Устройство обработки изображений и способ обработки изображений - RU2633168C2
Код документа: RU2633168C2
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству обработки изображений, обрабатывающему изображения объекта, а также способу обработки изображений.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Оптическая когерентная томография (OCT) с использованием многоволновой оптической интерференции позволяет получать томографические изображения объектов (в частности, дна органа) с высоким разрешением.
[0003] В последние годы в области OCT в офтальмологии наблюдается прогрессе в развитии поляризационно-чувствительной OCT, в которой параметры поляризации (ретардация и ориентация), представляющие тип оптических характеристик ткани дна органа, используются для проведения визуализации в дополнение к обычной OCT, при которой визуализируется форма ткани дна органа.
[0004] Может быть получено изображение поляризационно-чувствительной OCT, при этом ткань дна органа может быть распознана и сегментирована (обработка данных, при которой границы слоев рассчитываются из данных томографического изображения), используя параметры поляризации в поляризационно-чувствительной OCT. Таким образом, можно распознать ткань, которую трудно диагностировать, используя информацию о яркости, что способствует выявлению патологии при диагностике глаукомы и т.п.
[0005] В поляризационно-чувствительной OCT свет, модулированный в свет с круговой поляризацией, используется в качестве измерительного света для наблюдения за объектом, при этом «интерференционный» свет расщепляется на два «ортогональных» линейно-поляризованных света и детектируется, тем самым создавая изображение поляризационно-чувствительной OCT (см. патентная литература (PTL 1)).
Список литературы
Патентная литература
[0006] PTL 1 Международная публикация No. WO 2010/122118A1
Непатентная литература
[0007] NPL 1 E. Gotzinger et al., Opt. Express 13,10217,2005
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Решение задачи
[0008] Устройство обработки изображений согласно настоящему изобретению включает в себя: блок сбора томографических изображений, выполненный с возможностью сбора множества томографических яркостных изображений, полученных путем фотографирования объекта в различные моменты времени, а также множества поляризационно-чувствительных томографических изображений, соответствующих множеству томографических яркостных изображений; блок позиционирования, выполненный с возможностью позиционирования собранного множества поляризационно-чувствительных томографических изображений на основе собранного множества томографических яркостных изображений; а также блок сравнения, выполненный с возможностью сравнения множества поляризационно-чувствительных томографических изображений, подвергнутых позиционированию.
[0009] Способ обработки изображений согласно настоящему изобретению включает в себя: этап сбора множества томографических яркостных изображений, полученных путем фотографирования объекта в различные моменты времени, а также множества поляризационно-чувствительных томографических изображений, соответствующих множеству томографических яркостных изображений; этап позиционирования собранного множества поляризационно-чувствительных томографических изображений на основе собранного множества томографических яркостных изображений; а также этап сравнения множества поляризационно-чувствительных томографических изображений, подвергнутых позиционированию.
[0010] Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания примеров осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0011] На Фиг. 1 показана схема общей конфигурации устройства обработки изображений согласно первому варианту осуществления.
[0012] На Фиг. 2A - 2E показаны примеры изображений, сгенерированных в блоке обработки сигналов согласно первому варианту осуществления.
[0013] На Фиг. 3 показана блок-схема алгоритма, иллюстрирующая обработку информации согласно первому варианту осуществления.
[0014] На Фиг. 4 представлен демонстрационный пример экрана дисплея на блоке отображения информации устройства обработки изображений согласно первому варианту осуществления.
[0015] На Фиг. 5 показана пояснительная схема позиционирования скана OCT согласно первому варианту осуществления.
[0016] На Фиг. 6A и 6B представлены пояснительные схемы позиционирования при наложении томографических яркостных изображений согласно первому варианту осуществления.
[0017] На Фиг. 7 представлена концептуальная схема наложения томографических яркостных изображений согласно первому варианту осуществления.
[0018] На Фиг. 8 представлен демонстрационный пример экрана дисплея на блоке отображения информации устройства обработки изображений согласно первому варианту осуществления.
[0019] На Фиг. 9 представлен демонстрационный пример экрана дисплея на блоке отображения информации устройства обработки изображений согласно первому варианту осуществления.
[0020] На Фиг. 10 представлена концептуальная схема 3D томографического яркостного изображения, построенного из наложенных изображений согласно второму варианту осуществления.
[0021] На Фиг. 11 показана блок-схема алгоритма, иллюстрирующая обработку информации согласно второму варианту осуществления.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0022] Формально говоря, отсутствуют инновации в отношении замысла или способов использовать полученные поляризационно-чувствительные томографические изображения, чтобы контролировать заболевания. Желательно оказать содействие пользователям по выявлению патологии для эффективного осуществления контроля заболеваний, используя информацию о поляризации, полученную из поляризационно-чувствительных томографических изображений. Согласно одному варианту осуществления объект фотографируется в различные моменты времени, при этом полученное множество томографических яркостных изображений используется для выполнения позиционирования множества поляризационно-чувствительных томографических изображений в отношении множества томографических яркостных изображений. Осуществляется сравнение множества поляризационно-чувствительных томографических изображениий, подвергнутых позиционированию. Это позволяет оказать содействие пользователям по выявлению патологии для эффективного осуществления контроля заболеваний, используя информацию о поляризации, полученную из поляризационно-чувствительных томографических изображений.
[0023] Фотосъемочное устройство согласно настоящему изобретению может применяться к таким объектам, как глаза, кожа, внутренние органы и т.п. В число примеров фотосъемочных устройств согласно настоящему изобретению входят офтальмологические устройства, эндоскопы и т.п. Офтальмологическое устройство согласно одному варианту осуществления будет описано подробно со ссылкой на чертежи в качестве примера настоящего изобретения.
Первый вариант осуществления
Общая конфигурация устройства
[0024] На Фиг. 1 показана схема, иллюстрирующая общую конфигурацию офтальмологического устройства, представляющего собой пример фотосъемочного устройства согласно настоящему варианту осуществления. По меньшей мере, часть описанного ниже блока 190 обработки сигналов может считаться "устройством обработки изображений", при этом "офтальмологическое устройство" в целом может считаться "офтальмологической системой", а "фотосъемочное устройство" в целом может считаться "фотосъемочной системой".
[0025] Настоящее устройство включает в себя устройство 100 поляризационно-чувствительной OCT (PS-OCT), поляризационно-чувствительный сканирующий лазерный офтальмоскоп (PS-SLO) 140, фотосъемочный блок 160 для переднего сегмента глаза, лампу 170 внутренней фиксации, а также блок 200 управления.
[0026] В состоянии, при котором лампа 170 внутренней фиксации включена и глаз направлен на лампу 170 внутренней фиксации, выполняется выставление устройства, используя изображение переднего сегмента глаза, наблюдаемое фотосъемочным блоком 160 для переднего сегмента глаза. После того как выставление завершено, осуществляется фотографирование дна PS-OCT устройством 100 и PS-SLO 140.
Конфигурация PS-OCT устройства 100
[0027] Далее будет описана конфигурация PS-OCT устройства 100. Световой источник 101 представляет собой источник света на суперлюминесцентных диодах (SLD), который является видом низкокогерентного светового источника. Световой источник 101 излучает свет, например, со средней длиной волны 850 нм при ширине диапазона 50 нм. Хотя в качестве светового источника 101 представлен SLD, может использоваться любой световой источник, способный испускать низкокогерентный свет, например, такой как световой источник с усилением спонтанного излучения (ASE).
[0028] Свет, излученный световым источником 101, направляется на волоконный соединитель 104, выполняющий функции сохранения поляризации проходящего излучения, через одномодовое (SM) волокно 134, контроллер 103 поляризации, соединитель 135, а также PM волокно 102 и разветвляется на измерительный свет (который в настоящем описании также будем называть "измерительным светом томографического изображения" или "измерительным светом OCT") и опорный свет, соответствующий измерительному свету.
[0029] Контроллер 103 поляризации регулирует состояние поляризации света, излученного световым источником 101, чтобы он соответствовал линейно-поляризованному свету. Коэффициент разветвления на волоконном соединителе 104 составляет 90 частей опорного света к 10 частям измерительного света.
