專利名稱：適用于光學相干斷層掃描技術的移動修正和圖像增強的方法和裝置的制作方法
適用于光學相干斷層掃描技術的移動修正和圖像增強的方
法和裝置政府的支持本發(fā)明的全部或者部分獲得NIH的支持，批準文件是R01-EY011289-24和R01-CA075289-13，并與空軍的科研部門簽訂了合同F(xiàn)A9550-07-1-0101和FA9550-07-1-0014。因此，政府享有本發(fā)明的某些權利。相關申請本申請在此要求享有于2010年4月29日提交的第61/329，347號美國臨時申請的利益。所述申請的全部教導通過引證并入本文。
背景技術：
光學相干斷層掃描技術(OCT)通過測量回波的延時和反向散射體或者來自于目標身體的內部或者生物組織(例如，人類的眼睛)的背向反射的光線來獲取橫斷面的圖像和立體數(shù)據(jù)集。物體的相對移動和數(shù)據(jù)采集設備會導致所獲得的圖像的失真和誤差。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個可以效仿的實施方案是一種處理數(shù)據(jù)集的方法。該方法包括在目標函數(shù)的數(shù)值的基礎上進行計算出一個或更多的三維變換式，每一個變換式都與各自的三維數(shù)據(jù)集相關聯(lián)，所述的三維數(shù)據(jù)集代表的是物體上至少部分重疊的區(qū)域，其中所述的計算包括對目標函數(shù)進行評估。在這一實施方案中，目標函數(shù)通過以下兩種方式進行評估，即(a)計算出以下兩者之間的相似度，(i)在處于變換狀態(tài)下的兩個或更多的三維數(shù)據(jù)集或者(ii)在處于變換狀態(tài)下的兩個或更多的經過預處理的三維數(shù)據(jù)集，和(b)對物體相對于成像儀器的移動進行估算。該方法可以進一步包括將至少一個三維變換式應用到其各自的三維數(shù)據(jù)集中，或者應用到與各個三維數(shù)據(jù)集相對應的衍生出的三維數(shù)據(jù)集中，以便獲得至少一個移動修正的數(shù)據(jù)集。本發(fā)明的另外一個可以效仿的實施方案是一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于對數(shù)據(jù)集進行處理，該系統(tǒng)包括計算模塊，在以目標函數(shù)的數(shù)值的基礎上，該計算模塊被配置用于計算出一個或更多的三維變換式，每一個變換式都與各自的三維數(shù)據(jù)集相關聯(lián)，所述的三維數(shù)據(jù)集代表的是物體上至少部分重疊的區(qū)域，其中所述的計算包括對目標函數(shù)進行評估。在這一實施方案中，目標函數(shù)通過以下兩種方式進行評估，即(a)計算出以下兩者之間的相似度，(i)在處于變換狀態(tài)下的兩個或更多的三維數(shù)據(jù)集或者(ii)在處于變換狀態(tài)下的兩個或更多的經過預處理的三維數(shù)據(jù)集，和(b)對物體相對于成像儀器的移動進行估算。該系統(tǒng)可以進一步包括移動修正的模塊，其被配置用于將至少一個三維變換式應用到與各個三維數(shù)據(jù)集相對應的其各自的三維數(shù)據(jù)集中，或者應用到衍生出的三維數(shù)據(jù)集中，以便獲得至少一個移動修正的數(shù)據(jù)集。本發(fā)明的另外一個可以效仿的實施方案是一種非瞬變的計算機可讀介質，在其中 具有指令序列，當通過處理器來執(zhí)行時，在目標函數(shù)的數(shù)值的基礎上，其可以導致處理器開始進行計算出一個或更多的三維變換式，每一個變換式都與各自的三維數(shù)據(jù)集相關聯(lián)，所述的三維數(shù)據(jù)集代表的是物體上至少部分重疊的區(qū)域，其中所述的指令可以導致處理器開始計算出一個或更多的三維變換式，包括指令促使處理器對目標函數(shù)進行評估。在這一實施方案中，目標函數(shù)通過以下兩種方式進行評估，即(a)計算出以下兩者之間的相似度，(i)在處于變換狀態(tài)下的兩個或更多的三維數(shù)據(jù)集或者(ii)在處于變換狀態(tài)下的兩個或更多的經過預處理的三維數(shù)據(jù)集，和(b)對物體相對于成像儀器的移動進行估算。當通過處理器來執(zhí)行時，該指令序列可以進一步導致處理器將至少一個三維變換式應用到與各自的三維數(shù)據(jù)集中，或者用于到衍生出的三維數(shù)據(jù)集中，以便獲得至少一個移動修正的數(shù)據(jù)集。本發(fā)明的又一個可以效仿的實施方案是一種處理OCT數(shù)據(jù)集的方法，該方法包括獲取兩個或更多的三維OCT數(shù)據(jù)集，其代表的是物體上至少部分重疊的區(qū)域，其中至少一個數(shù)據(jù)集是通過一種掃描方式來獲得的，該掃描方式與至少一個其他的數(shù)據(jù)集的掃描方式是互補的，并且通過目標函數(shù)為每一個數(shù)據(jù)集計算出三維的變換式。在這一實施方案中，目 標函數(shù)(a)有利于通過計算獲得的處于變換狀態(tài)下的三維數(shù)據(jù)集之間的相似度，和(b)不利于物體相對于成像儀器的移動。該方法進一步包括將至少一個三維變換式應用到其各自的數(shù)據(jù)集中，以便獲得至少一個移動修正的數(shù)據(jù)集。


