一种眼底图像分析方法、装置及系统制造方法及图纸

本申请公开了一种眼底图像分析方法、装置及系统，本申请中的方法、装置及系统能够自动确定眼底图像中的视盘区、黄斑区和视杯，主要思想是将眼底血管的形态体系、视盘/黄斑区的图像和解剖学等特点有机结合起来，利用椭圆拟合的方法首先确定视盘区以及视杯区域，在确定视盘区域的基础上，结合视盘与黄斑在图像上的亮度差异和距离场分析方法，最终确定黄斑区。本发明专利技术主要特点是充分利用了眼底多种组织的形态以及图像特征，并将这些特点结合起来，利用了这些形态之间的互补关系，从而确保本发明专利技术不依赖于某种形态或者特征，最终可以适应各种图像质量以及光照环境等因素，确保准确、稳定地获取眼底图像的黄斑区和视盘区。

Fundus image analysis method, apparatus and system

The invention discloses a fundus image analysis method, device and system, method, device and system for this application can automatically determine the optic disc area, fundus images of macula and optic cup, the main idea is to form system, optic disc / fundus vessels macular image and the anatomical characteristics organically. Using the method of ellipse fitting to determine the first disc area and cup area, based on determining the optic disc area, combined with the disc and macula on the image brightness difference and distance field analysis method, and ultimately determine the macular area. The main feature of the invention is to make full use of the various forms of organization and fundus image features, and these features combine with the complementary relationship between these forms, so as to ensure the invention does not rely on some form or characteristics, finally can adapt to a variety of image quality and light environment and other factors, to ensure that the macula and optic disc area accurate and stable access to fundus image.

【技术实现步骤摘要】
一种眼底图像分析方法、装置及系统
本申请涉及图像处理
，特别涉及一种眼底图像分析方法、装置及系统。
技术介绍
视盘和黄斑区域是眼底图像中最为重要的组织和区域。视盘是视网膜血管聚集的区域，而黄斑区直接与精细视觉和色觉等视功能相关，两者同时是检测眼底其他异常的重要解剖学标志和参考，其形态变化经常可以作为某些疾病发生、发展的表现，因此，视盘和黄斑区的自动检测与定位成为诸多计算机辅助诊断眼底疾病(如糖尿病视网膜病变、青光眼、黄斑变性等)的一个重要预处理过程。针对视盘区域的确定，目前的方法可大致分为如下三大类：(1)基于亮度的方法，优点是简单，缺点是当视盘的局部亮度偏低时分割效果不好；(2)模板匹配方法，该方法利用了视盘形状类似圆或椭圆的特性，缺点是如果视盘边界模糊不清楚时，分割效果不好；(3)血管形状分析方法，这个方法充分利用视盘位于视网膜血管分布的原点以及血管以伞状形态从原点向四周分布的特性。该方法的局限性是严重依赖视网膜血管的清晰显示，在血管尤其是血管分布原点处显示不清晰的情况下分割效果不好。针对黄斑区的确定，目前的方法主要是确定中央凹，而确定中央凹的方法主要以来图像的亮度进行，对此一般通过图像增强方法来实现(如，top-hat变换)。与确定视盘面临的问题一样，目前的方法受图像的质量等各种因素影响，很难稳定并准确获取黄斑区域。因此，如何研发一种眼底图像分析方法、装置及系统，可以适应各种图像质量以及光照环境等因素，准确、稳定地获取黄斑区和视盘区，便成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本申请解决的主要问题是提供一种眼底图像分析方法、装置及系统，以解决无法实现的适应各种图像质量以及光照环境等因素，准确、稳定地获取黄斑和视盘区域的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种眼底图像分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：识别在眼底图像上的眼底血管；步骤2：对眼底血管的全局形态结构进行表示；对眼底血管走向进行表示，得到血管方向图谱；步骤3：根据步骤2中的眼底血管的全局形态结构，粗略定位视盘区；步骤4：在步骤3中的粗略定位的视盘区内，确定局部高对比度或高亮度区域为视盘的像素集群；步骤5：应用椭圆拟合方法在步骤4中的视盘的像素集群上确定视盘区边界，即得到视盘区；步骤6：结合血管方向图谱确定黄斑区的基本范围，计算血管的距离场，在黄斑区的基本范围内寻找血管距离场的最大值位置，即黄斑区的中央凹位置。进一步的，一种眼底图像分析方法，所述步骤2中的眼底血管的全局形态结构进行表示方法为：使用多层次的抛物线对眼底血管类似伞状的形态进行描述。进一步的，一种眼底图像分析方法，所述步骤2中的对眼底血管走向进行表示方法为：把血管离散化为一系列直线段，利用直线段来表示血管的方向，通过统计这些方向确定血管的走向，即得到血管方向图谱。进一步的一种眼底图像分析方法，所述步骤4中视盘的像素集群的确定采用多层策略。进一步的，一种眼底图像分析方法，所述步骤5中的椭圆拟合方法为：对步骤3中的粗略定位的视盘区域潜在的圆形物体进行圆形检测，然后对检测区域进行椭圆拟合，拟合结果作为视盘区。进一步的，一种眼底图像分析方法，所述圆形物体进行检测和所述椭圆拟合采用多尺度策略。进一步的，一种眼底图像分析方法，所述多尺度策略为：逐步调整视盘的亮度和/或对比度，重复进行圆形检测和椭圆拟合。本专利技术还公开了一种眼底图像分析装置，其特征在于，包括：眼底血管识别模块用于识别在眼底图像上的眼底血管；眼底血管分析模块用于对眼底血管的全局形态结构进行表示；对眼底血管走向进行表示，得到血管方向图谱；视盘区粗定模块用于根据眼底血管的全局形态结构信息，粗略定位视盘区；视盘像素集群模块用于在粗略定位的视盘区内，确定局部高对比度或高亮度区域为视盘的像素集群；视盘区确定模块用于应用椭圆拟合方法在视盘的像素集群上确定视盘边界，即得到视盘区；黄斑区确定模块用于结合血管方向图谱确定黄斑区的基本范围，计算血管的距离场，在黄斑区的基本范围内寻找血管距离场的最大值位置，即黄斑区的中央凹位置。本专利技术还公开了一种眼底图像分析系统，其特征在于，包括眼底图像输入装置，所述眼底图像输入装置与权利要求8所述眼底图像分析装置，所述眼底图像分析装置与结果输出装置连接。进一步的，所述眼底图像分析装置还包括视杯识别模块和分析结果标注模块，所述视杯识别模块用于识别视杯；所述结果标注模块用于在眼底图像上标注出分析结果以及量化结果；所述分析结果包括眼底血管、视盘区和黄斑区；所述量化结果包括眼底血管、视盘区和黄斑区形态特征量化结果；所述形态特征包括位置、对比度或亮度、长度、面积和/或杯盘比。与现有技术相比，本申请所述的一种眼底图像分析方法、装置及系统，达到了如下效果：(1)本专利技术中的眼底图像分析方法、装置及系统，适应性好，可以针对不同相机以及不同质量的眼底图像(免散瞳图像和散瞳图像均可)准确确定视盘以及黄斑位置，即使视盘在图像中没有很好表现的时候也可以确定视盘位置。(2)本专利技术中的眼底图像分析方法、装置及系统，分析效率高，针对一幅眼底图像，通过缩小图像大小，在普通计算机上，可以在30秒之内定位视盘以及黄斑区。(3)本专利技术中的眼底图像分析方法延伸性强，本眼底图像分析方法可以用于检测任何图像中的圆形或者椭圆区域。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术实施例一所述的眼底图像分析方法的流程图；图2是本专利技术实施例二所述的眼底图像分析方法的眼底血管的抛物线形态图和眼底血管的方向图谱；图3是本专利技术实施例二所述的眼底图像分析方法的眼底血管走向进行表示方法的过程图；图4是本专利技术实施例二所述的眼底图像分析方法中不同亮度下的视盘；图5是本专利技术实施例二所述的眼底图像分析方法中确定视盘区和黄斑区图与对应的血管距离场图；图6是本专利技术实施例三所述的眼底图像分析装置的结构框图；图7是本专利技术实施例四所述的眼底图像分析装置的结构框图；图8是本专利技术实施例四所述的眼底图像分析系统的结构框图。具体实施方式如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。以下结合附图对本申请作进一步详细说明，但不作为对本申请的限定。实施例一如图1所示，为本专利技术实施例的眼底图像分析方法的流程图，该实施例的眼底图像分析方法包括以下步骤S100至步骤S600：S100：识别在眼底图像上的眼底血管；S200：对眼底血管的全局形态结构进行表示；对眼底血管走向进行表示，得到血管方向图谱；S300：根据步骤S200中的眼底血管的全局形态结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种眼底图像分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：识别在眼底图像上的眼底血管；步骤2：对眼底血管的全局形态结构进行表示；对眼底血管走向进行表示，得到血管方向图谱；步骤3：根据步骤2中的眼底血管的全局形态结构，粗略定位视盘区；步骤4：在步骤3中的粗略定位的视盘区内，确定局部高对比度或高亮度区域为视盘的像素集群；步骤5：应用椭圆拟合方法在步骤4中的视盘的像素集群上确定视盘区边界，即得到视盘区；步骤6：结合血管方向图谱确定黄斑区的基本范围，计算血管的距离场，在黄斑区的基本范围内寻找血管距离场的最大值位置，即黄斑区的中央凹位置。

