一種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物眼位曲率半徑及瞳孔直徑的計(jì)算方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物眼位曲率半徑及瞳孔直徑的計(jì)算方法，該方法采用光學(xué)儀器測(cè)量，并通過(guò)數(shù)字化模擬將測(cè)量圖片轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)幾何圖形的方式，運(yùn)用數(shù)學(xué)計(jì)算得出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物眼位曲率半徑及瞳孔直徑。其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：本發(fā)明專利技術(shù)方法采用Matlab編寫(xiě)程序，對(duì)拍攝圖片進(jìn)行邊緣檢測(cè)，坐標(biāo)識(shí)別及曲線擬合，通過(guò)數(shù)字化模擬，運(yùn)用數(shù)學(xué)公式的計(jì)算極大地增加了結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性，克服了傳統(tǒng)方法測(cè)量的缺陷，減小測(cè)量誤差，增強(qiáng)測(cè)量可行性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利說(shuō)明】
本專利技術(shù)涉及眼科學(xué)基礎(chǔ)研究生物參數(shù)測(cè)量
，具體地說(shuō)，是。【
技術(shù)介紹
】現(xiàn)代生命科學(xué)研究要求動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確可靠，重復(fù)性好并具有可比性，即不同的人在不同的時(shí)間、不同的空間，做相同的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，能得到完全一樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這就要求我們要選用標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，在標(biāo)準(zhǔn)的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。豚鼠作為一種良好的實(shí)驗(yàn)性動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)性近視模型及視網(wǎng)膜生理中的研究越來(lái)越多，因此對(duì)豚鼠眼位及眼球形態(tài)的測(cè)量也逐漸成為實(shí)驗(yàn)性近視模型及視網(wǎng)膜生理研究的一項(xiàng)至關(guān)重要的課題。目前測(cè)量像豚鼠這樣的嚙齒類動(dòng)物眼球形態(tài)結(jié)構(gòu)的參數(shù)，包括眼軸長(zhǎng)度、曲率半徑、眼球中心點(diǎn)、最大軸長(zhǎng)及最短軸長(zhǎng)等。活體眼軸長(zhǎng)度的測(cè)量一般是由在人眼上應(yīng)用的A超測(cè)量法，如BME-200眼科A/B型超聲診斷儀；曲率半徑一般是由曲率計(jì)來(lái)測(cè)量，如目前使用的0M-4型角膜曲率計(jì)，由于基于人眼數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，在對(duì)豚鼠進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要加用+8.0D球鏡進(jìn)行換算。以上這些方法技術(shù)雖然能夠滿足目前研究所需，但仍存在不足之處:1.A超測(cè)量?jī)x測(cè)量豚鼠眼軸，因?yàn)殡嗍笱矍蜻^(guò)小，基于人眼設(shè)計(jì)的儀器無(wú)法自動(dòng)識(shí)別并讀數(shù)；另外，由于豚鼠無(wú)法像人那樣配合操作，導(dǎo)致測(cè)量時(shí)眼軸數(shù)值常常十分不可靠，無(wú)法確定測(cè)量結(jié)果是否為眼球后極部頂點(diǎn)。2.目前市面上的曲率計(jì)標(biāo)準(zhǔn)均以人眼為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，豚鼠眼球較小，僅為人類眼球的不到三分之一，用常規(guī)曲率計(jì)測(cè)量豚鼠超出正儀器測(cè)量范圍，需要在鏡頭前放置+8D鏡片，再進(jìn)行矯正，在測(cè)量時(shí)因豚鼠無(wú)法像人眼那樣固視，眼位常常無(wú)法固定，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定性較差，數(shù)值的波動(dòng)使得在以豚鼠這樣的動(dòng)物作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜁r(shí)，對(duì)干預(yù)結(jié)果的判斷造成困難。