以下內容將會通過對本發(fā)明的可以效仿的各種實施方案進行更為詳細的描述而變得易于理解，正如在對應的附圖中所舉例說明的那樣，相似的特征指向各個附圖中相同的部分。這些附圖都不是嚴格按照比例進行繪制的，而是將重點放置在對本發(fā)明的各種實施方案進行解釋說明上。附圖1是光譜/傅里葉的眼科用的OCT裝置的示意圖。附圖2是掃描光源/傅里葉的眼科用的OCT裝置的示意圖。附圖3是對一維(A面)，二維(B面)和三維(C面)的光學相干斷層掃描技術的數(shù)據(jù)集進行解釋說明。附圖4是對光柵掃描方式解釋說明。附圖5是對一維(A面)，二維(B面)和三維(C面)的光學相干斷層掃描技術的數(shù)據(jù)集進行解釋說明。附圖6是對在獲取圖像的過程中采樣失真進行的解釋說明，面A顯示的是掃描儀的坐標，面B顯示的是對應物體在人眼的底片上呈現(xiàn)的采樣位置。附圖7A是人類視網(wǎng)膜中的視神經前端的三維OCT數(shù)據(jù)集的橫斷面圖像。附圖7B是一組人類視網(wǎng)膜中的視神經前端的三維OCT數(shù)據(jù)集的橫斷面圖像，其顯示出各層橫斷面的圖像。附圖7C是人類視網(wǎng)膜中的視神經前端的三維OCT數(shù)據(jù)集的復制圖，其呈現(xiàn)的是立體的復制圖。附圖7D是人類視網(wǎng)膜中的視神經前端的三維OCT數(shù)據(jù)集的復制圖。附圖8是對在獲取圖像的過程中的橫向移動的效果進行解釋說明，面A顯示的是在掃描儀的坐標上的失真的OCT的底部圖像；面B顯示的是在物體坐標上的疊加區(qū)域的重置圖像。附圖9是本文中所描述的可以效仿的實施方案的流程圖。附圖1OA是一張底片，其中由箭頭指示出層疊的快速掃描方向。附圖1OB是一組人類視網(wǎng)膜中的視神經前端的三維OCT數(shù)據(jù)集的橫截面的圖像。附圖1OC是OCT的底片圖像，其顯示出橫向移動的效果。附圖1lA是一張底片，其中由箭頭指示出層疊的快速掃描方向。
附圖1lB是一組人類視網(wǎng)膜中的視神經前端的三維OCT數(shù)據(jù)集的橫截面的圖像。附圖1lC是OCT的底片圖像，其顯示出橫向移動的效果。附圖12對登記和合并的原理進行解釋說明。附圖13是流程圖，根據(jù)本發(fā)明中的可以效仿的實施方案對目標函數(shù)的評估進行解釋說明。附圖14是五張人眼底片的圖片的集合，是用顯示像素的分辨率的五個單位來測量獲得的正面視圖。附圖15是對本發(fā)明中可以效仿的實施方案的登記和合并過程進行的解釋說明。附圖16是對3D移動修正進行的解釋說明面A顯示的是在x方向上的快速光柵掃描的第一個三維數(shù)據(jù)集；面8顯示的是在y方向上的快速光柵掃描的第二個三維數(shù)據(jù)集；面C顯示的是合并后的移動修正圖像。附圖17是對移動修正和數(shù)據(jù)間隙的填充進行的解釋說明面A是第一個6x6mm的立體數(shù)據(jù)集的OCT的底片圖像；面B是第二個6x6mm的立體數(shù)據(jù)集的OCT的底片圖像；面C是合并后的移動修正和填充有立體數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)間隙的OCT底片圖像。附圖18是對任意橫斷面的圖像的提取和改進的信噪比進行的解釋說明面A是第一 OCT橫斷面的圖像，其是從第一個三維數(shù)據(jù)集中提取的；面B是第二 OCT橫斷面的圖像，其是從第二個三維數(shù)據(jù)集中提取的；面(是OCT橫斷面的圖像，其是從登記和合并后的三維數(shù)據(jù)集中提取的。附圖19是對從6x6mm的3D-0CT體積中提取的實際的圓形掃描的解釋說明面A是圍繞視神經的前端區(qū)域的圖像；面B是第一圓形橫斷面圖像，其是從第一個三維體積中提取的；面C是第二圓形橫斷面圖像，其是從第二個三維體積中提取的；面D是圓形的橫斷面圖像，其是從登記和合并后的三維體積中提取的。附圖20是寬視場(12x12mm)的三維數(shù)據(jù)集的OCT的底片圖像。附圖21是對遺失的數(shù)據(jù)進行間隙填充進行的解釋說明，數(shù)據(jù)的遺失是由于在獲取圖像的過程中的閃變所導致的面A是第一個三維數(shù)據(jù)集的OCT的底片圖像；面8是第二個三維數(shù)據(jù)集的OCT的底片圖像；面C是第一和第二立體數(shù)據(jù)集在登記和合并之后形成的三維數(shù)據(jù)集的OCT底片圖像。附圖22是對本文中所描述的移動修正方法進行的解釋說明面A從未經修正的三維數(shù)據(jù)集中提取的OCT橫斷面圖像；面B是從由登記和合并了 6層重疊的三維數(shù)據(jù)集所形成的三維數(shù)據(jù)集中提取的OCT橫斷面圖像。