CN115526955A - 一种用于生成角膜地形图的方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

根据本公开的示例实施例，提供了一种用于生成角膜地形图的方法、设备和介质。该方法包括：获取针对相同角膜的多个第一背光圈图像，多个第一背光圈图像通过轴向步进电机移动图像采集装置在预设眼轴方向上的多个位置采集；确定各第一背光圈图像中的背光圈宽度所占的像素个数；将所确定的多个像素个数拟合成开口向上的抛物线；确定抛物线的最低点所对应的轴向步进电机位置；控制轴向步进电机从预设零位移动到所确定的轴向步进电机位置处后，采集目标角膜的多个第二背光圈图像，多个第二背光圈图像具有不同直径的光圈；以及基于多个第二背光圈图像，生成角膜地形图。由此，能够极大地缩短针对角膜的移动对焦时间。

Description

一种用于生成角膜地形图的方法、设备及介质

技术领域

本公开的实施例总体涉及图像处理领域，具体涉及一种用于生成角膜地形图的方法、电子设备及计算机可读介质。

背景技术

生成角膜地形图需要对人眼角膜信号进行测量。传统方法是操作者通过主观判定先将人眼大致移动到相机界面中心点，再通过事先设置好的相机镜头焦距位置，前后移动手柄对准人眼中心点，肉眼判断出人眼的最佳对焦位置，效率比较低下。

此外，肉眼判断的前后焦距位置对于曲率半径的计算以及边缘对焦的像素值计算误差，会对最后的结果产生比较大的影响，这是因为曲率半径的计算公式与光圈的像的宽度所占像素个数有直接关系。

发明内容

本公开的实施例提供了一种用于生成角膜地形图的方法、电子设备及计算机可读介质，可以极大地缩短针对角膜的移动对焦时间。

在本公开的第一方面，提供了一种用于生成角膜地形图的方法。该方法包括：获取针对相同角膜的多个第一背光圈图像，多个第一背光圈图像通过轴向步进电机移动图像采集装置在预设眼轴方向上的多个位置采集；确定各第一背光圈图像中的背光圈宽度所占的像素个数；将所确定的多个像素个数拟合成开口向上的抛物线；确定抛物线的最低点所对应的轴向步进电机位置；控制轴向步进电机从预设零位移动到所确定的轴向步进电机位置处后，采集目标角膜的多个第二背光圈图像，多个第二背光圈图像具有不同直径的光圈；以及基于多个第二背光圈图像，生成角膜地形图。

在本公开的第二方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行根据本公开的第一方面所述的方法。

在本公开的第三方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，计算机指令用于使计算机执行根据本公开的第一方面所述的方法。

提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的关键特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1为本发明实施例1的基于角膜反射的投影装置的示意图。

图2为本发明实施例1的基于角膜反射的投影装置的示意图。

图3为本发明一实施例中投影盘的侧视图。

图4为本发明实施例2的整形模组输出光束的对比图，用以体现整形模组接收的平行光束直径发生变化时，其输出的空心锥光束的厚度随之变化。

图5为本发明实施例2的光源模组在三个瞬态下的结构对比图。

图6为本发明实施例4的角膜地形图仪的结构示意图。

图7为本发明实施例5的角膜地形图仪的结构示意图。

图8为本发明实施例6的角膜地形图仪的结构示意图。

图9为本发明一实施例的基于角膜反射的投影装置的示意图。

图10示出了根据本公开的实施例的示例环境1000的示意图。

图11示出了根据本公开的实施例的用于生成角膜地形图的方法1100的示意图。

图12示出了根据本公开的实施例的用于生成角膜地形图的方法1200的示意图。

图13示出了根据本公开的实施例的用于获取用于placido盘光圈的感兴趣区域的示意图。

图14示出了根据本公开的实施例的用于在感兴趣区域内进行椭圆形检测的示意图。

图15示出了根据本公开的实施例的搜索区域的示意图。

图16示出了根据本公开的实施例的约束的示意图。

图17示出了根据本公开的实施例的拟合的椭圆的示意图。

图18示出了根据本公开的实施例的用于生成角膜地形图的方法1800的示意图。

图19示出了根据本公开的实施例的右侧半子午线的示意图。

图20示出了根据本公开的实施例的卷积结果的示意图。

图21示出了根据本公开的实施例的预定数量个像素的灰度值的示意图。

图22示出了根据本公开的实施例的拟合曲线的示意图。

图23示出了根据本公开的实施例的计算特征点对应的角膜点的半径的示意图。

图24示出了球面误差的示意图。

图25示出了根据本公开的实施例的弧长迭代法的示意图。

图26示意性示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备2600的框图。

在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

附图标记

光源机构 10

光线输出端 101

空心锥光束 102

光源模组 103

第一透镜模组 1031

第二透镜模组 1032

第三透镜模组 1033

光源 1034

整形模组 104、104’

投影盘 20

第一侧 201

第二侧 202

反射部 203

第一表面 204

第二表面 205

第一运动机构 30

预设眼轴 40

成像模组 50

第一端部 501

第二端部 502

分光镜元件 503

通过孔 5031

成像透镜组 504

图像传感器 505

反射光 60

整形模组 104’上的锥透镜 70转盘 71

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明的描述中，“结构”和“机构”做广义理解，“结构”理解为零件或部件，机构理解为部件。“光源输出端”为虚拟概念，指代光源机构靠近投影盘的一端。

在本发明的描述中，“预设眼轴”为假定的虚拟线，可以理解为产品的研发和装配过程中设置的参量；应用过程中，使角膜所对应的实际眼轴往预设眼轴上靠，理想状态下两者重合，图1中以实线体现了预设眼轴，用来直观体现角膜、投影盘和环形光的相对位置关系。图1、图2以及图6至图8中含双向箭头的线用以示意第一运动机构的运动方向，也相当于预设眼轴所对应的方向。

实施例1

参考图1进行理解。本实施例提供一种基于角膜反射的投影装置，实现对角膜进行投影的功能，可用在测量角膜形态或者观察角膜信息的设备。基于角膜反射的投影装置用于朝向角膜多次发射环形的光，角膜对各次环形的光进行逐一反射；角膜反射的光可以进一步采集和分析并得到角膜形态的数据，也可以进行放大并作为观察对象；图1中以虚线框示意了接收反射光60的构件，以便理解基于角膜反射的投影装置的应用场景。

基于角膜反射的投影装置包括光源机构10、板状的投影盘20和第一运动机构30。投影盘20采用能够透光的产品。光源机构10位于投影盘20的第一侧201，工作状态下检测目标物角膜位于投影盘20的第二侧202，即光源机构10和角膜分置在投影盘20的相对侧。光源机构10靠近投影盘20的一端为光线输出端101，光源机构10在光线输出端101处输出以预设眼轴40为轴线的空心锥光束102，并在投影盘20的第一侧201上投射出以预设眼轴40为轴线的环形光。如图1所示，空心锥光束102由厚度均匀的光围成，其中，空心锥光束102的厚度表示光在光路的法向上的尺寸d。空心锥光束102的厚度不同，则投影盘20上的环形光的宽度不同。位于投影盘20第二侧202的角膜接收环形光后形成反射光60，反射光60穿过投影盘20的反射部203后能够被进一步反射，改变传播方向，以便于被采集或观察；反射部203是投影盘20的一部分，从相对位置上来说，反射部203位于环形光的中心并与环形光同轴，即反射部203以预设眼轴40为轴线。第一运动机构30通过调整投影盘20和光线输出端101在预设眼轴40方向上的相对位置来缩、放环形光，“缩、放”环形光可以理解为光源机构以预设眼轴为圆心缩小、放大环形光的半径，但不改变环形光的宽度，缩、放环形光的过程中，投影装置能够获取角膜不同位置的反射光60。

在对被测者的角膜进行检测或观察之前，光源机构10为打开状态，光源机构10和投影盘20位于初始位置，被测者位于投影盘20的第二侧202，被测者来适应投影盘20的位置，使其视轴与预设眼轴40重合。对被测者的角膜进行检测时，通过第一运动机构30调整投影盘20和光线输出端101的相对位置，比如使投影盘20和光线输出端101在预设眼轴40方向上逐渐靠近或逐渐远离，由此获取不同大小的环形光下的角膜发出的反射光60，该反射光60可以单独处理和使用，也可叠加处理后进行使用。

经由上述描述可知，基于角膜反射的投影装置与现有的Placido盘和照明***组成的Placido模块都是通过向角膜的表面投影获得角膜的反射信息。所不同的是，现有技术的角膜地形图仪是在同一时刻下向角膜的部分表面投影而获得非完整的角膜反射信息；本公开的构思是基于多个瞬态下向角膜的部分表面投影而获得完整的角膜反射信息，其中完整的角膜反射信息由多个瞬态得到的反射信息进行叠合形成。

更具体地，根据本公开，基于角膜反射的投影装置处于工作状态时可以为动态的，每个瞬态下投影盘20上具有一个环形光，角膜对应输出一组反射光60，多个瞬态下产生多组反射光60(不同瞬态由第一运动机构30来调节产生)，多组反射光60叠加后能够产生对应的角膜形态等信息，因此，基于角膜反射的投影装置至少能够实现现有技术中的Placido模块的功能。特别地，将各个瞬态的环形光设定成彼此边界重合或交叠的情况下(通过移动第一运动机构即可实现，详见下文)，基于角膜反射的投影装置还可以获取对应于原有Placido盘的暗环的角膜位置的反射信息，使得投影装置获得完整的角膜表面形态信息。

