PROCEDIMIENTO DE CALIBRACION Y CORRECCION DE LA DISTORSION DE BARRIDO DE UN SISTEMA DE TOMOGRAFIA DE COHERENCIA OPTICA.

Procedimiento de calibración y corrección de la distorsión de barrido de un sistema de tomografía de coherencia óptica.



Procedimiento de calibración y corrección de la distorsión de barrido de cualquier sistema de tomografía de coherencia óptica, mediante el uso de patrones de referencia y la obtención de relaciones matemáticas entre las posiciones de los puntos de referencia en un patrón de referencia y las coordenadas locales de dichos puntos de referencia obtenidas mediante el citado sistema de tomografía de coherencia óptica.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201130685.

Solicitante: CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (CSIC).

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MARCOS CELESTINO,SUSANA, DORRONSORO DIAZ,CARLOS, ORTIZ EGEA,Sergio, SIEDLECKI,Damian.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A61B6/02 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE.A61B DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de material biológico G01N, p.ej. G01N 33/48). › A61B 6/00 Aparatos de diagnóstico por radiación, p. ej. combinados con el equipo de radioterapia (instrumentos para la medida de la intensidad de la radiación de aplicación en el campo de la medicina nuclear, p. ej. en vivo cómputo, G01T 1/161; aparatos para la toma de fotografías de rayos X G03B 42/02). › Dispositivos para establecer un diagnóstico secuencial en diferentes planos; Diagnóstico estereoscópico utilizando radiaciones.
  • G06T5/00 FISICA.G06 CALCULO; CONTEO.G06T TRATAMIENTO O GENERACIÓN DE DATOS DE IMAGEN, EN GENERAL.Perfeccionamiento o restauración de imagen.
PROCEDIMIENTO DE CALIBRACION Y CORRECCION DE LA DISTORSION DE BARRIDO DE UN SISTEMA DE TOMOGRAFIA DE COHERENCIA OPTICA.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento de calibración y corrección de la distorsión de barrido de un sistema de tomografía de coherencia óptica

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva se refiere a un procedimiento de calibración y corrección de la distorsión de barrido de sistemas de tomografía de coherencia óptica.

La presente invención supone una mejora de la técnica de tomografía de coherencia óptica, en cuanto a que la aplicación del procedimiento descrito en la invención permite la obtención de una topografía cuantitativa bidimensional y tridimensional de superficies a partir de imágenes de tomografía de coherencia óptica. El procedimiento es aplicable a cualquier sistema de tomografía de coherencia óptica cuyo sistema de barrido esté basado en un sistema de escáner de dos ejes.

La presente invención supone una mejora del estado de la técnica, al permitir la cuantificación de imágenes obtenidas mediante técnicas de tomografía de coherencia óptica, y la obtención de mapas topográficos de superficies en general, y de superficies oculares en particular, con ventajas sobre técnicas alternativas existentes.

En consecuencia, el objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento para la corrección de la distorsión de cualquier sistema de tomografía de coherencia óptica, mediante el uso de patrones de referencia y la obtención de relaciones matemáticas entre las posiciones de los puntos de referencia en un patrón de referencia y las coordenadas locales de dichos puntos de referencia obtenidas mediante el citado sistema de tomografía de coherencia óptica.

La presente invención se refiere, en general, al campo de los sistemas de captura de imágenes, y en particular, a los sistemas de tomografía de coherencia óptica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La tomografía de coherencia óptica, OCT, (Huang, D. et al., 1991. Optical coherence tomography. Science 254:1178-1181) es una técnica interferométrica que permite obtener las diferencias de camino óptico entre superficies. Un escáner de barrido lateral de una muestra permite obtener una colección de interferogramas (A-scans) que forman una imagen de la sección transversal de la muestra (B-Scan) . Un barrido en dos direcciones (x e y) permite obtener una colección de B-scans y construir una imagen tridimensional de la muestra. La resolución axial de la técnica se encuentra en el orden de las micras (Povazay, B. et al. 2002. Submicrometer axial resolution optical coherence tomography. Opt. Lett. 27:1800) y viene determinada por el ancho de banda espectral de la fuente (típicamente se utilizan diodos superluminiscentes, aunque en también se utilizan láseres de femtosegundos o fuentes de barrido) . Los interferogramas se pueden obtener en el dominio temporal, cambiando físicamente la longitud del brazo de referencia, o en el dominio de frecuencias: espacialmente (dominio frecuencial espacial (Fercher A. F. et al., “Measurement of Intraocular Distances by Backscattering Spectral Interferometr y .” Optics Communications 1995, 117:43-48) ) o temporalmente (dominio frecuencial temporal (Chinn, S.R. et al. (1997) . Optical coherence tomography using a frequency-tunable optical source. Opt. Lett., 22, 340-342) ) codificadas mediante un espectrómetro o barriendo la frecuencia de la fuente.

