CN113298794A - 角膜表面形状的构建方法、装置、终端设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及角膜技术领域，公开了一种角膜表面形状的构建方法、装置、终端设备及计算机存储介质，通过获取角膜检测数据；根据所述角膜检测数据确定特征轴，并构建所述特征轴的轴截面形状；按照预设的过渡区域算法构建所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状；将所述轴截面形状与所述过渡区域曲面形状进行拼接以构建得到角膜表面形状。相比于现有针对角膜表面形状的测量和建模描述方式，本发明实现了在检测得到的角膜检测数据有限的情况下，仍能够针对不规则的角膜表面进行角膜形状的构建，且构建得到的该角膜表面形状相比于基于固定模型构建得到的角膜表面形状具有更高的准确性，从而有效地提升了构建角膜表面形状的效率。

Description

角膜表面形状的构建方法、装置、终端设备及存储介质

技术领域

本发明涉及角膜技术领域，特别涉及一种角膜表面形状的构建方法、装置、终端设备及计算机存储介质。

背景技术

时下，设计和验配角膜接触镜必须要对角膜的前表面形状进行预估。在临床实践中，多采用角膜地形图仪对角膜的前表面进行测量，而由于绝大多数品牌的角膜地形图仪仅输出该角膜的曲率半径半径及离心率两个参数，从而，对于旋转对称性较好的角膜样本，仅使用该两个参数构建的固定模型用于描述该角膜样本的真实形状；而对于旋转对称性不佳的角膜样本(如散光的角膜)或者对于旋转对称性不好但轴对称性较好的角膜样本，则多采用具有轴对称性椭球面进行模拟。

然而，一方面，使用固定模型针对具有分布的角膜进行描述本身就存在***性误差，另一方面，对于形状更不规则的角膜样本，如呈自由曲面的角膜，则无论采用上述两种模型当中的任意一种均难以针对该角膜样本进行准确的描述。

综上，现有针对角膜表面形状的测量和建模描述方式，所能够检测得到的角膜参数有限，不足以构建得到准确的角膜表面形状，而针对角膜的表面形状是不规则的非轴对称的情况，则更是无法采用现有模型和工具来构建得到该角膜的表面形状。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种角膜表面形状的构建方法、装置、终端设备及计算机存储介质，旨在解决现有针对角膜表面形状的测量和建模描述方式，在能够检测得到的角膜参数有限的情况下，无法构建得到准确的角膜表面形状，且针对角膜的表面形状是不规则的非轴对称的情况，更是无法采用现有模型和工具来构建得到该角膜表面形状的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的角膜表面形状的构建方法，所述角膜表面形状的构建方法包括以下步骤：

获取角膜检测数据；

根据所述角膜检测数据确定特征轴，并构建所述特征轴的轴截面形状；

按照预设的过渡区域算法构建所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状；

将所述轴截面形状与所述过渡区域曲面形状进行拼接以构建得到角膜表面形状。

进一步地，在所述获取角膜检测数据的步骤之前，还包括：

调用预设的角膜地形图仪针对待构建所述角膜表面形状的角膜进行检测；

所述获取角膜检测数据的步骤，包括：

从所述角膜地形图仪中获取针对所述角膜进行检测的角膜检测数据。

进一步地，所述根据所述角膜检测数据确定特征轴，并构建所述特征轴的轴截面形状的步骤，包括：

采用临床经验和/或者医学判断方式选择特征轴轴位；

从所述角膜检测数据中读取所述特征轴位的角膜参数；

调用预设固定模型基于所述角膜参数构建得到所述特征轴的轴截面形状。

进一步地，在所述构建所述特征轴的轴截面形状之后，所述方法还包括：

利用交叉验证方法对所述轴截面形状进行验证；

若所述轴截面形状的准确度不符合统计学判断，则对所述预设固定模型进行修正直至符合。

进一步地，所述过渡区域算法使用插值或者拟合方式进行，所述按照预设的过渡区域算法构建所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状的步骤，包括：

确定位于所述特征轴相互之间的过渡区域的特征轴位；

从所述角膜检测数据中选择所述特征轴位的目标角膜检测数据并构建特征轴位角膜形状；

使用插值或者拟合方式基于所述过渡区域算法计算所述目标角膜检测数据，以构建得到所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状。

进一步地，所述插值方式包括：多项式插值和贝塞尔插值，所述拟合方式包括：多项式拟合，

其中，所述多项式插值包括：基于柱坐标系下同r值时的一维插值，和基于三维直角坐标系下离散点的二维插值；

所述贝塞尔插值包括：基于柱坐标系下同r值时的贝塞尔插值；

所述多项式拟合包括：基于柱坐标系下同r值时的多项式拟合，和基于三维直角坐标系下离散点的二维多项式拟合。

进一步地，所述插值方式以线性插值、临近点插值、三次样条插值、双三次样条插值、贝塞尔曲线插值或者改良的贝塞尔曲线插值进行实施。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种角膜表面形状的构建装置，所述角膜表面形状的构建装置包括如下各功能模块：

