本發(fā)明涉及圖像處理，具體涉及一種視網(wǎng)膜光功能成像方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、視網(wǎng)膜由很多層具有不同功能的細(xì)胞組成，其中有一層為光感受器層。視網(wǎng)膜的光感受器層在受到光刺激后會(huì)產(chǎn)生一系列的生理反應(yīng)，這些生理反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生光信號(hào)和電信號(hào)，在一定程度上可以客觀反應(yīng)視網(wǎng)膜的功能。視網(wǎng)膜光功能成像是在光學(xué)相干斷層掃描成像（oct）技術(shù)的基礎(chǔ)上配合光刺激后產(chǎn)生形態(tài)和光學(xué)特性的變化，這種變化可以達(dá)到微米級(jí)別的分辨率，從而實(shí)現(xiàn)視網(wǎng)膜細(xì)胞級(jí)別的成像。然而，現(xiàn)有技術(shù)中，oct圖像無(wú)法直接展現(xiàn)出細(xì)胞活性狀態(tài)以視網(wǎng)膜光感受器層是否存在功能缺陷，也無(wú)法給出線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)驅(qū)動(dòng)的細(xì)胞活性狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供一種視網(wǎng)膜光功能成像方法及設(shè)備，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中oct圖像無(wú)法直接展現(xiàn)出細(xì)胞活性狀態(tài)以及視網(wǎng)膜光感受器層是否存在功能缺陷，也無(wú)法給出線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)驅(qū)動(dòng)的細(xì)胞活性狀態(tài)的技術(shù)問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、依據(jù)本發(fā)明第一方面，本發(fā)明提供一種視網(wǎng)膜光功能成像方法，所述方法包括：

4、獲取待測(cè)目標(biāo)樣本，采集所述待測(cè)目標(biāo)樣本在暗適應(yīng)后的光刺激下的oct圖像數(shù)據(jù)；所述oct圖像數(shù)據(jù)包含預(yù)設(shè)時(shí)段對(duì)應(yīng)的多個(gè)時(shí)間幀下的b-scan圖像；所述預(yù)設(shè)時(shí)段包括光刺激前的子時(shí)段、光刺激中的子時(shí)段和光刺激后的子時(shí)段；

5、對(duì)各時(shí)間幀對(duì)應(yīng)的b-scan圖像進(jìn)行圖像校正，得到對(duì)應(yīng)于視網(wǎng)膜同一位置的目標(biāo)b-scan圖像集；

6、確定所述目標(biāo)b-scan圖像集中所有目標(biāo)b-scan圖像的目標(biāo)roi區(qū)域，計(jì)算所述目標(biāo)roi區(qū)域的平均灰度值，基于每張目標(biāo)b-scan圖像對(duì)應(yīng)的平均灰度值和時(shí)間幀構(gòu)建在所述預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)的灰度變化曲線；

7、分別針對(duì)各所述子時(shí)段對(duì)應(yīng)的目標(biāo)b-scan圖像集，繪制psf功率譜密度曲線；所述psf功率譜密度曲線中各像素位置的psf功率譜密度為橫坐標(biāo)，功率為縱坐標(biāo)；利用預(yù)設(shè)劃分規(guī)則將所述psf功率譜密度劃分為三個(gè)頻段；分別計(jì)算所述三個(gè)頻段的主頻段功率，組成包含各所述像素位置對(duì)應(yīng)的所述主頻段功率的三張灰度圖像；

8、計(jì)算所述目標(biāo)roi區(qū)域?qū)?yīng)于各所述子時(shí)段的三張灰度圖片的平均圖像亮度，基于各所述子時(shí)段對(duì)應(yīng)的平均圖像亮度，分別繪制得到低、中、高代謝部分的光誘導(dǎo)代謝響應(yīng)曲線。