附圖23是流程圖，其根據(jù)本發(fā)明中可以效仿的實施方案對數(shù)據(jù)的提取，分段和定量分析進行解釋說明。附圖24是對相同的目標物體的不相交的數(shù)據(jù)集的獲取和移動修正和合并以評估數(shù)據(jù)集之間的再現(xiàn)性進行的解釋說明。面A是一套第一成對的三維數(shù)據(jù)集的立體復制圖，第一成對的三維數(shù)據(jù)集是通過在X方向上的快速掃描和在Y方向上的快速掃描，和由此產生的第一登記和合并后的三維數(shù)據(jù)集(底部)的三維復制圖來獲得的。面B是一套第二成對的三維數(shù)據(jù)集的立體復制圖，第二成對的三維數(shù)據(jù)集是通過在X方向上的快速掃描和在Y方向上的快速掃描，和由此產生的第二登記和合并后的三維數(shù)據(jù)集(底部)的三維復制圖來獲得的。面C是一套第三成對的三維數(shù)據(jù)集的立體復制圖，第三成對的三維數(shù)據(jù)集是通過在X方向上的快速掃描和在Y方向上的快速掃描，和由此產生的第三登記和合并后的三維數(shù)據(jù)集(底部)的三維復制圖來獲得的。附圖25是對從登記和合并的三維數(shù)據(jù)集中提取圓形的橫斷面的數(shù)據(jù)集進行的解釋說明。面A是附圖24的面A中的登記和合并的第一個三維數(shù)據(jù)集的復制圖。面B是附圖24的面B中的登記和合并的第二個三維數(shù)據(jù)集的復制圖。面C是附圖24的面C中的登記和合并的第三個三維數(shù)據(jù)集的復制圖。面D是附圖25A中的面的三維是的OCT的底片圖像，其具有圓形重疊部分，指示出提取數(shù)據(jù)的位置，以便產生圍繞在視神經前端周圍的組織的第一圓形的OCT橫斷面圖像。面E是附圖25B中的面的三維數(shù)據(jù)的OCT底片圖像，其具有圓形重疊部分，指示出提取數(shù)據(jù)的位置，以便產生圍繞在視神經前端周圍的組織的第二圓形的OCT橫斷面圖像。面F是附圖25C中的面的三維數(shù)據(jù)的OCT底片圖像，其具有圓形重疊部分，指示出提取數(shù)據(jù)的位置，以便產生圍繞在視神經前端周圍的組織的第三圓形的OCT橫斷面圖像。
附圖26A是從第一 XFAST輸入的數(shù)據(jù)集(附圖24A)中提取的視神經的前端周圍的圓形OCT的橫斷面圖像。附圖26B是從第二 XFAST輸入的數(shù)據(jù)集(附圖24B)中提取的視神經的前端周圍的圓形OCT的橫斷面圖像。附圖26C是從第三XFAST輸入的數(shù)據(jù)集(附圖24C)中提取的視神經的前端周圍的圓形OCT的橫斷面圖像。附圖27A是從第一移動修正和合并后的數(shù)據(jù)集(附圖25A)中提取的視神經前端的周圍的圓形的OCT橫斷面圖像。附圖27B是從第二移動修正和合并后的數(shù)據(jù)集(附圖25B)中提取的視神經前端的周圍的圓形的OCT橫斷面圖像。附圖27C是從第三移動修正和合并后的數(shù)據(jù)集(附圖25C)中提取的視神經前端的周圍的圓形的OCT橫斷面圖像。附圖28是由本發(fā)明中可以效仿的實施方案所采用的普通坐標系的示意圖。附圖29是附圖28中的普通坐標系的按順序進行采樣的示意圖。附圖30A是對所顯示的可以效仿的互補式掃描進行的解釋說明，其中的箭頭指示出掃描的方向和掃描的方式是雙向的光柵掃描。附圖30B是對所顯示的可以效仿的互補式掃描進行的解釋說明，其中的箭頭指示出掃描的方向和掃描的方式是單向的光柵掃描。附圖30C對所顯示的可以效仿的互補式掃描進行的解釋說明，其中的箭頭指示出掃描的方向，和一種掃描方式是矩形的，而另外一種掃描方式是正方形的。附圖30D對所顯示的可以效仿的互補式掃描進行的解釋說明，其中的箭頭指示出掃描的方向，和一種掃描方式要大于另外一種掃描方式。附圖30E對所顯示的可以效仿的互補式雙向掃描進行的解釋說明，其中的箭頭指不出掃描的方向，和光柵掃描是非平行的。附圖30F對所顯示的可以效仿的互補式掃描進行的解釋說明，其中的箭頭指示出掃描的方向，和一種掃描方式是光柵掃描，而另外一種掃描方式是圓柱形的環(huán)形掃描。附圖30G對所顯示的可以效仿的互補式掃描進行的解釋說明，其中的箭頭指示出掃描的方向，和由兩種光柵掃描和一種圓柱形的環(huán)形掃描所組成的復式掃描方式。附圖31是具有兩個重疊的成像區(qū)域的人類的視網(wǎng)膜的區(qū)域成像。附圖32是流程圖，其對通過本發(fā)明中的方法的目標函數(shù)來進行評估的本發(fā)明中 可以效仿的實施方案進行解釋說明。附圖33是流程圖，其對通過采用本發(fā)明中的方法的圖像合成程序的可以效仿的實施方案進行解釋說明。附圖34A是具有對偶掃描移動的兩點式的掃描儀器的原理圖，其可以用于實踐本發(fā)明的方法。附圖34B是一種可以效仿的兩點式快速掃描方式，其具有在y方向上的快速掃描。附圖34C是一種可以效仿的兩點式快速掃描方式，其具有在X方向上的快速掃描。附圖35A是具有獨立的掃描移動的兩點式掃描儀器的原理圖，其可以用于實踐本發(fā)明中的方法。附圖35B是一種可以效仿的具有兩個獨立控制的光點的掃描方式，其可以在不同的快速掃描方向上同時獲取兩個光柵掃描數(shù)據(jù)集。