获取模块，用于获取角膜检测数据；

轴截面构建模块，用于根据所述角膜检测数据确定特征轴，并构建所述特征轴的轴截面形状；

过渡曲面构建模块，用于按照预设的过渡区域算法构建所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状；

拼接模块，用于将所述轴截面形状与所述过渡区域曲面形状进行拼接以构建得到角膜表面形状。

进一步地，所述角膜表面形状的构建装置还包括：

离散点数据检测模块，用于检测所述角膜检测数据中是否存在角膜表面高度离散点数据；

所述轴截面构建模块、所述过渡曲面构建模块和所述拼接模块，还用于基于预设交叉验证方式执行各自的功能步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种终端设备，所述终端设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的角膜表面形状的构建程序，所述角膜表面形状的构建程序被所述处理器执行时实现如上所述的角膜表面形状的构建方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的角膜表面形状的构建方法的步骤。

本发明提出角膜表面形状的构建方法、装置、终端设备及计算机存储介质，通过获取角膜检测数据；根据所述角膜检测数据确定特征轴，并构建所述特征轴的轴截面形状；按照预设的过渡区域算法构建所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状；将所述轴截面形状与所述过渡区域曲面形状进行拼接以构建得到角膜表面形状。

本发明在针对患者的角膜进行角膜表面形状(或者称为角膜基底)的构建过程中，基于获取针对该患者的角膜进行检测得到的角膜检测数据，然后根据该角膜检测数据先确定出特征轴，并构建得到该特征轴的轴截面形状，再然后，进一步按照预设的过渡区域算法来构建出该特征轴相互之间过渡区域的过渡区域曲面形状，最后，通过将该轴截面形状与该过渡区域曲面形状进行拼接从而构建到该角膜完整、准确的角膜表面形状。

本发明相比于现有针对角膜表面形状的测量和建模描述方式，实现了在检测得到的角膜检测数据有限的情况下，仍能够针对不规则的角膜表面进行角膜形状的构建，且构建得到的该角膜表面形状相比于基于固定模型构建得到的角膜表面形状具有更高的准确性，从而有效地提升了构建角膜表面形状的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明实施例方案涉及的终端设备的硬件运行环境的结构示意图；

图2是本发明一种角膜表面形状的构建方法一实施例的流程示意图；

图3是本发明一种角膜表面形状的构建方法所涉及应用场景终端设备的输出界面示意图；

图4是本发明一种角膜表面形状的构建方法一实施例所涉及的角膜检测数据；

图5是本发明一种角膜表面形状的构建方法一实施例所涉及的角膜表面形状示意图；

图6是本发明一种角膜表面形状的构建装置的模块结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及终端设备的硬件运行环境的结构示意图。

需要说明的是，图1即可为终端设备的硬件运行环境的结构示意图。本发明实施例终端设备可以是自动化验配的终端设备。

如图1所示，该终端设备可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端设备结构并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作***、网络通信模块、用户接口模块以及分布式任务的处理程序。其中，操作***是管理和控制样本终端设备硬件和软件资源的程序，支持分布式任务的处理程序以及其它软件或程序的运行。

在图1所示的终端设备中，用户接口1003主要用于与各个终端进行数据通信；网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的角膜表面形状的构建程序，并执行以下操作：

获取角膜检测数据；

根据所述角膜检测数据确定特征轴，并构建所述特征轴的轴截面形状；

按照预设的过渡区域算法构建所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状；

将所述轴截面形状与所述过渡区域曲面形状进行拼接以构建得到角膜表面形状。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的角膜表面形状的构建程序，在执行所述获取角膜检测数据的步骤之前，还执行以下操作：

调用预设的角膜地形图仪针对待构建所述角膜表面形状的角膜进行检测；

处理器1001可以调用存储器1005中存储的角膜表面形状的构建程序，还执行以下操作：

从所述角膜地形图仪中获取针对所述角膜进行检测的角膜检测数据。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的角膜表面形状的构建程序，还执行以下操作：

采用临床经验和/或者医学判断方式选择特征轴轴位；

从所述角膜检测数据中读取所述特征轴位的角膜参数；

调用预设固定模型基于所述角膜参数构建得到所述特征轴的轴截面形状。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的角膜表面形状的构建程序，在执行构建所述特征轴的轴截面形状之后，还执行以下操作：

利用交叉验证方法对所述轴截面形状进行验证；

若所述轴截面形状的准确度不符合统计学判断，则对所述预设固定模型进行修正直至符合。

进一步地，所述过渡区域算法使用插值或者拟合方式进行，处理器1001可以调用存储器1005中存储的角膜表面形状的构建程序，还执行以下操作：

确定位于所述特征轴相互之间的过渡区域的特征轴位；

从所述角膜检测数据中选择所述特征轴位的目标角膜检测数据并构建特征轴位角膜形状；

使用插值或者拟合方式基于所述过渡区域算法计算所述目标角膜检测数据，以构建得到所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状。

