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人眼波像差动态特性及视网膜微血管像面捕捉的研究

作　者: 郑贤良
导　师: 宣丽
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 光学工程
关键词: 人眼波像差液晶自适应光学视网膜微血管成像
分类号: TP391.41
类　型: 博士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

视网膜最细小的血管直径约4～6μm，是人体唯一可以无创观察的微血管；视网膜微血管的高分辨率成像，对高血压、糖尿病等全身性疾病的早期诊断具有重要意义。通过自适应光学技术，可校正人眼像差，将眼底成像设备的分辨率从传统的15~20μm提升至接近衍射极限。然而自适应人眼视网膜成像系统存在校正残差大、图像信噪比低、微血管焦面难以寻找等问题。针对这些问题，本论文对人眼波像差动态特性及视网膜微血管像面捕捉进行了研究。利用共焦小孔滤除神经纤维层的反射干扰光，将共焦小孔直径定在40~50μm，对神经纤维层反射光的滤除率可达到50%~65%。定量提出高于1D近视和远视或0.5D散光的人眼，需在头托处对人眼像差进行预补偿。利用人眼前1D视标减少视调节误差，将离焦像差稳定在0.1μm以内。在此条件下，人眼哈特曼探测器的子孔径数至少为110。人眼波像差存在150Hz（6.7ms）以上的波动，会对自适应校正造成影响，可通过延长探测曝光时间加以抑制。自适应光学成像系统的探测和成像曝光时间均定在6ms左右，校正周期不超过62ms，可将探测校正期间的像差波动控制在λ/14以下。倾斜像差的动态变化会使长曝光视网膜图像产生模糊，需将视网膜成像曝光时间限制在6ms以内。视网膜微血管其主要分布在小凹中心1.5°附近的环围区域，轴向分布在内丛状层和外丛状层；根据测量统计，内丛状层和外丛状层距离视觉细胞层的轴向长度分别是163±17μm和102±7μm。实验所用自适应成像系统在人眼视网膜的景深为36μm，可利用视标将入眼光束聚焦在视觉细胞层，以视觉细胞层为基准，通过3~4次焦面移动实现微血管像面的寻找捕捉。提出使用红外光进行像差探测和微血管寻找、黄绿光成像的自适应视网膜微血管成像系统。通过探测、照明光源的相对离焦和成像相机的预先移动，消除人眼色散对成像的影响。研究了微血管的成像机理，利用石英纤维和纸屏实验模拟了微血管成像过程。利用消偏成像的方法消除微血管前表面反射光，获得易识别的微血管图像。通过拉东变换抑制噪声、增强微血管的特征识别，可用于视网膜微血管成像焦面的判定。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-29
  1.1 人眼像差的研究意义  11-17
  1.2 视网膜微血管高分辨成像  17-19
  1.3 人眼像差和眼底结构的研究进展  19-26
  1.4 本论文的研究内容  26-29
第2章提高人眼波像差探测精度的研究  29-65
  2.1 引言  29-30
  2.2 人眼相干长度的研究  30-39
  2.3 人眼波像差探测精度的需求  39-54
  2.4 提高探测器子孔径光斑质心探测精度的方法  54-63
  2.5 小结  63-65
第3章人眼波像差动态特性的测量和研究  65-81
  3.1 引言  65
  3.2 动态波像差的测量系统  65-71
  3.3 人眼动态波像差的测量  71-75
  3.4 倾斜像差动态特性的研究  75-78
  3.5 小结  78-81
第4章眼底微细血管像面捕捉的研究  81-107
  4.1 引言  81-82
  4.2 微血管在视网膜内的分布  82-83
  4.3 液晶自适应视网膜微血管成像系统  83-90
  4.4 基于人眼偏振特性的视网膜微细血管成像  90-98
  4.5 突出微血管特征的视网膜微血管成像  98-104
  4.6 小结  104-107
第5章结论与展望  107-109
参考文献  109-123
在学期间学术成果情况  123-125
指导教师及作者简介  125-127
致谢  127-128

人眼波像差动态特性及视网膜微血管像面捕捉的研究

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