[0030] Измерительный свет излучается в виде параллельных световых лучей из коллиматора 106 через PM волокно 105. Излученный измерительный свет проходит через X-сканер 107, в состав которого входит гальванозеркало, осуществляющий сканирование измерительного света в горизонтальном направлении на дне Er, линзы 108 и 109, а также Y-сканер 110, в состав которого входит гальванозеркало, осуществляющий сканирование измерительного света в вертикальном направлении на дне Er, и достигает дихроического зеркала 111. X-сканер 107 и Y-сканер 110 контролируются блоком 180 управления движением и могут осуществлять сканирование измерительного света в заданном диапазоне дна Er. Следует отметить, что диапазон на дне Er, где осуществляется сканирование измерительного света, может считаться диапазоном получения томографического изображения, местом получения томографического изображения, а также местом падения для измерительного света. X-сканер 107 и Y-сканер 110 представляют собой примеры сканирующих блоков для PS-OCT, и могут быть выполнены в виде обычного X-Y сканера. Дихроическое зеркало 111 обладает свойством отражать свет с длиной волны 800 нм - 900 нм и пропускать остальной свет.
[0031] Измерительный свет, отраженный дихроическим зеркалом 111, проходит через линзу 112 и через λ/4 поляризационную пластину 113, наклоненную под углом 45 градусов от p-поляризованного света к s-поляризованному свету, оптическая ось которой служит поворотной осью. Таким образом, фаза сдвигается на 90 градусов, так что поляризация света регулируется так, чтобы получить свет с круговой поляризацией. Следует отметить, что термин "p-поляризованный свет" в контексте настоящего описания представляет собой свет, для которого плоскость колебания световой волны расположена горизонтально относительно плоскости падения, когда плоскость поляризационного расщепления поляризационного делителя пучка совпадает с плоскостью отражения. S-поляризованный свет представляет собой свет, для которого плоскость колебания световой волны перпендикулярна плоскости падения. Следует отметить, что λ/4 поляризационная пластина 113 представляет собой пример элемента настройки поляризации для измерительного света, предназначенного для регулировки состояния поляризации измерительного света. В случае применения описанной ниже PS-SLO оптической системы λ/4 поляризационная пластина 113 может располагаться на общем оптическом пути, приходящемся на часть PS-OCT оптической системы и часть PS-SLO оптической системы. Таким образом, можно подавить связанные с несовпадением состояний поляризации помехи в изображениях, полученных с помощью PS-SLO оптической системы, и изображениях, полученных с помощью PS-OCT оптической системы. Сканирующий блок для PS-SLO и сканирующий блок для PS-OCT находятся в сопряженных положениях, при этом могут находиться в положениях, сопряженных со зрачком глаза. Следует отметить, что наклонное положение λ/4 поляризационной пластины 113 - один пример состояния λ/4 поляризационной пластины 113, и представляет собой угол, отсчитываемый от заданного положения, при этом оптическая ось плоскости поляризационного расщепления волоконного соединителя 123, включающего в себя поляризационный делитель пучка, служит в качестве поворотной оси.
[0032] λ/4 поляризационная пластина 113 также может быть приспособлена для введения с возможностью извлечения на оптический путь. Например, можно предложить механическую конфигурацию, при которой λ/4 поляризационная пластина 113 совершает поворот на оптической оси или оси, параллельной оптической оси. Это позволяет создать небольшое устройство, в котором SLO оптическая система и PS-SLO оптическая система могут легко переключаться с одной на другую. Кроме того, это позволяет создать небольшое устройство, в котором OCT оптическая система и PS-OCT оптическая система могут легко переключаться с одной на другую.
[0033] Теперь свет, поступающий в глаз, имеет поляризацию, регулируемую λ/4 поляризационной пластиной 113, установленной под углом 45 градусов, так, чтобы представлять собой свет с круговой поляризацией. Однако бывают случаи, когда свет не является светом с круговой поляризацией на дне Er, что обусловлено свойствами глаза. Таким образом, λ/4 поляризационная пластина 113 выполнена так, что ее наклон может тонко регулироваться под контролем блока 180 управления движением.
[0034] Измерительный свет, поляризация которого регулируется так, чтобы он представлял собой свет с круговой поляризацией, фокусируется на слое сетчатки дна Er с помощью фокусирующей линзы 114 на этапе 116 через передний сегмент Ea глаза, представляющий собой объект. Измерительный свет, падающий на дно Er, отражается/рассеивается на каждом слое сетчатки и возвращается на оптический путь к волоконному соединителю 104.
[0035] Опорный свет, ответвленный на волоконном соединителе 104, проходит через PM волокно 117 и излучается из коллиматора 118 в виде параллельных световых лучей. Излученный опорный свет подвергается поляризации под управлением λ/4 поляризационной пластины 119, наклоненной под углом 22,5 градусов от p-поляризованного света к s-поляризованному свету, оптическая ось которой служит поворотной осью, точно так же, как в случае измерительного света. Следует отметить, что λ/4 поляризационная пластина 119 представляет собой пример звена настройки поляризации для опорного света, предназначенного для регулировки состояния поляризации опорного света. Опорный свет проходит через стекло 120 компенсации дисперсии, отражается от зеркала 122 на этапе 121 «прохождения ворот когерентности» и возвращается к волоконному соединителю 104. Опорный свет проходит через λ/4 поляризационную пластину 119 дважды, благодаря чему линейно-поляризованный свет возвращается к волоконному соединителю 104.
[0036] Этап 121 «прохождения ворот когерентности» контролируется блоком 180 управления движением, чтобы справиться с различием в аксиальной длине глаза объекта и т.п. Следует отметить, что ворота когерентности представляют собой положение, соответствующее длине оптического пути опорного света на оптическом пути измерительного света. В то время как длина оптического пути опорного света изменяется в настоящем варианте осуществления, достаточно, чтобы разность длин оптического пути между оптическим путем измерительного света и оптическим путем опорного света поддавалась изменениям.
[0037] Обратный свет, вернувшийся на волоконный соединитель 104, и опорный свет подвергаются мультиплексированию для образования «интерференционного» света (который в настоящем описании также будем называть "мультиплексированным светом"), который поступает на вход волоконного соединителя 123, включающего в себя поляризационный делитель пучка, и расщепляется на p-поляризованный свет и s-поляризованный свет, имеющие разные направления поляризации, при коэффициенте разветвления 50 к 50.
[0038] P-поляризованный свет проходит через PM волокно 124 и коллиматор 130, рассеивается на решетке 131, после чего улавливается линзой 132 и линейной камерой 133. Точно так же s-поляризованный свет проходит через PM волокно 125 и коллиматор 126, рассеивается на решетке 127, после чего улавливается линзой 128 и линейной камера 129. Следует отметить, что решетки 127 и 131, а также линейные камеры 129 и 133 расположены согласно своим направлениям поляризации.
[0039] Свет, уловленный на каждой из линейных камер 129 и 133, поступает на выход в виде электрических сигналов в соответствии с интенсивностью света и принимается на блоке 190 обработки сигналов.
[0040] Наклон λ/4 поляризационных пластин 113 и 119 может автоматически регулироваться согласно наклону плоскости поляризационного расщепления поляризационного делителя пучка, входящего в состав волоконного соединителя 123. В этом случае предпочтительно предусмотрен детектор наклона (не показан), определяющий наклон λ/4 поляризационных пластин 113 и 119. Данный детектор наклона может определять, соответствует ли текущий наклон заданному наклону. Разумеется, степень наклона λ/4 поляризационных пластин 113 и 119 может детектироваться на основе интенсивности уловленного света и регулироваться так, чтобы интенсивность соответствовала заданной интенсивности. Кроме того, как показано ниже, пользователь может отобразить объекты, указывающие наклон, на графическом интерфейсе пользователя (GUI) и выполнять настройки, используя манипулятор типа «мышь». Кроме того, те же эффекты могут быть получены путем регулировки поляризационного делителя пучка и λ/4 поляризационных пластин 113 и 119, используя вертикальное направление в качестве опорного.