进一步地，所述插值方式包括：多项式插值和贝塞尔插值，所述拟合方式包括：多项式拟合，

其中，所述多项式插值包括：基于柱坐标系下同r值时的一维插值，和基于三维直角坐标系下离散点的二维插值；

所述贝塞尔插值包括：基于柱坐标系下同r值时的贝塞尔插值；

所述多项式拟合包括：基于柱坐标系下同r值时的多项式拟合，和基于三维直角坐标系下离散点的二维多项式拟合。

进一步地，所述插值方式以线性插值、临近点插值、三次样条插值、双三次样条插值、贝塞尔曲线插值或者改良的贝塞尔曲线插值进行实施。

基于上述的结构，提出本发明角膜表面形状的构建方法的各个实施例。

请参照图2，图2为本发明角膜表面形状的构建方法第一实施例的流程示意图。

本实施例角膜表面形状的构建方法具体可以以自动化验配的终端设备为执行主体，或者，本实施例角膜表面形状的构建方法具体还可以以单独的用于构建患者角膜的角膜表面形状的终端设备作为执行主体。

本实施例角膜表面形状的构建方法包括以下步骤：

步骤S100，获取角膜检测数据；

需要说明的是，在本实施例中，可以预先通过角膜地形图仪来针对患者的角膜进行检测从而得到角膜检测数据。

终端设备在开始针对患者的角膜构建角膜表面形状时，首先获取预先利用角膜地形图仪来针对该患者的角膜进行检测从而得到的角膜检测数据。

进一步地，在一种可行的实施方式当中，在上述步骤S100之前，本发明实施例角膜表面形状的构建方法，还可以包括：

步骤S500，调用预设的角膜地形图仪针对待构建所述角膜表面形状的角膜进行检测；

需要说明的是，在本实施例中，预设的角膜地形图仪具体可以为任意成熟的角膜地形图仪，且该角膜地形图仪能够准确检测得到患者角膜的曲率半径数值R和离心率e等角膜参数来作为角膜检测数据。应当理解的是，基于实际应用的不同设计需要，在不同可行的实施方式当中，可以使用针对患者的角膜进行测量检测的角度地形图仪当然可以是不同的，本发明角膜表面形状的构建方法并不针对该角膜地形图仪的种类以及该角膜地形图仪测量检测得到角膜检测数据的具体过程进行限定。

终端设备在针对患者的角膜构建角膜表面形状之前，先通过预先就已经配置并连接好的角膜地形图仪来针对该患者需要进行角膜表面形状构建的角膜进行检测。

具体地，例如，终端设备在接收到患者准备就绪的情况下所触发的开始角膜检测指令之后，向预先连接的角膜地形图仪输出一脉冲信号以控制该角膜地形图仪启动运行以针对该患者需要构建角膜表面形状的角膜进行测量检测操作，从而，由该角膜地形图仪将测量检测得到的该角膜的曲率半径数值R和离心率e等角膜参数作为当前检测操作产生的如图4所示的角膜检测数据，并将该角膜检测数据传递给终端设备。

进一步地，在一种可行的实施方式当中，上述步骤S100，获取角膜检测数据，可以包括：

步骤S101，从所述角膜地形图仪中获取针对所述角膜进行检测的角膜检测数据。

终端设备在控制角膜地形图仪针对患者的角膜进行测量检测操作从而得到该角膜的角膜检测数据之后，该终端设备随即获取该角膜检测数据用于针对该角膜进行角膜表面形状的构建过程。

进一步地，在另一种可行的实施方式当中，终端设备还可以在患者已经进行过角膜检测过程从而具备角膜检测数据的情况下，直接获取该角膜检测数据进行角膜表面形状的构建。具体地，例如，终端设备在开始针对患者的角膜构建角膜表面形状时，可以先检测本地存储当中是否存储有实时传输或者预先保留的当前患者的角膜检测数据，并在检测到存储有该角膜检测数据时，直接提取该角膜检测数据用于针对该角膜进行角膜表面形状的构建过程。

步骤S200，根据所述角膜检测数据确定特征轴，并构建所述特征轴的轴截面形状；

终端设备在获取得到患者需要构建角膜表面形状的角膜的角膜检测数据之后，先基于该角膜检测数据确定出多个特征轴，然后利用固定模型分别构建得到该各个特征轴的轴截面形状。

需要说明的是，在本实施例中，特征轴的数量具体可以为多个，应当理解的是，基于实际应用的不同设计需要，和结合终端设备自身算力性能的考虑，在不同可行的实施方式当中，终端设备所确定的该特征轴的数量当然可以是不同的，本发明角膜表面形状的构建方法并不针对该特征轴的数量进行限定。

