專利名稱：視網(wǎng)膜血管管徑形變智能化測(cè)定系統(tǒng)及其測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是視網(wǎng)膜血管管徑形變智能化測(cè)定系統(tǒng)及其測(cè)定方法，屬微計(jì)算機(jī)應(yīng)用及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。
醫(yī)學(xué)上大量的臨床經(jīng)驗(yàn)和理論分析已知一部分全身性疾病，如高血壓動(dòng)脈硬化、糖尿病、慢性腎炎、冠心病等會(huì)在視網(wǎng)膜血管管徑的形變上得到不同程度的反映，測(cè)定視網(wǎng)膜血管管徑的形變程度對(duì)疾病的預(yù)測(cè)和診斷有重要的醫(yī)學(xué)價(jià)值。然而，現(xiàn)行眼科醫(yī)學(xué)對(duì)視網(wǎng)膜血管管徑形變程度的測(cè)定通常借助于眼底鏡或眼底照相機(jī)進(jìn)行管徑觀察，只有對(duì)中后期疾病所致的明顯管徑形變才能判別，而疾病初期引起的血管管徑微小形變就無(wú)法判斷，也就無(wú)法預(yù)測(cè)初期疾病。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)眼底血管參數(shù)的研究和測(cè)定日趨增多，如眼底動(dòng)靜脈管徑比及其類別分析，動(dòng)靜脈交叉壓陷程度和視網(wǎng)膜病灶面積的測(cè)量和計(jì)算等，其中對(duì)動(dòng)靜脈管徑比的測(cè)量和分析多采用普通的方法，即在眼底血管原始灰度圖像上直接進(jìn)行測(cè)量和分析，或把原始灰度圖像經(jīng)一定程度的放大再進(jìn)行測(cè)量和分析。但放大效果極受限制，往往越經(jīng)放大，灰度圖像的血管邊界與背景之間就越顯得模糊不清。上述的普通方法在測(cè)量的確切性方面均存在問(wèn)題；另外有一種方法是在原始灰度圖像上采用人工操作方法來(lái)選定血管對(duì)邊的兩點(diǎn)來(lái)測(cè)量管徑，這無(wú)疑會(huì)帶來(lái)許多不確定性的人為測(cè)量誤差，對(duì)疾病的預(yù)測(cè)和診斷難以提供精確的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的目的就是為了克服和解決現(xiàn)有測(cè)量眼底血管管徑所存在的不確定性人為誤差以及尚無(wú)法為疾病的預(yù)測(cè)和診斷提供精確數(shù)值依據(jù)的缺點(diǎn)和問(wèn)題，研究設(shè)計(jì)一種能消除人為誤差、自動(dòng)對(duì)血管管徑形變進(jìn)行量化處理、精確測(cè)定和計(jì)算視網(wǎng)膜血管管徑形變程度、為疾病的預(yù)測(cè)和診斷提供較精確數(shù)值依據(jù)的視網(wǎng)膜血管管徑形變智能化測(cè)定系統(tǒng)及其測(cè)定方法。
本發(fā)明是通過(guò)下述結(jié)構(gòu)技術(shù)方案和方法技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的視網(wǎng)膜血管管徑形變智能化測(cè)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理方框圖如

圖1所示，視網(wǎng)膜血管管徑形變智能化測(cè)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。它由視網(wǎng)膜血管圖像透射/反射平臺(tái)1、醫(yī)用攝像單元2、內(nèi)置圖像采集卡3、個(gè)人計(jì)算機(jī)處理單元4、圖像采集監(jiān)視器5、彩色顯示器6、激光打印機(jī)7共同電氣連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為CCD攝像機(jī)體27和微距鏡頭28組成的醫(yī)用攝像單元2通過(guò)攝像調(diào)距支架10、機(jī)械滑桿9與視網(wǎng)膜血管圖像透射/反射平臺(tái)的基座8相固定連接，又能以滑動(dòng)方式調(diào)節(jié)，并通過(guò)圖像模擬信號(hào)電纜30與內(nèi)置圖像采集卡3相電氣連接，內(nèi)置圖像采集卡3分別通過(guò)圖像數(shù)字信號(hào)電纜及圖像模擬信號(hào)電纜分別與個(gè)人計(jì)算機(jī)處理單元4和圖像采集監(jiān)視器5相電氣連接，個(gè)人計(jì)算機(jī)處理單元分別通過(guò)圖像模擬信號(hào)電纜和圖像數(shù)字信號(hào)電纜分別與彩色顯示器6和激光打印機(jī)7相電氣連接。其中視網(wǎng)膜血管圖像透射/反射平臺(tái)1的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，它是本發(fā)明中的漫射均衡光照方法進(jìn)行血管末梢取像的專用圖像平臺(tái)，它由平臺(tái)基座8、機(jī)械滑桿9、攝像調(diào)距支架10、無(wú)影光源上支架11、無(wú)影光源下支架18、萬(wàn)向燈柱12、13、19、20、無(wú)影反射燈14、15、21、22、條狀無(wú)影燈24、橫向反射罩25、萬(wàn)向燈柱26、樣本托板16、透射窗口17、漫射柔質(zhì)面23等共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為機(jī)械滑桿9通過(guò)其下端口的外螺紋及平臺(tái)基座8上的內(nèi)螺紋孔洞相配合旋緊而與平臺(tái)基座8相緊固連接，無(wú)影光源上支架11通過(guò)可旋緊和松開的活動(dòng)螺釘分別與機(jī)械滑桿9的上段及萬(wàn)向燈柱12、13的一端連接，無(wú)影反射燈14、15分別固定在萬(wàn)向燈柱12、13的另一端，攝像調(diào)距支架10、中央開有透射窗口17的樣本托板16均分別通過(guò)活動(dòng)螺釘與機(jī)械滑桿9的中段相連接，無(wú)影光源下支架18通過(guò)活動(dòng)螺釘分別與機(jī