Конфигурация PS-SLO 140
[0041] Далее будет описана конфигурация PS-SLO 140. В настоящем варианте осуществления световой источник 141 представляет собой полупроводниковый слой, излучающий свет со средней длиной волны, например, 780 нм. Измерительный свет, излученный световым источником 141 (который в настоящем описании также будем называть "измерительный свет для изображения дна органа" или "SLO-измерительный свет"), проходит через PM волокно 142, его поляризация регулируется контроллером 145 поляризации так, чтобы преобразовать в линейно-поляризованный свет, и поступает на выход из коллиматора 143 в виде параллельных световых лучей. Излученный измерительный свет проходит через отверстие перфорированного зеркала 144, проходит через линзу 155, проходит через X-сканер 146, в состав которого входит гальванозеркало, осуществляющий сканирование измерительного света в горизонтальном направлении на дне Er, линзы 147 и 148, а также Y-сканер 149, в состав которого входит гальванозеркало, осуществляющий сканирование измерительного света в вертикальном направлении на дне Er, и достигает дихроического зеркала 154. X-сканер 146 и Y-сканер 149 контролируются блоком 180 управления движением и могут осуществлять сканирование измерительного света в заданном диапазоне дна Er. X-сканер 146 и Y-сканер 149 представляют собой примеры сканирующих блоков для PS-SLO и могут быть выполнены в виде обычного X-Y сканера. Дихроическое зеркало 154 обладает свойством отражать свет с длиной волны 760 нм - 800 нм и пропускать остальной свет.
[0042] Линейно-поляризованный измерительный свет, отраженный дихроическим зеркалом 154, проходит по тому же оптическому пути, что и в случае PS-OCT устройства 100, и достигает дна органа Er.
[0043] Измерительный свет, падающий на дно Er, отражается/рассеивается на дне Er и возвращается по вышеописанному оптическому пути, чтобы достичь перфорированного зеркала 144. Свет, отраженный перфорированным зеркалом 144, проходит через линзу 150 и поступает на вход поляризационного делителя 151 пучка, где расщепляется на свет, имеющий разные направления поляризации (p-поляризованный свет и s-поляризованный свет в настоящем варианте осуществления), улавливается лавинными фотодиодами (APD) 152 и 153 и преобразуется в электрические сигналы, которые принимаются блоком 190 обработки сигналов.
[0044] Положение перфорированного зеркала 144 сопряжено с положением зрачка глаза. Из того измерительного света, который упал на дно Er и претерпел отражение/рассеивание, свет, прошедший вблизи зрачка, отражается перфорированным зеркалом 144.
[0045] В то время как в настоящем варианте осуществления использовались PM волокна как для PS-OCT устройства, так и для PS-SLO, та же конфигурация и те же эффекты могут быть получены путем управления поляризацией с применением контроллера поляризации, даже в случае использования одномодового волокна (SMF).
Фотосъемочный блок 160 для переднего сегмента глаза
[0046] Далее будет описан фотосъемочный блок 160 для переднего сегмента глаза. Фотосъемочный блок 160 для переднего сегмента глаза освещает передний сегмент Ea глаза, используя осветительный световой источник 115, в состав которого входят СИДы 115-a и 115-b, испускающие осветительное световое излучение с длиной волны 1000 нм. Свет, отраженный передним сегментом Ea глаза, проходит через линзу 114, поляризационную пластину 113, линзу 112, дихроические зеркала 111 и 154, после чего достигает дихроического зеркала 161. Дихроическое зеркало 161 обладает свойством отражать свет с длиной волны от 980 нм до 1100 нм и пропускать остальной свет. Свет, отраженный дихроическим зеркалом 161, проходит через линзы 162, 163 и 164 и улавливается камерой 165 для переднего сегмента глаза. Свет, уловленный камерой 165 для переднего сегмента глаза, преобразуется в электрические сигналы и принимается блоком 190 обработки сигналов.
Лампа 170 внутренней фиксации
[0047] Далее будет описана лампа 170 внутренней фиксации. Лампа 170 внутренней фиксации включает в себя дисплейный блок 171 лампы внутренней фиксации и линзу 172. Дисплейный блок 171 лампы внутренней фиксации включает в себя множество светоизлучающих диодов (СИДов), упорядоченно расположенных в виде матрицы. Осветительное положение СИДов изменяется в соответствии с областью, которую требуется сфотографировать, под контролем блока 180 управления движением. Свет от дисплейного блока 171 лампы внутренней фиксации направляется в глаз через линзу 172. Свет, испущенный дисплейным блоком 171 лампы внутренней фиксации, имеет длину волны, составляющую 520 нм, при этом требуемый паттерн отображается блоком 180 управления движением.
Блок 200 управления
[0048] Далее будет описан блок 200 управления, контролирующий работу всего устройства. Блок 200 управления включает в себя блок 180 управления движением, блок 190 обработки сигналов, блок 191 управления отображением, а также дисплейный блок 192. Блок 180 управления движением контролирует каждую вышеописанную часть.
[0049] Блок 190 обработки сигналов включает в себя блок 193 генерирования изображений, блок 194 анализа изображений, блок 195 наложения изображений, а также блок 196 сравнения. Блок 190 обработки сигналов генерирует изображения, анализирует сгенерированные изображения, а также генерирует информацию по визуализации результатов анализа на основе выходных сигналов с каждой из линейных камер 129 и 133, APD 152 и 153, а также камеры 165 для переднего сегмента глаза. Подробности генерирования и анализа изображений будут описаны позже.
[0050] Блок 191 управления отображением отображает изображения дна органа, томографические изображения дна органа, и т.п., сгенерированные в блоке 190 обработки сигналов, на экране дисплея дисплейного блока 192. Дисплейный блок 192 в данном случае представляет собой жидкокристаллический дисплей или схожее устройство. Данные изображений, сгенерированные в блоке 190 обработки сигналов, могут передаваться в блок 191 управления отображением по кабелю или беспроводным путем. В этом случае блок 191 управления отображением может считаться устройством обработки изображений, при этом достаточно, чтобы устройство обработки изображений и фотосъемочное устройство (офтальмологическое устройство) были соединены с возможностью обмена информацией. Для фотосъемочной системы может быть создана схема, при которой блок сбора изображений дна органа включает в себя SLO оптическую систему, а блок сбора томографических изображений включает в себя OCT оптическую систему. В настоящем описании, если объект не является глазом, термин "изображение дна органа (люминесцирующее изображение дна органа)" может быть перефразирован как "планарное изображение (планарное люминесцирующее изображение)", а термин "блок сбора изображений дна органа" может быть перефразирован как "блок сбора планарных изображений".
[0051] Дисплейный блок 192 отображает различные виды информации в различных форматах отображения под контролем блока 191 управления отображением, как показано ниже. Данные изображений из блока 191 управления отображением могут передаваться на дисплейный блок 192 по кабелю или беспроводным путем. В то время как дисплейный блок 192 и другие блоки представлены как входящие в состав блока 200 управления, настоящее изобретение этим не ограничено и может обеспечиваться отдельно от блока 200 управления. Кроме того, блок 191 управления отображением и дисплейный блок 192 могут быть выполнены заодно в виде планшета, представляющего собой пример устройства, которое пользователь может носить. В этом случае блок отображения предпочтительно выполняет функцию сенсорной панели, так что отображаемое место можно перемещать, увеличивать или уменьшать, а также отображаемое изображение может быть изменено и т.п. путем выполнения операций на сенсорной панели.
Обработка изображений
[0052] Далее будет описано генерирование изображений в блоке 193 генерирования изображений, входящем в состав блока 190 обработки сигналов. Блок 193 генерирования изображений выполняет реконструктивную обработку, широко используемую в OCT в спектральной области (SD), в отношении интерференционных сигналов, поступающих с выхода линейных камер 129 и 133, тем самым генерируя два томографических изображения на основе каждой компоненты поляризации. Эти два томографических изображения представляют собой томографическое яркостное изображение, соответствующее первому поляризованному свету, и томографическое яркостное изображение, соответствующее второму поляризованному свету.
[0053] Сначала блок 193 генерирования изображений устраняет шум с постоянным спектром из интерференционных сигналов. Устранение шума с постоянным спектром выполняется посредством выделения шума с постоянным спектром путем усреднения множества распознанных сигналов A-сканирования и вычитания шума с постоянным спектром из входных интерференционных сигналов.