进一步地，在一种可行的实施例中，上述步骤S200，可以包括：

步骤S201，采用临床经验和/或者医学判断方式选择特征轴轴位；

终端设备检测预设的特征轴位选择操作，并根据所述特征轴位选择操作指向的特征轴位确定所述特征轴；

需要说明的是，在本实施例中，预设的特征轴位选择操作为终端设备的用户采用临床经验和/或者医学判断方式，基于可视化输出的该角膜检测数据，手动选择用于确定特征轴所在位置的点位时，所触发的点位选择操作，应当理解的是，基于实际应用的不同设计需要，在不同可行的实施例当中，终端设备的用户当然还可以采用除了此处所列举临床经验和医学判断方式以外的其它方式，来基于可视化输出的该角膜检测数据，手动选择特征轴。

终端设备在获取得到患者需要构建角膜表面形状的角膜的角膜检测数据之后，通过前端可视化输出的用户图形界面输出该角膜检测数据，然后，终端设备接收用户基于可视化输出的该角膜检测数据输入的特征轴位选择操作。

具体地，例如，终端设备在获取得到患者需要构建角膜表面形状的角膜的角膜检测数据之后，通过前端可视化输出的用户图形界面将该角膜检测数据按照如图3所示的图形界面向用户进行可视化输出，以供用户在该图形界面上输入选择用于确定特征轴位置的点位选择操作，终端设备在检测到该点位选择操作之后，确定该点位选择操作所指向的最少两个特征轴位(即，用户在该图形界面上自主选择的至少两个点位)，然后利用该两个特征位确定出一条特征轴，并持续该过程直至在该图形界面当中确定出多个用户需要选择的特征轴。

步骤S202，从所述角膜检测数据中读取所述特征轴位的角膜参数；

终端设备在基于用户输入的特征轴位选择操作确定多个特征轴之后，依次检测该多个特征轴各自所在位置上全部特征轴位的角膜参数。

具体地，例如，终端设备在根据用户输入的特征轴位选择操作确定特征轴1之后，立即在该可视化输出的角膜检测数据当中，检测并提取出该特征轴1所在位置全部特征轴位的曲率半径数值R和离心率e等角膜参数。

步骤S203，调用预设固定模型基于所述角膜参数构建得到所述特征轴的轴截面形状。

需要说明的是，在本实施例中，预设固定模型具体可以为球面模型、非球面模型或者高次非球面模型。

终端设备在提取得到特征轴对应全部特征轴位的角膜参数之后，通过调用球面模型、非球面模型或者高次非球面模型，来利用该角膜参数构建得到该特征轴的轴截面形状。

具体地，例如，终端设备在从角膜检测数据当中提取出特征轴1所在位置的全部特征轴位的曲率半径数值R和离心率e等角膜参数之后，该终端设备可以进一步调用用户自主选择的非球面模型，来基于该全部特征轴位的曲率半径数值R和离心率e等角膜参数进行计算，以构建得到该特征轴1的轴截面形状。

进一步地，在另一种可行的实施例中，终端设备还可以通过预先训练好的机器学习算法来调用球面模型、非球面模型或者高次非球面模型，以针对当前需要对某一个特征轴进行轴截面形状的构建过程。应当理解的是，在本实施例中，基于实际应用的不同设计需要，在不同可行的实施方式当中，终端设备调用该球面模型、非球面模型或者高次非球面模型时所应用的机器学习算法当然可以是不同的，本发明角膜表面形状的构建方法并不针对该机器学习算法进行具体限定。

进一步地，在另一种可行的实施例当中，终端设备除了仅基于接收到的特征轴位选择操作确定特征轴之外，还可以通过接收辅助轴位(或者过渡轴位)选择操作来确定辅助轴(或者过渡轴)，其中，该辅助轴位选择操作同样的也为用户基于可视化输出的该角膜检测数据，手动选择用于确定特征轴之外的辅助轴所在位置的点位时，所触发的点位选择操作，终端设备基于辅助轴位选择操作来确定辅助轴的过程与上述基于特征轴位选择操作确定特征轴的过程一致。

进一步地，在一种可行的实施例中，在上述步骤200中“构建所述特征轴的轴截面形状”的步骤之后，本发明角膜表面形状的构建方法，还可以包括：

步骤A，利用交叉验证方法对所述轴截面形状进行验证；

步骤B，若所述轴截面形状的准确度不符合统计学判断，则对所述预设固定模型进行修正直至符合。

终端设备在基于角膜检测数据确定出多个特征轴，并利用固定模型分别构建得到该各个特征轴的轴截面形状之后，还通过利用成熟的交叉验证方法对构建得到的该轴截面形状进行准确度验证，并且，在验证到该轴截面形状的准确度不符合统计学判断时，对用于构建该轴截面形状的预设固定模型：球面模型、非球面模型或者高次非球面模型进行对应参数修正，从而，直到修正后的预设固定模型所构建得到的轴截面形状，其准确度符合统计学判断。

