像差测量中瞳孔中心的处理与跟踪研究

　　射式可调节波前像差的测量法。患者通过移动鼠标使可移动光标与采样靶标重合。通过37个光点的平行光分别射入眼睛,因为人眼存在像差,则37个光点照射到人眼底形成的小光点像将偏离理想的光点。分别记录下37个像点在X、Y方向与理想光点的偏移量。然后通过Zernike多项式拟合人眼像差函数,重构出波前曲面,从而得到波前像差值。

　　0　前言

　　随着近年来眼屈光手术成为眼科界发展最快的前沿领域,目前用波长为193 nm的准分子激光切削角膜矫正近视、远视、散光已是一项成熟的技术[1,2],而在LASIK手术中,针对不同的病例,需要“个性化”的切削,这就需要对波前像差精确地测量[3]。人眼像差仪的诞生和成功应用,对人眼波前像差的精确测量有着重要的意义[4],同时还促进了角膜移植术、白内障、青光眼、视网膜玻璃体等手术的视觉品质研究,以期能从各个方面来改善人眼的视觉效果。

　　1　波前像差的概念

　　当点光源发出的光线通过一个理想凸透镜时,根据主光轴理论,光线应汇集到一个点,而当透镜是非理想透镜时,光线不能聚到一点,而与其相垂直的波前像起伏的地面一样,也不是球面波前,波前像差即是实际的波前与理想无偏差状态下的波前之间的偏差[5]。波前像差是衡量光学系统成像的重要标准[6]。人眼并非是理想的光学系统,由于受各种倾斜、非对称和非同心等光学缺陷的影响,其光轴只是近似的假想轴线,视网膜上的像存在不同程度的扭曲和模糊[7],当一束很细的测量平行光射入眼睛后,在眼底形成一小光点。如不存在像差,则改变其入射位置时,眼底小光点像将稳定在理想点位置,此时人眼应感觉不到小亮点的变化。但是当人眼存在多种像差时,该小亮点则会随着平行测量光入射位置的改变而偏离理想点位置,其偏离的方向及幅度直接取决于像差的特性及大小。波前像差一般可以用波前像差图和Zernike多项式表达和分析[8]。

　　2　像差的测量原理

　　本课题研究的是WFA1000型自主开发的主观式波前像差仪,采用主观光线追踪测量法,是入基金项目:江苏省科技成果转化专项资金项目资助(编号:BA2005025)。射式可调节波前像差的测量法。患者通过移动鼠标使可移动光标与采样靶标重合。通过37个光点的平行光分别射入眼睛,因为人眼存在像差,则37个光点照射到人眼底形成的小光点像将偏离理想的光点。分别记录下37个像点在X、Y方向与理想光点的偏移量。然后通过Zernike多项式拟合人眼像差函数,重构出波前曲面,从而得到波前像差值。

　　3　像差仪中的图像处理问题

　　WFA1000中的图像处理部分主要包括图像的采集、处理与分析。在WFA1000中主要采用CCD照相机和图像采集卡来实现对人眼瞳孔图像的捕捉。一秒钟的时间内CCD作为视频采集源捕捉到15帧的图像,并对这15帧的图像分别进行处理。采用的是多线程的编程模式,在视频捕捉的同时另一线程将采集到的图像转换成灰度直方图,对图像进行处理和分析,加快了图像处理的速度。图像处理与分析包括图像的灰度化处理、图像分割、灰度直方图的计算和图像的二值化处理等。图1所示就是在测量过程中采集到的经过灰度化处理后的人眼瞳孔中心亮点图像。