)械滑桿9的下段及萬(wàn)向燈柱19、20的一端連接，無(wú)影反射燈21、22分別固定在萬(wàn)向燈柱19、20的另一端，條狀無(wú)影燈24平行安裝在橫向反射罩25的內(nèi)側(cè)面，橫向反射罩25與萬(wàn)向燈柱26的上端緊固連接，萬(wàn)向燈柱26的下端通過(guò)螺釘緊固在平臺(tái)基座8上，漫射柔質(zhì)面23放置在平臺(tái)基礎(chǔ)8的平面上，其中心部位正對(duì)透射窗口17；醫(yī)用攝像單元2由CCD攝像基體27、微距鏡頭28、獨(dú)立直流電源29共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為CCD攝像機(jī)體27與微距鏡頭28通過(guò)它們自身的相匹配的內(nèi)外螺紋相配接，CCD攝像機(jī)體27通過(guò)活動(dòng)螺釘與攝像調(diào)距支架10相固定連接，攝像機(jī)體27通過(guò)其頂面的兩個(gè)插孔，并分別通過(guò)電源線和圖像信號(hào)電纜30分別與獨(dú)立直流電流29和裝插于計(jì)算機(jī)主機(jī)31內(nèi)的內(nèi)置圖像采集卡相電氣連接；個(gè)人計(jì)算機(jī)處理單元4由計(jì)算機(jī)主機(jī)31、鍵盤32、軌跡球33共同電氣連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為鍵盤32和軌跡球33分別通過(guò)鍵盤信號(hào)電纜和輔助光標(biāo)信號(hào)電纜與計(jì)算機(jī)主機(jī)31相電氣連接；內(nèi)置圖像采集卡3裝插在計(jì)算機(jī)主機(jī)31內(nèi)部的一個(gè)擴(kuò)展插槽上，并通過(guò)擴(kuò)展槽與計(jì)算機(jī)主機(jī)31的主板相電氣連接。
本發(fā)明的視網(wǎng)膜血管管徑形變智能化測(cè)定方法如下(1)首先采用本測(cè)定系統(tǒng)的視網(wǎng)膜血管圖像透射/反射平臺(tái)和醫(yī)用CCD攝像機(jī)體及微距鏡頭組成的攝像裝置對(duì)視網(wǎng)膜血管照片圖像和底片圖像進(jìn)行取像，包括①對(duì)照片圖像進(jìn)行全圖取像；②對(duì)照片圖像進(jìn)行局部血管放大取像；③對(duì)底片圖像進(jìn)行全圖或局部血管放大取像共三種取像方式；(2)通過(guò)信號(hào)電纜向計(jì)算機(jī)處理單元輸送出圖像模擬電信號(hào)，插在計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)擴(kuò)展插槽上的內(nèi)置圖像采集卡對(duì)攝像單元輸送來(lái)的圖像模擬信號(hào)進(jìn)行貯存，并送至圖像采集監(jiān)視器進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，以對(duì)攝像平臺(tái)的光源及焦距等因素進(jìn)行最佳化調(diào)整；(3)內(nèi)置圖像采集卡同時(shí)把圖像模擬信號(hào)變換成圖像數(shù)字信號(hào)，并經(jīng)擴(kuò)展槽送入計(jì)算機(jī)主板進(jìn)行圖像處理和算法測(cè)定步驟，并把處理結(jié)果送至彩色顯示器進(jìn)行顯示和激光打印機(jī)打印。三種攝像方式的取像均是采用漫射均衡光照方法，其中視網(wǎng)膜血管照片全圖取像的漫射均衡光照過(guò)程步驟為①啟用無(wú)影反射燈14和15時(shí)，其照射角度移離樣本托板16之外，以使照片圖像內(nèi)任何部位不出現(xiàn)強(qiáng)烈光斑所造成的圖像灰度畸變；②用條狀無(wú)影燈24沿著與樣本托板16的平面趨于平行的方向照射圖像平面，以提供均衡漫射光，消除圖像中粗細(xì)和明暗血管部位之間的強(qiáng)烈反差現(xiàn)象；視網(wǎng)膜照片圖像局部血管放大取像的光照過(guò)程步驟為①使無(wú)影反射燈14和15與樣本托板16平面互成約45°角的相向方向照射樣本托板及在其上面的照片圖像，以使血管末梢的放大取像有足夠強(qiáng)的漫射光；②關(guān)閉條狀無(wú)影燈24；視網(wǎng)膜血管底片圖像的取像光照過(guò)程步驟為①把底片圖像置于樣本托板的透射窗口17的平面上，平臺(tái)基礎(chǔ)8平面上的漫射柔質(zhì)面23的中心正對(duì)其上的透射窗口17；②移開樣本托板16之上的其它背景光源以加強(qiáng)透射效果；③使無(wú)影反射燈21和22均與平臺(tái)基座8互成45°～60°角的相向方向照射柔質(zhì)面23；④利用漫射柔質(zhì)面23的強(qiáng)烈漫射光經(jīng)透射窗口17向上透射，以使底片圖像有足夠的均衡光照強(qiáng)度。綜合而言，視網(wǎng)膜血管照片和底片圖像的漫射均衡光照方法是將照片或底片圖像均置于樣本托板平面上，對(duì)全圖取像，用條狀無(wú)影燈24沿著與樣本托板16平面趨于平行的方向給照片圖像提供均衡光，由微距鏡頭28進(jìn)行遠(yuǎn)距調(diào)焦，得到全圖模擬圖像信號(hào)；對(duì)照片局部血管放大取像，則關(guān)閉條狀無(wú)影燈24，僅由樣本托板16之上的兩個(gè)高亮度無(wú)影反射燈14和15與水平面成45°角對(duì)射照片圖像，由微距鏡頭28進(jìn)行近距調(diào)焦取像，得到局部血管放大的模擬圖像信號(hào)；對(duì)底片圖像，僅由樣本托板16下面的兩個(gè)高亮度無(wú)影反射燈21和22與漫射柔質(zhì)面23的水平面成45°～60°角相向?qū)ι渎淙豳|(zhì)面，由漫射柔質(zhì)面的漫射光透過(guò)窗口給底片圖像提供均衡光，消除圖像光斑灰度畸變和燈絲自身成像現(xiàn)象而得到底片模擬圖像信號(hào)，上述三種方式獲取的模擬圖像信號(hào)，均輸送至插在計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)擴(kuò)展插槽上的內(nèi)置圖像采集卡，內(nèi)置圖像采集卡對(duì)攝像單元送來(lái)的圖像模擬信號(hào)進(jìn)行貯存，同時(shí)把圖像模擬信號(hào)變成圖像數(shù)字信號(hào)。