基于角膜反射的投影装置相对于现有的Placido模块至少具有如下优势：

(1)由于投影盘20只要采用透光的板即可，比如磨砂的玻璃板或亚克力板等，可以直接采用现有成熟产品，不需要加工出圆锥筒体的形状，也不需要喷制有机墨来遮光，且光源机构10和第一运动机构30不需要研发专用的加工设备和工序进行加工，从而基于角膜反射的投影装置的制造精度不依赖于投影盘20、第一运动机构30和光源机构10的材料和生产工艺，不存在因材料和工艺限制导致制造精度难以提升的问题。换言之，基于角膜反射的投影装置以更低的制造成本实现了现有的Placido模块的功能。

(2)向角膜投射的环形光通过光源机构10发射空心锥光束102生成，每个瞬态下投影盘20上仅有一束环形光，角膜对应输出一组反射光60，捕捉若干个瞬态便可获得多组反射光60，各组反射光60的信息叠加后便可获得更全面的角膜形态信息；投影盘20和光源机构10相对运动同样一段距离的情况下，缩小环形光的环宽、减少相邻两个瞬态之间间隔时长所获得的反射光60的组数更多，与增加现有Placido盘环数的效果相同，即提高了检测精度，由于缩小环形光的环宽、减少相邻两个瞬态之间间隔时长不需要复杂工艺，易于实现，所以基于角膜反射的投影装置能够以更低的成本来提高检测精度。

(3)在捕捉若干瞬态来获得多组反射光60时，调节投影盘20和光线输出端101之间的相对位置，能够使相邻瞬态下环形光的径向尺寸局部重叠或无缝连接，从而若干瞬态下的反射光60叠加后能够获得整个角膜的信息，相对于现有Placido盘输出的间断性数据而言，基于角膜反射的投影装置的数据连续且更加精确。

请参考图2进行理解。本实施例中，光源机构10包括光源模组103和整形模组104，光源模组103用于发射平行光，整形模组104用于将平行光转化成空心锥光束102，光线输出端101即位于整形模组104上。具体而言，整形模组104设置在光源模组103和投影盘20之间，光源模组103用于发出一束单色准直光，比如波长在405nm、532nm、632.8nm等可见光光束，整形模组104接收单色准直光并输出空心锥光束102，投射在投影盘20上体现为环形光。本实施例中，同一束空心锥光束102的厚度相同，调整光线输出端101和投影盘20在眼轴方向上的相对位置的过程中，投影盘20上环形光的径向位置变化，但环宽不变。

本实施例采用光源模组103发射光束，并利用整形模组104对柱状光束整形的方式得到空心锥光束102，投射到投影盘20上的环形光的直径不依赖于经由光源模组103发射的平行光光束的直径，而仅由第一运动机构30的动作即可实现，从而能够采用体积较小的光源模组103向投影盘20投射出直径较大的环形光。

本实施例中，整形模组104可以仅包括单个锥透镜。光源模组的平行光通过这个锥透镜转化成空心锥光束102。其他一些实施例中整形模组104可采用不同于锥透镜的零件或部件，只要能够将柱状的单色准直光转化为环形光即可。如图9所示，其从图1的左视方向示出了另外一些实施例，作为替换手段，整形模组104’包括转盘71和若干锥透镜70。各个锥透镜70固定在转盘71的不同周向位置上，各锥透镜70可具有不同的顶角。转动转盘71以使其中任意一个锥透镜70的轴线和预设眼轴40重合。输入同样直径的平行光时，不同锥透镜输出的空心锥光束102的锥角不同。锥透镜70的顶角越小，空心锥光束的锥角越大，则第一运动机构30的行程范围越小。在另外一个实施例中，如图10所示转盘71可形成为长条形的底盘，各个锥透镜70沿底盘的长度方向(参见图1中，底盘的长度方向为垂直纸面的方向)相间设置。通过前后移动底盘，亦可以将所需的锥透镜70移动至与预设眼轴对齐的位置处。

本实施例中，光源模组103发射的平行光直径固定，相应地，由于整形模组104采用锥透镜，则整形模组104输出的空心锥光束102的厚度固定，因此投射在投影盘20上的环形光的宽度固定，即同一台基于角膜反射的投影装置在不同瞬态下向角膜投射出的光的宽度一致，对应地，各个瞬态下，上述环形光的内外径之差为常数。

本实施例中，光线输出端101和投影盘20之间存在预设眼轴40方向上的线性运动，该线性运动通过第一运动机构30驱动实现，具体的实现形式可以有多种手段，比如：第一运动机构30驱动投影盘20相对于光源机构10运动(如图1所示)，再如，第一运动机构30驱动光源模组103和整形模组104一起相对于投影盘20运动，或者，第一运动机构30驱动整形模组104相对于光源模组103和投影盘20运动。

光线输出端101和/或投影盘20在预设眼轴40方向上产生位移，能够使得投影盘20上的环形光径向尺寸发生变化，本实施例中，为了能够检测或观察出角膜各个位置的信息，控制空心锥光束102的锥角在24°内，并使投影盘20上产生的最小环形光的内径小于4mm，相应地，光线输出端101和投影盘20在预设眼轴40方向的最小距离不大于9.4mm，进一步使投影盘20上能够产生的最大环形光的内径不小于28.8mm，相应地，光线输出端101和投影盘20在预设眼轴40方向的最大距离不低于67.8mm，为实现上述目的，第一运动机构30在预设眼轴40上的输出量为58.4mm。

本实施例中，第一运动机构30用于输出无极线性运动，在其行程范围内能够输出连续位移，相应地，投影盘20和光源机构10的相对距离能够实现无极调节，两者可以被定位在任意位置，从而在捕捉多个瞬态下角膜的反射光60时，相邻两个瞬态对应的环形光之间的径向关系可以被任意设置，叠加后可以是局部重合、无缝连接或间隔设置。

本实施例中，第一运动机构30包括驱动模组和检测反馈模组，驱动模组用于调节光源机构10和/或投影盘20在预设眼轴40方向上的相对位置，可采用现有的能够输出线性运动的机构，例如采用丝杠螺母机构、齿轮齿条机构、线性凸轮机构、液压缸、气缸和电缸中的任一种。驱动模组可以是基于电力驱动、液压驱动和气动中的任一种。驱动模组的输出端与光源机构10或投影盘20连接时可采用固定连接、可拆卸连接和可动连接中的任一种，只要能够驱动光源机构10和投影盘20中的至少一方在预设眼轴40方向上稳定地朝向对方运动即可。驱动模组能够输出沿着预设眼轴40方向的往复运动，即既能够驱动光源机构10和投影盘20相互靠近，又能够驱动两者相互远离。

检测反馈模组用于获取光源机构10和投影盘20的相对位移；检测反馈模组可以通过检测驱动模组的输出量获得该相对位移，也可以通过检测光源机构10和投影盘20的距离并计算获得该相对位移。本实施例中检测反馈模组采用直线光栅尺来获得该相对位移。

投影盘20只要采用能够透光的板即可，精度要求不高，加工成本低，易于获取；投影盘20可以是圆形板、方形板或其他多边形板。反射部203为投影盘20的一部分，本实施例中反射部203为实体结构，与投影盘20的其他部分一体成型。

如图1和图2所示，本实施例中，投影盘20朝向光源机构10的第一表面204和背离投影盘20的第二表面205均为平面。其他一些实施例中，如图3所示，第一表面204可采用半径在100mm到300mm之间的球面，或者为椭球面、抛物面、双曲面、非球面或自由曲面。

本实施例中，投影盘20的第一表面204和第二表面205均为磨砂面；其他一些实施例中，作为替换手段，第一表面204和第二表面205中的一个采用磨砂面也在本发明的保护范围之内。

本实施例中，投影盘20采用玻璃制成，其他一些实施例中，作为替换时后端，投影盘20可以采用透明塑料，例如亚克力板等。

实施例2

本实施例提供一种基于角膜反射的投影装置，与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例的光源机构10输出的光束的厚度d可调节。

本实施例中，光源模组103发射的平行光的直径可调节，相应地，如图4所示，整形模组104采用锥透镜，其输出的空心锥光束102的厚度随着平行光直径的变化而变化，两者正相关，因此投射在投影盘20上的环形光的宽度可调节，从而在精度要求高的工况中能够通过减小光源模组103发射的平行光的直径来获取环宽更小的环形光，进而提高检测精度。同时，基于角膜反射的投影装置能够适用于检测精度跨度大的场景中。

请参考图5进行理解。本实施例中，光源模组103包括光源1034和透镜组件，光源1034用于发射单色准直光，例如发射激光，透镜组件用于调整单色准直光的宽度，并将调整宽度后的平行光发射给整形模组104。具体而言，透镜组件包括第一透镜模组1031、第二透镜模组1032和第三透镜模组1033。第一透镜模组1031用于接收单色准直光，第二透镜模组1032用于在第一透镜模组1031和第三透镜模组1033之间传播光，第三透镜模组1033用于输出平行光，在预设眼轴40方向上，第一透镜模组1031和/或第二透镜模组1032和/或第三透镜模组1033的位置可调节，从而能够调整第三透镜模组1033输出的平行光的直径，图5用以示意光源模组103三个瞬态a、b和c，其中两条虚线用来示意第一透镜模组1031和第二透镜模组1032的一种运动轨迹，两者位置发生变化时第三透镜模组1033在a、b和c这三个瞬态中输出光束的直径发生了变化(c具有最小的直径，a具有最大的直径)。本实施例中设置了三个透镜模组来调整平行光光束的直径，其他一些实施例中，作为替换手段，透镜模组的数量可以是不低于2的其他整数个，比如2、4或5个。

本实施例中，第一透镜模组1031、第二透镜模组1032和第三透镜模组1033各自具有一个透镜，其中第一透镜模组1031和第三透镜模组1033分别具有凸透镜，第二透镜模组1032具有凹透镜。其他一些实施例中，作为替换手段，第一透镜模组1031和/或第二透镜模组1032和/或第三透镜模组1033为包括有多个透镜的组件。