[0054] Затем блок 193 генерирования изображений преобразует интерференционные сигналы, выраженные длиной волны, в волновое число и выполняет преобразование Фурье, тем самым генерируя томографические сигналы, представляющие состояние поляризации.
[0055] Выполнение вышеописанной обработки в отношении интерференционных сигналов двух компонент поляризации приводит к генерированию двух томографических яркостных изображений.
[0056] Блок 193 генерирования изображений осуществляет упорядочение выходных сигналов с APDs 152 и 153 синхронно с управлением X-сканером 146 и Y-сканером 149, тем самым генерируя два изображения дна органа на основе соответствующих компонент поляризации. Эти два изображения дна органа представляют собой изображение дна органа, соответствующее первому поляризованному свету, и изображение дна органа, соответствующее второму поляризованному свету.
Генерирование томографического яркостного изображения или яркостного изображения дна органа
[0057] Блок 193 генерирования изображений генерирует томографическое яркостное изображение из двух вышеупомянутых томографических сигналов. Томографическое яркостное изображение по существу аналогично томографическим изображениям в традиционной OCT. В них пиксельное значение r рассчитывается из томографических сигналов AH и AV, полученных от линейных датчиков 129 и 133, согласно выражению (1).
Выражение (1)
[0058] Яркостное изображение дна органа также генерируется из этих двух изображений дна органа аналогичным образом.
[0059] На Фиг. 2A показан пример яркостного изображения диска зрительного нерва. Блок 191 управления отображением может отображать томографическое яркостное изображение, полученное с помощью традиционных OCT технологий, на блоке 192 отображения в случае, когда λ/4 поляризационная пластина 113 выведена из оптического пути, или может отображать яркостное изображение дна органа, полученное с помощью традиционных SLO технологий, на блоке 192 отображения.
Генерирование ретардационного изображения
[0060] Блок 193 генерирования изображений генерирует ретардационные изображения из томографических изображений взаимно ортогональных компонент поляризации. Значение δ каждого пиксела ретардационного изображения является значением, представляющим степень влияния на вертикальную компоненту поляризации и горизонтальную компоненту поляризации со стороны глаза, в местонахождении каждого пиксела на томографическом изображении. Значение δ рассчитывается из томографических сигналов AH и AV согласно следующему выражению (2).
Выражение (2)
[0061] На Фиг. 2B показан пример ретардационного изображения оптического диска (диска зрительного нерва), сгенерированного подобным образом, которое может быть получено с помощью расчета согласно выражению (2) на каждом изображении, полученном B-сканированием. Как говорилось ранее, ретардационное изображение представляет собой томографическое изображение, указывающее различие во влиянии на две компоненты поляризации, оказываемом глазом. На Фиг. 2B в цвете отображены значения, представляющие вышеуказанное соотношение на томографическом изображении. Темные участки соответствуют малому значению для этого соотношения, а светлые участки соответствуют высокому значению для этого соотношения. Таким образом, путем генерирования ретардационного изображения можно охватить слои с двойным лучепреломлением. Подробности описаны в NPL 1.
[0062] Аналогичным образом блок 193 генерирования изображений может генерировать ретардационное изображение в плоскостном направлении дна органа на основе выходных сигналов с APD 152 и 153.
Генерирование карты ретардации
[0063] Блок 193 генерирования изображений генерирует карту ретардации из ретардационного изображения, полученного в отношении множества изображений, собранных B-сканированием. Блок 193 генерирования изображений детектирует пигментный эпителий сетчатки (RPE) в каждом изображении, полученном B-сканированием. RPE присуще подавление поляризованного света, так что распределение ретардации исследуется в каждом изображении, полученном A-сканированием, в направлении толщины, начиная от внутренней ограничивающей мембраны (ILM) и далее по всему диапазону за исключением RPE. Его максимальное значение представляет собой репрезентативное значение ретардации в A-сканировании.
[0064] Блок 193 генерирования изображений выполняет вышеуказанную обработку на всех ретардационных изображениях, тем самым генерируя карту ретардации.
[0065] На Фиг. 2C показан пример карты ретардации диска зрительного нерва. Темные участки соответствуют малому значению для вышеупомянутого соотношения, а светлые участки соответствуют высокому значению для вышеупомянутого соотношения. Слой нервных волокон сетчатки (RNFL) представляет собой слой, обладающий двойным лучепреломлением на диске зрительного нерва. Карта ретардации представляет собой изображение, иллюстрирующее различие во влиянии на два поляризованных света, вызванном двойным лучепреломлением RNFL и толщиной RNFL. Таким образом, в случае, когда плотность нервных волокон сетчатки равномерна, значение, отражающее вышеупомянутое соотношение, велико, если RNFL является толстым, при этом значение, отражающее вышеупомянутое соотношение, мало, если RNFL является тонким.
Генерирование карты двойного лучепреломления
[0066] Блок 193 генерирования изображений линейно аппроксимирует значение ретардации δ в диапазоне от ILM до RNFL на каждом изображении, полученном A-сканированием, относящемся к ретардационным изображениям, сгенерированным ранее, и определяет его наклон, выражающий двойное лучепреломление в местоположении изображения, полученного A-сканированием, на сетчатке. Иначе говоря, ретардация является произведением расстояния на значение двойного лучепреломления в RNFL, так что отложив значения глубины и ретардации на каждом изображении, полученном A-сканированием, получаем линейную зависимость. Таким образом, этот график подвергают линейной аппроксимации методом наименьших квадратов и определяют наклон, представляющий собой значение для двойного лучепреломления RNFL на данном изображении, полученном A-сканированием. Такая обработка выполняется на всех собранных ретардационных изображениях, тем самым генерируя карту, представляющую двойное лучепреломление.
[0067] На Фиг. 2D показан пример карты двойного лучепреломления диска зрительного нерва. Карта двойного лучепреломления непосредственно отображает значения двойного лучепреломления, так что даже если толщина RNFL не изменяется, изменение в его волоконной структуре можно визуализировать в виде изменения в двойном лучепреломлении.
Генерирование DOPU изображения
[0068] Блок 193 генерирования изображений вычисляет вектор Стокса S для каждого пиксела из полученных томографических сигналов AH и AV и разности фаз ΔΦ между ними согласно следующему выражению (3)
Выражение (3),
где ΔΦ рассчитывается по формуле ΔΦ=ΦV - ΦH, где фазы ΦH и ΦV каждого сигнала получены в момент времени расчета этих двух томографических изображений.
[0069] Блок 193 генерирования изображений устанавливает окно для каждого изображения, полученного B-сканированием, размером около 70 мкм в направлении основного сканирования измерительного света и 18 мкм в направлении толщины, усредняет каждый элемент вектора Стокса, вычисленного для каждого пиксела в пределах каждого окна, а также вычисляет степень однородности поляризации (DOPU) в каждом окне согласно выражению (4)
Выражение (4),
где Qm, Umи Vm - значения усредненных элементов вектора Стокса Q, U и V в каждом окне.
[0070] Данная обработка выполняется на всех окнах в изображении, полученном B-сканированием, тем самым генерируя DOPU изображение диска зрительного нерва, проиллюстрированное на Фиг. 2E. Как описано выше, DOPU изображение представляет собой томографическое изображение, указывающее на однородность двух поляризованных световых излучений.
[0071] DOPU - численное значение, представляющее однородность поляризованного света. В местах, где поляризация поддерживается, это значение близко к 1, при этом это значение меньше 1 в местах, где поляризация подавляется и не поддерживается. RPE присуще подавление состояния поляризации, так что участки в DOPU изображении, соответствующие RPE, демонстрируют низкое значение по сравнению с другими областями. Светлый участок 210 на Фиг. 2E представляет RPE, а темный участок 220 представляет область слоя сетчатки, где поляризация поддерживается. DOPU изображение визуализирует слои, где поляризация подавляется, например RPE и т.п., так что даже в случае, если RPE деформирован в результате заболевания или по схожей причине, RPE может быть визуализирован более достоверно, чем при изменении яркости.
[0072] Кроме того, аналогичным образом блок 193 генерирования изображений может генерировать DOPU изображение в плоскостном направлении дна органа на основе выходных сигналов с APD 152 и 153.