計(jì)算機(jī)主機(jī)把由內(nèi)置圖像采集卡變換來(lái)的灰度圖像數(shù)字信號(hào)，通過(guò)鍵盤和軌跡球等進(jìn)行人機(jī)操作，選取局部圖像窗口后，首先進(jìn)行圖像預(yù)處理以增強(qiáng)血管與背景之間的區(qū)別；由計(jì)算機(jī)自動(dòng)實(shí)施圖像二值化和去噪聲凈化處理，然后采用線化無(wú)級(jí)擴(kuò)大法對(duì)經(jīng)圖像二值化和去噪聲凈化處理后的二值圖像進(jìn)行任意整數(shù)倍放大，即由方塊像素替代點(diǎn)像素，由大方塊像素替代小方塊像素，對(duì)所形成的階梯狀血管邊緣進(jìn)行線化處理，通過(guò)邊緣跟蹤過(guò)程用單像素線構(gòu)成空芯血管兩邊緣，再求出血管兩邊緣各階梯線的中點(diǎn)坐標(biāo)，用折線依次連接各中點(diǎn)坐標(biāo)，獲得平滑化的血管邊緣以作測(cè)定管徑形變之用。線化無(wú)級(jí)擴(kuò)大法的處理程序流程圖如圖4所示。線化無(wú)級(jí)擴(kuò)大法的過(guò)程步驟為(1)對(duì)計(jì)算機(jī)取得的視網(wǎng)膜血管原始灰度圖像，在屏幕內(nèi)選取所需的局部窗口，運(yùn)用直方圖均衡化方法進(jìn)行圖像預(yù)處理以增強(qiáng)圖像對(duì)比度；(2)對(duì)所選取的局部窗口圖像進(jìn)行二值化和凈化處理，以使圖像中的血管與背景分離，其中視網(wǎng)膜血管圖像的二值化和凈化處理的程序流程圖如圖5所示；(3)對(duì)血管二值化圖像，反復(fù)進(jìn)行所需任意次數(shù)的整數(shù)倍放大，實(shí)芯血管圖像的放大結(jié)果，血管邊界會(huì)呈階梯鋸齒狀；(4)對(duì)實(shí)芯血管圖像進(jìn)行線化處理，形成由單像素組成的空芯階梯狀血管管邊；(5)求取各階梯在水平和垂直方向上的中心點(diǎn)，并以連接各中心點(diǎn)的折線取代階梯線，獲得平滑化擴(kuò)大的血管管邊，以供測(cè)定血管管徑形變之用。最后采用管徑增量符號(hào)比較法對(duì)平滑化的血管圖像進(jìn)行血管管徑測(cè)定。
管徑增量符號(hào)比較法是首先通過(guò)軌跡球的輔助光標(biāo)選定被測(cè)處血管邊緣的某一點(diǎn)作為基點(diǎn)，由計(jì)算機(jī)確定該基點(diǎn)的虛擬切線并作出其垂線，得到血管對(duì)邊交點(diǎn)，把血管分成(I)、(II)兩區(qū)段，求算出基點(diǎn)至交點(diǎn)的長(zhǎng)度，從交點(diǎn)起往(I)區(qū)搜索下一邊緣像素點(diǎn)，再求出交點(diǎn)至基點(diǎn)的長(zhǎng)度，把這兩個(gè)長(zhǎng)度進(jìn)行比較，若增量大于零為正數(shù)，則改向(II)區(qū)搜，若增量小于零為負(fù)數(shù)，則應(yīng)繼續(xù)向該區(qū)下一點(diǎn)搜索，直至再出現(xiàn)增量大于零的點(diǎn)，即出現(xiàn)增量符號(hào)發(fā)生改變時(shí)為止，則其上一像素點(diǎn)坐標(biāo)便是與基點(diǎn)距離最短的管徑坐標(biāo)，反復(fù)調(diào)用管徑增量符號(hào)比較法于各個(gè)不同的基點(diǎn)，便可測(cè)定任一段處的管徑；管徑增量符號(hào)比較法的程序流程圖如圖6所示，其過(guò)程步驟如下(1)由輔助光標(biāo)以從下至上或從左至右的準(zhǔn)則選定血管管邊一側(cè)的欲測(cè)定點(diǎn)，該點(diǎn)必屬于單像素線管邊上的像素點(diǎn)，并作為算法的基點(diǎn)，由于屏幕線段均由光柵線段單元組成，通過(guò)檢查基點(diǎn)所在處的線段單元類別，可得該單元光柵像素的組成及位置關(guān)系；(2)通過(guò)基點(diǎn)所在處的相鄰線段單元之間位置關(guān)系的比較，確定基點(diǎn)處線段單元的虛擬切線的方向，根據(jù)該基點(diǎn)處的虛擬切線方向，按光柵直線單元的組成關(guān)系生成該切線的垂線，從而得到血管對(duì)邊的交點(diǎn)坐標(biāo)；(3)求出基點(diǎn)至交點(diǎn)之間的連線長(zhǎng)度，以連線為分區(qū)界線把該段血管分成(I)和(II)兩個(gè)區(qū)段；(4)以分區(qū)線交點(diǎn)為起始點(diǎn)，向(I)區(qū)逐點(diǎn)進(jìn)行管邊像素搜索，求出基點(diǎn)至管邊下一交點(diǎn)的連線長(zhǎng)度，比較此連線與上一連線的長(zhǎng)度增量，若增量為正值則結(jié)束(I)區(qū)搜索而轉(zhuǎn)向(II)區(qū)所索；若增量為負(fù)值，則重復(fù)本步驟(4)；(5)同樣，在(II)區(qū)中求取現(xiàn)連線與上一連線的長(zhǎng)度增量，若增量為負(fù)值，搜索繼續(xù)往下一交點(diǎn)進(jìn)行，直到出現(xiàn)增量為正值，則表明(II)區(qū)增量符號(hào)發(fā)生了改變，增量符號(hào)改變之前一個(gè)交點(diǎn)坐標(biāo)稱為所求的血管管徑坐標(biāo)，其與基點(diǎn)連線的長(zhǎng)度為最短，用作該基點(diǎn)處的血管管徑的精確測(cè)量值；(6)選定不同的基點(diǎn)，重復(fù)上述(1)～(5)的過(guò)程步驟，則可得到所測(cè)血管段的管徑量化結(jié)果，用以比較和判定血管管徑形變程度。
