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CN115880171A - 一种全眼底激光扫描图像校正方法、介质及系统 - Google Patents

一种全眼底激光扫描图像校正方法、介质及系统 Download PDF

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CN115880171A
CN115880171A CN202211563187.7A CN202211563187A CN115880171A CN 115880171 A CN115880171 A CN 115880171A CN 202211563187 A CN202211563187 A CN 202211563187A CN 115880171 A CN115880171 A CN 115880171A
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袁琦婷
黄丽娜
余伟光
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Wisdom Medical Shenzhen Co ltd
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Wisdom Medical Shenzhen Co ltd
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Abstract

本发明提供了一种全眼底激光扫描图像校正方法、介质及系统，属于图像处理技术领域，该全眼底激光扫描图像校正方法包括：建立目标图像并获取多张标尺全眼底图像，标尺全眼底图像中包括具有标准刻度的标尺且多张标尺全眼底图像中对标尺的拍摄角度互不相同；并分别获取每张标尺全眼底图像中标尺上间隔相同的标准刻度在预设图像坐标系中的刻度坐标；根据所有标尺全眼底图像的刻度坐标及标准刻度的值进行非线性拟合，得到校正方程；根据校正方程确定目标图像上像素点的坐标偏差；根据得到的坐标偏差校正目标图像上各坐标之间距离。本发明能够解决需要使用特定的模板进行定焦，只适用于特定设备，实现过程复杂的技术问题。

