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角膜地形图系统图像处理技术的研究与实现

作　者: 高绍雷
导　师: 沈建新
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 角膜地形图 图像处理技术 高斯核函数 标定球算法 Arc-step算法
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 3次
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内容摘要


将数字图像处理技术应用于角膜地形图系统的处理过程中,有利于对角膜疾病做出迅速、准确、全面的分析。本文对角膜地形图仪所拍摄到的Placido图像进行分析处理,主要包括图像的采集、图像的预处理、图像特征提取技术与角膜地形图的绘制,还涉及到图像去噪、边缘提取等。论文主要内容如下:1.分析了角膜的生理特征,介绍了角膜地形图图像处理系统的总体设计方法以及各模块的实现方法。2.设计并实现了图像采集系统,利用基于PCI总线的运动控制卡控制步进电机的运动实现了运动控制,利用基于PCI总线的视频采集卡连接CCD摄像机实现了图像的采集。3.提出了一种基于高斯核函数的Placido图像特征提取方法。利用十字中值滤波对图像进行预处理,利用改进的Hough变换定位亮环的像素级中心,将图像置于极坐标系中,利用极坐标轴上灰度变化曲线与高斯核函数的卷积特征定位亮环中心线,采用最小二乘椭圆拟合法拟合亮环中心线上的点,定位亮环中心,最终确定亮环中心线的坐标信息。4.利用标定球算法计算角膜表面点的曲率半径,提出了一种基于椭圆的Arc-step算法确定角膜的高度。研究了角膜地形图的绘制方法,提出了一种改进的反距离加权法将角膜表面离散数据点插值为连续的点,利用彩色编码图将反映角膜表面形状的数据与颜色对应起来,实现了角膜表面数据的可视化。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章 绪论  11-18
  1.1 研究背景  11-12
    1.1.1 计算机辅助生物医学工程  11
    1.1.2 角膜地形图仪  11-12
  1.2 角膜的生理结构  12-14
  1.3 国内外研究现状  14-16
    1.3.1 角膜地形图仪的研究现状  14-15
    1.3.2 图像处理技术的研究现状  15-16
  1.4 主要研究内容和各章节安排  16-18
第二章 角膜地形图仪图像处理系统  18-22
  2.1 角膜地形图仪  18-19
    2.1.1 系统组成  18-19
    2.1.2 图像处理系统简介  19
  2.2 图像处理系统的总体设计  19-21
    2.2.1 系统的设计需求与设计任务  19-20
    2.2.2 系统开发环境  20
    2.2.3 各模块的实现方案  20-21
  2.3 本章小结  21-22
第三章 图像采集的设计与实现  22-32
  3.1 图像采集系统的硬件组成  22-23
    3.1.1 步进电机  22
    3.1.2 基于 PCI 总线的运动控制卡  22-23
    3.1.3 CCD 摄像机  23
    3.1.4 基于 PCI 总线的视频采集卡  23
  3.2 图像采集系统的设计  23-26
    3.2.1 运动控制系统的设计  23-25
    3.2.2 图像采集的设计  25-26
  3.3 图像采集系统的实现  26-31
    3.3.1 图像对中控制  26-28
    3.3.2 图像对焦控制  28-30
    3.3.3 图像的实时采集与存储  30-31
  3.4 本章小结  31-32
第四章 Placido 图像特征提取  32-52
  4.1 图像的预处理  32-33
  4.2 Placido 图像亮环中心提取  33-45
    4.2.1 Hough 变换提取像素级中心  33-36
    4.2.2 高斯核函数检测亮环中心线  36-43
    4.2.3 椭圆拟合法定位亮环中心  43-45
  4.3 亮环中心线检测  45-49
    4.3.1 边缘检测方法  45-49
    4.3.2 高斯核函数方法  49
  4.4 实验结果与分析  49-51
  4.5 本章小结  51-52
第五章 角膜地形图的绘制  52-68
  5.1 标定球算法  52-54
  5.2 基于椭圆的Arc-Step 算法  54-58
    5.2.1 角膜子午线椭圆方程  54-56
    5.2.2 确定椭圆方程的参数  56
    5.2.3 确定角膜的高度值  56-57
    5.2.4 试验结果分析  57-58
  5.3 地形图绘制方法  58-59
  5.4 地形图的显示  59-66
  5.5 本章小结  66-68
第六章 总结与展望  68-70
  6.1 本文总结  68
  6.2 研究展望  68-70
参考文献  70-74
致谢  74-75
在学期间的研究成果及发表的学术论文  75

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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