本發(fā)明的基本原理不直接對(duì)視網(wǎng)膜血管原始灰度圖像進(jìn)行測(cè)量，而是首先對(duì)欲測(cè)量的圖像部位選取窗口，單獨(dú)抽出該窗口進(jìn)行圖像預(yù)處理和圖像二值化，以形成血管與背景之間的明顯邊界，然后對(duì)二值圖像進(jìn)行任意次數(shù)的整數(shù)倍放大、線化、平滑等圖像和算法處理。在形成足夠大比例的血管管邊間距的狀態(tài)下實(shí)施管徑自動(dòng)搜索和計(jì)算，以求取精確的量化結(jié)果。本測(cè)定系統(tǒng)中的視網(wǎng)膜血管圖像透射/反射平臺(tái)是為實(shí)現(xiàn)本測(cè)定方法而研究設(shè)計(jì)出來(lái)的專用平臺(tái)，由于有兩種不同性質(zhì)的視網(wǎng)膜血管圖像媒體可供攝像單元取像，即照片圖像和底片圖像，它們的取像方式和要求差異較大，必須設(shè)計(jì)二種燈光照射取像模式，對(duì)照片圖像采用反射光取像模式，對(duì)底片圖像采用透射光取像模式。由于視網(wǎng)膜血管圖像性質(zhì)特殊，血管粗細(xì)比例差別很大，且亮度反差甚大，有些血管細(xì)微末梢的亮度又與背景十分接近。測(cè)量過(guò)程要求對(duì)血管細(xì)微末梢能實(shí)現(xiàn)清晰取像，故要求有足夠光照強(qiáng)度，在滿足血管細(xì)微末梢清晰取像的光照情況下，而血管粗亮部位的強(qiáng)烈反差卻造成了圖像大范圍面積的強(qiáng)烈光斑灰度畸變，而直接透射底片圖像的光源亦同樣會(huì)造成上述類似的光斑灰度畸變現(xiàn)象，因而固定不變的統(tǒng)一光源無(wú)法適應(yīng)視網(wǎng)膜血管圖像的取像要求，故專門設(shè)計(jì)了可調(diào)節(jié)微距鏡頭位置、光源的角度、位置、強(qiáng)弱的視網(wǎng)膜血管圖像透射/反射平臺(tái)，并采用漫射均衡光照方法以消除明暗粗細(xì)血管圖像部位的強(qiáng)烈亮光反差現(xiàn)象。經(jīng)CCD攝像機(jī)體取像變成模擬信號(hào)，經(jīng)信號(hào)電纜送至內(nèi)置圖像采集卡貯存并轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)再送入計(jì)算機(jī)主板進(jìn)行處理；內(nèi)置圖像采集卡同時(shí)把采集到的模擬圖像信號(hào)分別送至圖像采集監(jiān)視器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀察，對(duì)于送入計(jì)算機(jī)主板進(jìn)行處理的數(shù)字圖信號(hào)，發(fā)明采取線化無(wú)級(jí)擴(kuò)大法進(jìn)行處理。其原理如下在屏幕內(nèi)選取視網(wǎng)膜血管圖像任意范圍局部窗口，如圖7(a)中的正方形窗口，把要處理的血管部位作為子圖像以窗口的形式抽取出來(lái)，首先對(duì)原始灰圖像進(jìn)行預(yù)處理，使血管輪廓本身、血管與背景之間的分界更為清晰化；然后對(duì)窗口的灰度圖像進(jìn)行二值化和去噪聲處理，取得純凈的視網(wǎng)膜血管(實(shí)芯)二值圖像，如圖7(b)的正方形窗口。二值圖像的構(gòu)成單元是屏幕的像素點(diǎn)，取決于屏幕的分辨率；以像素方塊取代像素點(diǎn)，以大方塊替代小方塊，對(duì)視網(wǎng)膜血管二值圖像進(jìn)行任意所需次數(shù)的整數(shù)倍擴(kuò)大，記下最終的擴(kuò)大倍數(shù)用作求算管徑絕對(duì)尺寸的比例因子。通常實(shí)芯血管二值圖像擴(kuò)大的結(jié)果，其血管外邊界不再是平滑曲線，而是呈階梯鋸齒狀，如圖7(c)所示；對(duì)實(shí)芯血管圖像進(jìn)行線化處理，即進(jìn)行血管邊界跟蹤處理，使血管邊界僅由單像素線構(gòu)成，而其余實(shí)芯部分的血管像素全部空化去掉，形成由單像素線組成的呈階梯邊界的空芯血管，如圖7(d)所示；然后提取血管階梯邊緣的折點(diǎn)并加標(biāo)記，求取階梯線相鄰兩折點(diǎn)間的中點(diǎn)坐標(biāo)，得到階梯線在各自水平與垂直方向的中心點(diǎn)；最后對(duì)階梯線邊緣進(jìn)行平滑處理，即以連接各中心點(diǎn)的折線取代階梯線，得到擴(kuò)大的邊緣平滑化的血管圖像，以供后續(xù)的測(cè)定之用，如圖7(e)、(f)所示；在經(jīng)擴(kuò)大和平滑處理的血管圖像基礎(chǔ)上，本發(fā)明采用管徑增量符號(hào)比較法進(jìn)行精確的管徑測(cè)定。管徑增量符號(hào)比較法的管徑算法模擬示意圖如圖8所示。血管兩管邊由L0和L1代表，其算法原理如下選定視網(wǎng)膜血管的測(cè)量基點(diǎn)，由軌跡球的輔助光標(biāo)按從下而上或從左至右的準(zhǔn)則，選取欲測(cè)量處的管邊像素點(diǎn)作為基點(diǎn)，由于血管管邊經(jīng)上述線化擴(kuò)大平滑化處理后，已變成由單像素線取代，且僅當(dāng)選取到管邊的像素點(diǎn)時(shí)，基點(diǎn)才能生效，也就確保了所選取到測(cè)量點(diǎn)必定是確切的管邊點(diǎn)(如圖8的0點(diǎn))；計(jì)算機(jī)按圖像鄰域關(guān)系檢查基點(diǎn)所在處管邊線段單元的像素組成情況。然后據(jù)此確定該管邊處的虛擬切線方向(如圖8的MN)，并按光柵直線單元的結(jié)構(gòu)關(guān)系生成該切線的垂線(如圖8的OP)，與血管對(duì)邊相交得到交點(diǎn)坐標(biāo)(如圖8的P0)；由坐標(biāo)的幾何關(guān)系求出基點(diǎn)與交點(diǎn)之間的連線長(zhǎng)度，以連線為分界中心線把該段血管分成(I)和(II)兩個(gè)區(qū)段；從連線交點(diǎn)P0處出發(fā)，向(I)區(qū)開始逐點(diǎn)進(jìn)行管邊像素搜索，求出基點(diǎn)與下一管邊交點(diǎn)P1的連線長(zhǎng)度(如圖8的OP1)，把所得連線長(zhǎng)度與上一連線長(zhǎng)度(OP0)進(jìn)行比較，求出其長(zhǎng)度增量Δ，若Δ為正值，表示管徑值不在(I)區(qū)，應(yīng)結(jié)束(I)區(qū)搜索，改向到(II)區(qū)進(jìn)行搜索，若Δ為負(fù)值，則重復(fù)繼續(xù)搜索下一個(gè)新交點(diǎn)；在(II)區(qū)搜索出管邊交點(diǎn)(如圖8的P-1)求出基點(diǎn)與交點(diǎn)(OP-1)與上一連線長(zhǎng)度(OP0)進(jìn)行比較，若長(zhǎng)度增量為負(fù)值，表示搜索過(guò)程趨向谷值，應(yīng)繼續(xù)搜索下一個(gè)新交點(diǎn)(如圖8的P-2)等等，直至求得的長(zhǎng)度增量Δ為正數(shù)值為止，表明增量符號(hào)開始發(fā)生改變，連線長(zhǎng)度脫離谷值，則符號(hào)改變前的一個(gè)交點(diǎn)坐標(biāo)便代表血管管徑坐標(biāo)，其與基點(diǎn)的連線長(zhǎng)度為最短，此即為基點(diǎn)處血管管徑的精確量值。