具體實施例方式光學相干斷層掃描技術(OCT)通過測量回波的延時和反向散射體或者來自于目標身體的內部或者生物組織(例如，人類的眼睛)的背向反射的光線來獲取橫斷面的圖像和立體數(shù)據(jù)集。眼科用的OCT的成像儀器的各種實施例在附圖1和附圖2中有所顯示。關于結構與深度之間的軸向掃描或者A-掃描的信息可以通過將光束弓I導到目標的身體或者組織上和測量反向散射體和背向反射光線的回波延時來進行測量而獲得。附圖3A顯示的是一種軸向掃描信號的實施例。在附圖3A中，軸向掃描測量出在z方向上的信號深度比的信息。橫斷面的圖像或者B-掃描可以通過對穿過目標的身體或組織的光束進行橫向掃描并進行連續(xù)的軸向掃描(A-掃描)測量來產生。附圖3B顯示的是二維OCT掃描圖像的實施例，其具有在橫向的X方向上的光束掃描，和具有在位置xl，x2等上進行的連續(xù)軸向掃描測量。這會產生一種二維陣列，該二維陣列代表的是在目標身體或者組織中的x-z平面上的反向散射或者背向反射。這種二維信息可以顯示為不真實的色彩或者灰比圖像。立體的(即，三維的)3D_0CT或者三維的OCT數(shù)據(jù)集可以通過在不同的橫平面上執(zhí)行連續(xù)的橫向B-掃描來產生，用作光柵類型的掃描方式的實施例。附圖3C顯示的是從一系列的橫向掃描中產生的3D-0CT立體數(shù)據(jù)集的實施例，所述的橫向掃描是從沿著X方向(B-掃描)在y方向上的不同位置yl，y2等上執(zhí)行的。這些實施例顯示的是一種三維的數(shù)據(jù)集，其是通過以光柵掃描方式進行的一系列的橫向掃描來獲取的。附圖4是對一種典型的具有慢方向和快方向的掃描方式進行的解釋說明。然而，經過驗證的是，現(xiàn)有很多種其他的掃描方式和方法來獲取3D-0CT的立體數(shù)據(jù)。一般來說，三維的OCT數(shù)據(jù)集是通過在對目標物體進行射束掃描的同時記錄A-掃描的數(shù)據(jù)來形成的。光束是根據(jù)由掃描方式所確定的軌跡來進行掃描的。掃描方式去頂光束在成像目標上的位置，在這些點上，可以連續(xù)記錄A-掃描的數(shù)據(jù)。通常情況下，這會導致OCT數(shù)據(jù)集是由1D，2D，3D數(shù)據(jù)集中的各種像素或者三維像素所組成，正如在附圖5A到5C中所示。附圖5A是反向散射體的密度點，作為軸向位置的函數(shù)，而且其代表的是沿著z方向的一維的軸向數(shù)據(jù)。附圖5B是具有軸向(Z)和橫向(X)的二維數(shù)據(jù)集的示意圖，其中每一個陣列在位置Xi都代表一次A-掃描。附圖5C是具有軸向(Z)和兩個橫向(X和Y)的三維數(shù)據(jù)集的示意圖。三維數(shù)據(jù)集的要素通常是指三維像素。 除此之外，OCT領域內的任何一名普通技術人員都會意識，一般來說，OCT數(shù)據(jù)集可以包含有多個數(shù)據(jù)通道，例如，振幅、強度、相位、偏振、分光鏡信息和多普勒頻移，以及其他的一些。三維數(shù)據(jù)集將從這些數(shù)據(jù)通道中獲得的數(shù)據(jù)值與三維OCT設備或者儀器的坐標系中的各個位置連續(xù)起來。OCT的實施方案OCT可以通過各種不同的實施方案來執(zhí)行，包括I)具有寬帶光源和掃描光的基準延遲線的干涉儀(眾所周知的是，時域監(jiān)測)，2)具有寬帶光源的干涉儀和用于信號監(jiān)測的分光儀(眾所周知的是，傅里葉/光譜域的0CT，光譜雷達，或者以其他名稱命名的類似儀器)或者3)具有波段掃描光源的干涉儀(眾所周知的是，掃描光源/傅里葉域的0CT，光學波段域的成像，或者以其他名稱命名的類似儀器)。附圖1顯示的是一種可以效仿的光譜/傅里葉的OCT成像儀器100，該儀器包括電腦102。附圖2顯示的是一種可以效仿的掃描光源/傅里葉的OCT成像儀器200，該儀器包括電腦202。傅里葉域內的監(jiān)控的實施方案具有極快的獲取速度的優(yōu)勢，而且該實施方案尤其適用于3D-0CT的立體成像。OCT成像中的移動的效果雖然3D-0CT圖像或者立體數(shù)據(jù)集是不能在單個的時間點上獲得的，但是其可以是由以橫向掃描方式執(zhí)行的多次A-掃描的連續(xù)結果所組成，其中每一次的A-掃描都是在不同的時間連續(xù)獲得的，在OCT掃描設備和目標物體之間的相對移動可能在單個的或者在多個的連續(xù)結果之間發(fā)生。附圖6A和附圖6B顯示的是眼睛的視網(wǎng)膜的OCT成像的實施例，其中OCT的掃描方式(附圖6A)受到眼睛運動的影響(附圖6B)。附圖6A顯示的是三維數(shù)據(jù)集(具有固定的z值的XY-平面)的二維子集，在其上具有疊加，示意圖代表的是通過掃描儀坐標系上的掃描儀獲得的數(shù)據(jù)的點集合。