步骤S300，按照预设的过渡区域算法构建所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状；

需要说明的是，在本实施例中，预设的过渡区域算法使用插值或者拟合方式进行。

终端设备在基于角膜检测数据确定出多个特征轴，并利用固定模型分别构建得到该各个特征轴的轴截面形状之后，进一步使用插值或者拟合方式进行过渡区域算法的计算，从而得到该特征轴位相互之间过渡区域的过渡区域曲面形状。

具体地，例如，终端设备基于接收到的各特征轴位选择操作分别确定了5个特征轴，并分别基于非球面模型构建处了该5个特征轴各自的轴截面形状，然后，终端设备进一步插值或者拟合方式来针对该5个特征轴相互之间的过渡区域进行过渡区域算法运算，从而构建出该5个特征轴相互之间过渡区域的过渡区域曲面形状。

进一步地，在一种可行的实施例中，上述步骤S300，可以包括：

步骤S301，确定位于所述特征轴相互之间的过渡区域的特征轴位；

步骤S302，从所述角膜检测数据中选择所述特征轴位的目标角膜检测数据并构建特征轴位角膜形状；

终端设备在已经确定的各特征轴相互之间的过渡区域，确定出该过渡区域当中全部的特征点位，并从角膜检测数据当中，提取出全部该特征点位对应的目标角膜检测数据。

具体地，例如，终端设备基于接收到的各特征轴位选择操作分别确定了5个特征轴，然后，终端设备即在该5个特征轴的特征轴1与特征轴2之间的过渡区域确定全部的特征点位1，和该5个特征轴的特征轴2与特征轴3之间的过渡区域确定全部的特征点位2，和该5个特征轴的特征轴3与特征轴4之间的过渡区域确定全部的特征点位3，和该5个特征轴的特征轴4与特征轴5之间的过渡区域确定全部的特征点位4，以及该5个特征轴的特征轴5与特征轴1之间的过渡区域确定全部的特征点位5，再然后，终端设备依次从全部的角膜检测数据当中，检测并提取出全部该特征点位1-5各自的曲率半径数值R和离心率e等角膜参数作为目标角膜检测数据。

步骤S303，使用插值或者拟合方式基于所述过渡区域算法计算所述目标角膜检测数据，以构建得到所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状。

终端设备在提取得到全部特征轴相互之间过渡区域的特征点位的目标角膜检测数据之后，进一步将该目标建模检测数据作为输入，并使用插值或者拟合方式针对该输入进行过渡区域算法的计算，以此来基于该目标角膜检测数据构建得到该各个过渡区域的过渡区域曲面形状。

需要说明的是，在本实施例中，进行过渡区域算法进行计算的插值方式可以包括：多项式插值和贝塞尔插值，而进行过渡区域算法进行计算的拟合方式包括：多项式拟合，这其中，多项式插值具体可以包括：基于柱坐标系下同r值时的一维插值(柱坐标系是指使用平面极坐标和z方向距离来定义物体的空间坐标的坐标系，柱坐标系中的三个坐标变量是r、φ、z，其中r为原点到空间任意一点在平面上的投影点之间的距离，r∈[0,+∞))，和基于三维直角坐标系下离散点的二维插值；贝塞尔插值具体可以包括：基于柱坐标系下同r值时的贝塞尔插值；而多项式拟合具体可以包括：基于柱坐标系下同r值时的多项式拟合，和基于三维直角坐标系下离散点的二维多项式拟合。此外，在本实施例中，各个插值方式具体可以采用线性插值、临近点插值、三次样条插值、双三次样条插值、贝塞尔曲线插值或者改良的贝塞尔曲线插值方式进行实施。

具体地，例如，终端设备在从全部的角膜检测数据当中，提取出特征轴1与特征轴2之间过渡区域全部的特征点位1的曲率半径数值R和离心率e等角膜参数之后，该终端设备可以进一步使用基于柱坐标系下同r值时的一维插值的插值方式(具体为线性插值方式)，以该全部的特征点位1的曲率半径数值R和离心率e等角膜参数作为输入来进行过渡区域算法的具体计算，从而计算输出基于该全部特征点位1的曲率半径数值R和离心率e等角膜参数进行计算构建得到的该特征轴1与特征轴2之间过渡区域的过渡区域曲面形状，其他各特征轴相互之间的过渡区域的过渡区域曲面形状参照相同的方式进行构建。

进一步地，在另一种可行的实施例中，终端设备还可以通过预先训练好的机器学习算法来确定使用各多项式插值、贝塞尔插值等插值方式还是使用各多项式拟合等拟合方式来进行过渡区域算法的计算，以针对当前需要对某一个过渡区域进行过渡区域曲面形状的构建过程。应当理解的是，在本实施例中，基于实际应用的不同设计需要，在不同可行的实施方式当中，终端设备调用该过渡区域时所应用的机器学习算法当然可以是不同的，本发明角膜表面形状的构建方法并不针对该机器学习算法进行具体限定。