本实施例中，光源模组103还包括第二运动机构和第三运动机构，第二运动机构连接第一透镜模组1031，用于驱动第一透镜模组1031沿预设眼轴40方向运动，第三运动机构连接第二透镜模组1032，用于驱动第二透镜模组1032沿预设眼轴40方向运动。第二运动机构和第三运动机构可采用现有的能够输出线性运动的机构，例如采用丝杠螺母机构、齿轮齿条机构、线性凸轮机构、液压缸、气缸和电缸中的任一种。需要说明的是，本实施例中第二运动机构和第三运动机构可以是基于电驱动、液压驱动或气动，还可采用手动驱动的方式实现，例如手动旋转丝杠螺母机构中的丝杠，控制与螺母相连接的第一透镜模组1031或第二透镜模组1032线性运动。

本实施例利用第二运动机构和第三运动机构调节第一透镜模组1031和第二透镜模组1032的位置，增大了第三透镜输出光束的直径变化范围。其他一些实施例中，作为替换手段，可以仅设置第二运动机构或者第三运动机构，即单个透镜组件中的一个位置可调节，另两个固定设置，或者在设置第二运动机构和第三运动机构的同时，还设置第四运动机构来控制第三透镜模组1033沿着预设眼轴40方向运动，进一步增大了第三透镜输出光束的直径变化范围。

本实施例中光源模组103采用如上结构来发射直径可调的光束，其他一些实施例中，作为替换手段，光源模组103可以直接选用现有的连续变倍扩束镜。

本实施例中基于角膜反射的投影装置其他部分同实施例1，该处不再赘述。

实施例3

继续参见图1，本实施例提供一种角膜照影仪，采用如上任一实施方式中提供的基于角膜反射的投影装置，角膜照影仪还包括观察模组，观察模组具有入射端和观察端，反射光60穿过反射部203后入射入射端，入射端将反射光60沿着预设方向进一步反射向观察端，观察端用来观察反射光60。本实施例中，预设方向和预设眼轴40所在方向垂直，其他实施例中，两者可以是倾斜设置，从而穿过反射部203的反射光60不会跟光源机构10产生干涉。图1所示基于角膜反射的投影装置应用在本实施例中时，虚线框处代表观察模组。

本实施例中，观察模组改变了反射光60的走向并起到放大作用，具体来说，观察模组包括分光镜构件和放大镜模组，入射分光镜构件用来改变反射光60的传播方向，反射光60依次经由分光镜构件的反射和放大镜模组的放大，最终被更加清晰地观测。

应用过程中，可以使第一运动机构不动作，以静态的方式观察角膜信息，也可使第一运动机构无极运动，以动态的方式观察角膜的不同位置的形态信息。

膜照影仪角膜的局部位置的形态信息进行放大，本实施例中，放大后的信息能够从观察端直接观察到，其他实施例中，可以在观察端进一步安装其他设备，以对放大后的信息进一步收集和/或分析。

实施例4

请参考图6进行理解。本实施例提供一种角膜地形图仪，用于检测角膜地形图。角膜地形图仪包括如上任一实施方式中提供的基于角膜反射的投影装置，角膜地形图仪还包括成像模组50，成像模组50用于接收反射光60并生成图像信息。角膜地形图还包括图像处理模组，成像模组50将图像信息传输给图像处理模组，图像信息的记录、分析和计算处理通过图像处理模组实现；具体实施时，图像处理模组可通过上位机实现。

本实施例中，成像模组50具有第一端部501和第二端部502，其中，第一端部501上设置为分光镜结构，用于接收由角膜反射回来的反射光60，并将反射光60传播向第二端部502，第一端部501到第二端部502沿着垂直于预设眼轴40的方向布置。本实施例中，分光镜的第一端部501不影响空心锥光束102投向投影盘20，沿着垂直于预设眼轴40的方向布置成像模组50减少了成像模组50在预设眼轴40周围占用的空间，降低了成像模组50第一端部501以外的部分遮挡空心锥光束102的风险。其他实施例中，作为替换手段，可以将第一端部501到第二端部502沿着倾斜于预设眼轴40的方向布置。

本实施例中，成像模组50包括分光镜元件503、成像透镜组504和图像传感器505，反射光60经分光镜元件503反射入成像透镜组504，成像透镜组504将光线聚焦于图像传感器505，图像传感器505用于将光信号转化成电信号，电信号被加工处理后生成图像信息，图像信息输送给图像处理模组。上述的第一端部501包括分光镜元件503，上述的第二端部502包括图像传感器505。

本实施例中，分光镜元件503采用滤光片(更具体地，可以是半反半透滤光片)，相对于预设眼轴40呈45°倾斜设置，以将角膜的反射光60沿着垂直于预设眼轴40的方向传播给成像透镜组504。用来安装分光镜元件503的构件可采用透光材料制成，以防止遮挡到空心锥光束102。由于成像透镜组504要将反射光60聚焦到图像传感器505，所以成像透镜组504和图像传感器505的位置关系与角膜的位置相关联，角膜的位置默认固定，本实施例中，成像模组50在预设眼轴40方向上没有位移输出，因此成像透镜组504和图像传感器505相对静止，诚然，其他一些实施例中，若成像模组50在预设眼轴40方向上相对角膜运动，那么成像透镜组504和图像传感器505需要在垂直于预设眼轴40的方向上相对运动。成像透镜组504可以采用单透镜、双胶合透镜、非球面透镜及其任意组合形成的透镜组的任一种，图像传感器可采用CCD或CMOS，成像透镜组504和图像传感器505可采用现有技术实现，该处不再赘述。

如图6所示，本实施例中，第一运动机构30连接投影盘20，用来驱动投影盘20在预设眼轴40方向上运动，光源机构10、成像模组50和图像处理模组固定设置。具体地，第一运动机构30输出端连接投影盘20，两者可采用夹持、紧固件连接或焊接等方式固定，以保持投影盘20在运动过程中的稳定性。使用过程中，光源机构10和成像模组50是静态的，第一运动机构30是动态的，通过控制第一运动机构30动作，驱动投影盘20由远及近或者由近及远地相对于光源机构10运动，并在其此期间控制成像模组50对若干瞬态进行成像。

角膜地形图仪还包括安装罩(未示出)，安装罩围成安装腔，基于角膜反射的投影装置和成像模组50内置于安装腔。安装罩起到集成作用，将光源机构10、投影盘20、第一运动机构30、成像模组50集成在一起；安装罩还具有防尘作用，并能防止外界环境对投影装置和成像模组50造成机械损伤。安装罩上设置有检测孔，检测孔与投影盘20向对应，以便于安装罩外的角膜和安装罩内的投影盘20之间的光顺利传播。应用时，使眼睛对准检测孔，环形光穿过检测孔入射眼睛的角膜，角膜生成的反射光60穿过检测孔后入射投影盘20。

结合角膜地形图仪的结构对其功能和原理进行说明。角膜地形图仪对角膜进行投影，后根据角膜反射的光信息获得图像信息，图像信息可以单独使用，来体现角膜的局部形态信息，也可叠加使用，叠加后能够更加全面地反应角膜的形态，甚至能够完整地反应角膜的真实形态。界定各图像信息叠加后得到信息为第一结果，第一结果的体现形式与角膜经现有的Placido模块投影并被照相***对反射的光进行成像所获得的信息的体现形式一致，但是第一结果的精度可以通过调整相邻环形光间隔的情况进行灵活调整，在环形光宽度可调的情况下，还可以通过减小环形光的宽度来提高第一结果的精度，因此本实施例的角膜地形图仪能够应用于不同精度要求的场景，以及需要调整精度的工况；并且，调整环形光的宽度可通过控制光源模组103输出光束的直径和/或调节空心锥光束102的锥角来实现，调整相邻环形光间隔可通过调节第一运动机构30的输出量和/或成像模组50拍摄的频率来实现，可见调节角膜地形图仪的检测精度操作简单便捷，调节成本低。

以图像信息叠加使用为例进一步描述角膜地形图仪的工作原理，投影盘20和光源机构10相对运动的过程中，成像模组50抓取若干瞬间进行成像，相邻两个瞬间对应的环形光相叠加可能出现局部重合、无缝连接和存在间隔这三种情况中的任一种，对多个图像信息进行叠加时若因环形光局部重合出现噪音，则可剔除重合区域其中一组数据。对于存在间隔的场景，倘若各环形光之间的径向间隔和现有Placido盘的暗环之间的径向间隔相同，本公开的角膜地形图仪的检测效果与之相同，但本公开的角膜地形图仪结构简单，制作工艺简单。

继续以图像信息叠加使用为例进一步描述角膜地形图仪的工作原理，设置不同的参数能够获得不同的检测精度，比如调节光线输出端101与投影盘20的初始距离和/或调节光线输出端101与投影盘20的相对运动速度和/或调节成像模组50的拍摄频率，能够控制成像模组50第n+1次拍摄所对应的环形光和第n次拍摄所对应的环形光的位置关系，从而获得不同的检测精度。实际应用过程中，设置芯片来控制第一运动机构30、成像模组50和光源机构10，可在芯片中预先写入不同的模式，每个模式对应的检测精度不同，每个模式下预设有第一运动机构30、成像模组50和光源机构10的运行参数信息，每个模式对应有按键，使用者根据检测需要选择所需精度的按键后，芯片控制第一运动机构30和/或成像模组50和/或光源机构10按照预设的参数信息进行动作。

继续以图像信息叠加使用为例进一步描述角膜地形图仪的工作原理，当成像模组50等间隔成像时，各图像信息所对应的环形光分布均匀，即任意两个环形光叠加后重合的宽度一致，或任意两个环形光叠加后间隔的宽度一致，或任意两个环形光叠加后不重合也无间隙。