附圖6B是人類視網(wǎng)膜的OCT圖像，在其上具有疊加，示意圖代表的是通過目標物體的坐標系上的掃描儀獲得的數(shù)據(jù)的點集合。正如從附圖上可以看到的是，移動導致在目標物體上的OCT的光束位置形成了與通過OCT掃描設備上確定的理想的光束位置所不同的圖像。這種移動對在x_y平面上的光束的橫向位置造成影響。除此之外，這種移動也可以發(fā)生在軸向或者z的方向上。人眼中的OCT成像，眼科用的0CT，是OCT技術的主要的臨床應用。在眼科用的OCT中，軸向移動可能會發(fā)生，這是心跳的結果，其或導致眼內壓的波動。橫向移動可能是產生于患者眼睛凝視方向上的改變，例如，眼球的輕微震動，飄動或者掃視(快速的移動)。移動也可能發(fā)生在X，Y和Z方向上，這是由于在獲取數(shù)據(jù)期間，目標物體(患者)的發(fā)生的頭部或者身體移動所導致的。
附圖7A到附圖7D顯示的是軸向的眼球移動的影響結果，其可以看做是⑶-OCT立體數(shù)據(jù)集的形狀失真。附圖7A顯示的是，由OCT設備在沿著X-方向上獲得的橫斷面。附圖7B顯示的是，三維的XFAST數(shù)據(jù)集是如何從多個的X-方向上的橫斷面中構建的。附圖7C顯示的是，數(shù)據(jù)集的立方體的外部視圖。這一視圖顯示出在沿著y的方向上存在軸向的移動。附圖7D是所述的數(shù)據(jù)集的復制圖。在附圖7A到附圖7D中解釋說明的實施例顯示的是通過在x的方向是通過快速掃描獲得的立體的OCT數(shù)據(jù)集，使用的是附圖6A和附圖6B中所示的掃描方式。橫斷面的圖像可以從3D-0CT的立體數(shù)據(jù)集中提取。一幅橫斷面的圖像是從沿著X方向來提取的，對應的是快速掃描的方向，其具有最小的移動加工，并且能更為精確地代表視網(wǎng)膜的結構和形狀。與之形成對比的是，沿著y方向提取的橫斷面的圖像在軸向方向上具有顯著的移動加工。雖然視網(wǎng)膜的圖像的波形并不能代表視網(wǎng)膜的真實的輪廓，但是其是軸向移動的失真的加工。這一種情況的出現(xiàn)是由于沿著y方向的軸向的掃描是通過與在使用這種掃描方式進行的X方向上的掃描相比的更大的時間間隔來獲得的。在這一實施例中，X方向是沿著快速掃描的方向，在相互靠近的A-掃描之間，其具有較低的時間差。這一方向被稱之為快方向 或者快軸向。y方向是垂直方向，而且也可以稱之為慢方向，原因在于，在相互靠近的A-掃描之間的時間差是較高的。一般來說，軸向移動能夠協(xié)調3D-0CT立體數(shù)據(jù)集的完整性，這是通過在任何一個橫斷面的OCT圖像中形成失真的外形和產生失真來完成的，所述的任何一個橫斷面的OCT圖像是從沿著軸向按時間間隔開的掃描的方向上的立體數(shù)據(jù)集中提出出來。沿著軸向移動的方向，一般來說，在獲取數(shù)據(jù)的過程中會發(fā)生橫向移動。附圖8A和附圖SB顯示的是，橫向移動的結果。附圖8A是人類的眼睛的圖像，這是通過對3D-0CT的立體數(shù)據(jù)集中的像素進行軸向求和計算(沿著A-掃描進行求和計算)來獲得的。這一圖像被稱之為在平面中的圖像，OCT底片圖像，或者三維像素的投影的總和。在軸向上對OCT的強度信號進行求和的過程實質上會采集到所有的反向散射或者背向反射的光線，并形成類似于給視網(wǎng)膜拍照片所形成的圖像。附圖8A中的在平面中的圖像顯示的是快速的橫向眼球移動的結果，正如眾所周知的掃視，即目標物體改變了凝視的方向?？焖俚臋M向移動在平面中的OCT圖像的底片中是明顯的，正如在附圖8A中的箭頭所指示的那樣。這種情況的出現(xiàn)是由于OCT儀器的掃描坐標系所限定的OCT光束的預期橫向位置與由目標物體或者視網(wǎng)膜的坐標系所限定的視網(wǎng)膜的實際位置之間的差異所導致的。這一結果在附圖8B中得到顯示，其中從3D-0CT立方數(shù)據(jù)集中獲得的在平面中的OCT底片的圖像的部分已經被登記在目標問題或者視網(wǎng)膜的坐標系中的實際的位置上。由掃視所產生的快速的橫向的眼球移動可以導致OCT光束對視網(wǎng)膜的重疊區(qū)域部分進行掃描；或者可以導致OCT光束忽略視網(wǎng)膜中的某些區(qū)域，從而形成未經掃描的區(qū)域，或者數(shù)據(jù)集中的間隙。雖然這一實施例顯示出了快速的間斷的眼睛移動的結果，但是，人們都可以理解的是，仍然會存在較小的，慢的和連續(xù)的移動，例如，輕微的顫動或者漂移。所述的這些移動將會形成OCT立體數(shù)據(jù)集的失真和對應的在平面內的OCT底片的圖像。這種失真也可能發(fā)生在軸向的方向以及橫向的方向上。OCT儀器和將要進行成像的目標物體之間的相對移動可以出現(xiàn)在大范圍的應用中，例如，外科手術中的OCT顯微鏡的使用，體內的OCT成像，活體成像，或者在手持的OCT成像儀器中使用。
