动态局部超分辨率眼底立体成像系统机理研究

A large variety of arteriovenous vessels distributing in human fundus reflecte hypertension,arteriosclerosis,rheumatism and other diseases.Fundus image can be used as an important credential in the study and diagnosis of diseases.Further,it can determine the seversity of other diseases.In addition, the development of portable armarium in minitype has high meaning to the spread of armarium in the countryside which safeguards the health of farmers and makes 3 farming carried out better. As a result, the research of eyeground imaging matches the requirement of healthy and stability society well. In this work a new technique able to achieve partial super resolution fundus image and partial high resolution three-dimensional shape is proposed applicable to different human eyes,using multiple lighting system ,partial super resolution imaging technique and partial high resolution three-dimensional shape measuring technique.The mutiple lighting system involves the illumination of the whole object, the illumination of the super resolution imaging area and the projecting of the fringe patterns. In the imaging optical system,fully taking into account the different optical properties of different human eyes and the displacement of the image produced by the human eye jitter,using digital adaptive optics technology, retinal visual cells can be distinguished by means of segmented aberration correction .Through post image processing,the partial super resolution fundus image and the partial three-dimensional shape of the fundus are achieved.

人类眼底分布着大量各种动静脉血管，眼底图谱是一项可作为研究、诊断的重要资料，可直接反映出青光眼、高血压、动脉硬化、风湿等疾病。因此，眼底成像技术不仅是眼科疾病诊断的重要依据，而且是判断身体其他疾病病情程度的重要检查手段。另外，小型化医疗设备的开发对于解决医疗设备下乡、贯彻"三农"工作的问题有重大意义，本课题的研究内容符合国家未来健康稳定发展的重大需求。 本课题提出一种新型、适用于不同人眼的动态超分辨率眼底立体成像方案，重点研究复合照明系统和局部超分辨立体成像系统的原理和像差校正方法。照明系统采用新型复合光，在满足对人眼大视场照明同时，通过使用液晶空间光调制器对系统进行局部动态照明；在成像光学系统中，充分考虑到人眼的不同光学特性以及人眼抖动产生的像移，使用数字自适应光学技术，将全视场内视场角的像差分段校正到可分辨眼底视觉细胞的水平，再通过后续图像处理，从而实现眼底局部超分辨率动态立体成像。

先进眼底成像设备的研究对眼底病和人体体液相关疾病的筛查、诊断、防治具有重要意义。提高眼底成像设备的分辨率、获取眼底视杯/视盘的三维表面信息、增强对眼底观察的全面性和准确性等，一直是眼底成像领域的重点和难点。为实现以上目标，需攻克以下科学问题：眼底成像系统建模的新理论、方法；视杯/视盘微小结构的三维表面重建新方法。除此之外，还要解决几个关键技术难点：特殊的光学设计优化方法；新型复合照明系统的设计方法；新型数字自适应技术。为此，本项目将研究：1、符合人眼生理结构特点和光学特性的个性化人眼模型；2、具有主动矫正能力的高分辨率眼底成像光学系统实现方案与设计方法；3、结构光局部超分辨眼底成像系统；4、眼底视杯/视盘三维表面重建算法；5、光学防抖与数字防抖相结合的防抖技术；6、局部动态超分辨率眼底立体成像系统设计及样机研制。本项目主要针对以下关键科学问题和技术难点开展研究：系统成像建模的新理论、方法；微小结构眼盘/杯的高精度三维重建新方法；特殊的光学设计优化方法；新型复合照明系统的设计方法；新型数字自适应技术。本项目已完成了如下研究内容：人眼像差/动态像差的研究；个性化人眼建模方法；类人眼小凹光学系统的研究；缺陷人眼的视角增强眼镜的研究；智能手机高分辨率眼底成像系统的研究；层析式自适应光学技术应用于眼底成像的研究；像差矫正器件共轭位置与像差矫正效果的关系；大视场眼底照明光学系统的研究；结合泛照明与局部结构光照明的复合照明光学系统的研究；照明系统的杂散光分析与消除；眼底三维表面重建算法的研究；结构光超分辨重建算法的研究；人工眼模型的研制；智能手机眼底相机样机的研制；结构光眼底相机样机的研制。在本项目资助下，项目课题组在项目执行期间共发表了SCI/EI收录论文9篇（SCI 5篇，EI 4篇），申请了国家发明专利6项，已授权2项。