針對(duì)管徑形變的血管段，選取不同的基點(diǎn)，重復(fù)上述的原理和過(guò)程，則可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成所測(cè)段的血管管徑量化步驟，用于比較和判定血管管徑的形變程度。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)本系統(tǒng)由同一專用取像平臺(tái)配合漫射均衡光照方法，能分別實(shí)現(xiàn)對(duì)視網(wǎng)膜血管照片圖像和底片圖像的取像，并且轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)操作簡(jiǎn)便；(2)針對(duì)視網(wǎng)膜血管圖像中粗細(xì)和明暗血管部位的亮度反差極大的特點(diǎn)，本發(fā)明對(duì)全圖取像和局部放大取像分別采取了不同措施以實(shí)現(xiàn)均衡光照，克服了全圖取像中亮暗血管部位的光照度難以兼顧的矛盾，也即當(dāng)提供足夠的光強(qiáng)度使血管微細(xì)末梢得以清晰取像，血管明亮部位已因光照過(guò)強(qiáng)而出現(xiàn)光斑狀灰度畸變；反之，當(dāng)提供血管明亮部位以合適的光照強(qiáng)度時(shí)，則血管的細(xì)微末梢部位又因光照不足而模糊不清。本發(fā)明對(duì)全圖取像過(guò)程所采取的條狀漫射光照方式，大大削弱了亮暗血管部位之間的亮度反差現(xiàn)象，使兩者得到了兼顧，取得均衡取像效果；(3)對(duì)于局部血管放大取像，由于多是提取血管微細(xì)末梢部位，相比之下顯得光照度不足。本發(fā)明對(duì)局部放大取像過(guò)程采取足夠強(qiáng)度的光照方式，基于局部血管的小范圍，既不會(huì)混雜全圖取像般的光斑灰度畸變，又保證了清晰取像所需的光照度；(4)對(duì)于底片取像，一反傳統(tǒng)的直接光源透射方式，本發(fā)明采取間接的均衡光照方法，通過(guò)漫射柔面作媒界，把均衡化的漫射光透射到底片圖像，使底片能在足夠強(qiáng)度的均衡光照之下清晰取像，避免了直接光源中的高亮度部位對(duì)底片圖像造成的光斑灰度畸變和燈絲自身的成像現(xiàn)象；(5)本發(fā)明的線化無(wú)級(jí)擴(kuò)大法，不是直接對(duì)視網(wǎng)膜血管原始灰度圖像進(jìn)行測(cè)定，而是通過(guò)圖像處理技術(shù)，變成血管與背景之間的邊界分明的二值圖像；在此基礎(chǔ)上再把二值圖像擴(kuò)大到足夠大的程度，并進(jìn)一步作邊界線化和平滑處理，以單像素線關(guān)系構(gòu)成血管管邊，從而確保了對(duì)血管管邊測(cè)量基點(diǎn)選取的確切性，消除了人為隨機(jī)性誤差，確保了精確測(cè)量；(6)本發(fā)明的管徑增量符號(hào)比較法，是值接按幾何測(cè)定關(guān)系通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)管徑的最優(yōu)值搜索，所得的結(jié)果代表了所測(cè)點(diǎn)處管徑的唯一精確值，其精度僅與屏幕的分辨率有關(guān)，完全消除了測(cè)定過(guò)程中的人為誤差；(7)上述自動(dòng)搜索的測(cè)定算法可作為一種子過(guò)程對(duì)各個(gè)被測(cè)處反復(fù)調(diào)用，求取血管段形變情況的精確量化數(shù)據(jù)。能為包括高血壓動(dòng)脈硬化、糖尿病、慢性腎炎、冠心病等常見(jiàn)疾病的預(yù)測(cè)和診斷提供一種專項(xiàng)性智能化手段，為醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)療診斷提供量化依據(jù)。
下面對(duì)說(shuō)明書附圖進(jìn)一步說(shuō)明如下圖1為視網(wǎng)膜血管管徑形變測(cè)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理方框圖；圖2為視網(wǎng)膜血管管徑形變測(cè)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本測(cè)定系統(tǒng)的視網(wǎng)膜血管圖像透射/反射平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的線化無(wú)級(jí)擴(kuò)大法的處理程序流程圖；圖5為本發(fā)明的線化無(wú)級(jí)擴(kuò)大法中的圖像二值化和凈化處理程序流程圖；圖6為本發(fā)明的管徑增量符號(hào)比較法的程序流程圖；圖7的本發(fā)明的視網(wǎng)膜血管圖像管徑精確測(cè)定之算法步驟示例圖；圖8為本發(fā)明的管徑增量符號(hào)比較法的管徑算法模擬示意圖。各圖中1為視網(wǎng)膜血管圖像透射/反透射平臺(tái)，2為醫(yī)用攝像單元，3為內(nèi)置圖像采集卡，4為個(gè)人計(jì)算機(jī)處理單元，5為圖像采集監(jiān)視器，6為彩色顯示器，7為激光印機(jī)，8為平臺(tái)基座，9為機(jī)械滑桿，10為攝像調(diào)距支架，11為無(wú)影光源上支架，12、13、19、20均為萬(wàn)向燈柱，14、15、21、22均為無(wú)影反射燈，16為樣本托板，17為透射窗口，18為無(wú)影光源下支架，23為漫射柔質(zhì)面，24為條狀無(wú)影燈，25為橫向反射罩，26為萬(wàn)向燈柱，27為CCD攝像基體，28為微距鏡頭，29為獨(dú)立直流電源，30為圖像信號(hào)電纜，31為計(jì)算機(jī)主機(jī)，32為鍵盤，33為軌跡球，L0、L1為血管兩管邊，MN為O點(diǎn)的管邊切線，O為測(cè)量基點(diǎn)，OP為切線MN的垂線，P0、P1、P2、P-1、P-2、P-3均為像素搜索線與血管邊的交點(diǎn)。