因此，OCT儀器和將要進行成像的目標物體的身體或者組織之間的相對移動可以協(xié)調OCT圖像或者3D-0CT的立體數(shù)據(jù)集的完整性，以致它們可以準確地表示出將要進行成像的目標物體的身體或者組織的真實的結構。這將簡化對結構的定量測量或者形態(tài)測量以及函數(shù)測量的復驗性，例如，通過OCT的多普勒方法進行的血流量的測量。移動加工也可以協(xié)調精確地完成在不同的時間點上的重復成像的測量的能力，并對隨著時間的流逝所獲得的數(shù)據(jù)進行對比。隨著時間的流逝來準確地完成成像測量的能力對于大部分的涉及診斷或跟蹤病程發(fā)展的OCT的臨床應用是十分重要的。OCT成像中的移動修正所使用的現(xiàn)有技術為了對移動失真進行補償，某些已經在用的OCT儀器采用主動跟蹤的硬件。所述的這些儀器具有各不相同的跟蹤硬件的子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)測量出將要進行成像的目標物體的組織的位置，并修改OCT光束的掃描方式，以致可以對目標物體的組織上所需要的位置進行掃描，即使是在目標物體發(fā)生移動之前。然而，跟蹤硬件也增大了 OCT系統(tǒng)的成本和復雜性。除此之外，在某些情況下，使用跟蹤硬件獲取圖像的時間也被不使用跟蹤硬件來獲取圖像的時間要長很多。 用于移動修正的其他的方法還包括軟件的應用，它們取決于并且以3D-0CT立體數(shù)據(jù)集與移動的自由參考圖像之間的對比為基礎，例如，將要進行成像的目標物體或者組織的照片。在眼科學中，照片指的是視網(wǎng)膜的照片的底片，而且它是一種標準的眼科診斷。由于照片是在一個單一的時間點上獲得的，并產生目標物體的組織的在平面中的圖像，其精確地表示出組織的橫向結構特征。然而，適用于通過使用移動自由參考圖像的3D-0CT立體數(shù)據(jù)集中對移動進行修正的軟件僅限于使用參考圖像中的2D圖像的信息，而不是3D信息。這也限制了移動修正的精度。同樣地，這些技術僅僅是不能用于修正3D-0CT的立體數(shù)據(jù)集中的橫向移動。因此，需要對移動修正的3D-0CT數(shù)據(jù)的方法進行改進提高。所述方法并不需要更多的儀器硬件，并且可以對軸向的和橫向的移動進行有效地修正。然而，存在著這樣一種可能性，即在某些實施方案中使用額外的信息源。舉例來說，為了減少移動修正和登記的計算時間，可以提供一種對移動進行的初步估。本文在此描述的是適用于在光學相干斷層掃描技術(OCT)掃描過程中出現(xiàn)的移動加工進行補償?shù)姆椒ê脱b置?？梢孕Х碌母鞣N實施方案提供了移動損壞的OCT立體數(shù)據(jù)集的精確的和可以再次生成的登記，形成數(shù)據(jù)集而無需移動加工，并且其可以準確地表示出將要進行成像的目標物體的真實結構?？梢孕Х碌姆椒ú恍枰褂靡苿幼杂傻膮⒖紙D像。多個移動修正的立體數(shù)據(jù)集可以合并在一起，以便獲得與各個立體數(shù)據(jù)集相比的具有質量和信噪比都有所改進的立體數(shù)據(jù)集。各種實施方案在獲取數(shù)據(jù)的過程中從移動中的補償遺失的數(shù)據(jù)，而且在與沒有移動修正和合并的情況相比時，其允許獲取大型的數(shù)據(jù)集和較長的獲取數(shù)據(jù)的時間。本文在此描述的是可以修正由于儀器和目標物體的身體或者組織之間的相對移動所導致的3D-0CT立體數(shù)據(jù)集中的移動失真的方法和裝置?？梢孕Х碌母鞣N實施方案也可以登記和結合或者合并多個2D和3D-0CT數(shù)據(jù)集，以形成具有改進的圖像質量和完整性的數(shù)據(jù)集。可以效仿的各種方法是通過在所獲得的數(shù)據(jù)的子集中使用互補的掃描方式得到的第一獲取的多個2D和3D-0CT的立體數(shù)據(jù)集來進行工作的。所獲得的數(shù)據(jù)集的至少其中之一是3D-0CT的立體數(shù)據(jù)集。所獲得的數(shù)據(jù)集中的每一個都具有移動加工?？梢允褂貌煌幕パa掃描方式，它們是被設計用于通過沿著不同的方向或者軌跡來快速掃描目標物體的身體或者組織中更為精確的測量特征?？梢孕Х碌母鞣N方法包括相互儲存各個2D和3D-0CT數(shù)據(jù)集，這是通過傳輸這些數(shù)據(jù)集來實現(xiàn)的，以致它們可以證實已經登記的數(shù)據(jù)集之間的相似度，并對暗含有登記變換的移動進行罰補。由此所獲得的登記的3D-0CT立體數(shù)據(jù)集進行了移動修正，并能夠精確地表示出將要進行成像的目標物體的真實結構。更進一步說，可以效仿的各種實施方案可以結合或者合并多個已經登記的OCT數(shù)據(jù)集，以便形成質量有所提高的數(shù)據(jù)集。結合或者合并之后的數(shù)據(jù)集具有改進的信噪比，降低的斑點噪音和改進的連續(xù)性結構特征。在數(shù)據(jù)集的圖像質量中的上述改進和提高能夠得到要求具有定量評估的各種應用中的結構特征的改良的分隔或者自動測量。正如之前所提到的內容，在掃描的數(shù)據(jù)集的獲取期間的目標物體的組織的移動可以導致間隙的形成(附圖8A和SB)，這是由于目標物體中未經掃描的區(qū)域所導致的。