步骤S400，将所述轴截面形状与所述过渡区域曲面形状进行拼接以构建得到角膜表面形状。

终端设备在构建得到各个特征轴各自的轴截面形状和该各个特征轴相互之间过渡区域的过渡区域曲面形状之后，依次将该轴截面形状与对应特征轴相邻过渡区域的过渡区域曲面形状进行拼接，从而构建得到一个完整、准确的角膜表面形状。

进一步地，在一种可行的实施例中，上述步骤S400，可以包括：

步骤S401，在各所述轴截面形状当中分别确定与各所述过渡区域曲面形状具有相邻关系的目标轴截面形状；

终端设备在针对轴截面形状与过渡区域曲面形状进行拼接时，先在已经构建好的各个轴截面当中，确定出与当前要拼接的过渡区域曲面形状具有相邻关系的目标轴截面形状。

具体地，例如，终端设备在已经通过调用非球面模型构建得到5个特征轴各自的轴截面形状，和通过调用热平衡方程构建得到该5个特征轴相互之间一共5个过渡区域的过渡区域曲面形状之后，终端设备便在该5个轴截面形状1-5当中，依次的确定出与每一个过渡区域曲面形状具有相邻关系的目标轴截面形状，即，确定轴截面形状1既为与过渡区域曲面形状1具有相邻关系的目标轴截面形状，也为与过渡区域曲面形状5具有相邻关系的目标轴截面形状，并如此类推确定出全部的目标轴截面形状。

步骤S402，按照所述相邻关系依次对所述过渡区域曲面形状与当前所述过渡区域曲面形状的目标轴截面形状进行拼接以构建得到角膜表面形状。

终端设备在确定出与当前要拼接的过渡区域曲面形状具有相邻关系的目标轴截面形状之后，直接按照该相邻关系将该过渡区域曲面形状与该目标轴截面形状进行拼接，从而构建得到一个完整、准确的角膜表面形状。

具体地，例如，终端设备在确定轴截面形状1既为与过渡区域曲面形状1具有相邻关系的目标轴截面形状，也为与过渡区域曲面形状5具有相邻关系的目标轴截面形状之后，直接将该轴截面形状1与该过渡区域曲面形状1进行拼接，也将该轴截面形状1与该过渡区域曲面形状5进行拼接，同理，终端设备在确定轴截面形状2既为与过渡区域曲面形状2具有相邻关系的目标轴截面形状，也为与过渡区域曲面形状1具有相邻关系的目标轴截面形状之后，也直接将该轴截面形状2与该过渡区域曲面形状2进行拼接，和将该轴截面形状2与该过渡区域曲面形状1进行拼接，如此类推，直至完成该全部的轴截面形状和全部的过渡区域曲面形状的拼接，从而构建得到一个如图5所示的完整、准确的角膜表面形状。

在本实施例中，通过终端设备在开始针对患者的角膜构建角膜表面形状时，首先获取预先利用角膜地形图仪来针对该患者的角膜进行检测从而得到的角膜检测数据；终端设备在获取得到患者需要构建角膜表面形状的角膜的角膜检测数据之后，先基于该角膜检测数据确定出多个特征轴，然后利用固定模型分别构建得到该各个特征轴的轴截面形状；终端设备在基于角膜检测数据确定出多个特征轴，并利用固定模型分别构建得到该各个特征轴的轴截面形状之后，进一步调用多项式插值、热平衡方程和贝塞尔函数当中的任意一种来针对该特征轴位相互之间过渡区域的过渡区域曲面形状；终端设备在构建得到各个特征轴各自的轴截面形状和该各个特征轴相互之间过渡区域的过渡区域曲面形状之后，依次将该轴截面形状与对应特征轴相邻过渡区域的过渡区域曲面形状进行拼接，从而构建得到一个完整、准确的角膜表面形状。

本发明相比于现有针对角膜表面形状的测量和建模描述方式，实现了在检测得到的角膜检测数据有限的情况下，仍能够针对不规则的角膜表面进行角膜形状的构建，且构建得到的该角膜表面形状相比于基于固定模型构建得到的角膜表面形状具有更高的准确性，从而有效地提升了构建角膜表面形状的效率。

进一步地，基于上述本发明角膜表面形状的构建方法的第一实施例，提出本发明角膜表面形状的构建方法的第二实施例。

在本发明角膜表面形状的构建方法的第二实施例中，在上述步骤S100之后，本发明角膜表面形状的构建方法还包括：

步骤S600，检测所述角膜检测数据中是否存在角膜表面高度离散点数据；

终端设备在获取得到患者需要构建角膜表面形状的角膜的角膜检测数据之后，即检测该角膜检测数据当中是否存在因为角膜真实形状为不规则的非轴对称情况而导致的角膜表面高度离散点数据。