实施例5

本实施例提供一种角膜地形图仪，与实施例4的不同之处在于第一运动机构30驱动的对象，具体如下：

如图7所示，本实施例中，第一运动机构30用于驱动整形模组104相对于投影盘20运动，其中，第一运动机构30的输出端连接整形模组104，以驱动其沿着预设眼轴40方向运动，两者可采用夹持、紧固件连接或焊接等方式固定，以保持整形模组104在运动过程中的稳定性。成像模组50被设置为和投影盘20相对静止，同时使用过程中成像模组50、投影盘20和角膜相对静止，相应地，成像透镜组504和图像传感器505的相对位置不变。成像模组50投影盘20通过夹持、紧固件连接、焊接等方式固定在安装罩上，以实现上述作用。

本实施例中光源模组103被设置为与投影盘20相对静止，光源模组103通过夹持、紧固件连接、焊接等方式固定在安装罩上，作为替换手段，光源模组103被设置为和整形模组104保持相对静止也在本发明的保护范围之内。

为了获得更加完整和精确的角膜形态，整形模组104投射在投影盘20上的最小环形光内径越小越好，因此本实施例在分光镜元件503上设置有供整形模组104穿过的通过孔5031，第一运动机构30驱动整形模组104运动时，整形模组104可以局部区域或者整个穿过通过孔5031，以在投射盘上投射出内径较小的环形光，获得更加完整和精确的角膜形态。通过孔5031的尺寸只要能满足上述功能即可，本实施例将通过孔5031的孔径设置在4mm内。

使用过程中，投影盘20和成像模组50处于静态，通过第一运动机构30驱动整形模组104由远及近或者由近及远地相对于投影盘20运动，期间成像模组50进行成像。

需要说明的是，图1和图7中示意的整形模组104和光源模组103的相对大小不同，但并不矛盾，图1和图7用来示意，以便于配合文字信息理解本发明创造，图上各个部分的大小不表示实际应用中的尺寸，即便对于同一个构件，实际应用中选择的型号不同，则其大小也可能存在差异。

本实施例角膜地形图仪的其他部分同实施例4，该处不再赘述。

实施例6

本实施例提供一种角膜地形图仪，与实施例4的不同之处在于第一运动机构30驱动的对象以及因驱动对象不同所带来的构造上的变化，具体如下：

如图8所示，第一运动机构30的输出端连接整形模组104和成像模组50，用于驱动整形模组104和成像模组50一起相对于投影盘20在预设眼轴40方向上运动。同时成像模组50内的成像透镜组504被设置为在分光镜元件503和图像传感器505之间运动，以使光线聚焦于图像传感器505。本实施例中光源模组103被设置为与整形模组104相对静止，作为替换手段，光源模组103也可被设置为与投影盘20保持相对静止。

本实施例中，成像模组50还包括第五运动机构，第五运动机构的输出端连接成像透镜组504，用来驱动成像透镜组504在分光镜元件503和图像传感器505之间往复运动，以使光线聚焦于图像传感器505；图8中上下设置的双箭头实线用以示意成像透镜组504在使用过程中未动态的。第五运动机构可采用现有的能够输出线性运动的机构，例如采用步进电机、丝杠螺母机构、线性凸轮机构、齿轮齿条机构、液压缸、气缸和电缸中的任一种。第五运动机构和第一运动机构30可以联动设置，第五运动机构根据第一运动机构30的输出量自动动作。

使用过程中，投影盘20处于静态，通过第一运动机构30驱动整形模组104和成像模组50一起朝着靠近或者远离投影盘20的方向运动，并通过第五运动机构驱动成像透镜组504运动，使光线始终聚焦于图像传感器505上，与此同时控制成像模组50进行成像。

本实施例角膜地形图仪的其他部分同实施例4，该处不再赘述。

与现有技术相比，本申请方案的有益效果在于：

(1)由于投影盘只要采用透光的板即可，比如磨砂的玻璃板，可以直接采用现有成熟产品，不需要加工出圆锥筒体的形状，也不需要喷制有机墨来遮光，且光源机构和第一运动机构不需要研发专用的加工设备和工序进行加工，从而基于角膜反射的投影装置的制造精度不依赖于投影盘、第一运动机构和光源机构的材料和生产工艺，不存在因材料和工艺限制导致制造精度难以提升的问题。

(2)向角膜投射的环形光通过光源机构发射空心锥光束生成，每个瞬态下投影盘上仅有一束环形光，角膜对应输出一组反射光，捕捉若干个瞬态便可获得多组反射光，各组反射光的信息叠加后便可获得全面、精准的角膜形态信息；投影盘和光源机构相对运动同样一段距离的情况下，缩小环形光的环宽、减少相邻两个瞬态之间间隔时长所获得的反射光的组数更多，与增加现有Placido盘环数的效果相同，即提高了检测精度，但是缩小环形光的环宽、减少相邻两个瞬态之间间隔时长不需要复杂工艺，易于实现。

(3)在捕捉若干瞬态来获得多组反射光时，调节投影盘和光线输出端之间的相对位置，能够使相邻瞬态下环形光的径向尺寸局部重叠或无缝连接，从而若干瞬态下的反射光叠加后能够获得整个角膜的信息，相对于现有Placido盘输出的间断性数据而言，基于角膜反射的投影装置的数据连续且更加精确。

下面接着描述用于生成角膜地形图的方法。

图10示出了根据本公开的实施例的示例环境1000的示意图。如图10所示，示例环境1000包括计算设备1010、多个第一背光圈图像1020、多个第二背光圈图像1030以及角膜地形图1040。

计算设备1010可以包括但不限于角膜地形图仪(例如上文的角膜地形图仪)、眼科医疗设备、个人计算机、个人数字助理、可穿戴设备、平板计算机、智能手机等。在一些实施例中，计算设备1010可以具有或者耦接到图像采集装置，用于采集角膜图像。

计算设备1010可以用于获取针对相同角膜的多个第一背光圈图像1020，多个第一背光圈图像通过轴向步进电机移动图像采集装置在预设眼轴方向上的多个位置采集；确定各第一背光圈图像中的背光圈宽度所占的像素个数；将所确定的多个像素个数拟合成开口向上的抛物线；确定抛物线的最低点所对应的轴向步进电机位置；控制轴向步进电机从预设零位移动到所确定的轴向步进电机位置处后，采集目标角膜的多个第二背光圈图像1030，多个第二背光圈图像具有不同直径的光圈；以及基于多个第二背光圈图像1030，生成角膜地形图1040。

由此，可以极大地缩短针对角膜的移动对焦时间。

图11示出了根据本公开的实施例的用于生成角膜地形图的方法1100的示例的示意图。在图11中，各个动作例如可由图10所示的计算设备执行。应当理解，方法1100还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。

在框1102处，计算设备1010获取针对相同角膜的多个第一背光圈图像1020，多个第一背光圈图像通过轴向步进电机移动图像采集装置在预设眼轴方向上的多个位置采集。

图像采集装置例如上文的角膜地形图仪。角膜地形图仪例如可以安装有轴向步进电机和导轨。轴向步进电机可以控制角膜地形图仪的主体沿着导轨在预设眼轴方向上进行移动，从而实现在预设眼轴方向的多个位置采集针对相同角膜的多个背光圈图像。具体来说，轴向步进电机可以控制角膜地形图仪整体在预设眼轴方向上移动，从而使得角膜地形图仪的光线输出端101在与角膜之间的不同距离处向角膜输出光束，从而实现采集针对相同角膜的多个背光圈图像。

在框1104处，计算设备1010确定各第一背光圈图像中的背光圈宽度所占的像素个数。

可以对各第一背光圈图像进行二值化处理，以生成二值图像。二值化处理之后，可以在***光圈位置作一条线段(其射线通过光圈的中心坐标)可覆盖到整个宽度，计算该线段上灰度值为255的像素点个数(只有光圈或光环的部分)，即也就是背光圈宽度所占的像素个数。

在框1106处，计算设备1010将所确定的多个像素个数拟合成开口向上的抛物线。

在框1108处，计算设备1010确定抛物线的最低点所对应的轴向步进电机位置。

通过对***单环光圈的宽度(即像素个数)计算，可判断该像聚焦的情况，宽度越大说明离焦，越小说明聚焦，因而抛物线的最低点所对应的轴向步进电机位置就是角膜地形图仪针对角膜的最佳对焦位置，使得角膜地形图仪的光线输出端101输出光束的焦点能够落在投影盘的第二侧的角膜上。

在框1110处，计算设备1010控制轴向步进电机从预设零位移动到所确定的轴向步进电机位置处后，采集目标角膜的多个第二背光圈图像1030，多个第二背光圈图像具有不同直径的光圈。

在控制轴向步进电机从预设零位移动到所确定的轴向步进电机位置处后，诸如上述角膜地形图仪的图像采集装置即位于最佳对焦位置，从而实现了自动化快速移动对焦。采集目标角膜的多个第二背光圈图像可利用上文的角膜地形图仪实现，其中角膜地形图仪包括基于角膜反射的投影装置和成像模组。

基于角膜反射的投影装置，包括光源机构、板状的投影盘和第一运动机构，光源机构具有光线输出端，光源机构用于在光线输出端输出以预设眼轴为轴线的空心锥光束，并在投影盘的第一侧上投射出环形光，第一运动机构通过调整光线输出端和投影盘之间在预设眼轴方向上的相对位置来缩、放环形光；位于投影盘第二侧的角膜接收环形光后形成反射光，反射光能够在穿过投影盘的反射部后被改变光路；反射部位于环形光的中心并与所环形光同轴。

成像模组用于接收反射光并生成图像信息。成像模组包括分光镜元件、成像透镜组和图像传感器，反射光经分光镜元件反射入成像透镜组，成像透镜组将光线聚焦于图像传感器。

采集目标角膜的多个第二背光圈图像包括控制第一运动机构驱动光源部件的光线输出端和投影盘在预设眼轴方向上相对运动第一距离，期间控制成像模组对位于投影盘的第二侧的角膜进行拍摄并获得多个第二背光圈图像。具体来说，可以获取用于placido盘光圈的感兴趣区域，以及控制成像模组对位于投影盘的第二侧的角膜进行拍摄并获得多个第二背光圈图像，使得不同直径的光圈位于感兴趣区域内。