El aumento de la velocidad de adquisición de datos en los sistemas OCT (de hasta 150.000 A-scans/s) ha permitido la captura de imágenes tridimensionales en tiempos inferiores a 1 segundo. La alta resolución axial (2-20 μm) y lateral (del orden de 100 μm) confiere a la tomografía de coherencia óptica un alto potencial para la caracterización topográfica y profilométrica de superficies y para la medida, in vivo, de la topografía corneal, entre otros.

En el estado actual de la técnica (relativo a las técnicas de tomografía de coherencia óptica, a los sistemas de topografía de superficies oculares, y a las técnicas de profilometría de superficies en general basadas en otros métodos) existe la necesidad de cuantificar los sistemas de topografía de coherencia óptica para mejorar la biometría ocular que se obtiene mediante estos sistemas, y conseguir así un nuevo y ventajoso procedimiento asociado al uso de profilometría basada en tomografía de coherencia óptica. Además, existe la necesidad de un procedimiento general de calibración de sistemas de tomografía de coherencia óptica, con el fin de mejorar la información cuantitativa que se obtiene de estos sistemas. En general, el uso de la técnica de OCT como técnica topográfica viene limitada por la presencia de la distorsión de barrido asociada a la arquitectura del sistema de barrido (generalmente formada por un escáner de espejos bi-axial) , y que produce distorsión de campo y astigmatismo en las imágenes. La principal contribución a dicha distorsión viene dada por la separación de los espejos en el escáner y la focal de la lente que colima el haz sobre la muestra, y en menor medida, por la planitud de los espejos y desalineamiento del haz de rotación de los espejos.

Hasta el momento, no existe ningún método general para la calibración y corrección de la distorsión de barrido aplicable a cualquier sistema de tomografía de coherencia óptica, sin conocimiento previo de la configuración óptica y mecánica del sistema. La ausencia de calibración y corrección de la distorsión de barrido ha impedido la generalización del uso cuantitativo de los sistemas de tomografía de coherencia óptica, o la correcta interpretación de datos topográficos. Uno de los objetivos principales de la presente invención es proporcionar un método para la calibración y corrección de la distorsión de barrido para la cuantificación de los datos topográficos obtenidos con cualquier sistema de Tomografía de Coherencia Óptica. La corrección de la distorsión óptica es relativamente sencilla en sistemas de tomografía de coherencia óptica basados en un solo escáner, y con adquisición únicamente bidimensional de los datos. Sin embargo, en sistemas de dos escáneres, con adquisición tridimensional de datos, la distorsión es compleja, al ser no lineal, con dependencias entre las posiciones laterales y axiales, y dependiente de la configuración óptica y geométrica de cada equipo. Esta complejidad ha impedido la obtención general de datos topográficos tridimensionales cuantitativos.

Existen en el mercado varios sistemas de tomografía de coherencia óptica del segmento anterior del ojo. Estos sistemas proporcionan datos biométricos cuantitativos, generalmente en la dirección axial. Sin embargo, no se tiene constancia de la corrección de la distorsión de barrido en estos sistemas comerciales. De hecho, uno de los sistemas comerciales más extendidos (Visante, Zeiss) ha incorporado un sistema de topografía corneal de cara anterior basado en anillos de Placido, a pesar de disponer de datos tridimensionales de elevación corneal.