需要说明的是，在本实施例中，终端设备可以采用任意成熟的离散点数据检测方式来确定该角膜检测数据当中是否存在有角膜表面高度离散点数据，本发明角膜表面形状的构建方法并不针对该离散点数据检测方式进行具体限定。

步骤S700，若是，则基于预设交叉验证方式执行所述根据所述角膜检测数据确定特征轴，并构建所述特征轴的轴截面形状；和，按照预设的过渡区域算法构建所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状；以及，将所述轴截面形状与所述过渡区域曲面形状进行拼接以构建得到角膜表面形状的步骤。

终端设备在检测到角膜检测数据当中存在角膜表面高度离散点数据时，即采用交叉验证的方式来执行上述步骤S200至步骤S400的过程。

具体地，例如，针对采集到的5个角膜的角膜检测数据，先采用上述步骤S200至步骤S400的过程构建得到该5个角膜中第1个角膜的角膜表面形状，并利用该5个角膜中其余的4个角膜的角膜检测数据和角膜真实形状，针对该步骤S200至步骤S400的过程进行验证，然后，进一步采用上述步骤S200至步骤S400的过程构建得到该5个角膜中第2个角膜的角膜表面形状，并利用该5个角膜中其余的4个角膜的角膜检测数据和角膜真实形状，针对该步骤S200至步骤S400的过程进行验证，如此类推直至构建得到该5个角膜的角膜表面形状并且验证通过。

在本实施例中，考虑到部分患者的角膜真实形状为不规则的非轴对称情况，本实施例中通过检测该角膜检测数据当中是否存在因为该情况导致的高度离散点数据，然后在检测到是时，针对该情况的角膜采用交叉验证方式来构建得到该角膜的角膜表面形状，如此，进一步提升角膜表面形状的准确性和整体构建效率。

此外，请参照图6，本发明实施例还提出一种角膜表面形状的构建装置，本发明实施例角膜表面形状的构建装置包括：

获取模块，用于获取角膜检测数据；

轴截面构建模块，用于根据所述角膜检测数据确定特征轴，并构建所述特征轴的轴截面形状；

过渡曲面构建模块，用于按照预设的过渡区域算法构建所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状；

拼接模块，用于将所述轴截面形状与所述过渡区域曲面形状进行拼接以构建得到角膜表面形状。

优选地，本发明角膜表面形状的构建装置，还包括：

离散点数据检测模块，用于检测所述角膜检测数据中是否存在角膜表面高度离散点数据；

所述轴截面构建模块、所述过渡曲面构建模块和所述拼接模块，还用于基于预设交叉验证方式执行各自的功能步骤。

优选地，本发明角膜表面形状的构建装置，还包括：

角膜检测模块，用于调用预设的角膜地形图仪针对待构建所述角膜表面形状的角膜进行检测；

获取模块，还用于从所述角膜地形图仪中获取针对所述角膜进行检测的角膜检测数据。

优选地，轴截面构建模块，包括：

第一确定单元，用于检测预设的特征轴位选择操作，并根据所述特征轴位选择操作指向的特征轴位确定所述特征轴；

参数读取单元，用于从所述角膜检测数据中读取所述特征轴位选择操作指向的特征轴位的角膜参数；

第一构建单元，用于调用预设固定模型基于所述角膜参数构建得到所述特征轴的轴截面形状。

优选地，所述过渡区域算法使用插值或者拟合方式进行，过渡曲面构建模块，包括：

第二确定单元，用于确定位于所述特征轴相互之间的过渡区域的特征点位；

提取单元，用于从所述角膜检测数据中提取所述特征点位的目标角膜检测数据；

第二构建单元，用于使用插值或者拟合方式基于所述过渡区域算法计算所述目标角膜检测数据，以构建得到所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状。

优选地，所述插值方式包括：多项式插值和贝塞尔插值，所述拟合方式包括：多项式拟合，

其中，所述多项式插值包括：基于柱坐标系下同r值时的一维插值，和基于三维直角坐标系下离散点的二维插值；

所述贝塞尔插值包括：基于柱坐标系下同r值时的贝塞尔插值；

所述多项式拟合包括：基于柱坐标系下同r值时的多项式拟合，和基于三维直角坐标系下离散点的二维多项式拟合。

优选地，所述插值方式以线性插值、临近点插值、三次样条插值、双三次样条插值、贝塞尔曲线插值或者改良的贝塞尔曲线插值进行实施。

优选地，拼接模块，包括：

第三确定单元，用于在各所述轴截面形状当中分别确定与各所述过渡区域曲面形状具有相邻关系的目标轴截面形状；

拼接单元，用于按照所述相邻关系依次对所述过渡区域曲面形状与当前所述过渡区域曲面形状的目标轴截面形状进行拼接以构建得到角膜表面形状。

优选地，本发明角膜表面形状的构建装置，还包括：

离散点数据检查模块，用于检测所述角膜检测数据中是否存在角膜表面高度离散点数据；

交叉验证模块，用于在所述离散点数据检查模块检测到是时，则基于预设交叉验证方式执行所述根据所述角膜检测数据确定特征轴，并构建所述特征轴的轴截面形状；和，按照预设的过渡区域算法构建所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状；以及，将所述轴截面形状与所述过渡区域曲面形状进行拼接以构建得到角膜表面形状的步骤。

