H、V和D的对应值。在过程S23中，使用上面所述的在OCT扫描参数的值和在第一真实世界坐标系(A,B,C)中的对应坐标之间的(第二)映射来将这些扫描参数值转换成在第一真实世界坐标系(A,B,C)中的坐标的对应值。因此，在图像渲染过程的这个阶段确定在接收到的OCT视网膜图像数据中的像素的真实世界坐标的值。
[0065] 根据在光学系统建模的输出中可用的数据，可以简化像素的真实世界坐标的计算。例如，在眼睛的玻璃体内的光线的方向被称为在真实世界坐标系中的矢量的实施例的变形中，可以对在每个图像列中的仅一个像素执行上述迭代(A扫描)。然后，可以通过在迭代列中的像素上迭代并加上通过像素间距离(其是已知的)按比例缩放的光线的方向矢量来为列中的剩余像素计算在第一真实世界坐标系(Acap,Bcap,Ccap)中的像素的坐标的值。
[0066] 选择第二真实世界坐标系(A’,B’,C’)，其中渲染OCT视网膜图像数据。这个选择可以以各种方式被通知或完成。例如，可以选择在多个图像捕获事件中被标准化的或者与在另一个捕获事件中使用的坐标系相同的笛卡尔或球面坐标系。这可能适合于例如(a)便于由用户将当前图像与另一图像进行比较，或者(b)便于由自动系统使用当前图像和另一图像进行
疾病变化检测或
图像配准的比较。可选地，可以使用以某种最佳方式与所捕获的数据对准的笛卡尔或球面坐标系。第二坐标系(A’,B’,C’)的一个或更多个轴可以与所捕获的数据的一个或更多个轴紧密对准。例如，如果使用笛卡尔坐标系，一个轴可以以某种最佳方式与扫描方向H对准，而另一个轴可以以某种最佳方式与扫描方向V对准。可选地，如果使用球形坐标系，则径向轴可以与光传播方向对准，D是沿着该光传播方向被测量的。
[0067] 无论什么方法用于决定第二真实世界坐标系(A’,B’,C’)，在第一真实世界坐标系(A,B,C)和第二真实世界坐标系(A’,B’,C’)之间都必须有已知的关系，使得存在用于将坐标值从一个坐标系变换到另一个坐标系的变换 例如，该步骤可能需要均匀化矩阵P(homogenized matrix，P)的计算，以便可以通过矩阵乘法来执行转换：
[0068] (A’,B’,C’,1)T＝P(A,B,C,1)T
[0069] 对于图像渲染，选择在将被处理以产生所渲染的图像的像素阵列中的像素的像素坐标值(Xren,Yren,Zren)的范围以及在第二真实世界坐标系(A’,B’,C’)和所渲染的像素网格坐标(X,Y,Z)之间的线性映射。每组像素坐标可以简单地是标识在像素阵列/网格中的像素的位置的索引的一组(整数)值或者通过任何适当的一对一映射从其导出的一组值。选择范围的一种方法是，在所捕获的图像数据的每个轴上取在第二真实世界坐标系(A’,B’,C’)中的它的坐标的最小值和最大值min(A’cap)、max(A’cap)、min(B’cap)、max(B’cap)、min(C’cap)、max(C’cap)。如果上述线性映射被选择成使得在对应于相邻的所捕获的像素的Xcap、Ycap和Zcap之间的间距的平均值在每个维上近似为1，则所捕获的信息将在所渲染的图像中被很好地渲染。
[0070] 在过程S24中，使用上面提到的变换 来将在第一真实世界坐标系(A,B,C)中的像素的所确定的坐标值(Acap,Bcap,Ccap)转换成在第二真实世界坐标系(A’,B’,C’)中的相对应的坐标值(A’cap,B’cap,C’cap)。
[0071] 在过程S25中，坐标确定模块120-1确定在接收到的视网膜图像数据中的所有像素(或指定的感兴趣子集)是否已经被处理。如果否，则在过程S26中选择下一个像素，并且处理循环回到过程S22。另一方面，当在过程S25中确定不再有像素要处理时，S20的处理完成，并且处理继续进行到图3中的S30。以这种方式，接收到的OCT视网膜图像数据的像素被迭代地处理，以确定它们在第一真实世界坐标系中的相应坐标，并且然后将这些坐标重新投影到第二真实世界坐标系中。在以这种方式确定的第二真实世界坐标系((A’,B’,C’)中的坐标(A’cap,B’cap,C’cap)的值通常在该坐标系中不规则地间隔开。