[0073] Следует отметить, что в настоящем описании вышеописанные томографические яркостные изображения, соответствующие первому и второму поляризованному свету, ретардационные изображения, DOPU изображения и т.п., могут также именоваться "томографическими изображениями, указывающими состояние поляризации" или "поляризационно-чувствительными томографическими изображениями". Помимо этого, в настоящем описании вышеописанная карта ретардации, карта двойного лучепреломления и т.п. могут также именоваться "изображением дна органа, указывающим состояние поляризации" или "поляризационным изображением дна органа".
[0074] Блок 194 анализа изображений, представляющий собой пример блока извлечения, может извлекать (детектировать) из томографического изображения, указывающего состояние поляризации, такого как DOPU изображение или ретардационное изображение и т.п., область (место), где поляризация подавлена, например RNFL и т.п.. Блок 194 анализа изображений может также идентифицировать области, где поляризация подавлена, нежели чем имеет определенную форму, в качестве патологического участка. Примером области, где поляризация подавлена, является область, в которой различие во влиянии на два поляризованных света со стороны глаза относительно велико.
Операции обработки
[0075] Далее будут описаны операции обработки согласно устройству обработки изображений. На Фиг. 3 показана блок-схема алгоритма, иллюстрирующая операции обработки информации, выполняемые устройством обработки изображений.
Настройка
[0076] Сначала на этапе S101 выполняется выставление устройства по отношению к глазу, при этом задается положение глаза относительно устройства. Описание будет касаться выставления, присущего только технологии по настоящему описанию, при этом общие настройки, такие как XYZ выставление рабочего расстояния и т.п., фокусировка, настройка ворот когерентности и т.п. в описании не приводятся.
Настройка PS-OCT фотосъемочного положения
[0077] На Фиг. 4 показано окно 400, отображенное на блоке 192 отображения при выполнении настроек. Отображаемая область 410, представляющая собой пример первой отображаемой области, отображает изображение 411 дна органа, полученное с помощью PS-SLO 140 и сгенерированное блоком 193 генерирования изображений. Указатель 412, обозначающий фотосъемочное положение PS-OCT устройства 100, наложен на него.
[0078] Оператор устанавливает диапазон фотосъемки путем введения команд с использованием курсора, отображенного в окне 400, применяя операции нажатия клавиши, перемещения графического объекта и т.п. на командном устройстве, таком как манипулятор типа «мышь» и т.п. (не показано), либо напрямую задавая в окне 400 численные значения в пространстве ввода данных. Установка диапазона фотосъемки выполняется под контролем блока 180 управления движением. Таким образом, блок 180 управления движением устанавливает диапазон фотосъемки для управления углом поля зрения сканера. Манипулятор типа «мышь» в данном варианте осуществления включает в себя, например, датчик для распознавания сигналов движения, когда манипулятор типа «мышь» перемещается в двумерном пространстве рукой пользователя, две клавиши манипулятора типа «мышь», а именно левую и правую, для детектирования нажатия, совершаемого рукой пользователя, а также колесный механизм, установленный между левой и правой клавишами манипулятора типа «мышь» и способный совершать вращение вперед и назад. Командное устройство может быть выполнено так, что блок отображения наделен функциями сенсорной панели, при этом местоположения сбора данных указаны на сенсорной панели.
Настройка λ/4 поляризационной пластины
[0079] Далее будет описана настройка λ/4 поляризационной пластины 113. На Фиг. 4 отображены командные участки 413 и 414 для регулировки угла λ/4 поляризационной пластины 113. Угол λ/4 поляризационной пластины 113 регулируется путем выдачи команд с использованием командного устройства под контролем блока 180 управления движением. Командный участок 413 представляет собой указатель для проведения настройки в направлении против часовой стрелки, а командный участок 414 представляет собой указатель для проведения настройки в направлении по часовой стрелке. Численное значение, отображенное сбоку командных участков 413 и 414, указывает текущий угол λ/4 поляризационной пластины 113. Блок 191 управления отображением может отображать командные участки для регулировки угла λ/4 поляризационной пластины 119 наряду с командным участком 413 на блоке 192 отображения, либо вместо командного участка 413.
[0080] Направляя курсор с помощью манипулятора типа «мышь», оператор вводит команды так, что яркость каждого томографического яркостного изображения, выведенного на экран в отображаемой области 430, представляющей собой пример третьей отображаемой области, и отображаемой области 440, представляющей собой пример четвертой отображаемой области, одинакова. Это может достигаться путем отображения пиковых значений яркости томографических яркостных изображений 431 и 441 соответствующих поляризованных световых излучений, либо путем отображения самих волновых форм интерференционных сигналов, при этом оператор их видит и проводит настройку. В данном случае томографические яркостные изображения 431 и 441 соответствующих поляризованных световых излучений представляют собой примеры томографического яркостного изображения, соответствующего первому поляризованному свету, и томографического яркостного изображения, соответствующего второму поляризованному свету. Томографические яркостные изображения 431 и 441 соответствующих поляризованных световых излучений предпочтительно представлены в формате отображения, указывающем тип изображения, при этом, например, "P" обозначает p-поляризованный свет, а "S" обозначает s-поляризованный свет, наложенные на изображения. Это позволяет пользователю не допустить ошибки в идентификации изображений. Разумеется, такое отображение может выполняться выше или сбоку изображений, а не накладываться, при условии соблюдения корреляции с изображениями.
[0081] Отображаемая область 420, представляющая собой пример второй отображаемой области, может ничего не отображать на этом этапе либо в случае автоматической настройки и т.п. может показывать такое сообщение, как "проводится настройка λ/4 поляризационной пластины" и т.п. для обозначения текущего состояния настройки. Кроме того, окно 400 может отображать информацию о пациенте, такую как левый и правый глаз, фотографическую информацию, такую как режим фотографирования, и т.п. λ/4 поляризационная пластина 113 предпочтительно многократно вводится на оптический путь и выводится из него, чтобы попеременно получать яркостные изображения дна органа и томографические яркостные изображения, указывающие состояние поляризации. Это позволяет блоку 191 управления отображением отображать яркостное изображение дна органа в отображаемой области 410, а затем отображать томографическое яркостное изображение, указывающее состояние поляризации в отображаемой области 420, используя офтальмологическое устройство, размер которого минимален.
[0082] Порядок настройки предпочтительно следующий: настройка выставления, используя изображения переднего сегмента глаза или яркие точки роговицы, настройка фокуса, используя изображения дна органа, указывающие состояние поляризации, настройка ворот когерентности, используя томографические яркостные изображения, указывающие состояние поляризации, а затем настройка λ/4 поляризационной пластины 113. В то время как настройка положения получения томографического яркостного изображения, указывающего состояние поляризации, предпочтительно выполняется перед настройкой ворот когерентности с использованием томографических яркостных изображений, указывающих состояние поляризации, при начальных установках может быть принято решение получить центральную область изображения дна органа, указывающего состояние поляризации. Таким образом, томографические яркостные изображения, указывающие состояние поляризации, в которых можно работать с более тонко настроенными и узкими диапазонами, чем в изображениях дна органа, указывающих состояние поляризации, могут быть получены с высокой точностью путем простой настройки. На данном этапе λ/4 поляризационная пластина 113 может автоматически регулироваться в соответствии с завершением настройки ворот когерентности, либо λ/4 поляризационная пластина 113 может автоматически регулироваться в соответствии с поступлением на вход сигнала на получение изображения, указывающего состояние поляризации. Разумеется, может быть предусмотрена конфигурация, при которой λ/4 поляризационная пластина 113 регулируется на этапе начальных настроек экрана при включении офтальмологического устройства, а не настраивается каждый раз, когда осуществляется фотографирование.
[0083] В случае, когда λ/4 поляризационная пластина 113 выполнена с возможностью введения на оптический путь и выведения из него, порядок настройки предпочтительно следующий: настройка выставления, используя изображения переднего сегмента глаза или яркие точки роговицы, настройка фокуса, используя SLO изображения дна органа, настройка ворот когерентности, используя OCT томографические яркостные изображения, введение λ/4 поляризационной пластины 113 на оптический путь, а затем настройка λ/4 поляризационной пластины 113. Таким образом, настройка перед сбором изображений, указывающих состояние поляризации, может выполняться с использованием обычных SLO изображений дна органа и OCT томографических яркостных изображений, интуитивно понятных и знакомых пользователю. В качестве альтернативы λ/4 поляризационная пластина 113 может вводиться после настройки фокуса, после чего выполняется настройка ворот когерентности, используя PS-OCT томографическое яркостное изображение, указывающее состояние поляризации. В этом случае λ/4 поляризационная пластина 113 может автоматически вводиться на оптический путь в соответствии с завершением настройки ворот когерентности или завершением настройки фокуса, либо λ/4 поляризационная пластина 113 может автоматически вводиться на оптический путь в соответствии с поступлением на вход сигнала на получение изображения, указывающего состояние поляризации.