【技术特征摘要】
1.一种眼底图像分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：识别在眼底图像上的眼底血管；步骤2：对眼底血管的全局形态结构进行表示；对眼底血管走向进行表示，得到血管方向图谱；步骤3：根据步骤2中的眼底血管的全局形态结构，粗略定位视盘区；步骤4：在步骤3中的粗略定位的视盘区内，确定局部高对比度或高亮度区域为视盘的像素集群；步骤5：应用椭圆拟合方法在步骤4中的视盘的像素集群上确定视盘区边界，即得到视盘区；步骤6：结合血管方向图谱确定黄斑区的基本范围，计算血管的距离场，在黄斑区的基本范围内寻找血管距离场的最大值位置，即黄斑区的中央凹位置。2.根据权利要求1所述的眼底图像分析方法，其特征在于，所述步骤2中的眼底血管的全局形态结构进行表示方法为：使用多层次的抛物线对眼底血管类似伞状的形态进行描述。3.根据权利要求1所述的眼底图像分析方法，其特征在于，所述步骤2中的对眼底血管走向进行表示方法为：把血管离散化为一系列直线段，利用直线段来表示血管的方向，通过统计这些方向确定血管的走向，即得到血管方向图谱。4.根据权利要求1所述的眼底图像分析方法，其特征在于，所述步骤4中视盘的像素集群的确定采用多层策略。5.根据权利要求1所述的眼底图像分析方法，其特征在于，所述步骤5中的椭圆拟合方法为：对步骤3中的粗略定位的视盘区域潜在的圆形物体进行圆形检测，然后对检测区域进行椭圆拟合，拟合结果作为视盘区。6.根据权利要求5所述的眼底图像分析方法，其特征在于，所述圆形物...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟鑫，
申请(专利权)人：北京新皓然软件技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11