其中，本发明角膜表面形状的构建装置的各功能模块在运行时所实现的步骤，可参照上述本发明角膜表面形状的构建方法的各实施例，此处不再赘述。

此外，本发明实施例还提出一种自动化验配的终端设备，该终端设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的角膜表面形状的构建方法，该角膜表面形状的构建程序被所述处理器执行时实现如角膜表面形状的构建方法的步骤。

其中，在所述处理器上运行的角膜表面形状的构建方法被执行时所实现的步骤可参照本角膜表面形状的构建方法的各个实施例，此处不再赘述。

此外，本发明实施例还提出一种计算机存储介质，应用于计算机，该计算机存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该介质上存储有角膜表面形状的构建程序，所述角膜表面形状的构建程序被处理器执行时实现如上所述的角膜表面形状的构建方法的步骤。

其中，在所述处理器上运行的角膜表面形状的构建程序被执行时所实现的步骤可参照本发明角膜表面形状的构建方法的各个实施例，此处不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者***不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者***中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种角膜表面形状的构建方法，其特征在于，所述角膜表面形状的构建方法包括以下步骤：

获取角膜检测数据；

根据所述角膜检测数据确定特征轴，并构建所述特征轴的轴截面形状；

按照预设的过渡区域算法构建所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状；

将所述轴截面形状与所述过渡区域曲面形状进行拼接以构建得到角膜表面形状。

2.如权利要求1所述的角膜表面形状的构建方法，其特征在于，在所述获取角膜检测数据的步骤之前，还包括：

调用预设的角膜地形图仪针对待构建所述角膜表面形状的角膜进行检测；

所述获取角膜检测数据的步骤，包括：

从所述角膜地形图仪中获取针对所述角膜进行检测的角膜检测数据。

3.如权利要求1所述的角膜表面形状的构建方法，其特征在于，所述根据所述角膜检测数据确定特征轴，并构建所述特征轴的轴截面形状的步骤，包括：

采用临床经验和/或者医学判断方式选择特征轴轴位；

从所述角膜检测数据中读取所述特征轴位的角膜参数；

调用预设固定模型基于所述角膜参数构建得到所述特征轴的轴截面形状。

4.如权利要求1所述的角膜表面形状的构建方法，其特征在于，在所述构建所述特征轴的轴截面形状之后，所述方法还包括：

利用交叉验证方法对所述轴截面形状进行验证；

若所述轴截面形状的准确度不符合统计学判断，则对所述预设固定模型进行修正直至符合。

5.如权利要求1所述的角膜表面形状的构建方法，其特征在于，所述过渡区域算法使用插值或者拟合方式进行，所述按照预设的过渡区域算法构建所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状的步骤，包括：

确定位于所述特征轴相互之间的过渡区域的特征轴位；

从所述角膜检测数据中选择所述特征轴位的目标角膜检测数据并构建特征轴位角膜形状；

使用插值或者拟合方式基于所述过渡区域算法计算所述目标角膜检测数据，以构建得到所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状。

6.如权利要求5所述的角膜表面形状的构建方法，其特征在于，所述插值方式包括：多项式插值和贝塞尔插值，所述拟合方式包括：多项式拟合，

其中，所述多项式插值包括：基于柱坐标系下同r值时的一维插值，和基于三维直角坐标系下离散点的二维插值；

所述贝塞尔插值包括：基于柱坐标系下同r值时的贝塞尔插值；

所述多项式拟合包括：基于柱坐标系下同r值时的多项式拟合，和基于三维直角坐标系下离散点的二维多项式拟合。

7.如权利要求5或者6所述的角膜表面形状的构建方法，其特征在于，所述插值方式以线性插值、临近点插值、三次样条插值、双三次样条插值、贝塞尔曲线插值或者改良的贝塞尔曲线插值进行实施。

8.一种角膜表面形状的构建装置，其特征在于，所述角膜表面形状的构建装置包括：

获取模块，用于获取角膜检测数据；

轴截面构建模块，用于根据所述角膜检测数据确定特征轴，并构建所述特征轴的轴截面形状；

过渡曲面构建模块，用于按照预设的过渡区域算法构建所述特征轴相互之间的过渡区域曲面形状；

拼接模块，用于将所述轴截面形状与所述过渡区域曲面形状进行拼接以构建得到角膜表面形状。

9.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的角膜表面形状的构建程序，所述角膜表面形状的构建程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的角膜表面形状的构建方法的步骤。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的角膜表面形状的构建方法的步骤。

Images