即使是在各個所獲取的數(shù)據(jù)集是遺失的數(shù)據(jù)的情況下，登記和結合或者合并不同的數(shù)據(jù)集的可以效仿的各種方法也可以大致上完善數(shù)據(jù)集的形成。值得注意的是，移動的修正數(shù)據(jù)的合并是不需要的。經過移動修正但沒有合并的數(shù)據(jù)集可以通過使用本文中所描述的方法來產 生，以便獲得在數(shù)據(jù)的拓撲，結構，功能和形態(tài)信息方面的改進的精度。在大部分的應用中，3D-0CT立體數(shù)據(jù)集的大小，以及圖形的獲取時間，都受限于目標物體與OCT掃描儀之間的相對移動。這種相對移動的來源可以是被掃描的目標物體的移動，OCT設備本身的移動，例如，儀器不穩(wěn)定時或者是一種手持式的OCT設備，或者可以是以上所述的各種移動來源的結合。移動可以導致圖像的失真，以及由于目標物體上未經掃描的區(qū)域所形成的不完整的數(shù)據(jù)集。舉例來說，在眼科學中，由于患者的眼球運動和眨眼的動作，獲取數(shù)據(jù)集的時間通常限制為幾秒鐘的時間。各種實施方案可以實現(xiàn)移動修正和立體數(shù)據(jù)集的登記以及從多個所獲取的數(shù)據(jù)集中產生大致完整的數(shù)據(jù)集。這些特征可以得到非常大的數(shù)據(jù)集，以及能夠顯著地增加獲取可用數(shù)據(jù)的成像時間。大部分的臨床應用需要大量的3D-0CT立體數(shù)據(jù)集的測量特征。在眼科學中，視網(wǎng)膜的神經纖維層的厚度，視網(wǎng)膜的厚度或者節(jié)細胞層的厚度的定量測量對于青光眼，綠內障的疾病程度的診斷是有用的，并且也有助于治療。對于其他特征的定量測量，例如，損傷的結構和大小，包括例如，玻璃疣，視網(wǎng)膜下積液或者脈絡膜的血管隔膜的損傷，都是重要的指標，以指示出與年齡相關的黃斑部的退化。定量測量的精度和可再現(xiàn)性受到3D-0CT立體數(shù)據(jù)集的精度和質量的限制。由于立體數(shù)據(jù)集相對于真實結構的失真意味著定量測量是在錯誤的位置上進行的，代表著目標物體的真實結構的3D-0CT立體數(shù)據(jù)集的精度是非常重要的。更進一步說，移動以及由此所導致的失真在不同的立體數(shù)據(jù)集中是各不相同的，降低了定量測量的可再現(xiàn)性。通過對真實的組織結構進行移動修正和精確的立體成像，和通過在移動之前獲取完整的數(shù)據(jù)集，各種可以效仿的實施方案能夠提高定量測量的精度和可再現(xiàn)性。除此之外，通過提高成像質量，性能和定量測量的精度都可以得到進一步的提高。大部分的臨床應用需要在多個不同的時間點上進行成像，例如，在不同的時間內進行的不同的檢驗，其后是立體數(shù)據(jù)集的信息和不同的時間點的數(shù)量對比。這些應用包括跟蹤疾病過程和進行治療。除此之外，在小的動物模型中的成像也是一種重要的制藥研究和藥劑研發(fā)的方法。隨著時間的流逝更為精確地跟蹤微小的變化的能力可以提高這些研究的效率，這是通過減少所需動物的數(shù)量或者減少研究微小變化的所需的時間來獲得精確的測量來實現(xiàn)的，其具有顯著的統(tǒng)計性意義?？梢孕Х碌母鞣N實施方案可以在各個不同的時間點獲得3D-0CT立體數(shù)據(jù)集，以便進行相互登記。在不同的時間點上的立體數(shù)據(jù)集的登記可以將立體數(shù)據(jù)集與數(shù)據(jù)集之間的變化的精確的定量測量進行精確對比。在這樣的應用中，值得注意的是，不同時間點上的數(shù)據(jù)集可以相對于實際的組織結構進行登記，也可以相互進行登記。然而，從不同的時間點上獲得的數(shù)據(jù)集不是必須要合并或者結合在一起的，但是可以用作對測量變化的定量測量技術的輸入。所述的這些改變指示出病程或者相應的治療。可以效仿的各種實施方案包括適用于對在光學相干斷層掃描技術(OCT)中在獲取信息的過程時目標物體或者儀器的移動所導致的移動加工進行補償?shù)姆椒ê脱b置?？梢孕Х碌母鞣N實施方案也可以包括合并從多個體積掃描中得到的數(shù)據(jù)的各種方法和裝置。本文中所描述的可以效仿的各種實施方案是以眼科用的OCT成像為背景內容的，但是，人們也意識到，所述的各種實施方案也可以適用于其他的應用。 一般來說，掃描成像設備，例如，0CT，并不能一次性地獲得全部的數(shù)據(jù)。而是，通過連續(xù)地對目標物體進行采樣，在不同的時間點上進行連續(xù)的軸向掃描或者A-掃描來獲得數(shù)據(jù)。在對人的眼睛或者視網(wǎng)膜進行活體掃描時，眼球相對于儀器的移動在獲取數(shù)據(jù)的過程中是常見的。由于這種移動的出現(xiàn)，目標物體的區(qū)域并不能實現(xiàn)均勻地采樣(附圖6A和附圖6B)。其結果就是移動加工對所獲取的數(shù)據(jù)的結構(附圖7A到附圖7D)和完整性(附圖8A和附圖8B)產生影響。