9、可選地，所述psf功率譜密度為各所述像素位置的實(shí)際物理頻率。

10、可選地，所述圖像校正包括位移校正和/或形狀校正；所述對(duì)各時(shí)間幀對(duì)應(yīng)的b-scan圖像進(jìn)行圖像校正，包括：

11、將最先時(shí)間幀的b-scan圖像作為參考圖像，對(duì)其他b-scan圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)匹配，使得所述其他b-scan圖像與所述參考圖像完全一致。

12、可選地，所述基于每張目標(biāo)b-scan圖像對(duì)應(yīng)的平均灰度值和時(shí)間幀構(gòu)建在所述預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)的灰度變化曲線，包括：

13、將時(shí)間維度作為橫坐標(biāo)，平均灰度作為縱坐標(biāo)，利用每個(gè)時(shí)間幀對(duì)應(yīng)的目標(biāo)b-scan圖像的平均灰度值繪制所述灰度變化曲線。

14、可選地，所述利用預(yù)設(shè)劃分規(guī)則將所述psf功率譜密度劃分為三個(gè)頻段，包括：

15、基于與待測(cè)目標(biāo)樣本相匹配的預(yù)設(shè)劃分規(guī)則將所述psf功率譜密度劃分為低頻段、中頻段和高頻段，分別對(duì)應(yīng)所述視網(wǎng)膜的低代謝部分、中代謝部分和高代謝部分。

16、可選地，所述分別計(jì)算所述三個(gè)頻段的主頻段功率，包括：

17、分別針對(duì)所述三個(gè)頻段，將其對(duì)應(yīng)的各所述像素位置的功率大于等于預(yù)設(shè)功率閾值的功率進(jìn)行求和，得到所述三個(gè)頻段對(duì)應(yīng)的各所述像素位置的主頻段功率。

18、可選地，所述組成包含各所述像素位置對(duì)應(yīng)的所述主頻段功率的三張灰度圖像，包括：

19、針對(duì)各所述子時(shí)段對(duì)應(yīng)的三個(gè)頻段中各所述像素位置的主頻段功率組成三張灰度圖像；所述灰度圖像的亮度代表主頻段功率；

20、各所述子時(shí)段對(duì)應(yīng)有三張灰度圖像，分別代表視網(wǎng)膜的低代謝部分、中代謝部分和高代謝部分。

21、可選地，所述光刺激前的子時(shí)段、光刺激中的子時(shí)段和光刺激后的子時(shí)段大小根據(jù)試驗(yàn)和/或檢測(cè)要求確定。

22、依據(jù)本發(fā)明第四方面，本發(fā)明提供一種視網(wǎng)膜光功能成像設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如本發(fā)明第一方面中任一項(xiàng)所述的網(wǎng)膜光功能成像方法。