本發(fā)明的實(shí)施方式如下(1)按圖3所示，設(shè)計(jì)和采用金屬、塑料等材料加工制作視網(wǎng)膜血管圖像透射/反射平臺(tái)的各部件，按上面說(shuō)明書所述的相互連接關(guān)系，并用活動(dòng)螺絲進(jìn)行連接安裝，其中購(gòu)買的微距鏡頭28通過(guò)其自身的螺環(huán)與購(gòu)買的CCD攝像基體27相套接，攝像基體通過(guò)活動(dòng)螺絲與攝像調(diào)距支架10相連接安裝，攝像調(diào)距支架通過(guò)活動(dòng)螺絲與機(jī)械滑桿9相連接安裝；無(wú)影反射燈功率可用40瓦，條狀無(wú)影功率可用8瓦，漫射柔質(zhì)面可用米黃色非光滑印刷紙板，醫(yī)用攝像機(jī)體采用MTV-1802CB型CCD攝像鏡頭，配用8mm微距鏡頭；(2)按上面說(shuō)明書所述連接關(guān)系把圖2所示的各電氣部件，按圖1所示的電氣連接關(guān)系，通過(guò)相應(yīng)信號(hào)電纜，或機(jī)內(nèi)插槽相連接，構(gòu)成完整的本測(cè)定系統(tǒng)。其中，個(gè)人計(jì)算機(jī)采用486型，內(nèi)置圖像采集卡采用DH512B-PRO型，圖像采集監(jiān)視器和彩色顯示器均采用12寸屏幕，激光打印機(jī)采用HP系列激光打印機(jī)；(3)按圖4、圖5所示的程序流程圖采用C語(yǔ)言編制各類處理程序；(4)按上面說(shuō)明書所述的取像步驟進(jìn)行操作以及計(jì)算機(jī)按算法程序進(jìn)行自動(dòng)處理，便能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。作為本發(fā)明的實(shí)施例，圖7(b)窗口中的視網(wǎng)膜血管二值圖像，經(jīng)管徑自動(dòng)處理和測(cè)定后的打印結(jié)果如圖7(f)所示，所得的A至D處的管徑座標(biāo)關(guān)系(X1，Y1～X2，Y2)依次為(152，97～158，100)，(218，120～222，131)，(63，180～68，190)，(108，202～120，206)。
權(quán)利要求
1.一種視網(wǎng)膜血管管徑形變智能化測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于它由視網(wǎng)膜血管圖像透射/反射平臺(tái)(1)、醫(yī)用攝像單元(2)、內(nèi)置圖像采集卡(3)、個(gè)人計(jì)算機(jī)處理但元(4)、像采集卡(3)、圖像采集監(jiān)視器(5)、彩色顯示器(6)、激光打印機(jī)(7)共同電氣構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為CCD攝像機(jī)體(27)和微距鏡頭(28)組成的醫(yī)用攝像單元(2)通過(guò)攝像調(diào)距支架(10)、機(jī)械滑桿(9)與視網(wǎng)膜血管圖像透射/反射平臺(tái)(1)的基座相固定連接又能以滑動(dòng)方式調(diào)節(jié)，并通過(guò)圖像模擬信號(hào)電纜(30)與內(nèi)置圖像采集卡(3)相電氣連接，內(nèi)置圖像采集卡(3)分別通過(guò)圖像數(shù)字信號(hào)電纜及圖像模擬信號(hào)電纜分別與個(gè)人計(jì)算機(jī)處理單元(4)和圖像采集監(jiān)視器(5)相電氣連接，個(gè)人計(jì)算機(jī)處理單元分別通過(guò)圖像模擬信號(hào)電纜和圖像數(shù)字信號(hào)電纜分別與彩色顯示器(6)和激光打印機(jī)(7)相電氣連接；其中視網(wǎng)膜血管圖像透射/反射平臺(tái)(1)由平臺(tái)基座(8)、機(jī)械滑桿(9)、攝像調(diào)距支架(10)，無(wú)影光源上支架(11)、無(wú)影光源下支架(18)、萬(wàn)向燈柱(12)、(13)、(19)、(20)、無(wú)影反射燈(14)、(15)、(21)、(22)、條狀無(wú)影燈(24)、橫向反射罩(25)、萬(wàn)向燈柱(26)、樣本托板(16)、透射窗口(17)、漫射柔質(zhì)面(23)等共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為機(jī)械滑桿(9)通過(guò)其下端口的外螺紋及平臺(tái)基座(8)上的內(nèi)螺紋孔洞相配合旋緊從而與平臺(tái)基座(8)相緊固連接，無(wú)影光源上支架(11)通過(guò)可旋緊和松開的活動(dòng)螺釘分別與機(jī)械滑桿(9)的上段及萬(wàn)向燈柱(12)、(13)的一端連接，無(wú)影反射燈(14)、(15)分別固定在萬(wàn)向燈柱(12)、(13)的另一端，攝像調(diào)距支架(10)、中央開有透射窗口(17)的樣本托板(16)均分別通過(guò)活動(dòng)螺釘與機(jī)械滑桿(9)的中段相連接，無(wú)影光源下支架(18)通過(guò)活動(dòng)螺釘分別與機(jī)械滑桿(9)的下段及萬(wàn)向燈柱(19)、(20)的一端連接，無(wú)影反射燈(21)、(22)分別固定在萬(wàn)向燈柱(19)、(20)的另一端，條狀無(wú)影燈(24)平行安裝在橫向反射罩(25)的內(nèi)側(cè)面，橫向反射罩(25)與萬(wàn)向燈柱(26)的上端緊固連接，萬(wàn)向燈柱(26)的下端通過(guò)螺釘緊固在平臺(tái)基座(8)上，漫射柔質(zhì)面(23)放置在平臺(tái)基座(8)的平面上，其中心部位正對(duì)透射窗口(17)；醫(yī)用攝像單元(2)由CCD攝像基體(27)、微距鏡頭(28)、獨(dú)立直流電源(29)共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為CCD攝像機(jī)體(27)與微距鏡頭(28)通過(guò)它們自身的相匹配的內(nèi)外螺紋相配接，CCD攝像機(jī)體(27)還通過(guò)活動(dòng)螺釘與攝像調(diào)距支架(10)相固定連接，攝像機(jī)體(27)通過(guò)其頂面的兩個(gè)插孔，并分別通過(guò)電源線和圖像信號(hào)電纜(30)分別與獨(dú)立直流電源(29)和裝插于計(jì)算機(jī)主機(jī)(31)內(nèi)的內(nèi)置圖像采集卡相電氣連接；個(gè)人計(jì)算機(jī)處理單元(4)由計(jì)算機(jī)主機(jī)(31)、鍵盤(32)、軌跡球(33)共同電氣連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為鍵盤(32)和軌跡球(33)分別通過(guò)鍵盤信號(hào)電纜和輔助光標(biāo)信號(hào)電纜與計(jì)算機(jī)主機(jī)(31)相電氣連接；內(nèi)置圖像采集卡(3)裝插在計(jì)算機(jī)主機(jī)(31)內(nèi)部的一個(gè)擴(kuò)展插槽上，并通過(guò)擴(kuò)展槽與計(jì)算機(jī)主機(jī)(31)的主板相電氣連接。
2.一種視網(wǎng)膜血管管徑形變智能化測(cè)定方法，其特征在于(1)它首先采用本測(cè)定系統(tǒng)的視網(wǎng)膜血管圖像透射/反射平臺(tái)和醫(yī)用CCD攝像機(jī)體及微距鏡頭組成的攝像裝置對(duì)視網(wǎng)膜血管照片圖像和底片圖像進(jìn)行取像，包括對(duì)照片圖像進(jìn)行全圖取像；對(duì)照片圖像進(jìn)行局部血管放大取像；對(duì)底片圖像進(jìn)行全圖或局部血管放大取像共三種取像方式；(2)攝像裝置通過(guò)信號(hào)電纜向計(jì)算機(jī)處理單元輸送出圖像模擬電信號(hào)，裝插在計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)擴(kuò)展插槽上的內(nèi)置圖像采集卡對(duì)攝像單元送來(lái)的圖像模擬信號(hào)進(jìn)行貯存，并送至圖像采集監(jiān)視器進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，以對(duì)攝像平臺(tái)的光源及焦距等因素進(jìn)行最佳化調(diào)整；(3)內(nèi)置圖像采集卡同時(shí)把圖像模擬信號(hào)變換成圖像數(shù)字信號(hào)，并經(jīng)擴(kuò)展槽送入計(jì)算機(jī)主板進(jìn)行圖像處理和算法測(cè)定步驟，并把處理結(jié)果送至彩色顯示器進(jìn)行顯示和激光打印機(jī)打印；三種攝像方式的取像是采用漫射均衡光照方法，它是將照片或底片圖像均置于樣本托板平面上，對(duì)全圖取像用條狀無(wú)影燈(24)沿著與樣本托板(16)平面趨于平行的方向給照片圖像提供均衡光，由微距鏡頭(28)進(jìn)行遠(yuǎn)距調(diào)焦取像，得到全圖模擬圖像信號(hào)；對(duì)照片局部血管放大取像，則關(guān)閉條狀無(wú)影燈(24)，僅由樣本托板(16)之上的兩個(gè)高亮度無(wú)影反射燈(14)和(15)與水平面成45°角相向?qū)ι湔掌瑘D像，由微距鏡頭(28)進(jìn)行近距調(diào)焦取像，得到局部血管放大的模擬圖像信號(hào)；對(duì)底片圖像取像，僅由樣本托板(16)下面的兩個(gè)高亮度無(wú)影反射燈(21)和(22)與漫射柔質(zhì)面(23)的水平面成45°～60°角相向?qū)ι渎淙豳|(zhì)面，由柔質(zhì)面的漫射光透過(guò)窗口給底片圖像提供均衡光，消除圖像光斑灰度畸變和燈絲自身成像現(xiàn)象，得到底片模擬圖像信號(hào)，上述三種方式獲取的模擬圖像信號(hào)，均輸送至插在計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)部擴(kuò)展插槽上的內(nèi)置圖像采集卡，內(nèi)置圖像采集卡對(duì)攝像單元送來(lái)的圖像模擬信號(hào)進(jìn)行貯存，同時(shí)把圖像模擬信號(hào)變成圖像數(shù)字信號(hào)；計(jì)算機(jī)主機(jī)把均由內(nèi)置圖像采集卡變換來(lái)的灰度圖像數(shù)字信號(hào)，首先進(jìn)行圖像預(yù)處理以增強(qiáng)血管與背景之間的區(qū)別；再通過(guò)鍵盤和軌跡球等進(jìn)行人機(jī)操作，選取局部圖像窗口后，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)實(shí)施圖像二值化和去噪聲處理，然后采用線化無(wú)級(jí)擴(kuò)大法對(duì)經(jīng)圖像二值化和去噪聲凈化處理后的二值圖像進(jìn)行任意整數(shù)倍放大，即由方塊像素替代點(diǎn)像素，由大方塊像素替代小方塊像素，再對(duì)所形成的階梯狀血管邊緣進(jìn)行線化處理，通過(guò)邊緣跟蹤過(guò)程用單像素線構(gòu)成空芯血管兩邊緣，再求出血管兩邊緣各階梯線的中點(diǎn)坐標(biāo)，用折線依次連接各中點(diǎn)坐標(biāo)，獲得平滑化的血管邊緣，最后采用管徑增量符號(hào)比較法對(duì)平滑化的血管圖像進(jìn)行血管管徑測(cè)定，其首先通過(guò)軌跡球的輔助光標(biāo)選定被測(cè)處血管邊緣的某一點(diǎn)作為基點(diǎn)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)確定該基點(diǎn)的坐標(biāo)切線并作出其垂線，得到血管對(duì)邊交點(diǎn)，把血管分成(I)、(II)兩區(qū)段，求算出基點(diǎn)至交點(diǎn)的長(zhǎng)度，從交點(diǎn)起往(I)區(qū)搜索下一邊緣像素點(diǎn)，再求出交點(diǎn)至基點(diǎn)的長(zhǎng)度，把這兩個(gè)長(zhǎng)度進(jìn)行比較，若增量大于零為正數(shù)，則改向(II)區(qū)搜索，若增量小于零為負(fù)數(shù)，則應(yīng)繼續(xù)向該區(qū)下一點(diǎn)搜索，直至出現(xiàn)增量大于零的點(diǎn)，即出現(xiàn)增量符號(hào)發(fā)生改變?yōu)橹?，則其上一像素點(diǎn)坐標(biāo)便是與基點(diǎn)距離最短的血管管徑坐標(biāo)，反復(fù)調(diào)用管徑增量符號(hào)比較法于各個(gè)不同的基點(diǎn)，便可測(cè)定任一段血管處的管徑。