Algunos autores proporcionan configuraciones de barrido alternativas que minimizan la distorsión de barrido dependiendo de la configuración de espejos del mismo (Chinn, et al (1997) . Optical coherence tomography using a frequency-tunable optical source. Opt. Lett., 22, 340-342) , o en sistemas de escáneres orientados a maquinas de corte (Ireneusz Grulkowski et al “Anterior segment imaging with Spectral OCT system using a high-speed CMOS camera, " Opt. Express 17, 4842-4858 (2009) ) . Sin embargo, estos sistemas siempre dejan distorsiones residuales que deben de ser corregidas para poder obtener las coordenadas tridimensionales de cada punto de una superficie.

Westphal et al. (Correction of geometric and refractive image distortions in optical coherence tomography applying Fermat’s principle, Opt. Express 10, 397–404 (2002) ) proporciona una solución a la distorsión de barrido en sistemas de OCT corneal en que el sistema de barrido es un sistema de escáner no lineal (espejos resonantes con barrido no telecéntrico) , mediante la toma de imágenes axialmente alrededor de la posición axial, y aplicado únicamente a secciones bi-dimensionales de la muestra, y no imágenes tridimensionales. Kim et al. (Automated analysis of OCT images of the cr y stalline lens, Proc. SPIE 7163, 716313 (2009) ) utilizan un sistema telecéntrico para la adquisición de imágenes transversales (bi-dimensionales) libres de distorsión óptica. O’hara y Meyer (US7878651) proponen el uso de haces normales a la cornea para la obtención de la refracción de la cornea,...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de calibración y corrección de la distorsión de barrido de un sistema de tomografía de coherencia óptica, caracterizado porque comprende las siguientes fases:

i) seleccionar un patrón de referencia que comprende unos puntos de referencia conocidos y que están descritos en unas coordenadas reales;

ii) adquirir imágenes del patrón de referencia seleccionado en la fase i) , estando situado el patrón de referencia en un espacio objeto del sistema de tomografía de coherencia óptica, mediante el sistema de tomografía de coherencia óptica;

iii) identificar, en las imágenes adquiridas del patrón de referencia, unas posiciones de unos puntos de referencia descritas en unas coordenadas locales proporcionadas por el sistema de tomografía de coherencia óptica y que se corresponden a los puntos de referencia conocidos de la fase i) ;

iv) obtener una relación matemática de distorsión que define una transformación entre las coordenadas locales proporcionadas por el sistema de tomografía de coherencia óptica y unas coordenadas reales, estando basada la relación matemática en la comparación de las posiciones de los puntos de referencia conocidos en las coordenadas locales de la fase iii) y en las coordenadas reales de la fase i) ; y,

v) corregir la distorsión mediante la aplicación de la relación matemática de distorsión obtenida en la fase iv) a los datos obtenidos por el sistema de tomografía de coherencia óptica.

2. Procedimiento de calibración y corrección de la distorsión de barrido de un sistema de tomografía de coherencia óptica, según la reivindicación 1, caracterizado porque la relación matemática de distorsión de la fase iv) comprende ser una interpolación de las posiciones de los puntos de referencia, mediante funciones seleccionadas entre funciones analíticas, funciones numéricas y una combinación de ambas.

3. Procedimiento de calibración y corrección de la distorsión de barrido de un sistema de tomografía de coherencia óptica, según la reivindicación 1, caracterizado porque el patrón de referencia de la fase i) está seleccionado entre cualquier estructura bidimensional móvil con marcas localizadas en posiciones conocidas y cualquier estructura tridimensional con marcas localizadas en posiciones conocidas.

4. Procedimiento de calibración y corrección de la distorsión de barrido de un sistema de tomografía de coherencia óptica, según la reivindicación 1, caracterizado porque el patrón de referencia de la fase i) está seleccionado entre:

una rejilla de calibración tridimensional, y los puntos de referencia conocidos son los nodos de la rejilla de calibración tridimensional;

una rejilla de calibración bidimensional montada sobre una etapa lineal de desplazamiento calibrada, y los puntos de referencia conocidos son los nodos de la rejilla de calibración en distintas posiciones axiales;

un cubo con una rejilla de calibración tridimensional tallada, y los puntos de referencia conocidos son los nodos de la rejilla de calibración tridimensional; y,

un patrón en escalera y los puntos de referencia conocidos son las transiciones abruptas en profundidad entre escalones.