以角膜地形图仪的拍摄界面的中心点位置(相当于图像中心点)为预设圆心点(X0，Y0)，所获取的图像角膜中心点即圆心(Xn，Yn)与预设圆心点的距离不得超过35个像素，即[(X0-Xn)^2+(Y0-Yn)^2]^1/2<＝35个像素。角膜中心点在此范围内的偏移量不会导致背光圈的有用区域移出感兴趣区域范围。

通过感兴趣区域内的稳定采样，可以有效提高方法的执行率，排除由于采样过程的客观原因导致的图像偏移抖动等因素影响。

在一实施例中，该拍摄方法可以利用如上任一项角膜地形图仪对位于投影盘20第二侧202的角膜进行拍摄，该方法包括如下步骤：

控制第一运动机构30驱动光线输出端101和投影盘20在预设眼轴40方向上相对运动第一距离，期间控制成像模组50进行拍摄并获得多个第二背光圈图像，使得不同直径的光圈位于感兴趣区域内。

本实施例中，在采集之前使位于第二侧202的角膜的轴线与预设轴线重合，即对角膜定位，具体的定位方式可以是通过人脸部的移动来适应投影盘20的位置，还可以是在安装罩上设置定位部，利用定位部对人脸进行初步定位，然后人脸以定位部为基础进行微调来适应投影盘20的位置。

本实施例中，在步骤控制第一运动机构30驱动光线输出端101和投影盘20在预设眼轴40方向上相对运动第一距离，期间控制成像模组50进行拍摄并获得多个第二背光圈图像中：

第一运动机构30用于输出无极运动(沿预设眼轴前后直线运动)，控制第一运动机构30驱动投影盘20相对于光线输出端101匀速运动第一距离，期间成像模组50按照预设频率拍摄，从而各个图像信息对应的环形光叠加后是均布的；调节光线输出端101与投影盘20的初始距离和/或调节光线输出端101与投影盘20的相对运动速度和/或调节成像模组50的拍摄频率，以使成像模组50第n+1次拍摄所对应的环形光的外径等于第n次拍摄所对应的环形光的内径，从而第一结果是连续且不重叠的。诚然，在其他的方法中，也可使成像模组50第n+1次拍摄所对应的环形光的外径大于第n次拍摄所对应的环形光的内径。

作为备选或者补充，在步骤控制第一运动机构30驱动光线输出端101和投影盘20在预设眼轴40方向上相对运动第一距离，期间控制成像模组50进行拍摄并获得多个第二背光圈图像中：

第一运动机构30用于输出无极运动，第一运动机构30驱动投影盘20和光线输出端101相对运动若干次达到第一距离的相对运动量，在两次相对运动的间隙控制成像模组50拍摄形成图形信息。投影盘20和光线输出端101每次相对运动的运动量相同，调节光线输出端101与投影盘20的初始距离和/或调节光线输出端101与投影盘20的相对运动速度和/或调节成像模组50的拍摄频率，以使成像模组50第n+1次拍摄所对应的环形光的外径等于第n次拍摄所对应的环形光的内径，从而第一结果是连续且不重叠的。诚然，在其他的方法中，也可使成像模组50第n+1次拍摄所对应的环形光的外径大于第n次拍摄所对应的环形光的内径。

由此，在捕捉若干瞬态来获得多组反射光时，调节投影盘和光线输出端之间的相对位置，能够使相邻瞬态下环形光的径向尺寸局部重叠或无缝连接，从而若干瞬态下的反射光叠加后能够获得整个角膜的信息，相对于现有Placido盘输出的间断性数据而言，基于角膜反射的投影装置的数据连续且更加精确。

回到图11，在框1112处，计算设备1010基于多个第二背光圈图像1030，生成角膜地形图1040。

由此，通过统计图像采集装置在预设眼轴方向上的多个位置拍摄的多个背光圈图像的背光圈宽度所占的像素个数，并拟合成开口向上的抛物线，能够确定最低点对应的最佳对焦位置，从而实现自动化进行移动对焦，可以极大地缩短针对角膜的移动对焦时间，从而能够更快更准地生成角膜地形图。

在采集目标角膜的多个第二背光圈图像之前，还可以采集包括目标角膜的眼部图像。

确定眼部图像中的瞳孔中心点与图像采集装置的界面的中心点之间的横向像素偏移与纵向像素偏移。

具体来说，可以先定位眼部区域，通过矩形各标定出双眼的大致范围，在矩形内通过瞳孔识别确定瞳孔中心位置，十字标记瞳孔中心点。具体可以通过haar-like特征识别以及级联adaboost分类器来实现。速度提升方面：利用积分图像来提取图像特征值，因此速度较快。同时，利用adaboost分类器的特征筛选特性，保留最有用特征，这也减少了检测时的运算复杂度。准确率提升方面：将adaboost分类器进行改造，变成级联adaboost分类器，提高了人脸检测的准确率(降低漏检率和误检率)。

随后，可以根据图像采集装置的原始像素值参数在其界面的中心处确定中心坐标。

接着，可以利用瞳孔中心位置和中心坐标，确定横向像素偏移和纵向像素偏移。

在确定横向像素偏移与纵向像素偏移之后，可以基于图像采集装置的横纵运动距离与界面中成像点的像素移动距离之间的预定关系、横向像素偏移以及纵向像素偏移，确定图像采集装置的横向步进电机的横向运动步数和图像采集装置的纵向步进电机的纵向运动步数。

例如，可以确定步进电机和实际图像像素之间的关系：X、Y方向上步进电机运动一圈需m步，对应的相机界面中像的运动距离分别为a和b(mm)。根据CCD面板的实际尺寸及分辨率2056*1542pixels，计算出X和Y方向实际的空间运动距离与相机上成像点的像素运动距离之间的比值分别为Xp、Yp，则X、Y方向步进电电机所需运动步数Xstep，Ystep如下。

其中，dx表示横向像素偏移，dy表示纵向像素偏移。

在确定横向运动步数和纵向运动步数之后，可以控制横向步进电机移动横向运动步数以及纵向步进电机移动纵向运动步数。

由此，能够实现人眼中心对齐，有利于提高所采集的背光圈图像以及所生成的角膜地形图的精度。

图12示出了根据本公开的实施例的用于生成角膜地形图的方法1200的示例的示意图。在图12中，各个动作例如可由图10所示的计算设备执行。应当理解，方法1200还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。

在框1202处，计算设备1010对多个第二背光圈图像进行偏移矫正，以得到经偏移矫正的多个第二背光圈图像。

计算设备1010可以对于多个第二背光圈图像中的每个第二背光圈图像，执行以下步骤以确定瞳孔中心。

首先，计算设备1010可以在感兴趣区域内进行圆形检测。

具体来说，计算设备1010可以对第二背光圈图像进行平滑滤波，以生成经平滑滤波的第二背光圈图像。例如，可以采用高斯平滑滤波，卷积大小例如设置为5*5时，滤波效果最符合实际的角膜曲率半径计算值。通过对原始图像进行卷积来减少图像的多余内容，减少人眼的各异性(例如各种附带物，皮肤的凹凸等)，便于后续的圆形检测。计算设备1010可以对经平滑滤波的第二背光圈图像进行二值化处理，以生成经二值化的第二背光圈图像。计算设备1010可以基于预先获取的最大像素个数范围和最小像素个数范围，确定经二值化的第二背光圈图像中用于圆形检测的区域；以及基于预设敏感度值，在所确定的用于圆形检测与拟合的区域中进行圆形检测。

圆形检测可以采用霍夫变换来实现。在霍夫变换中，可以对待检测的圆形对象进行半径的标量设定，这里可以用所占的像素个数作为指定的数字类型标量计算；还可以设定半径的范围，以指定的数字类型的整数的两个元素向量作为范围的最大值rmax、最小值rmin。有针对性地确定了需要检测圆的半径范围之后，还可以设定待检测圆形对象的特征极性，因为是二值图像所以图像中的值即0或1，可以用暗‘Dark’或‘Bright’代替，由于待检测对象背光圈与背景相比是亮的，因此可以用‘Bright’作为待检测对象的特征极性来检测。另外，还可以设定计算方法为相编码方法。敏感度性因子在霍夫变换检测圆形的过程中起到很大的影响，其范围可以设定在0～1之间。

如果在感兴趣区域内检测到圆形，则计算设备1010可以将所检测到的圆形的圆心作为瞳孔中心。

如果在感兴趣区域内未检测到圆形，则计算设备1010可以在感兴趣区域内进行椭圆形检测，以确定对应光圈的椭圆中心，作为瞳孔中心。

随后，计算设备将多个第二背光圈图像对应的多个瞳孔中心对齐到预设中心，以得到经偏移矫正的多个第二背光圈图像。

例如，可以计算瞳孔中心(Xn,Yn)相对于相机中心点(X0,Y0)的中心偏移量：X0-Xn,Y0-Yn。具体步骤：得到拍摄得到的原图像XY方向矩阵尺寸大小后(即整个相机界面的尺寸像素值大小)，可表示出原图像矩阵的中心坐标(即相机界面的中心点坐标(X0,Y0))；通过上述步骤得到的瞳孔中心坐标(Xn,Yn),由此计算得出中心点偏移量：X0-Xn,Y0-Yn。

通过平移函数算法在X方向移位图像X0-Xn个像素，在Y方向移位图像Y0-Yn个像素，将各个瞳孔中心与原中心重合，复原图像，其中位移量的正负由偏移方向决定的，计算结果即带有正负号。