[0084] Настройка фокуса может выполняться так, что сначала проводится грубая настройка фокуса с использованием SLO изображения дна органа, а затем проводится тонкая настройка фокуса с использованием OCT томографического яркостного изображения.
[0085] Данные настройки могут выполняться в вышеописанном порядке автоматически, либо на блок отображения могут выводиться скользящие маркеры, соответствующие каждой настройке, и использоваться курсор для выполнения операций перемещения графического объекта с целью осуществления настройки. В случае введения/выведения λ/4 поляризационной пластины 113 на блоке отображения могут отображаться иконки, указывающие на введение λ/4 поляризационной пластины 113 на оптический путь, а также на ее выведение.
Фотографирование дна органа посредством генерирования изображений дна органа
[0086] На этапах S102 и S103 измерительный свет излучается световым источником 141, а обратный свет от дна Er улавливается на APD 152 и 153, чтобы сгенерировать изображение дна органа в блоке 193 генерирования изображений, как описано выше. Блок 196 сравнения регистрирует полученные данные о дне органа.
Установка положения сканирования OCT
[0087] На этапе S104 изображения дна органа, полученные на этапах S102 и S103, сравниваются с изображениями дна органа, собранными в прошлом, и устанавливается положение сканирования для PS-OCT устройства 100.
[0088] Сначала блок 196 сравнения извлекает позиционную информацию о характерных точках на изображениях дна органа, собранных в прошлом. Предпочтительно выделяются две или более характерные точки, поскольку направление сканирования не может быть приведено в соответствие с использованием только одной точки. Характерные точки – это ткань, например диск зрительного нерва, макула, капилляры, и т.п. Затем вычисляется информация о взаимном положении сканов OCT, собранных и зарегистрированных в прошлом, в отношении извлеченной позиционной информации о характерных точках. Характерные точки изображения дна органа, полученного и зарегистрированного в текущий момент, выделяются точно так же, как в вышеупомянутом случае, после чего дополнительно выделяются точки согласования с характерными точками, выделенными из прошлых изображений дна органа. Наконец, устанавливается положение сканирования OCT на основе позиционной информации о характерных точках, выделенных из текущего изображения дна органа, и вычисленной информации о взаимном положении.
[0089] Следует отметить, что положение сканирования OCT не ограничивается вышеописанным автоматическим выделением. Отбор может выполняться вручную, используя окно, как проиллюстрировано на Фиг. 5.
[0090] Отображаемая область 510, представляющая собой пример первой отображаемой области, отображает текущее изображение 511 дна органа, полученное PS-SLO 140 и сгенерированное блоком 193 генерирования изображений. Яркостное изображение дна органа представлено здесь как изображение 511 дна органа, но может также быть изображением дна органа на основе поляризационных сигналов. Указатель 512, обозначающий фотосъемочное положение PS-OCT устройства 100, наложен на изображение 511 дна органа.
[0091] Отображаемая область 520, представляющая собой пример второй отображаемой области, отображает прошлое изображение 521 дна органа, полученное PS-SLO 140 и сгенерированное блоком 193 генерирования изображений. Яркостное изображение дна органа представлено здесь как прошлое изображение 521 дна органа, но может также быть изображением дна органа на основе поляризационных сигналов. Указатель 522, обозначающий фотосъемочное положение PS-OCT устройства 100, выполнявшего фотографирование изображения в прошлом, наложен на прошлое изображение 521 дна органа.
[0092] Положение сканирования OCT устанавливается с помощью указателя 512, наложенного на изображение 511 дна органа, выведенного на экран в отображаемой области 510, используя операции нажатия клавиши, перемещения графического объекта и т.п., выполняемые манипулятором типа «мышь», чтобы соответствовать расположению прошлого изображения 521 дна органа, выведенного на экран в отображаемой области 520, и указателя 522, отображенного на прошлом изображении 521 дна органа.
Томографическая съемка посредством генерирования томографического яркостного изображения
[0093] На этапах S105 и S106 измерительный свет излучается световым источником 101, обратный свет от дна Er улавливается линейными камерами 129 и 133, после чего в блоке 193 генерирования изображений генерируется томографическое яркостное изображение, как описано выше.
[0094] Этапы S105 и S106 повторяются N раз в отношении установленного положения томографического яркостного изображения, тем самым получая N томографических яркостных изображений. В качестве альтернативы решение о процедуре сбора может приниматься оператором. Иными словами, этап S106 может выполняться в пакетном режиме после повторения этапа S105 N раз и получения данных N томографических яркостных изображений, либо этапы S105 и S106 могут выполняться по порядку для каждого получения томографического яркостного изображения, и это может повторяться N раз.
[0095] Кроме того, этапы S102 и S103 могут выполняться параллельно с произвольным согласованием по времени при выполнении фотосъемки и генерировании томографических яркостных изображений на этапах S105 и S106, при этом в блоке 190 обработки сигналов распознается количество тонких движений SLO изображений, а в блоке 180 управления движением осуществляется обратная связь, тем самым придавая функцию слежения. Например, в одном способе последовательно собранные данные SLO изображений передаются в блок 190 обработки сигналов, после чего вычисляется количество тонких движений в направлении поступательного переноса или в направлении вращения в отношении взаимного положения в SLO изображениях. Затем в блоке 180 управления движением генерируется волновой сигнал управления сканерами для коррекции вычисленного количества тонких движений, после чего X-сканер 107 и Y-сканер 110 приводятся в действие для осуществления функции слежения.
Наложение OCT томографических изображений
[0096] После фотографирования и обработки N изображений на этапе S107 блок 195 наложения изображений, представляющий собой пример устройства позиционного наложения, сначала позиционирует множество томографических яркостных изображений. Способ позиционирования далее будет описан со ссылкой на Фиг. 6A и 6B. Позиционирование множества томографических яркостных изображений выполняется путем первоначального распознавания движения глаза, осуществив сопоставление с эталоном второго яркостного изображение 602 в отношении эталонного первого яркостного изображения 601. Сопоставление с эталоном - технология поиска области, в которой сходство в отношении эталонного изображения является наивысшим. Может быть создана схема, при которой из первого яркостного изображения, служащего эталоном, выделяется признаковый участок, после чего в отношении второго яркостного изображения проводится сопоставление с эталоном, осуществляя поиск места, где наблюдается согласование или сходство является наивысшим, и далее по координатам этого места детектируется движение глаза в течение периода сбора изображений. Для выполнения сопоставления с эталоном может использоваться, например, макула 603 в яркостном изображении 601.
[0097] Данное сопоставление с эталоном выполняется в блоке 195 наложения изображений, при этом вычисляется сходство множества других яркостных изображений в отношении эталонного первого яркостного изображения. Для вычисления сходства может использоваться, например, корреляционная функция.
[0098] В настоящем варианте осуществления, например в случае наложения N томографических яркостных изображений в одном и том же месте на объекте, сопоставление с эталоном может выполняться так, чтобы каждое изображение из N - 1 яркостных изображений имело наивысшее сходство в отношении первого яркостного изображения. Отображение сходства в виде параметра во время осуществления сопоставления с эталоном позволяет его использовать в качестве индикатора того, следует ли при наложении томографических яркостных изображений проводить наложение. Иначе говоря, отобразив сходство, пользователь может принять решение не использовать томографические яркостные изображения с низким сходством.