Description

一种全眼底激光扫描图像校正方法、介质及系统
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，具体而言，涉及一种全眼底激光扫描图像校正方法、介质及系统。
背景技术
在眼底图像拍摄中，使用全眼底激光扫描可以更大范围获取眼底组织信息，拍摄得到的全眼底图像可以为医生的诊断提供更多依据；但因其拍摄图像的角度大，故虽所拍摄的全眼底图像的中心平坦但四周存在着畸变的情况，且畸变情况复杂，一般横纵方向与竖直方向的畸变都不一致。例如高度近视病人，由于眼睛拉长变大，后极部图片是变形的，所以要校正才行。
授权号为CN105096329B的中国发明专利(申请号CN201510514238.0)公开了一种精确校正超广角摄像头图像畸变的方法，首先基于畸变模型计算校正误差，再根据下降算法迭代求精，最后根据求精获得的摄像头镜头内部参数和畸变参数校正畸变图像,本发明利用通过镜头标定方法获得的参数对畸变图像进行校正，不但适用于超广角镜头的畸变校正，对畸变较小的普通镜头和广角镜头同样适用，对图像整体畸变校正角度大、精度高。
授权号为CN106600546B的中国发明专利(申请号CN201611008743.9)公开了一种超广角摄像头畸变校正方法及系统包括：根据超广角摄像头的成像模型，将超广角摄像头拍摄的原始图像投影至全景球面，得到球面全景图像；以所述全景球面的球心为起点，将所述球面全景图像投影至校正平面上，得到畸变校正后的输出图像。本发明通过将超广角摄像头拍摄的原始图像投影至全景球面，使得从全景球面球心看过去，能看到没有畸变的图像，进而以全景球面的球心为起点，将所述球面全景图像投影至校正平面上，得到畸变校正后的输出图像。
上述两项专利需要使用特定的模板进行定焦，但特定模板是根据特定设备定制，只适用于特定设备，实现过程复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种全眼底激光扫描图像校正方法、介质及系统，能够解决需要使用特定的模板进行定焦，但特定模板是根据特定设备定制，只适用于特定设备，实现过程复杂的技术问题。
本发明是这样实现的：
本发明的第一方面提供一种全眼底激光扫描图像校正方法，其中，包括下列步骤：
S10：建立目标图像并获取多张标尺全眼底图像，所述标尺全眼底图像中包括具有标准刻度的标尺且多张所述标尺全眼底图像中对标尺的拍摄角度互不相同；
S20：分别获取每张所述标尺全眼底图像中所述标尺上间隔相同的标准刻度在预设图像坐标系中的刻度坐标；
S30：根据所有所述标尺全眼底图像的所述刻度坐标及所述标准刻度的值进行非线性拟合，得到校正方程；
S40：根据所述校正方程确定所述目标图像上像素点的坐标偏差；
S50：根据得到的坐标偏差校正所述目标图像上各坐标之间距离。
在上述技术方案的基础上，本发明的一种全眼底激光扫描图像校正方法还可以做如下改进:
其中，所述步骤S20的具体步骤为：
第一步：将多张所述标尺全眼底图像的所述刻度坐标及所述标准刻度的值进行归一化处理；
第二步：将归一化处理后所述刻度坐标及所述标准刻度的值的分别带入预设的三次方程中进行拟合，得到三次校正方程，
其中所述预设的三次方程表示如下：
y＝ax3+bx2+cx
三次校正方程表示如下：
vx＝-2.48xj 3-0.11xj 2+4.25xj
vy＝-1.78yj 3-0.25yj 2+3.62yj
其中，vx及vy为校正后的坐标，xj及yj为图像上的坐标；
进一步的，所述步骤S20中将多张所述标尺全眼底图像的所述刻度坐标及所述标准刻度的值进行归一化处理之前还包括如下步骤：
步骤201：建立世界坐标与刻度坐标之间的函数关系；
步骤202：矫正刻度坐标；
步骤203：建立刻度坐标与图像坐标系的函数对应关系；
步骤204：利用双线性插值将刻度坐标整数化。
7.进一步的，所述步骤S201中世界坐标与刻度坐标之间的函数关系为：
Figure BDA0003985540120000041
其中t3×1为平移向量，R3×3为旋转矩阵，[Xc Yc Zc]T为摄像机坐标，[Xw Yw Zw]T为世界坐标。
所述步骤202中矫正刻度坐标采用函数公式为：
Figure BDA0003985540120000042
Figure BDA0003985540120000043
式中,
Figure BDA0003985540120000044
和/>
Figure BDA0003985540120000045
是由小孔模型计算出来的图像点坐标的理想值,(x,y)为实际图像点的坐标；m2＝x2+y2，k1、k2为径向畸变系数，p1、p2为切向畸变系数。
步骤203中刻度坐标与图像坐标系的函数对应公式为：
Figure BDA0003985540120000046
其中，(u,v)表示图像坐标系中的坐标，原点位于(u0，v0)像素点上，k×l表示一个像素点的大小，f为摄像机焦距，θ为摄像机坐标系的偏斜度。
步骤204中利用双线性插值将刻度坐标整数化的公式为：
f(x,y)＝a1x+b1y+c1xy+d1。
其中，所述归一化处理的方法为余弦归一法。
本发明的第二方面提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质中存储有程序代码，用于执行上述的一种全眼底激光扫描图像校正方法。
本发明的第三方面提供一种全眼底激光扫描图像校正系统，其中，包括上述的计算机可读存储介质。
与现有技术相比较，本发明提供的一种全眼底激光扫描图像校正方法、介质及系统的有益效果是：通过设置具有标准刻度的标尺，获取对标尺不同角度拍摄的多张标尺全眼底图像，并在所获取的标尺全眼底图像上标记标尺上间隔相同的刻度的坐标，获取图像中刻度的值和刻度在图像中的坐标的对应关系，通过非线性拟合获取校正方程；由各个角度拍摄标尺图像，使得最终的校正方程综合了图像上各个方向的畸变程度，所确定的目标图像坐标偏差更加精确，只需用全眼底摄像头拍摄标尺就能获取相应的校正方程，计算方式简单高效，直接将目标图像中需要知道偏差值的像素的坐标带入校正方程就能获取预估坐标偏差值，可以直观获取偏差，应用于辅助医生判断眼底组织的情况，如根据全眼底图像中的杯盘距离确定实际的杯盘距离。本发明在提升医生判断的准确度方面有着不错的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种全眼底激光扫描图像校正方法的流程图；
图2为步骤所述步骤S20中将多张所述标尺全眼底图像的所述刻度坐标及所述标准刻度的值进行归一化处理之前的步骤流程图；
图3为本发明实施例的在标尺全眼底图像中刻度坐标示意图；
图4为本发明实施例的不同拍摄角度的标尺全眼底图像示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1所示，是本发明第一方面提供一种全眼底激光扫描图像校正方法的流程图，所述方法包括下列步骤：