5. Procedimiento de calibración y corrección de la distorsión de barrido de un sistema de tomografía de coherencia óptica, según la reivindicación 1, caracterizado porque los puntos de referencia descritos mediante las coordenadas locales de la fase iii) se unen mediante líneas, estando la líneas definidas por funciones analíticas.

6. Uso del procedimiento descrito en las reivindicaciones 1 a 5 para la obtención de datos calibrados y corregidos de distorsión de barrido con el sistema de tomografía de coherencia óptica seleccionados entre:

- datos de secciones bidimensionales;

- datos de volúmenes tridimensionales;

- datos de topografías corneales;

- datos de topografías de la retina;

- datos de superficies internas de un ojo en combinación con una compensación de una distorsión óptica y de refracción;

- datos de imagen de segmento anterior del ojo;

- datos de imagen de las capas de la retina; - datos de señales obtenidas en un fotodetector del sistema de tomografía de coherencia óptica; - datos de imágenes y volúmenes en intensidad; 5 - datos de mapas de puntos correspondientes a unos bordes previamente extraídos de una imagen de tomografía de coherencia óptica; y, - datos de superficies ajustadas a unos bordes previamente extraídos de una imagen de tomografía de coherencia óptica.

-


 

Patentes similares o relacionadas:

MÉTODO Y SISTEMA PARA CONVERTIR UNA IMAGEN DIGITAL DE COLOR A ESCALA DE GRISES, del 16 de Julio de 2020, de UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACION A DISTANCIA (UNED): Se describe un método y sistema para convertir una imagen en color a escala de grises aplicable dentro del campo del tratamiento de imágenes […]

Dispositivo y método de procesamiento de imágenes, del 15 de Julio de 2020, de DOLBY INTERNATIONAL AB: Un dispositivo de procesamiento de imágenes para producir una imagen restaurada a partir de una imagen degradada de entrada, comprendiendo la imagen […]

Mejora de imagen endoscópica usando ecualización de histograma adaptativo limitado por contraste (CLAHE) implementada en un procesador, del 1 de Julio de 2020, de EndoChoice, Inc: Un procedimiento para mejorar imágenes obtenidas por al menos dos elementos de visualización en un sistema de endoscopio usando un algoritmo de ecualización […]

Un sistema de rayos X con procedimientos implementados por ordenador para el procesamiento de imágenes, del 10 de Junio de 2020, de ControlRAD Systems Inc: Un sistema de rayos X que comprende una fuente de rayos X, al menos un filtro de rayos X parcialmente transparente, un detector de rayos X, un monitor para desplegar imágenes […]

Método y dispositivo de procesamiento de imágenes, del 11 de Marzo de 2020, de Guangdong OPPO Mobile Telecommunications Corp., Ltd: Un método de procesamiento de imágenes, que comprende: controlar una primera cámara para capturar una pluralidad de primeras imágenes […]

Procedimiento de procesamiento de imágenes y dispositivo electrónico que implementa el mismo, del 4 de Marzo de 2020, de SAMSUNG ELECTRONICS CO., LTD.: Un procedimiento de procesamiento de una imagen en un dispositivo electrónico, comprendiendo el procedimiento: predecir el número […]

Método para la fusión de imágenes de Resonancia Magnética y Tomografía Computerizada en un archivo imprimible en 3D para su uso en fabricación aditiva, del 2 de Marzo de 2020, de SERVICIO DE RADIOLOGIA COMPUTERIZADA SL: Este método se enmarca en el campo de las herramientas de visualización tridimensional interactiva para el apoyo e interpretación de la planificación prequirúrgica […]

Método y aparato para representar granularidad de imagen mediante uno o más parámetros, del 26 de Febrero de 2020, de DOLBY INTERNATIONAL AB: Un método para simular grano de película, que comprende: recibir un flujo de vídeo codificado; recibir información codificada de grano de película, […]

Utilizamos cookies para mejorar nuestros servicios y mostrarle publicidad relevante. Si continua navegando, consideramos que acepta su uso. Puede obtener más información aquí. .