[0099] После выполнения сопоставления с эталоном блок 195 наложения изображений сохраняет в памяти величину смещения в отношении перемещения яркостного изображения, которое было совершено для получения наивысшего сходства. Например, как показано на Фиг. 7, если (x(m+1), y(m+1)) - величина смещения яркостного изображения, для которого сходство является наивысшим в момент времени t(m+1) в отношении яркостного изображения в момент времени tm, это смещение (x(m+1), y(m+1)) сохраняется в памяти. Величина смещения, сохраняемая в данном случае, не ограничивается параллельным перемещением. Например, при необходимости может сохраняться величина смещения в отношении вращения и увеличения/уменьшения. Кроме того, величина смещения, сохраненная в блоке 195 наложения изображений, может применяться ко всем изображениям, полученным при той же временной привязке и сгенерированным в блоке 193 генерирования изображений.
[0100] Блок 195 наложения изображений выполняет вышеописанное деформирование на каждом из томографических яркостных изображений, сгенерированных блоком 193 генерирования изображений, чтобы усреднить пиксели на том же месте в деформированных изображениях, тем самым генерируя наложенное изображение. На данном этапе позиционный сдвиг множества томографических яркостных изображений предпочтительно корректируется на основе распознанного движения глаза. Кроме того, томографические яркостные изображения, на которых заданная величина яркости не достигнута вследствие мерцания, предпочтительно исключаются из наложенного изображения. После окончания операции наложения блок 191 управления отображением генерирует выходную информацию, и выдает на дисплейный блок 192 для отображения. Кроме того, блок 196 сравнения регистрирует сгенерированные данные наложенного изображения.
Сравнение
[0101] На этапе S108 прошлое томографическое яркостное изображение 831, сгенерированное в результате прошлого получения и наложения, и текущее томографическое яркостное изображение 841, сгенерированное в результате текущего получения и наложения, сравниваются путем выполнения операции вычитания ретардации на соответствующих пикселях. Для этого прошлое томографическое яркостное изображение 831 и текущее томографическое яркостное изображение 841 сначала располагаются для сравнения. Данное позиционирование выполняется деформированием текущего томографического яркостного изображения 841 путем подвергания такой обработке, как аффинное преобразование, так чтобы корреляционная функция достигала наибольшего значения по сравнению с прошлым томографическим яркостным изображением 831. На данном этапе общие области прошлого томографического яркостного изображения 831 также выделяются и деформируются, так чтобы отобразить ту же область, что и текущее томографическое яркостное изображение 841, подвергаемое деформированию. Следует отметить, что как деформированное прошлое томографическое яркостное изображение 831, так и деформированное текущее томографическое яркостное изображение 841 реконструируются путем выполнения интерполяции в отношении значений яркости каждого пиксела и параметров поляризации. В число примеров способов интерполяции входят интерполяция по соседним элементам, билинейная интерполяция, бикубическая интерполяция и т.п. Следует отметить, что в настоящем изобретении достаточно, чтобы прошлое томографическое изображение и текущее томографическое изображение представляли собой множество томографических изображений, полученных с помощью фотосъемки объекта в различные моменты времени.
[0102] Затем блок 196 сравнения, представляющий собой пример блока генерирования разностной информации, выполняет сравнение путем вычитания ретардации в соответствующих пикселях прошлого томографического яркостного изображения 831 и текущего томографического яркостного изображения 841. Иначе говоря, блок генерирования разностной информации генерирует информацию, указывающую различие между прошлым поляризационно-чувствительным томографическим изображением, соответствующим прошлому томографическому яркостному изображению 831, и текущим поляризационно-чувствительным томографическим изображением, соответствующим текущему томографическому яркостному изображению 841. В число примеров информации, указывающей различие, входят разностное изображение, графическое отображение разности, а также разностные значения. Перед генерированием информации, указывающей различие, выполняется позиционирование прошлого поляризационно-чувствительного томографического изображения и текущего поляризационно-чувствительного томографического изображения на основе прошлого томографического яркостного изображения и текущего томографического яркостного изображения. Таким образом, позиционирование поляризационно-чувствительных томографических изображений может выполняться в области, отличной от области, в которой поляризация подавлена, представляющей собой пример заданной области. Таким образом, даже если область, в которой поляризация подавлена, изменилась во времени вследствие заболевания и т.п., можно осуществить точное позиционирование. На данном этапе позиционный сдвиг множества поляризационно-чувствительных томографических изображений в отношении множества томографических яркостных изображений предпочтительно корректируется на основе распознанного движения глаза. Результаты вычитания выводятся на экран в отображаемой области 820 в виде разностного изображения 821, как проиллюстрировано на Фиг. 8. Изменение во времени плотности в RNFL может отслеживаться путем считывания полученных результатов операции вычитания. Например, области, в которых разность является положительной величиной, указывает на то, что двойное лучепреломление снизилось, а области, в которых разность является отрицательной величиной, указывает на то, что двойное лучепреломление возросло. В то время как проиллюстрирован пример вычитания ретардации, представляющей собой пример текущего поляризационно-чувствительного томографического изображения, соответствующего текущему томографическому яркостному изображению 841, из ретардации, представляющей собой пример прошлого поляризационно-чувствительного томографического изображения, соответствующего прошлому томографическому яркостному изображению 831, настоящий вариант осуществления не ограничен этой схемой. Может быть создана схема, при которой ретардация, соответствующая прошлому томографическому яркостному изображению 831, вычитается из ретардации, соответствующей текущему томографическому яркостному изображению 841. В этом случае области, в которых разность является отрицательной величиной, указывает на то, что двойное лучепреломление снизилось, а области, в которых разность является положительной величиной, указывает на то, что двойное лучепреломление возросло.
[0103] Кроме того, на этапе S108 получают и регистрируют информацию о текущей толщине RNFL и информацию о ретардации RNFL. Оператор может по желанию выбирать информацию о толщине RNFL и информацию о ретардации. Информация о толщине RNFL может быть получена путем нахождения значений для каждой X-координаты, вычислив разность Z компонент в двух точках с одинаковыми X-координатами, из координатных значений двух граничных линий, обозначающих RNFL, выделенных в результате сегментации. Из данных о толщине, полученных указанным образом, данные о толщине в используемой по выбору X-координате или среднее значение данных о толщине на используемом по выбору X-координатном участке принимаются за информацию о толщине RNFL.
[0104] В качестве альтернативы информацию о ретардации RNFL получают в виде ретардации в RNFL на линии A-сканирования, соответствующей X-координате, в которой получают информацию о толщине, или среднего значения ретардации.
Вывод информации
[0105] Далее будет описан этап S109 проведения операции вывода сгенерированных изображений и результатов анализа. Операция вывода в настоящем варианте осуществления включает в себя отображение собранных и сгенерированных изображений, а также полученных результатов сравнения в итоге выполнения этапов S102 - S108.
[0106] После окончания генерирования, анализа и наложения изображений в блоке 193 генерирования изображений, блоке 194 анализа изображений и блоке 195 наложения изображений блока 190 обработки сигналов блок 191 управления отображением генерирует выходную информацию на основе их результатов и выдает на дисплейный блок 192 для отображения.
[0107] На Фиг. 8 представлен демонстрационный пример дисплейного участка 192 согласно настоящему варианту осуществления. На Фиг. 8 ссылочная позиция 800 обозначает окно, в котором отображается дисплейный участок 192, куда включены отображаемые области 810, 820, 830 и 840.
[0108] Отображаемая область 810, представляющая собой пример первой отображаемой области, отображает изображение 511 дна органа, полученное PS-SLO 140 и сгенерированное блоком 193 генерирования изображений. В то время как для изображения 511 дна органа отображается яркостное изображение дна органа, это может быть изображением дна органа на основе поляризационных сигналов. Указатель 522, обозначающий фотосъемочное положение PS-OCT устройства 100, заснявшего изображение, наложен на изображение 511 дна органа.
[0109] Отображаемая область 820, представляющая собой пример второй отображаемой области, отображает разницу в уменьшении между прошлым и текущим полученными изображениями, в общем, в одном и том же положении, представленную в виде топографического изображения 821. В дополнение к разностному изображению на данном этапе могут быть наложены границы сегментов, чтобы внести ясность в каждый слой.