[0072] 再次参考图3，在过程S30中，插值模块130-1在第二坐标系(A’,B’,C’)中的坐标(A’cap,B’cap,C’cap)的所确定的值处的像素的值之间插值，以计算将形成所渲染的OCT视网膜图像数据的像素(在坐标值(A’ren,B’ren,C’ren)处)的值。
[0073] 因此，对于将被处理以生成所渲染的OCT图像数据的像素阵列的像素(其为了方便起见在本文被简单地称为所渲染的OCT视网膜图像数据的像素)，通过在被投影到第二真实世界坐标系中的接收到的OCT视网膜图像数据Icap的像素的不规则地间隔开的坐标(A’cap,B’cap,C’cap)处的已知值之间进行插值来确定在第二真实坐标系中的有规则地间隔开的坐标(A’ren,B’ren,C’ren)处的所渲染的OCT视网膜图像数据的像素的强度值Iren。要做到这一点，插值模块130-1执行散点插值(scatter interpolation)；与规则插值(其中值在有规则地间隔开的位置处是已知的以及找到在介于中间的位置处的值是简单的)不同，对于散点插值，值仅在不规则地间隔开的位置处是已知的，且从这些找到在有规则地间隔开的位置处的值更具挑战性。然而，对这样的数据执行插值的方法是众所周知的，并包括例如基于Delauney三角测量和薄板样条的三角网。
[0074] 在上面提到的实施例的变形中，可通过下列操作来在过程S20中确定在A扫描的接收到的OCT视网膜图像数据中的像素的在第二真实坐标系中的坐标：使用变换和第一映射以确定在A扫描的接收到的OCT视网膜图像数据中的
第一像素的在第二真实坐标系中的坐标，该第一像素与第一组OCT扫描参数值相关联；以及使用变换 和在第一真实世界坐标系中的指示OCT扫描仪根据第
一组OCT扫描参数值操作时入射在眼睛的视网膜上或在眼睛的视网膜中传播的光束的方向的矢量以确定在A扫描的接收到的OCT视网膜图像数据中的剩余像素的在第二真实世界坐标系中的坐标。
[0075] 然后，由通信模块110输出所渲染的OCT视网膜图像数据，使得它可以显示在任何合适的显示设备(例如计算机屏幕或诸如此类)上和/或自动地或在用户指导下被处理以确定在所渲染的OCT视网膜图像数据中的一个或更多个感兴趣特征的尺寸测量。
[0076] 现在将参考图5和图6描述根据第一实施例的变形的用于渲染OCT视网膜图像数据的装置100-2。
[0077] 在图5中示意性示出的变形的装置100-2与第一实施例的装置100-1的不同之处仅在于插值模块130-2的功能。装置100-2在信号处理硬件中的实现及其剩余部件的功能与在第一实施例中的相同，且因此不再次被描述。现在将参考图6描述插值模块130-3的功能方面的差异。
[0078] 图6是示出一个过程的流程图，装置100-2可通过该过程来渲染OCT视网膜图像数据以生成视网膜的被扫描部分的在几何上真实的图像。过程S10和S20与第一实施例的过程相同。然而，该过程(该变形的插值模块130-2通过该过程来使用接收到的OCT视网膜图像数据处理像素阵列以生成所渲染的OCT视网膜图像数据)不同于由第一实施例的插值模块130-1执行的处理，如将在下面解释的。
[0079] 在过程S40中，插值模块130-2在接收到的OCT视网膜图像数据的像素的在第二真实世界坐标系(A’,B’,C)中的坐标之间插值，以计算在第一真实世界坐标系(A,B,C)中的像素阵列的像素的坐标。在第二真实世界坐标系(A’,B’,C’)中的接收到的OCT视网膜图像数据的像素的坐标通常是不规则地间隔开的。该变形的插值模块130-2例如使