由此，实现对图像的偏移矫正，便于更准确地生成placido盘光圈图像。

在框1204处，计算设备1010将经偏移矫正的多个第二背光圈图像叠加，以生成placido盘光圈图像。

例如以每张图的中心点为参考点进行图像的叠加过程，其中要考虑到的重要参数为保证每张进行重叠处理的图像的显示强度相同，以保证最终的所有光环亮度相同，叠加后的图像即为完整的连续扫描后的placido盘光环图像。

在框1206处，计算设备1010基于placido盘光圈图像，生成角膜地形图。

由此，可以支持通过无极扫描的方式将光圈连续不断地成像在人眼角膜上做到不间断的角膜光圈图像采集，并对这样采集的图像进行偏移矫正和叠加，生成的placido盘光圈图像更加连续和精确，从而极大地提高了所生成角膜地形图的完整性和精度。

图13示出了根据本公开的实施例的用于获取用于placido盘光圈的感兴趣区域的方法1300的示例的示意图。在图13中，各个动作例如可由图10所示的计算设备执行。应当理解，方法1300还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。

在框1302处，计算设备1010获取针对相同角膜的多个第三背光圈图像，多个第三背光圈图像包括不同直径的光圈。

在框1304处，计算设备1010确定多个光圈的多个直径像素个数。

具体来说，计算设备1010可以对多个第三背光圈图像中的每个第三背光圈图像执行以下步骤来确定直径像素个数。

首先，计算设备1010可以对第三背光圈图像进行二值化处理，生成二值图像。二值图像也就是灰度值只有0和255两个值。

接着，计算设备1010可以检测二值图像中的连通圆形区域。可以采用任何合适的连通域检测算法来实现。

随后，计算设备1010可以以预定像素值填充连通圆形区域。例如，预定像素值可以为255，也就是填充后的连通圆形区域内部的灰度值只有255一个值。

最后，计算设备1010可以确定经填充的连通圆形区域的直径上具有预定像素值的像素个数，作为光圈的直径像素个数。例如可以绘制通过连通圆形区域中圆心的线段并横穿直径，通过计算灰度值为255的个数统计得到直径像素个数。

在框1306处，计算设备1010确定多个直径像素个数中的最大直径像素个数。例如，可以得出最大光圈的直径像素个数为730个像素左右。

在框1308处，计算设备1010基于最大直径像素个数和预设偏移，确定用于placido盘光圈的感兴趣区域。

预设偏移例如包括但不限于35个像素。感兴趣区域例如可以确定为边长为最大直径像素个数+2*预设偏移的正方形。以最大直径像素个数为730以及预设偏移为35为例，感兴趣区域可以为800*800的正方形。也就是以相机中心点为圆心，预留周围半径35个像素的圆形范围，则人眼瞳孔中心点所容许移动的范围在此圆之内。所有光圈都能够在此感兴趣区域内被识别到。

由此，能够确定用于plaicido盘光圈的感兴趣区域便于对光圈进行稳定采样，提高效率。

图14示出了根据本公开的实施例的用于在感兴趣区域内进行椭圆形检测的方法1400的示例的示意图。在图14中，各个动作例如可由图10所示的计算设备执行。应当理解，方法1400还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。

在框1402处，计算设备1010在感兴趣区域内进行边界检测，得到边界图。

边界检测可以包括以下几个步骤：

对感兴趣区域进行灰度变换，得到灰度图像：灰度化常用的方法是依据如下亮度方程来实现的，即依据人眼对不同颜色的敏感度不同，对RGB分量以不同系数的加权平均。

f(i，j)＝0.3R(i,j)+0.59G(i,j)+0.11B(i,j)。

对灰度图像进行降噪，得到降噪图像。例如可以通过灰度图像和所用的高斯模板(已指定标准差)作卷积来进行降噪。

确定降噪图像中各像素的亮度梯度方向。例如，可以分别从水平、垂直、主对角线和副对角线方向，遍历降噪图像上的每一像素点，让降噪图像中以该点为中心以该模板为窗口内的所有点与该模板作卷积，我们就从降噪图像获得了各点的亮度梯度图和亮度梯度的方向。

基于亮度梯度方向，对降噪图像中的像素进行非极大值抑制。为了获得单像素的候选边缘，将非零像素点所在的区域进行细化。具体步骤如下：对于一点P(x，y)，计算P点梯度方向与其8-连通邻域点所组成的正方形的交点(x1，y1)和(x2，y2)。交点坐标可通过插值法得到。如果中间点的值大于这两个交点值，那么P点值不变，若不然置零。

对非极大值抑制后的降噪图像进行滞后阈值操作，得到边界图。例如，可以设置两个阈值t1与t2，t1等于边界像素数除以总像素数，这些点称之为弱边缘像素，t2等于t1乘以2，t2和t1之间的点称之为弱边缘像素。最后通过8-连通的弱像素集成到强像素，再把它们连接起来，得到边界图。

此外，还可以对边界图进行二值化。其效果几乎完全取决于分割阈值的选取，所以按照图像的灰度特性，将图像分成背景和目标两部分，背景和目标之间的类间方差最大的分割意味着错分概率值最小，通过算法获得一个自适应阈值作为二值化的分割依据。

二值化后，还可以对边界图进行边界细化。因为椭圆弧附近的非相关像素会严重影响检测结果，因此为了大幅度减少非相关像素，通过形态学的腐蚀操作来得到细化的边界。

在框1404处，计算设备1010对边界图进行边界聚类，得到边界聚类结果。

边界聚类可以包括：边界像素连接、线段列提取、统一线段列旋转方向、凹凸点检测并分割、圆弧聚类、再次配对。

边界像素连接：以8-邻域联通准则从上至下，从左至右扫描二值图像，将边界像素连接为有向边界列，然后采用边界列中像素数阈值条件去除像素数较小的集合。因为若边界列像素数少于阈值数，则很有可能是噪声或背景，应当删除。具体步骤可以包括：1)以8-邻域连通准则从上至下，从左至右扫描二值图像，按连通区域对图像中的像素点聚类；2)寻找每一个连通域中边界像素中所有的结束点和分叉点(分叉点是三条以上曲线的交点)并存储；3)以这些结束点和分叉点为结束标志，让每一个连通域中的像素点集合分割为遇到结束点和连接点就断开的小集合；4)删除这些集合中像素数小于某一阈值的部分。

线段列提取：因为图像光栅化难以获得准确的切线，而后续过程需要用到圆弧的切线，所以要进行线段拟合，即用多段折线代替原来的圆弧。具体步骤如下：1)取边界像素连接成的第i条有向边界列，判断是否超过边界列总数目，若不是，则进行步骤2；若是，则终止算法。2)判断该边界列是否已经完成处理，若为否，则进行第3步；若是，则i＝i+1，重新进行步骤2。3)从其中第三个点开始，计算第一个点到这个点(记为点j)的连线方程，并依次判断第一个点和该点之间的所有点到该连线的距离，若所有距离均小于某一阈值，则j＝j+1，重新进行步骤3，否则该有向边界列从该处断开，前面部分只保留第一个点和第j个点，前面j个点构成的连线用第一点和第j点之间的直线连线代替；后面部分仍然记为边界列i。4)判断步骤3中断开的有向边界列后面部分像素数是否小于某阈值，若是则删除掉，否则不处理。最后跳转到步骤1。完成这一个过程后一个连通域的的像素点构成的曲线就变成了其中部分像素点构成的一条折线。经过这个过程虽然像素信息损失了一部分，但是求取圆弧切线的精度从某种意义上说提高了，因为没有了光栅化效应。而且数据少了处理变得简单。再采用线段数阈值条件去除较短的线段列。若线段数数少于阈值数，则很有可能是噪声或背景或者进行拟合时误差过大，因此须删除。

线段列旋转方向统一：将所有线段列旋转方向统一为逆时针方向。假设P1(x1，y1)，P2(x2，y2)，P3(x3，y3)为线段列中连续的三个像素，像素都引入z坐标，且令其为0，则P1(x1，y1，0)，P2(x2，y2，0)，P3(x3，y3，0)。

空间向量:

P1P2＝(x2-x1，y2-y1，0)

P2P3＝(x3-x2，y3-y2，0)

向量积：

对一个线段列中除去首尾两个点的所有点像P2点一样计算并判别和存储，若小于0的次数最多，则认为线段列的旋转方向是顺时针，将线段列中的点逆序处理；若大于0的次数最多，则认为线段列的旋转方向是逆时针。

凹点和角点检测：在确定线段列的旋转方向为逆时针方向后，检测凹点和角点方法同前面统一线段列旋转方向类似，对一个线段列中除去首尾两个点的所有点计算P1P2×P2P3并判断向量积第三个分量的大小，若小于0，则P2为凹点。因为边界波动可能引入冗余凹点也即因边界检测误差可能错判一些正常点为凹点而进修分割会导致检测率下降，所以增加一个角度判断过程，即前面向量积为0并且P1P2和P2P3的夹角大于某阈值，才为凹点，这样选择合适的阈值可保证凹点检测的准确性。若向量积大于0且P1P2和P2P3的夹角大于另一阈值，则认为该点角度变化过大，是角点，线段列有很大可能性不是椭圆弧，而有可能是三角形、矩形等图形的边角，因此从该点分割该线段列。分割完成后，过滤掉含点数较少的线段列，即可除掉部分非椭圆弧。留下的线段列认为是椭圆弧，参加后续的聚类。如图3，左上角的P2很可能是凹点，右下角的P2很可能是角点。

