瞼板腺成像的計(jì)算方法和裝置制造方法
【專利摘要】包含瞼板腺的區(qū)域的眼部圖像被自動(dòng)處理。通過(guò)在眼部圖像中使用來(lái)獲得表征眼部圖像中的瞼板腺的一個(gè)或多個(gè)數(shù)值參數(shù)，使用一個(gè)或多個(gè)數(shù)值參數(shù)獲得分級(jí)，這個(gè)過(guò)程可以獲得指示瞼板腺健康的分級(jí)。這些數(shù)值參數(shù)包括一個(gè)表征由尺度空間變換得到的重要特征圖的尺度參數(shù)間差異的參數(shù)，和/或通過(guò)測(cè)量眼部圖像中代表各自腺體的線獲得的參數(shù)。使用伽柏濾波器作為一個(gè)局部濾波技術(shù)，瞼板腺可以在眼部圖像中被識(shí)別。伽柏濾波器的形狀、局部空間支持和取向的參數(shù)化對(duì)于檢測(cè)瞼板腺都很重要。
【專利說(shuō)明】瞼板腺成像的計(jì)算方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于處理瞼板腺圖像來(lái)獲得表征腺體異常的信息的計(jì)算方法和裝置，所述圖像指示醫(yī)療狀況。

【背景技術(shù)】
[0002]瞼板腺為位于瞼板內(nèi)的眼皮邊緣處的皮脂腺，用于供應(yīng)瞼脂，瞼脂是一種可防止眼睛淚膜的蒸發(fā)的油性物質(zhì)。瞼脂是一種防止眼淚溢出到臉頰的脂類，從而截留油邊和眼球間的眼淚，并且瞼脂使閉著的眼皮密閉。并且，它附著在眼淚表面，可以防止眼淚中的水過(guò)快的蒸發(fā)。功能障礙的瞼板腺會(huì)導(dǎo)致眼睛干燥(由于沒(méi)有油脂，眼睛中的水蒸發(fā)的過(guò)快)或瞼炎；和其他的醫(yī)療狀況。
[0003]已知,捕捉眼表的IR (infra-red,紅外)圖像來(lái)分析瞼板腺的形態(tài)結(jié)構(gòu)。對(duì)于健康的眼睛，腺體在空間寬度、面內(nèi)伸長(zhǎng)、長(zhǎng)度等方面具有相似特征。另一方面，對(duì)于不健康的眼睛，成像的腺體顯示不規(guī)則。因此，檢測(cè)每個(gè)腺體和提取例如方向、寬度、長(zhǎng)度、曲率等特征非常重要，以用于自動(dòng)進(jìn)行干眼癥的診斷和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
[0004]圖l(a)-(c)為眼表的三個(gè)IR圖像樣本。專家將圖1(a)人工分級(jí)為“健康”，圖1(b)為“中間”，圖1(c)為“不健康”。在這個(gè)文件中，這樣的圖像分別稱為“健康圖像”、“中間圖像”和“不健康圖像”。IR圖像具有一些使自動(dòng)檢測(cè)腺體區(qū)具有挑戰(zhàn)性的特征:
[0005]腺體區(qū)和非腺體區(qū)的對(duì)比性低；
[0006]由光滑和潮濕表面引起的鏡面反射；
[0007]由熱成像引起的區(qū)域非均勻灰度分布；
[0008]眼表圖像區(qū)的不規(guī)則。
[0009]即使成像條件存在多樣性，腺體區(qū)與非腺體區(qū)相比具有更高的反射性。因此，屬于腺體的圖像區(qū)與相鄰的非腺體區(qū)相比更亮。然而，由于以上提到的成像條件，傳統(tǒng)方法例如局部閾值法不適于將圖像劃分為腺體區(qū)和非腺體區(qū)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的實(shí)施例的主要目的在于，提供一種對(duì)包括多個(gè)瞼板腺的眼部圖像的自動(dòng)處理，以識(shí)別瞼板腺的位置和/或獲得表征腺體的數(shù)值數(shù)據(jù)。這些數(shù)值數(shù)據(jù)可以用于將腺體分級(jí)。
[0011]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
[0012]本發(fā)明的第一方面提出使用包含瞼板腺區(qū)的眼部圖像來(lái)獲得指示瞼板腺健康的等級(jí)，通過(guò)在眼部圖像中使用來(lái)獲得表征眼部圖像顯示的瞼板腺的一個(gè)或多個(gè)數(shù)值參數(shù)；和使用一個(gè)或多個(gè)數(shù)值參數(shù)來(lái)自動(dòng)確定等級(jí)。
[0013]等級(jí)可以用于篩選病人，以識(shí)別需要進(jìn)一步詳細(xì)檢查的病人。它也可以用于提出要對(duì)病人實(shí)施的治療方法。
[0014]所述數(shù)值參數(shù)最好包括以下至少一項(xiàng):
[0015](i)至少一個(gè)參數(shù)，所述參數(shù)表征由尺度空間變換獲得的圖像重要特征的尺度參數(shù)間的差異；和/或
[0016](ii)至少一個(gè)參數(shù)，所述參數(shù)通過(guò)測(cè)量眼部圖像中識(shí)別的、代表各自腺體的線來(lái)獲得。所述測(cè)量可對(duì)單個(gè)線進(jìn)行(例如線的長(zhǎng)度)或涉及相鄰線對(duì)(例如相鄰線之間的距離)。
[0017]概括來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的第二方面提出使用伽柏(Gabor)濾波器作為局部濾波技術(shù)在眼部圖像中識(shí)別瞼板腺。
[0018]伽柏濾波器在形狀、局部空間支持和取向上的參數(shù)化尤其適于檢測(cè)瞼板腺。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]現(xiàn)將參考下面附圖，僅僅出于示例的目的，描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中:
[0020]圖1由圖1 (a) -1 (c)組成，示出三種捕獲的眼表的IR圖像；
[0021]圖2由圖2(a)_2(f)組成，示出六個(gè)伽柏函數(shù)的表示形式；
[0022]圖3由圖3(a)_3(f)組成，包括圖3(a)，圖3(a)為圖1 (a)的一部分，包括圖3(b)-(f)，圖3(b)-(f)闡明使用本發(fā)明實(shí)施例處理圖3(a)圖像的各個(gè)階段。
[0023]圖4由圖4(a)_4(f)組成，包括圖4(a)，圖4(a)為圖1 (a)的一部分，包括圖4(b)-(f)，圖4(b)-(f)闡明使用本發(fā)明實(shí)施例處理圖4(a)圖像的各個(gè)階段。
[0024]圖5由圖5(a)_5(f)組成，包括圖5(a)，圖5(a)為圖1 (a)的一部分，包括圖5(b)-(f)，圖5(b)-(f)示出使用本發(fā)明實(shí)施例處理圖5(a)圖像的各個(gè)階段。
[0025]圖6由圖6(a)_6(f)組成，包括圖6(a)，圖6(a)為圖1 (a)的一部分，包括圖6(b)-(f)，圖6(b)-(f)闡明使用本發(fā)明實(shí)施例處理圖6(a)圖像的各個(gè)階段。
[0026]圖7由圖7(a)和圖7(b)組成，分別示出在進(jìn)一步實(shí)施例中直方圖均衡化前和后的眼部圖像；
[0027]圖8由圖8(a)和圖8(b)組成，圖8 (a)示出健康圖像的尺度不變特征變換(尺度空間)點(diǎn)，圖8(b)為不健康圖像中的尺度空間點(diǎn)；
[0028]圖9為健康和不健康圖像的群體的尺度不變性分布和香農(nóng)熵；
[0029]圖10示出本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例中線特征的提?。?br> [0030]圖11示出本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例使用的用于從像素集群中提取連續(xù)的線的方法；
[0031]圖12示出由圖11的方法提取的健康和不健康圖像中線的總長(zhǎng)度和線的數(shù)量的分布；
[0032]圖13為健康和不健康圖像中線的長(zhǎng)度的散點(diǎn)圖和長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)差；
[0033]圖14由圖14(a)和14(b)組成，示出疊加在眼部圖像的線，包括表示腺體的線和虛假的線；
[0034]圖15示出線端離圖像邊緣最大和最小距離的分布；
[0035]圖16為圖21的變型圖，還包括中間圖像的點(diǎn)；
[0036]圖17為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的流程圖；
[0037]圖18為本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例提供的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]第一實(shí)施例
[0039]1.1伽柏函數(shù)
[0040]本發(fā)明實(shí)施例是一種檢測(cè)瞼板腺的方法,其利用了 2D (two-dimens1nal, 二維)伽柏函數(shù)族。已知使用伽柏函數(shù)作為細(xì)胞的感受野函數(shù)，模擬簡(jiǎn)單細(xì)胞的空間總和屬性[I]。使用伽柏函數(shù)的改進(jìn)參數(shù)化將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的限制考慮在內(nèi)[2、3]。假如一個(gè)二維視覺(jué)域Ω上的一點(diǎn)(X，y)(即(.V,.V) e Ω 3 R1 )上存在一個(gè)光脈沖。伽柏函數(shù)由Ga, 0，ψ (x, y)表示，其為一個(gè)實(shí)值數(shù)(real valued number)(即GA，ψ (x, y) e R)。伽柏函數(shù)由下式表示[2]:

【權(quán)利要求】
1.一種由計(jì)算機(jī)設(shè)備執(zhí)行的、使用包含瞼板腺的區(qū)域的眼部圖像來(lái)獲得指示瞼板腺的健康等級(jí)的方法，所述方法包括: (i)自動(dòng)獲得表征所述眼部圖像中顯示的瞼板腺的一個(gè)或多個(gè)數(shù)值參數(shù)； (ii)使用多個(gè)數(shù)值參數(shù)中的一個(gè)來(lái)自動(dòng)確定等級(jí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述獲取所述一個(gè)或多個(gè)數(shù)值參數(shù)的步驟包括: 在所述圖像中產(chǎn)生一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)與各自的距離尺度值相關(guān)； 獲得所述數(shù)值參數(shù)中的一個(gè)，作為指示所述關(guān)鍵點(diǎn)的所述尺度值的差異的參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述的數(shù)值參數(shù)被計(jì)算為關(guān)鍵點(diǎn)的各自數(shù)值S的的平均值，每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)值S的計(jì)算基于最接近所述關(guān)鍵點(diǎn)的其他關(guān)鍵點(diǎn)的子集。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述數(shù)值S根據(jù)以下表達(dá)式計(jì)算