用例如基于Delauney三角测量或薄板样条的三角网来对该数据执行射点插值，以确定在第一真实坐标系(A,B,C)中的像素阵列的像素的坐标。
[0080] 在过程S50中，插值模块130-2使用在第一真实世界坐标系(A,B,C)中的像素阵列的像素的计算出的坐标来在接收到的OCT视网膜图像数据的像素的值之间插值，以计算像素阵列的像素的值，从而生成所渲染的OCT视网膜图像数据。
[0081] 实施例2
[0082] 现在将参考图7和图8描述根据本发明的第二实施例的用于渲染OCT视网膜图像数据的装置100-3。
[0083] 在图7中示意性示出的本实施例的装置100-3与第一实施例的装置100-1的不同之处仅在于坐标确定模块120-3的功能。装置100-3在信号处理硬件中的实现、其剩余部件的功能以及可以对装置做出的可能变化与在第一实施例中的相同，且因此不再进行描述。
[0084] 现在将参考图8描述该过程，本实施例的坐标确定模块120-3通过该过程来在作为图3所示的过程S20的替代方案的过程S20’中确定在接收到的OCT视网膜图像数据中的像素的在第二坐标系中的坐标。
[0085] 在过程S21’中，坐标确定模块120-3选择在接收到的OCT视网膜图像数据中基本上均匀地分布(在像素位置当中)的在接收到的OCT视网膜图像数据中的像素的子集。
[0086] 在过程S22’中，坐标确定模块120-3使用在接收到的OCT视网膜图像数据的在(第一)坐标系中的坐标(x,y,z)和将被处理以给出所渲染的图像的像素阵列的在(第二)坐标系中的坐标(X,Y,Z)之间的变换来为像素的子集的每个像素确定在第二坐标系中的相应坐标。因此，使用像素的子集来获得“理想”映射。
[0087] 如在本实施例中的，坐标确定模块120-3可以使用下列项来确定像素的子集的每个像素的在第二坐标系中的相应坐标：第一映射，其用于将接收到的OCT图像数据的像素的坐标(x,y,z)从第一坐标系转换到第一真实世界坐标系(A,B,C)；第二映射，其用于将在第一真实世界坐标系(A,B,C)中的像素的坐标转换成在第二真实世界坐标系(A’,B’,C’)中的坐标；以及第三映射，其用于将在像素阵列中的像素的坐标(X,Y,Z)转换成在第二真实世界坐标系(A’,B’,C’)中的对应的坐标。
[0088] 在过程S23’中，坐标确定模块120-3使用在第二坐标系中的像素的子集的像素的所确定的坐标来确定在第一坐标系中的坐标(x,y,z)和在第二坐标系中的坐标(X,Y,Z)之间的参数化映射的参数。关于该映射的参数可以通过精确的拟合例如通过拟合样条(分段多项式)来生成。在这种情况下，在应用理想映射后的点的子集与在应用参数化映射后的点的子集基本上是相同的。可选地，回归技术(regression technique)可以用于基于在应用理想映射后的点的子集和在应用参数化映射后的点的子集之间的差异来最小化损失函数(loss function)。
[0089] 最后，在过程S24’中，坐标确定模块120-3使用具有所确定的参数的参数化映射来确定在接收到的OCT视网膜图像数据中的像素的在第二坐标系中的坐标(X,Y,Z)。
[0090] 实施例3
[0091] 现在将参考图9和图10描述根据本发明的第三实施例的用于渲染OCT视网膜图像数据的装置100-4。
[0092] 在图9中示意性示出的本实施例的装置100-4与第一实施例的装置100-1的不同之处仅在于坐标确定模块120-4和插值模块130-4的功能。装置100-4在信号处理硬件中的实现和通信模块110的功能与在第一实施例中的相同，且因此不再进行描述。