S10：建立目标图像并获取多张标尺全眼底图像，标尺全眼底图像中包括具有标准刻度的标尺且多张标尺全眼+底图像中对标尺的拍摄角度互不相同；
S20：分别获取每张标尺全眼底图像中标尺上间隔相同的标准刻度在预设图像坐标系中的刻度坐标；
S30：根据所有标尺全眼底图像的刻度坐标及标准刻度的值进行非线性拟合，得到校正方程；
S40：根据校正方程确定目标图像上像素点的坐标偏差；
S50：根据得到的坐标偏差校正目标图像上各坐标之间距离。
其中，在上述技术方案中，步骤S20的具体步骤为：
第一步：将多张标尺全眼底图像的刻度坐标及标准刻度的值进行归一化处理；
第二步：将归一化处理后刻度坐标及标准刻度的值的分别带入预设的三次方程中进行拟合，得到三次校正方程，其中预设的三次方程表示如下：
三次校正方程表示如下：
vx＝-2.48xj 3-0.11xj 2+4.25xj
vy＝-1.78yj 3-0.25yj 2+3.62yj
其中，vx及vy为校正后的坐标，xj及yj为图像上的坐标；
进一步的，在上述技术方案中，所述步骤S20中将多张所述标尺全眼底图像的所述刻度坐标及所述标准刻度的值进行归一化处理之前还包括如下步骤：
步骤201：建立世界坐标与刻度坐标之间的函数关系；
步骤202：矫正刻度坐标；
步骤203：建立刻度坐标与图像坐标系的函数对应关系；
步骤204：利用双线性插值将刻度坐标整数化。
8.进一步的，在上述技术方案中，步骤S201中世界坐标与刻度坐标之间的函数关系为：
Figure BDA0003985540120000081
其中t3×1为平移向量，R3×3为旋转矩阵，[Xc Yc Zc]T为摄像机坐标，[Xw Yw Zw]T为世界坐标。
所述步骤202中矫正刻度坐标采用函数公式为：
Figure BDA0003985540120000082
Figure BDA0003985540120000083
式中,
Figure BDA0003985540120000091
和/>
Figure BDA0003985540120000092
是由小孔模型计算出来的图像点坐标的理想值,(x,y)为实际图像点的坐标；m2＝x2+y2，k1、k2为径向畸变系数，p1、p2为切向畸变系数。
步骤203中刻度坐标与图像坐标系的函数对应公式为：
Figure BDA0003985540120000093
其中，(u,v)表示图像坐标系中的坐标，原点位于(u0，v0)像素点上，k×l表示一个像素点的大小，f为摄像机焦距，θ为摄像机坐标系的偏斜度。
步骤204中利用双线性插值将刻度坐标整数化的公式为：
f(x,y)＝a1x+b1y+c1xy+d1。
其中，在上述技术方案中，归一化处理的方法为余弦归一法。
本发明的第二方面提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质中存储有程序代码，用于执行上述的一种全眼底激光扫描图像校正方法。
本发明的第三方面提供一种全眼底激光扫描图像校正系统，其中，包括上述的计算机可读存储介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种全眼底激光扫描图像校正方法，其特征在于，包括下列步骤：
S10：建立目标图像并获取多张标尺全眼底图像，所述标尺全眼底图像中包括具有标准刻度的标尺且多张所述标尺全眼底图像中对标尺的拍摄角度互不相同；
S20：分别获取每张所述标尺全眼底图像中所述标尺上间隔相同的标准刻度在预设图像坐标系中的刻度坐标；
S30：根据所有所述标尺全眼底图像的所述刻度坐标及所述标准刻度的值进行非线性拟合，得到校正方程；
S40：根据所述校正方程确定所述目标图像上像素点的坐标偏差；
S50：根据得到的坐标偏差校正所述目标图像上各坐标之间距离。
2.根据权利要求1所述的一种全眼底激光扫描图像校正方法，其特征在于，所述步骤S20的具体步骤为：
第一步：将多张所述标尺全眼底图像的所述刻度坐标及所述标准刻度的值进行归一化处理；
第二步：将归一化处理后所述刻度坐标及所述标准刻度的值的分别带入预设的三次方程中进行拟合，得到三次校正方程，
其中所述预设的三次方程表示如下：
y＝ax3+bx2+cx
三次校正方程表示如下：
vx＝-2.48xj 3-0.11xj 2+4.25xj
vy＝-1.78yj 3-0.25yj 2+3.62yj
其中，vx及vy为校正后的坐标，xj及yj为图像上的坐标。
3.根据权利要求2所述的一种全眼底激光扫描图像校正方法，其特征在于，所述步骤S20中将多张所述标尺全眼底图像的所述刻度坐标及所述标准刻度的值进行归一化处理之前还包括如下步骤：
步骤201：建立世界坐标与刻度坐标之间的函数关系；
步骤202：矫正刻度坐标；
步骤203：建立刻度坐标与图像坐标系的函数对应关系；
步骤204：利用双线性插值将刻度坐标整数化。
4.根据权利要求3所述的一种全眼底激光扫描图像校正方法，其特征在于，所述步骤S201中世界坐标与刻度坐标之间的函数关系为：
Figure FDA0003985540110000021
其中t3×1为平移向量，R3×3为旋转矩阵，[Xc Yc Zc]T为摄像机坐标，[Xw Yw Zw]T为世界坐标。
5.根据权利要求1所述的一种全眼底激光扫描图像校正方法，其特征在于，所述步骤202中矫正刻度坐标采用函数公式为：
Figure FDA0003985540110000022
Figure FDA0003985540110000023
式中,
Figure FDA0003985540110000031
和/>
Figure FDA0003985540110000032
是由小孔模型计算出来的图像点坐标的理想值,(x,y)为实际图像点的坐标；m2＝x2+y2，k1、k2为径向畸变系数，p1、p2为切向畸变系数。
6.根据权利要求1所述的一种全眼底激光扫描图像校正方法，其特征在于，所述步骤203中刻度坐标与图像坐标系的函数对应公式为：
Figure FDA0003985540110000033
其中，(u,v)表示图像坐标系中的坐标，原点位于(u0，v0)像素点上，k×l表示一个像素点的大小，f为摄像机焦距，θ为摄像机坐标系的偏斜度。
7.根据权利要求1所述的一种全眼底激光扫描图像校正方法，其特征在于，所述步骤204中利用双线性插值将刻度坐标整数化的公式为：
f(x,y)＝a1x+b1y+c1xy+d1。
8.根据权利要求1所述的一种全眼底激光扫描图像校正方法，其特征在于，所述归一化处理的方法为余弦归一法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序代码，用于执行权利要求1-8所述的一种全眼底激光扫描图像校正方法。
10.一种全眼底激光扫描图像校正系统，其特征在于，包括权利要求9所述的计算机可读存储介质。
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