圆弧聚类：将属于同一椭圆但是分开的两条或多条椭圆弧进行聚类。在进行聚类前，首先要判断弧段的完整度。一般用弧段的首尾端点P1，P3与中点P2构成的两向量P2P1，P2P3的夹角的大小来进行判断。夹角越小，一般该椭圆弧越完整，夹角越大，一般认为椭圆弧缺损越严重。设定一个阈值，当夹角小于该阈值时认为该弧段已经足够完整，仅仅靠该弧段上的点就可以较准确地拟合出真实存在的椭圆，因此该弧段不需要参与后面的聚类过程。如果希望该阈值自适应，在划分待聚类椭圆弧和不须聚类的弧(较完整弧)之前，先要确定该阈值。用直接最小二乘法拟合该弧所在的椭圆，若较圆，为了减小的误差，应使阈值夹角稍微大一些，如90度；若该弧所在的椭圆较扁，应使阈值夹角稍微小一些，如60度。接下来才根据该自适应阈值进行对圆弧判断。当大于阈值时认为该弧段上的点过少，不足以拟合出准确的椭圆，需要找到和该弧段属于同一椭圆的弧段然后用它们所有的点一起拟合出一个椭圆。经过此判断过程，椭圆弧就被分成两组。把需要参加聚类的椭圆弧按照含点数的数目由多到少进行排列，下面的过程都按照数目多的弧段优先的顺序进行。

对于待聚类的椭圆弧，先要定义其搜索区域，由于椭圆是封闭图形，所以整个椭圆可以确定是在其任何一部分弧和弧两端点的切线所在的射线包围起来的区域里面，属于该椭圆的其他弧以确定是在该弧对应的弦和弧两端点的切线所在的射线包围起来的区域里面。这就是我们搜索的区域。在图15中a1的搜索区域也就是射线l1，l2，弦l3和图像边缘范围内的区域，在这个区域里面找弧，可以缩小搜寻的范围，提高效率。判断一条弧是否在待聚类椭圆弧的搜索区域里面我们只需取这条弧的首末端点j3，j4是否在搜索区域。方法是分别求过这两点同时平行于待聚类椭圆弧对应弦l3的直线和切线的交点，若交点分别有两个，交点都在射线上且这两个端点在对应两个交点之间则该弧段在搜索区域内。图15中明显a2，a3，a4在a1的搜索区域内而a5不在。

待聚类椭圆弧找到待配对的圆弧后用两种约束条件判断它们到底是否属于同一椭圆。约束一是利用一个椭圆任意两段弧弧中点之间的距离大于一个弧中点到另一个弧首末端点连线的中点之间的距离，在图16即为P1P2>P1C2&&P1P2>P2C1，用来去除图15中a2类型的椭圆弧。在图16中的右图(b)即不满足要求，左图(a)同时满足这两个关系，进入下一步，再用约束二进行判断。

约束二是点到拟合椭圆边界距离条件，只需要让两条线段列中的点一起参与椭圆拟合，按照下面公式计算所有这些点到拟合出椭圆边界的距离。设置一距离阈值，当di小于该阈值认为该点落在该椭圆上，否则该点不在这个椭圆上。统计di中小于某一阈值的点的数量，若大于某一比例(比例阈值)，则认为这两条弧属于同一椭圆，否则不属于同一椭圆，判定后将属于同一椭圆的弧段聚类到一起。

x'＝(x_i-x₀)cosθ+(y_i-y_O)sinθ

y'＝-(x_i-x₀)sinθ+(y_i-y₀)cosθ

如上图17(a)中的参与拟合的点较多都落在拟合的椭圆上，所以有较大可能满足约束二条件；(b)中大多数拟合点点离拟合出的椭圆边界有一定距离，有较大可能不满足约束条件二。

如果希望这两个阈值改为自适应的，方法是先拟合出椭圆，判断椭圆大小。若椭圆较小，应适当降低限制，即增大距离阈值，减小比例阈值；若椭圆较大，应适当提高限制，即减小距离阈值，增大比例阈值。例如，若椭圆的短轴小于50则距离阈值为0.05，比例阈值设为0.7；否则前者取0.03,后者取0.8。

再配对：聚类后的弧和较完整弧或者两个较完整弧可能属于同一椭圆但是在前面的步骤它们只是被分开了并没有配对，所以有必要增加再匹配过程，增加检测准确度。匹配方法还是约束条件二的方法。因为该方法和原算法的去伪过程相似，所以经过该方法后无需再去伪。

回到图14，在框1406处，计算设备1010对边界聚类结果进行椭圆拟合，得到椭圆。

前面的很多步骤都删除了像素点较少的集合，或者用少数点代替了边界列中的很多点，或者是分割后再删除点数较少的集合的，这些操作到椭圆拟合这一步实际上基本上去除了所有的背景和噪声，甚至包括一部分有用信息。所以即使对噪声和孤立点敏感的直接最小二乘法也可以用来拟合椭圆，而且因为该方法对椭圆缺损不敏感，所以非常适合。

在框1408处，计算设备1010确定感兴趣区域中距离椭圆的轮廓上点的最大距离最小的点，作为瞳孔中心。

设图像上有一个椭圆，点c为椭圆中心(人眼瞳孔中心)，任取平面上一点p(不同于点c)，点p距椭圆上点的最大距离一定大于点c距椭圆上点的最大距离。通过计算图像中每一点与椭圆(椭圆边界)最远的距离L，其中，L最小的点就是椭圆的中心，L就是椭圆的短轴a。算法的核心思想就是椭圆中心(人眼瞳孔中心)是平面上所有点中，距离椭圆轮廓上点最大距离最小的点。

由此，能够通过椭圆形检测，检测人眼在转动的过程当中，角膜形状发生的变化，从而准确确定瞳孔中心。

图18示出了根据本公开的实施例的用于生成角膜地形图的方法1800的示例的示意图。在图18中，各个动作例如可由图10所示的计算设备执行。应当理解，方法1800还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。

在框1802处，计算设备1010在经过预定中心的子午线上对placido盘光圈图像进行高斯卷积，得到卷积结果。卷积公式I和高斯函数g可如下所示，其中f为子午线上的灰度分布函数。如图19所示，右侧半子午线1902为以预定中心出发的射线，左侧半子午线未示出。

I(x)＝g(x)*f(x)

在框1804处，计算设备1010在卷积结果中确定多个局部波峰。针对右侧半子午线的卷积结果可如图20所示，图20中的局部波峰表示各光圈所在位置。

在框1806处，计算设备1010对贯穿各局部波峰的线段中的预定数量个像素的灰度值进行拟合，得到多条拟合曲线。

例如，可以贯穿各区部波峰确定一条线段，其中包括预定数量个像素。预定数量例如包括但不限于6个，也就是单个光圈的宽度。例如可以采用用泰勒公式拟合成抛物线。如图21所示，6个像素的灰度值进行拟合，得到的拟合曲线如图22所示。

在框1808处，计算设备1010确定各条拟合曲线的最大灰度值所在的位置，作为环中心像素点位置。如图21所示，其中的最大灰度值所在的位置可以作为环中心像素点位置，也就是该光圈所占多个像素的中心像素位置。

在框1810处，计算设备1010确定预定环数内的多个光圈对应的多个环中心像素点位置的平均值，作为placido盘光圈中心。

预定环数例如包括但不限于4、5、6、7。

在框1812处，计算设备1010在以所述placido盘光圈中心的极坐标上，间隔预定角度获取各光圈上环中心像素点位置的像素，作为特征点。

例如可以间隔1度获取各光圈上环中心像素点位置的像素，作为特征点，从而确保全角膜数据信息的完整性。

在框1814处，计算设备1010基于获取的多个特征点，生成角膜地形图。

例如可以运用点云模型：对角膜表面的精确定量进行描述。可以利用任何合适方法，根据获取的特征点的二维数据复原出三维信息，点云各点包含局部曲率、高度、径向距离等。

如图23所示，M为Placido盘上的光源点，C为角膜上的反射点，P为镜头中心，I是成像屏幕上的对应点。可以通过与标准球的Placido图像上的环大小进行比较，用相同半径的环所对应标准球的半径来代替所求点C的半径。标准球的Placido图像上的环/光圈的半径与标准球的半径之间的映射关系例如可以是预先获取的。

上面的方法会引入球面偏差，如图24所示，标准球半径代替所求点半径：从光源点M入射的光线经过角膜上点B和球上的点A反射进入相机镜头，也就是说A、B点可以反射出相同的光线进入镜头，形成相同的Placido图像；同时A、B点的轴向半径基本相同，却有着不同的高度和水平距离。如果用球面上点A的位置代替角膜上点B的位置，此时就会引入球面偏差，获得错误的高度和水平距离，进而影响到局部曲率的计算。因此，采用球面基准的方法不能够获得准确的高度和局部曲率半径。

可以将各个反射点用光滑的圆弧连接，使离散点之间相互联系而不再孤立。通过调整这些圆弧半径的大小使得各反射点能够反射光线进入镜头，定弧长和反射定律的约束使得对于特定的Placido圆盘唯一存在着一系列的反射点。并且采用这样的方法可以更好的描述非圆曲线，这是因为从第二反射点开始，它们的圆心可以不在轴线上，此时反射点处的曲率半径真正代表了曲线的局部曲率半径。

图25为弧长迭代算法的示意图。反射点用固定半径的圆弧连接，在反射点处用前一段圆弧的切线方向作为本段圆弧的起始方向，保证了在反射点处的圆弧平滑连接。这样的约束能够确定唯一的反射点的位置，同时能够获得比较精确的局部曲率和高度值，避免了不同曲率之间的转换。

具体来说，可以基于光圈的半径与对应标准球的半径之间的映射信息，确定各特征点所在光圈的半径所对应的标准球的半径，作为各特征点对应的反射点的半径。各特征点所在光圈的半径例如可以通过各特征点与placido盘光圈中心之间的距离来确定。随后，基于各特征点对应的反射点的半径，获取各特征点对应的多个反射点。

可以从多个特征点中确定第一特征点。可以从多个特征点中随机确定第一特征点，或者从最外环或最内环处的特征点中随机确定第一特征点。从第一特征点对应的多个反射点，确定第一反射点。例如可以随机确定第一反射点。