[0093] 图10是示出一个过程的流程图，装置100-4通过该过程来渲染OCT视网膜图像数据以生成视网膜的被扫描部分的在几何上真实的图像。过程S10与在第一实施例中的相同。然而，由坐标确定模块120-4和插值模块130-4执行的操作不同于由第一实施例的坐标确定模块120-1和插值模块130-1执行的操作，且这些现在将被描述。
[0094] 在过程S60中，坐标确定模块120-4使用从作为渲染OCT视网膜图像数据的坐标的在第二坐标系中的坐标到在第一坐标系中的坐标的变换来为将被处理以生成所渲染的OCT视网膜图像数据的渲染像素阵列的每个像素确定作为接收到的OCT视网膜图像数据的坐标的在第一坐标系中的相应坐标(x,y,z)。因此，在第二坐标系中的坐标(Xren,Yren,Zren)被转换成在第一坐标系中的相对应的坐标(xren,yren,zren)。在该实施例中的第一坐标系和第二坐标系可以以任何合适的方式被定义。例如，接收到的OCT视网膜图像数据的每个像素可以具有在第一坐标系中的像素坐标，其是表示像素在构成接收到的OCT视网膜图像数据的像素的二维阵列或三维阵列或网格中的位置的整数值，每组整数值与在三维阵列的情况下的OCT扫描参数H、V和D(或者在二维阵列的情况下的H和D(可选地V和D))的相应值相关联。
[0095] 如在本实施例中的，坐标确定模块120-4可以使用下列项来确定像素阵列数据的每个像素的在第一坐标系中的相应坐标：(i)第一映射，其用于将在第二坐标系中的像素阵列的像素的坐标值(Xren,Yren,Zren)转换成在上面讨论的真实世界坐标系(A’,B’,C’)中的坐标值(A’ren,B’ren,C’ren)；(ii)第二映射，其用于将在真实世界坐标系(A’,B’,C’)中的像素阵列的像素的坐标值(A’ren,B’ren,C’ren)转换成在上面讨论的另一个真实世界坐标系(A,B,C)中的坐标值(Aren,Bren,Cren)；(iii)第三映射，其用于将在真实世界坐标系(A,B,C)中的像素阵列的像素的坐标值(Aren,Bren,Cren)转换成指示在由OCT扫描仪执行的扫描内的位置的OCT扫描参数值(Hren,Vren,Dren)的相对应的一组值；以及(iv)第四映射，其用于将该组OCT扫描参数值转换成在第一坐标系中的像素阵列的像素的对应坐标值(xren,yren,zren)。如在本实施例中的，可以选择要由所渲染的图像覆盖的真实世界坐标的范围，使得在所捕获的数据中的感兴趣区域(或者也许全部)出现在所渲染的图像中。假设所捕获的数据或其感兴趣区域在概念上是数据点的长方体，一种获得要由所渲染的图像覆盖的在(A’,B’,C’)中的坐标的范围的方法是估计在所捕获的数据的这个概念长方体的八个角处的数据点的(A’ren,B’ren,C’ren)。(A’ren,B’ren,C’ren)的这些值的极值是要由所渲染的图像覆盖的(A’,B’,C’)范围的极值的合适值。
[0096] 在过程S70中，插值模块130-4通过使用在过程S60中由坐标确定模块120-4确定的在第一真实坐标系(A,B,C)中的坐标或在第一坐标系中的像素阵列的像素的对应的坐标(xren,yren,zren)来计算像素阵列的像素的值，以在接收到的OCT视网膜图像数据的像素的值之间插值，从而生成所渲染的OCT视网膜图像数据。
[0097] 在该实施例中执行的插值基于源数据的规则网格。因此，该实施例可以提供比上面所述的其他实施例更有效的实现，因为这些实施例每个包括其源数据在不规则网格上的插值。
[0098] 尽管上面参考附图给出了本发明的示例性实施例的描述，但是示例性实施例的具体配置不限于此，并且包括在不偏离本发明的精神和范围的范围内进行设计等。
[0099] 在本
说明书中提及的所有出版物、专利申请和技术标准在好像每一个单独的出版物、专利申请或技术标准被特别和单独地指示以通过引用被并入的相同程度上通过引用被并入本说明书中。