23、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，至少具備以下有益效果：

24、通過(guò)本發(fā)明方案，獲取待測(cè)目標(biāo)樣本，采集所述待測(cè)目標(biāo)樣本在暗適應(yīng)后的光刺激下的oct圖像數(shù)據(jù)；所述oct圖像數(shù)據(jù)包含預(yù)設(shè)時(shí)段對(duì)應(yīng)的多個(gè)時(shí)間幀下的b-scan圖像；所述預(yù)設(shè)時(shí)段包括光刺激前的子時(shí)段、光刺激中的子時(shí)段和光刺激后的子時(shí)段；對(duì)各時(shí)間幀對(duì)應(yīng)的b-scan圖像進(jìn)行圖像校正，得到對(duì)應(yīng)于視網(wǎng)膜同一位置的目標(biāo)b-scan圖像集；確定所述目標(biāo)b-scan圖像集中所有目標(biāo)b-scan圖像的目標(biāo)roi區(qū)域，計(jì)算所述目標(biāo)roi區(qū)域的平均灰度值，基于每張目標(biāo)b-scan圖像對(duì)應(yīng)的平均灰度值和時(shí)間幀構(gòu)建在所述預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)的灰度變化曲線；分別針對(duì)各所述子時(shí)段對(duì)應(yīng)的目標(biāo)b-scan圖像集，繪制psf功率譜密度曲線；所述psf功率譜密度曲線中各像素位置的psf功率譜密度為橫坐標(biāo)，功率為縱坐標(biāo)；利用預(yù)設(shè)劃分規(guī)則將所述psf功率譜密度劃分為三個(gè)頻段；分別計(jì)算所述三個(gè)頻段的主頻段功率，組成包含各所述像素位置對(duì)應(yīng)的所述主頻段功率的三張灰度圖像；計(jì)算所述目標(biāo)roi區(qū)域?qū)?yīng)于各所述子時(shí)段的三張灰度圖片的平均圖像亮度，基于各所述子時(shí)段對(duì)應(yīng)的平均圖像亮度，分別繪制得到低、中、高代謝部分的光誘導(dǎo)代謝響應(yīng)曲線。由此，通過(guò)本發(fā)明提供的視網(wǎng)膜光功能成像（org）算法，獲得光誘導(dǎo)下的光感受器信號(hào)響應(yīng)，從而檢測(cè)出視網(wǎng)膜的功能缺陷；還可以分析與細(xì)胞代謝相關(guān)的光信號(hào)時(shí)間波動(dòng)，得到線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)驅(qū)動(dòng)的細(xì)胞活性狀態(tài)。

25、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。

技術(shù)特征：

1.一種視網(wǎng)膜光功能成像方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述psf功率譜密度為各所述像素位置的實(shí)際物理頻率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述圖像校正包括位移校正和/或形狀校正；所述對(duì)各時(shí)間幀對(duì)應(yīng)的b-scan圖像進(jìn)行圖像校正，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于每張目標(biāo)b-scan圖像對(duì)應(yīng)的平均灰度值和時(shí)間幀構(gòu)建在所述預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)的灰度變化曲線，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用預(yù)設(shè)劃分規(guī)則將所述psf功率譜密度劃分為三個(gè)頻段，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分別計(jì)算所述三個(gè)頻段的主頻段功率，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述組成包含各所述像素位置對(duì)應(yīng)的所述主頻段功率的三張灰度圖像，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述光刺激前的子時(shí)段、光刺激中的子時(shí)段和光刺激后的子時(shí)段大小根據(jù)試驗(yàn)和/或檢測(cè)要求確定。

9.一種視網(wǎng)膜光功能成像設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的視網(wǎng)膜光功能成像方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種視網(wǎng)膜光功能成像方法，采集待測(cè)目標(biāo)樣本在光刺激下的OCT圖像數(shù)據(jù)；基于OCT圖像數(shù)據(jù)中每張目標(biāo)B?scan圖像對(duì)應(yīng)的平均灰度值和時(shí)間幀構(gòu)建在預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)的灰度變化曲線；分別針對(duì)各子時(shí)段對(duì)應(yīng)的目標(biāo)B?scan圖像集計(jì)算各子時(shí)段的PSF功率譜密度，將PSF功率譜密度劃分為低、中、高頻段，組成包含每個(gè)像素位置對(duì)應(yīng)的主頻段功率的三張灰度圖像；計(jì)算各子時(shí)段的三張灰度圖片的平均圖像亮度，基于各子時(shí)段對(duì)應(yīng)的平均圖像亮度，分別繪制得到低、中、高代謝部分的光誘導(dǎo)代謝響應(yīng)曲線。由此，實(shí)現(xiàn)針對(duì)視網(wǎng)膜的功能缺陷檢測(cè)，還可以分析與細(xì)胞代謝相關(guān)的光信號(hào)時(shí)間波動(dòng)，得到線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)驅(qū)動(dòng)的細(xì)胞活性狀態(tài)。

技術(shù)研發(fā)人員：孫靜,趙忠敏,梁俊強(qiáng),王海濤,程琪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京心聯(lián)光電科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9