3.按權(quán)利要求2所述的視網(wǎng)膜血管管徑形變智能化測(cè)定方法，其特征在于所述的視網(wǎng)膜血管照片全圖取像的漫射均衡光照方法的過(guò)程步驟為(1)啟用無(wú)影反射燈(14)和(15)時(shí)，其照射角度移離樣本托板(16)之外，以使照片圖像內(nèi)任何部位不出現(xiàn)強(qiáng)烈光斑所造成的圖像灰度畸變；(2)用條狀無(wú)影燈(24)沿著與樣本托板(16)的平面趨于平行的方向照射圖像平面，以提供均衡漫射光，消除圖像中粗細(xì)和亮暗血管部位之間的強(qiáng)烈反差現(xiàn)象；視網(wǎng)膜照片圖像局部血管放大取像的光照過(guò)程步驟為(1)使無(wú)影反射燈(14)和(15)與樣本托板(16)平面互成約45°角的相向方向照射樣本托板及在其上面的照片圖像，以使血管末梢的放大取像有足夠強(qiáng)的漫射光；(2)關(guān)閉條狀無(wú)影燈(24)；視網(wǎng)膜血管底片圖像的取像光照過(guò)程步驟為①把底片圖像置于樣本托板的透射窗口(17)的平面上，平臺(tái)基座(8)平面上的漫射柔質(zhì)面(23)的中心正對(duì)其上的透射窗口(17)；②移開樣本托板(16)之上的其它背景光源以加強(qiáng)透射效果；③使無(wú)影反射燈(21)和(22)均與平臺(tái)基座(8)互成45°～60°角的相向方向照射漫射柔質(zhì)面(23)；④利用漫射柔質(zhì)面(23)的強(qiáng)烈漫射光經(jīng)透射窗口(17)向上透射，以使底片圖像有足夠強(qiáng)度的均衡光照。
4.按權(quán)利要求2所述的視網(wǎng)膜血管管徑形變智能化測(cè)定方法，其特征在于所述的線化無(wú)級(jí)擴(kuò)大法的過(guò)程步驟為(1)對(duì)計(jì)算機(jī)取得的視網(wǎng)膜血管原始灰度圖像，在屏幕內(nèi)選取所需的局部窗口；(2)對(duì)所取得的局部窗口圖像進(jìn)行二值化處理，以使圖像中的血管與背景分離，對(duì)血管二值化圖像反復(fù)進(jìn)行所需任意次數(shù)的整數(shù)倍放大，實(shí)芯血管圖像的放大結(jié)果，會(huì)使血管邊界呈階梯鋸齒狀；(4)對(duì)實(shí)芯血管圖像進(jìn)行線化處理，形成由單像素組成的空芯階梯狀血管管邊；(5)求取各階梯在水平和垂直方向上的中心點(diǎn)，并以連接各中心點(diǎn)的折線取代階梯線，獲得平滑化擴(kuò)大的血管管邊。
5.按權(quán)利要求2所述的視網(wǎng)膜血管管徑形變智能化測(cè)定方法，其特征在于所述的管徑增量符號(hào)比較法的過(guò)程步驟如下(1)以輔助光標(biāo)以從下至上或從左至右的準(zhǔn)則選定血管管邊一側(cè)的欲測(cè)定點(diǎn)，該點(diǎn)必屬于單像索線管邊上的像素點(diǎn)并作為算法的基點(diǎn)；(2)由計(jì)算機(jī)根據(jù)該基點(diǎn)處的虛擬切線方向，按光柵直線的組成關(guān)系生成該切線的垂線，從而得到血管對(duì)邊的交點(diǎn)坐標(biāo)；(3)求出基點(diǎn)至交點(diǎn)之間的連線長(zhǎng)度，以連線為分界線把該段血管分成(I)和(II)兩個(gè)區(qū)段；(4)以分區(qū)線交點(diǎn)為起始點(diǎn)，向(I)區(qū)逐點(diǎn)進(jìn)行管邊像素搜索，求出基點(diǎn)至管邊下一交點(diǎn)的連接長(zhǎng)度，比較此連線與上一連線的長(zhǎng)度增量，若增量為正值則結(jié)束(I)區(qū)搜索而轉(zhuǎn)向(II)區(qū)搜索；若增量為負(fù)值，則重復(fù)本步驟(4)繼續(xù)搜索；(5)同樣，在(II)區(qū)中求取現(xiàn)連線與上一連線的長(zhǎng)度增量，若增量為負(fù)值，搜索繼續(xù)往下一交點(diǎn)進(jìn)行，直到出現(xiàn)增量為正值，則表明(II)區(qū)增量符號(hào)發(fā)生了改變，增量符號(hào)改變之前一個(gè)交點(diǎn)坐標(biāo)稱為所求的血管管徑坐標(biāo)，其與基點(diǎn)連線的長(zhǎng)度為最短，用作該基點(diǎn)處的血管管徑的精確測(cè)量值；(6)選定不同的基點(diǎn)，重復(fù)上述(1)～(5)的過(guò)程步驟，則可得到所測(cè)得的血管段的管徑量化結(jié)果，用以比較和判定血管管徑形變程度。
全文摘要
本發(fā)明是視網(wǎng)膜血管管徑形變智能化測(cè)定系統(tǒng)及其測(cè)定方法。本系統(tǒng)由血管圖像透射/反射平臺(tái)、攝像單元、內(nèi)置圖像采集卡、計(jì)算機(jī)處理單元、圖像采集監(jiān)視器、激光打印機(jī)電氣連接構(gòu)成，其中平臺(tái)由平臺(tái)基座、滑桿、攝像調(diào)距支架、光源上下支架，萬(wàn)向燈柱、反射燈及反射罩、條狀無(wú)影燈、樣本托板、透射窗口、漫射柔質(zhì)面通過(guò)螺絲連接構(gòu)成；攝像單元由攝像基體、微距鏡頭、直流電源連接構(gòu)成；測(cè)定方法主要包括取像漫射均衡光照法、線化無(wú)級(jí)擴(kuò)大法、管徑增量符號(hào)比較法。本系統(tǒng)轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)、操作簡(jiǎn)便，本發(fā)明測(cè)量精確，能求取血管管徑形變的精確量化數(shù)據(jù)，為多種疾病預(yù)測(cè)和診斷提供智能化手段和依據(jù)。
文檔編號(hào)A61B3/00GK1164381SQ97108870
公開日1997年11月12日 申請(qǐng)日期1997年4月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月4日
發(fā)明者林土勝, 徐錦堂, 張鶯, 梁慶源, 謝潔珍, 高慶成 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)