接着，对于与第一特征点相邻的各第二特征点，从第二特征点对应的多个反射点中确定可与第一反射点通过预定半径的圆弧连接的第二反射点。预定半径例如包括但不限于7.8mm、7.9mm、8mm等。

迭代执行以下步骤，直至遍历所有特征点：对于与第二特征点相邻的各第三特征点，从第三特征点对应的多个反射点中确定可与第二反射点通过预定半径的圆弧连接的第三反射点，圆弧的起始方向为上一段圆弧的切线方向。

基于所确定的反射点，生成角膜地形图。各反射点确定后可以确定各反射点的局部曲率、高度、径向距离等信息，生成角膜地形图。

由此，针对利用圆形检测算法得到的是像素点级中心定位，对于最内环单个像素宽度对应于1.23～1.76D的屈光度变化，而角膜地形图误差不能超过0.5D，所以像素级圆环中心不能满足***的精度要求的问题，上述方法通过卷积、拟合以及以诸如5环的预定环数以内光圈(因为最内环不会出现断裂)的坐标平均值定位亚像素的圆环中心，满足了角膜地形图的精度要求。此外，通过弧长迭代，能够消除球面偏差，确定唯一的反射点的位置，同时能够获得比较精确的局部曲率和高度值，避免了不同曲率之间的转换。

图26示意性示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备2600的框图。设备2600可以用于实现图10的计算设备1010。如图所示，设备2600包括中央处理单元(CPU)2601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)2602中的计算机程序指令或者从存储单元2608加载到随机访问存储器(RAM)2603中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM2603中，还可存储设备2600操作所需的各种程序和数据。CPU 2601、ROM2602以及RAM2603通过总线2604彼此相连。输入/输出(I/O)接口2605也连接至总线2604。

设备2600中的多个部件连接至I/O接口2605，包括：输入单元2606，例如键盘、鼠标等；输出单元2607，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元2608，例如磁盘、光盘等；以及通信单元2609，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元2609允许设备2600通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理单元2601执行上文所描述的各个方法和处理，例如执行方法1100、1200、1300、1700。例如，在一些实施例中，方法1100、1200、1300、1700可被实现为计算机软件程序，其被存储于机器可读介质，例如存储单元2608。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM2602和/或通信单元2609而被载入和/或安装到设备2600上。当计算机程序加载到RAM 2603并由CPU 2601执行时，可以执行上文描述的方法1100、1200、1300、1700的一个或多个操作。备选地，在其他实施例中，CPU 2601可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法1100、1200、1300、1700的一个或多个动作。

本公开可以是方法、装置、***和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(***)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (13)

1.一种用于生成角膜地形图的方法，包括：

获取针对相同角膜的多个第一背光圈图像，所述多个第一背光圈图像通过轴向步进电机移动图像采集装置在预设眼轴方向上的多个位置采集；

确定各第一背光圈图像中的背光圈宽度所占的像素个数；

将所确定的多个像素个数拟合成开口向上的抛物线；

确定所述抛物线的最低点所对应的轴向步进电机位置；

控制所述轴向步进电机从预设零位移动到所确定的轴向步进电机位置处后，采集目标角膜的多个第二背光圈图像，所述多个第二背光圈图像具有不同直径的光圈；以及

基于所述多个第二背光圈图像，生成角膜地形图。

2.根据权利要求1所述的方法，其中采集目标角膜的多个第二背光圈图像利用角膜地形图仪实现，其中所述角膜地形图仪包括基于角膜反射的投影装置和成像模组，

所述基于角膜反射的投影装置，包括光源机构、板状的投影盘和第一运动机构，所述光源机构具有光线输出端，所述光源机构用于在所述光线输出端输出以预设眼轴为轴线的空心锥光束，并在所述投影盘的第一侧上投射出环形光，所述第一运动机构通过调整所述光线输出端和所述投影盘之间在所述预设眼轴方向上的相对位置来缩、放所述环形光；位于所述投影盘第二侧的角膜接收所述环形光后形成反射光，所述反射光能够在穿过所述投影盘的反射部后被改变光路；所述反射部位于所述环形光的中心并与所述环形光同轴；

所述成像模组用于接收所述反射光并生成图像信息，所述成像模组包括分光镜元件、所述成像透镜组和图像传感器，所述反射光经所述分光镜元件反射入所述成像透镜组，所述成像透镜组将光线聚焦于所述图像传感器；以及

采集目标角膜的多个第二背光圈图像包括控制所述第一运动机构驱动所述光源部件的光线输出端和所述投影盘在所述预设眼轴方向上相对运动第一距离，期间控制所述成像模组对位于所述投影盘的第二侧的角膜进行拍摄并获得所述多个第二背光圈图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其中控制所述成像模组对位于所述投影盘的第二侧的角膜进行拍摄并获得所述多个第二背光圈图像包括：

获取用于placido盘光圈的感兴趣区域；以及

控制所述成像模组对位于所述投影盘的第二侧的角膜进行拍摄并获得所述多个第二背光圈图像，使得不同直径的光圈位于所述感兴趣区域内。

4.根据权利要求3所述的方法，其中获取用于placido盘光圈的感兴趣区域包括：

获取针对相同角膜的多个第三背光圈图像，所述多个第三背光圈图像包括不同直径的光圈；

确定多个光圈的多个直径像素个数；

确定所述多个直径像素个数中的最大直径像素个数；以及

基于所述最大直径像素个数和预设偏移，确定所述感兴趣区域。

5.根据权利要求4所述的方法，其中确定多个光圈的多个直径像素个数包括：

对所述多个第三背光圈图像中的每个第三背光圈图像执行以下步骤：

对所述第三背光圈图像进行二值化处理，生成二值图像；

检测所述二值图像中的连通圆形区域；

以预定像素值填充所述连通圆形区域；以及

确定经填充的连通圆形区域的直径上具有预定像素值的像素个数，作为所述光圈的直径像素个数。

6.根据权利要求1所述的方法，在采集目标角膜的多个第二背光圈图像之前，所述方法还包括：

采集包括所述目标角膜的眼部图像；

确定所述眼部图像中的瞳孔中心点与所述图像采集装置的界面的中心点之间的横向像素偏移与纵向像素偏移；

基于所述图像采集装置的横纵运动距离与所述界面中成像点的像素移动距离之间的预定关系、所述横向像素偏移以及所述纵向像素偏移，确定所述图像采集装置的横向步进电机的横向运动步数和所述图像采集装置的纵向步进电机的纵向运动步数；以及

控制所述横向步进电机移动所述横向运动步数以及所述纵向步进电机移动所述纵向运动步数。

7.根据权利要求3所述的方法，其中生成角膜地形图包括：

对所述多个第二背光圈图像进行偏移矫正，以得到经偏移矫正的多个第二背光圈图像；

将经偏移矫正的多个第二背光圈图像叠加，以生成placido盘光圈图像；以及

基于所述placido盘光圈图像，生成角膜地形图。

8.根据权利要求7所述的方法，其中对所述多个第二背光圈图像进行偏移矫正包括：

对于所述多个第二背光圈图像中的每个第二背光圈图像，执行以下步骤：

在所述感兴趣区域内进行圆形检测；

如果在所述感兴趣区域内检测到圆形，则将所检测到的圆形的圆心作为瞳孔中心；以及

如果在所述感兴趣区域内未检测到圆形，则在所述感兴趣区域内进行椭圆形检测，以确定对应光圈的椭圆中心，作为瞳孔中心；以及

将所述多个第二背光圈图像对应的多个瞳孔中心对齐到预设中心，以得到经偏移矫正的多个第二背光圈图像。

9.根据权利要求8所述的方法，其中在所述感兴趣区域内进行圆形检测包括：

对所述第二背光圈图像进行平滑滤波，以生成经平滑滤波的第二背光圈图像；

对经平滑滤波的第二背光圈图像进行二值化处理，以生成经二值化的第二背光圈图像；

基于预先获取的最大像素个数范围和最小像素个数范围，确定经二值化的第二背光圈图像中用于圆形检测的区域；以及

基于预设敏感度值，在所确定的用于圆形检测与拟合的区域中进行圆形检测。

10.根据权利要求7所述的方法，其中生成角膜地形图包括：

在经过预定中心的子午线上对所述placido盘光圈图像进行高斯卷积，得到卷积结果；

在所述卷积结果中确定多个局部波峰；

对贯穿各局部波峰的线段中的预定数量个像素的灰度值进行拟合，得到多条拟合曲线；

确定各条拟合曲线的最大灰度值所在的位置，作为环中心像素点位置；

确定预定环数内的多个光圈对应的多个环中心像素点位置的平均值，作为placido盘光圈中心；

在以所述placido盘光圈中心的极坐标上，间隔预定角度获取各光圈上环中心像素点位置处的像素，作为特征点；以及

基于获取的多个特征点，生成角膜地形图。

11.根据权利要求10所述的方法，生成角膜地形图包括：

基于光圈的半径与对应标准球的半径之间的映射信息，确定各特征点所在光圈的半径所对应的标准球的半径，作为各特征点对应的反射点的半径；

基于各特征点对应的反射点的半径，获取各特征点对应的多个反射点；

从所述多个特征点中确定第一特征点；

从所述第一特征点对应的多个反射点，确定第一反射点；

对于与所述第一特征点相邻的各第二特征点，从所述第二特征点对应的多个反射点中确定可与所述第一反射点通过预定半径的圆弧连接的第二反射点；

迭代执行以下步骤，直至遍历所有特征点：对于与所述第二特征点相邻的各第三特征点，从所述第三特征点对应的多个反射点中确定可与所述第二反射点通过所述预定半径的圆弧连接的第三反射点，圆弧的起始方向为上一段圆弧的切线方向；以及

基于所确定的反射点，生成角膜地形图。

12.一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-1中任一项所述的方法。

13.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-11中任一项所述的方法。

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