S =毛 Aln μ, 其中，i = 1，...，η表示子集的η個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，Pi由下式給出 Ρ=⑷2 Σ:?2 其中，SiSn個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的尺度值。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，通過(guò)以下步驟推導(dǎo)出至少一個(gè)所述數(shù)值特征: 獲取眼部圖像中的線，其指示各自的瞼板腺； 獲取至少一個(gè)由使用線而測(cè)量到的數(shù)值特征。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述獲取圖像中的線的步驟包括: 提取沿圖像的明亮區(qū)和黑暗區(qū)分布的像素；和 將像素分組為集群。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述獲取線的步驟還包括對(duì)每個(gè)集群進(jìn)行形態(tài)運(yùn)算以形成來(lái)自集群的一條線。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的方法，包括線排除步驟:識(shí)別所述線中與腺體無(wú)關(guān)的線，將它們從考慮的線中除去。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述線排除步驟的實(shí)現(xiàn)包括:確定每個(gè)線到圖像邊緣的最小距離d_min，到圖像邊緣的最大距離d_max，和使用所述距離識(shí)別所述線中與腺體不相關(guān)的線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述與腺體不相關(guān)的線被確定為那些d_max和d_max-d_min低于各自閾值的線。
11.根據(jù)權(quán)利要求5到10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，使用線獲得的數(shù)值參數(shù)包括以下中任意一個(gè)或多個(gè): (i)線的數(shù)量； (ii)線的總長(zhǎng)度； (iii)線的平均長(zhǎng)度； (iv)線的長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)差； (v)通過(guò)多條線得到的值，所述值通過(guò)加和每條線上的作為該條線上的點(diǎn)到另一條線上的點(diǎn)的距離的函數(shù)獲得的值而得到； (Vi)通過(guò)多條線得到的值，所述值通過(guò)加和每條線上的通過(guò)測(cè)量從該條線沿其切線到到另一條所述線的至少一個(gè)距離獲得的值而得到； (Vii)指示線的端點(diǎn)間的距離和相應(yīng)線的長(zhǎng)度的比值的值。
12.一種劃分包括瞼板腺區(qū)的眼部圖像的方法，所述方法包括: 在圖像的多個(gè)位置中的每一位置處: (i)將以該位置為中心的圖像進(jìn)行伽柏函數(shù)變換，在圖像中至少用一個(gè)尺度因子λ和一個(gè)方向Θ來(lái)表征； (ii)將各Θ值的伽柏函數(shù)變換加和，來(lái)形成一個(gè)強(qiáng)度值/和 (iii)使用執(zhí)行閾值步驟，來(lái)得到一個(gè)代表相應(yīng)位置是否對(duì)應(yīng)于瞼板腺位置的二進(jìn)制值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，步驟(iii)中，值I為λ的多個(gè)值的總和，且結(jié)果為一個(gè)閾值。
14.一種分析眼部圖像的計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括處理器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令當(dāng)被所述處理器執(zhí)行時(shí)運(yùn)行，使所述處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)所述的方法。
15.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括程序指令，所述程序指令當(dāng)被處理器處理時(shí)運(yùn)行，使所述處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)所述的方法。
【文檔編號(hào)】A61B3/00GK104185858SQ201380006079
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月18日
【發(fā)明者】李惠光, 許洋維, 圖爾蓋·西里克, 童學(xué)天, 安德烈·皮特尼克 申請(qǐng)人:新加坡科技研究局, 新加坡保健服務(wù)集團(tuán)有限公司