3.至今對(duì)豚鼠眼位及瞳孔大小的測(cè)量，仍缺乏一種精確的測(cè)量方法，而該數(shù)值的測(cè)量對(duì)進(jìn)一步了解豚鼠生理結(jié)構(gòu)與人眼差異十分重要。綜上所述，測(cè)量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物眼位曲率半徑及瞳孔直徑的計(jì)算方法亟需改進(jìn)，并且關(guān)于數(shù)字化模擬及測(cè)量計(jì)算實(shí)驗(yàn)動(dòng)物眼位曲率半徑及瞳孔直徑的方法目前還未見(jiàn)報(bào)道。【
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
】本專利技術(shù)的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案是:。該方法采用光學(xué)儀器測(cè)量，并通過(guò)數(shù)字化模擬計(jì)算得出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物眼位曲率半徑及瞳孔直徑，包括以下步驟:a.使用光學(xué)儀器拍攝實(shí)驗(yàn)動(dòng)物圖片:拍攝實(shí)驗(yàn)動(dòng)物側(cè)面圖片、正前方及正上方圖片，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物眼球一邊放置標(biāo)尺，對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的眼軸長(zhǎng)度進(jìn)行尺度標(biāo)記；b.圖片導(dǎo)入:將步驟al拍攝的圖片導(dǎo)入Matlab數(shù)學(xué)分析軟件，根據(jù)圖片分辨率在Matlab中設(shè)置二維坐標(biāo)系，使圖片的每個(gè)點(diǎn)在Matlab中均有其對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值；c.圖片處理:將導(dǎo)入的圖片通過(guò)canny算子法對(duì)其進(jìn)行邊緣檢測(cè)，去除非目標(biāo)區(qū)域，保留瞳孔曲線和角膜曲線；d.曲線擬合:使用find函數(shù)對(duì)雙眼角膜曲線進(jìn)行坐標(biāo)識(shí)別，即可獲得實(shí)驗(yàn)動(dòng)物角膜曲線坐標(biāo)，再根據(jù)最小二乘法原理，分別進(jìn)行圓錐曲線擬合以及圓曲線擬合；e.計(jì)算:對(duì)于圓錐曲線擬合的結(jié)果計(jì)算擬合曲線傾斜度，得到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物眼位的角度；通過(guò)圓曲線擬合的結(jié)果計(jì)算眼位曲率半徑和瞳孔直徑，通過(guò)圓方程式，即可計(jì)算出圓心及直徑，并進(jìn)一步計(jì)算出擬合圓的面積，即瞳孔面積。步驟a中拍攝實(shí)驗(yàn)動(dòng)物圖片過(guò)程中，分辨率要保持不變。步驟c中所述的保留角膜曲線包括:側(cè)面拍攝得到的單側(cè)瞳孔曲線、正前方及正上方拍攝得到的分別只保留左眼角膜曲線和只保留右眼角膜曲線。所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物側(cè)面圖片只需進(jìn)行圓曲線擬合，用于計(jì)算瞳孔直徑，所述的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物正前方及正上方圖片進(jìn)行圓錐曲線擬合以及圓曲線擬合，用于計(jì)算實(shí)驗(yàn)動(dòng)物眼位的角度和眼位曲率半徑。所述的計(jì)算瞳孔直徑和曲率半徑的數(shù)值是通過(guò)實(shí)測(cè)距離與測(cè)量的像素值的等比例換算得到的，換算過(guò)程如下:圖片導(dǎo)入Matlab中以后，選取刻度尺上相距Imm的點(diǎn)，并記錄下這些點(diǎn)在二維坐標(biāo)系中的坐標(biāo)點(diǎn):(ml, nl)、(m2，n2)、......、Oni, η;)，運(yùn)用公式:Li2=(HV1Hi) Mmi)2計(jì)算出相鄰兩點(diǎn)間平均距離L ;，再通過(guò)計(jì)算公式:Y = (L1+L2+......+L1Vi,即可計(jì)算Imm距離的象素值Y，最終得出實(shí)測(cè)距離與測(cè)量的像素值的等比例換算式。本專利技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于:本專利技術(shù)方法采用Matlab編寫(xiě)程序，對(duì)拍攝圖片進(jìn)行邊緣檢測(cè)，坐標(biāo)識(shí)別及曲線擬合，通過(guò)數(shù)字化模擬，運(yùn)用數(shù)學(xué)公式的計(jì)算極大地增加了結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性，克服了傳統(tǒng)方法測(cè)量的缺陷，減小測(cè)量誤差，增強(qiáng)測(cè)量可行性。【【附圖說(shuō)明】】附圖1是使用光學(xué)儀器拍攝實(shí)驗(yàn)動(dòng)物圖片。附圖2是圖片導(dǎo)入、圖片處理及曲線擬合。附圖3是邊緣檢測(cè)去除非目標(biāo)區(qū)域后獲得的瞳孔曲線。附圖4是邊緣檢測(cè)得到的角膜曲線。附圖5是去除非目標(biāo)區(qū)域后獲得的左眼角膜曲線。附圖6是縮瞳后豚鼠瞳孔的擬合曲線圖。附圖7是縮瞳前后豚鼠瞳孔的擬合曲線對(duì)比示意圖。【【具體實(shí)施方式】】下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)提供的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說(shuō)明。 本【具體實(shí)施方式】中的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物以豚鼠為例進(jìn)行說(shuō)明。如附圖1所示，使用光學(xué)儀器拍攝豚鼠圖片:拍攝豚鼠側(cè)面圖片、正前方及正上方圖片，同時(shí)在豚鼠眼球一邊放置標(biāo)尺，對(duì)豚鼠的眼軸長(zhǎng)度進(jìn)行尺度標(biāo)記。本例所說(shuō)的光學(xué)儀器是指微距儀，在拍攝過(guò)行中應(yīng)保持微距儀的分辨率不發(fā)生變化，這樣在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，所有參數(shù)都可采用統(tǒng)一換算公式進(jìn)行實(shí)測(cè)距離與測(cè)量的像素值的等比例換算。換算過(guò)程將在下文進(jìn)行說(shuō)明。如附圖2所示，將上述拍攝的圖片導(dǎo)入M當(dāng)前第1頁(yè)1 2 本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物眼位曲率半徑及瞳孔直徑的計(jì)算方法，其特征在于，采用光學(xué)儀器測(cè)量，并通過(guò)數(shù)字化模擬計(jì)算得出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物眼位曲率半徑及瞳孔直徑，包括以下步驟：a.使用光學(xué)儀器拍攝實(shí)驗(yàn)動(dòng)物圖片：拍攝實(shí)驗(yàn)動(dòng)物側(cè)面圖片、正前方及正上方圖片，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物眼球一邊放置刻度尺，對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的眼軸長(zhǎng)度進(jìn)行尺度標(biāo)記；b.圖片導(dǎo)入：將步驟a1拍攝的圖片導(dǎo)入Matlab數(shù)學(xué)分析軟件，根據(jù)圖片分辨率在Matlab中設(shè)置二維坐標(biāo)系，使圖片的每個(gè)點(diǎn)在Matlab中均有其對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值；c.圖片處理：將導(dǎo)入的圖片通過(guò)canny算子法對(duì)其進(jìn)行邊緣檢測(cè)，去除非目標(biāo)區(qū)域，保留瞳孔曲線及角膜曲線；d.曲線擬合：使用find函數(shù)對(duì)雙眼角膜曲線進(jìn)行坐標(biāo)識(shí)別，即可獲得實(shí)驗(yàn)動(dòng)物角膜曲線坐標(biāo)，再根據(jù)最小二乘法原理，分別進(jìn)行圓錐曲線擬合以及圓曲線擬合；e.計(jì)算：對(duì)于圓錐曲線擬合的結(jié)果計(jì)算擬合曲線傾斜度，得到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物眼位的角度；通過(guò)圓曲線擬合的結(jié)果計(jì)算眼位曲率半徑和瞳孔直徑，通過(guò)圓方程式，即可計(jì)算出圓心及直徑，并進(jìn)一步計(jì)算出擬合圓的面積，即瞳孔面積。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：邸悅，陸娜，羅秀梅，劉睿，李炳，周曉東，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：復(fù)旦大學(xué)附屬金山醫(yī)院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31