[0110] Следует отметить, что взамен ретардационного разностного изображения 820 может отображаться график, представляющий сравнительную информацию в отношении выбранной области. На Фиг. 9 показан пример, где с учетом толщины RNFL и ретардации, полученных на этапе S108, изображен график 921, отражающий сравнение со значением, полученным в прошлом, а также график 922, отражающий сравнение с прошлыми полученными значениями, относящимися к значениям ретардации, приходящимся на толщину, полученным путем деления ретардации на толщину. По горизонтальным осям графиков отложены даты, при этом собранные данные выстроены во временной последовательности вдоль горизонтальных осей. В случае, когда число фрагментов собранных данных велико в результате того, что отслеживание выполнялось в течение длительного времени, из блока 196 сравнения по желанию могут быть выбраны прошлые собранные данные и отображены на графике.
[0111] Отображаемая область 830, представляющая собой пример третьей отображаемой области, отображает прошлое томографическое изображение 831. Прошлое томографическое изображение 831 претерпело деформацию, так чтобы отображать ту же область, что и томографическое изображение 841. В дополнение к ретардационному изображению на данном этапе могут быть наложены границы сегментов, чтобы внести ясность в каждый слой.
[0112] Отображаемая область 840, представляющая собой пример четвертой отображаемой области, отображает томографическое изображение 841, полученное в текущий момент времени. Томографическое изображение 841 претерпело деформацию путем выполнения увеличивающего вращения, выделения и т.п. изображения (примеры позиционирования), так чтобы корреляция (значение корреляционной функции) в отношении прошлого томографического изображения 831 превышало пороговое значение. В дополнение к ретардационному изображению на данном этапе могут быть наложены границы сегментов, чтобы внести ясность в каждый слой.
[0113] Следует отметить, что блок 191 управления отображением может отображать карту ретардации на любой отображаемой области на блоке 192 отображения вместо вышеописанных ретардационных томографических изображений. В качестве альтернативы блок 191 управления отображением может отображать карту ретардации, наложенную на яркостное изображение 511 дна органа.
Второй вариант осуществления
[0114] Второй вариант осуществления будет описан со ссылкой на Фиг. 10 и 11. В настоящем варианте осуществления будет описан способ, в котором из OCT томографических изображений генерируется трехмерное (3D) изображение, при этом томографические изображения, имеющие высокое сходство в отношении OCT томографических изображений, используемых при диагностике в прошлом, выделяются из собранных в текущий момент 3D данных изображений и сравниваются.
[0115] Как проиллюстрировано на Фиг. 10, полученные B-сканированием изображения, формирующие 3D изображение, накладываются для создания 3D изображения. Например, томографическое яркостное изображение 1001 генерируется путем наложения группы 1011 томографических яркостных изображений из N томографических яркостных изображений, собранных в одном и том же положении сканирования. Точно так же томографические яркостные изображения 1002-1006 генерируются путем наложения групп 1012-1016 томографических яркостных изображений из N соответствующих томографических яркостных изображений. Таким образом, создается 3D изображение, сформированное наложенными изображениями, полученными B-сканированием.
Операции обработки
[0116] Далее будут описаны отличительные операции обработки по настоящему варианту осуществления со ссылкой на блок-схему алгоритма на Фиг. 11. Описание операций обработки, аналогичных тем, что описаны в первом варианте осуществления, здесь не приводится.
[0117] При фотосъемке на этапе S202 блок 180 управления движением контролирует управляющие углы X-сканера 107 и Y-сканера 110 и захватывает N изображений, полученных B-сканированием, в ходе сбора 3D данных изображения. Например, Y-сканер 110 зафиксирован, а X-сканер 107 сканирует N раз, тем самым получая N томографических яркостных изображений в одной и той же области, после чего Y-сканер 110 контролируется блоком 180 управления движением так, чтобы изменить положение сканирования на один шаг. Y-сканер 110 сканирует заданный диапазон, тем самым получая 3D данные изображений, каждое из которых имеет N изображений, полученных B-сканированием.
[0118] Затем на этапе S204 блок 195 наложения изображений осуществляет наложение соответствующих N - 1 изображений, полученных B-сканированием, на изображение, полученное B-сканированием, тем самым генерируя 3D изображение, сформированное наложенными изображениями, после чего блок 196 сравнения сохраняет в памяти сгенерированные 3D данные изображений.
[0119] На этапе S205 на основе 3D данных изображения, полученных на этапе S204, устанавливаются результаты сравнения между прошлым томографическим яркостным изображением и текущими томографическими яркостными изображениями. Иначе говоря, на этапе S205 подвергнутые операции наложения текущие томографические яркостные изображения сравниваются с прошлым томографическим яркостным изображением, при этом текущее томографическое яркостное изображение, для которого сходство является наивысшим, выделяется из 3D изображения. Вычисление сходства выполняется, например, с использованием корреляционной функции. Данные изображений, в отношении которых должно выполняться сравнение сходства, уже подверглись обработке путем наложения, так что извлечение результатов сравнения может выполняться с более высокой точностью.
[0120] Как описано выше, извлечение яркостных изображений одной и той же целевой ткани объекта и оценка изменения во времени, используя различие в ретардации, позволяет предоставить врачам, диагностирующим заболевания, ценную информацию. Например, если глаз пациента поражен глаукомой, яркостные изображения, получаемые периодически с течением времени для отслеживания диагноза и лечения, сильно не изменяются, однако двойное лучепреломление может изменяться. Эта характерная особенность используется для выполнения позиционирования среди люминесцирующих изображений, которые существенно не изменяются с течением времени, что позволяет оценить различие в ретардации одной и той же целевой ткани, избегая при этом риска сдвига положения в процессе отслеживания. Таким образом, можно визуализировать развитие заболевания в той ткани, в отношении которой изменение явно не проявляется в яркостных изображениях.
[0121] Кроме того, периодическое получение информации о толщине RNFL и ретардаций в целях контроля может предоставить полезную информацию для постановки диагноза. Например, в случае, если плотность ретинальных нервных волокон объекта снизилась, снижается двойное лучепреломление, так что даже если толщина RNFL остается неизменной, можно получить данные о снижении ретардации, что может способствовать раннему обнаружению глаукомы.
Другие варианты осуществления
[0122] Варианты осуществления настоящего изобретения могут также реализоваться с использованием компьютера системы или устройства, считывающего и исполняющего выполняемые компьютером команды, записанные на носителе информации (например, энергонезависимом машиночитаемом носителе информации) для выполнения функций по одному или нескольким вышеописанным вариантам осуществления настоящего изобретения, а также способа, выполняемого компьютером системы или устройства, например, путем считывания и исполнения выполняемых компьютером команд с носителя информации для выполнения функций по одному или нескольким вышеописанным вариантам осуществления. Компьютер может содержать центральный процессорный блок (CPU), микропроцессорный блок (MPU) или иную схему, либо несколько таковых, и может включать в себя сеть отдельных компьютеров или отдельных компьютерных процессоров. Выполняемые компьютером команды могут подаваться на компьютер, например, из сети или с носителя информации. Носитель информации может включать в себя, например, жесткий диск, запоминающее устройство с произвольной выборкой (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), запоминающее устройство распределенных компьютерных систем, оптический диск (например, компакт-диск (CD), универсальный цифровой диск (DVD) или Blu-ray диск (BD)™), флэш-накопитель, карту памяти и т.п.
[0123] В то время как настоящее изобретение описано со ссылкой на примеры осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми примерами осуществления. Предполагается, что объем притязаний нижеследующей формулы изобретения охватывает все соответствующие модификации, эквивалентные структуры и функции.
[0124] Данная заявка имеет приоритет по японской заявке на патент No. 2013-159177, зарегистрированной 31 июля 2013 г., содержание которой в полном объеме включено в настоящее описание путем ссылки.
Реферат
Поставлена задача оказания содействия пользователям по выявлению патологии для эффективного осуществления контроля заболеваний, используя информацию о поляризации, полученную из поляризационно-чувствительных томографических изображений. Устройство обработки изображений включает в себя блок позиционирования, выполненный с возможностью позиционирования множества поляризационно-чувствительных томографических изображений, соответствующих множеству томографических яркостных изображений, на основе множества томографических яркостных изображений, полученных путем фотографирования объекта в различные моменты времени; а также блок сравнения, выполненный с возможностью сравнения множества поляризационно-чувствительных томографических изображений, подвергнутых позиционированию. 7 н. и 20 з.п. ф-лы, 16 ил.