各種實施方案可以是(i)通過大致相同的目標物體的區(qū)域的兩個或更多的移動失真的獲取信息來補償這些移動加工，但是并不改變采樣或者掃描方式，(ii)將修正后的數(shù)據(jù)合并到改進的數(shù)據(jù)質量和形態(tài)精度的增益數(shù)據(jù)中。附圖9是一幅流程圖，其對本發(fā)明中的方法900的可以效仿的實施方案進行了解釋說明。方法900可以通過，例如，附圖1中所示的設備100的電腦102，或者附圖2中所示的設備200的電腦202來執(zhí)行。方法900包括至少以下操作902 :獲取圖像；904 :處理數(shù)據(jù)；906 :估算移送；908 :產生數(shù)據(jù)集的登記(移動修正);以及910 :結合數(shù)據(jù)(合并)。本文中所描述的一種移動修正的有用的實施方案是利用輸入體積的數(shù)據(jù)的空間相關性和/或時間結構來監(jiān)測失真，并估算出目標物體和掃描儀之間的相對移動。之后，這一移動信息可以用于構建各個體積的無失真的視圖或者數(shù)據(jù)集。然后，這種無失真的數(shù)據(jù)集或者體積可以結合或者合并為單一的體積，其既可以是無移動加工，又可以具有改進的圖像質量。通過使用附圖1OA和附圖1lA中所示的三維數(shù)據(jù)集，附圖12顯示出兩個數(shù)據(jù)集的移動修正和合并操作的概況。人們意識到，移動修正和合并可以產生不止兩個數(shù)據(jù)集。獲取圖像為了對體積中發(fā)生的眼球移動進行評估和補償，以及對各個數(shù)據(jù)集之間的間隙進行填充，可能會需要兩個或更多的體積，其中至少兩個體積的其中之一具有這樣一種掃描方式，即該掃描方式被認為是與至少一種與另外一個立體數(shù)據(jù)集是相關聯(lián)的掃描方式是互補的。在這一可以效仿的實施方案中，其要求數(shù)據(jù)使用的是光柵掃描，如果出現(xiàn)一種光柵掃描的快速掃描方向與另外的光柵掃描的快速掃描方向是接近的或者是形成90度角并使得快速掃描的方向實質上是垂直相交的情況，兩種光柵掃描方式是互補的。實質上，這也就是指與90度角的絕對差值不會超過10度。附圖1OA對掃描方式進行了解釋說明，其中光柵掃描的快速掃描方向是在X的方向上，被稱之為X快速掃描方式。附圖1lA對一種互補的掃描方式進行解釋說明，其中快速掃描的方向是在y方向上，被稱之為Y快速掃描方式。在這一實施例中，體積的快速掃描方向在OCT設備的坐標系中實際上是相互垂直的。通過這種方式所獲得的結果是，互補的垂直相交的體積受到移動的不同的影響，這會提高改進移動的修正。人們可以理解的是，快速掃描的方向不是必須與OCT設備的坐標系中的X和y方向是一致的，但是可以圍繞OCT設備的坐標系的橫平面進行任一角度的旋轉。在這一特定的可以效仿的實施方案中，OCT設備中與每一個體積的掃描方式相關聯(lián)的中央坐標系的A-掃描的采樣位置的集合是相同，或者可以替換的是，位置上的相同的網(wǎng)格可以在繪圖上進行方便地標示。采樣位置的可以在繪圖上方便地標示的實施例是兩種垂直相交的光柵掃 描覆蓋了掃描坐標系中的相同區(qū)域，但是掃描方式具有在快方向和慢方向上的不同數(shù)量的A-掃描。在臨床診斷實踐中所采用的掃描方式通常包括與慢方向相比的在快方向上的更多的A-掃描，從而平衡采樣密度與收集時間和數(shù)據(jù)集的尺寸。當在快掃描方向和慢掃描方向上的A-掃描出現(xiàn)不同數(shù)量時，數(shù)據(jù)可以通過再次采樣或者內插以作為過程中的中間步驟的方式來繪制到位置的通用網(wǎng)格中。舉例來說，在與慢方向相比快方向上具有更多的A-掃描特定的情況下，OCT數(shù)據(jù)可以沿著快方向就行再次采樣，以致在快方向上的采樣點的數(shù)量變得與在慢方向上的采樣點的數(shù)量一樣多。對于任何一種給定的掃描方式而言，存在著每一個A-掃描與設備中央的坐標系，以及A-掃描的近似時間的成像結合。A-掃描的成像時間可以用作獲取體積的起始點的參考，舉例來說，或者其他時間參考點?？梢孕Х碌膶嵤┓桨甘褂玫氖乾F(xiàn)有技術，該現(xiàn)有技術中的A-掃描被收集。然而，時間信息不是必須由OCT設備本身來提供的，其可以通過掃描方式的計算來獲得，而無需使得OCT設備能夠明確支持A-掃描的時間記時功能。因此，人們可以理解，對于本文在此所描述的實踐方法和設備來說，A-掃描的明確記時并不是必須具備的。在可以效仿的實施方案中，在至少兩種掃描方式中獲得的3D數(shù)據(jù)集是互補的。因此，采樣位置中貫穿的序列在輸入數(shù)據(jù)集的至少兩個掃描方式之間是不同的。在此所描述的方法和裝置使得掃描方式的使用與信息相關聯(lián)，以改進移動修正。在附圖1OB和附圖1lB中所示的是輸入數(shù)據(jù)集的實施例，其分別顯示出在X方向上的掃描重點和在y方向上的掃描重點所獲取的數(shù)據(jù)。這兩種體積都顯示的是實際的目標物體的結構和外形的失真視圖，并在沿著各自的快軸上的輕度失真，和在沿著慢軸或方向上的相對嚴重的失真?？梢杂^察到的移動特征與掃描方向的相互關系的發(fā)生是由于移動的失真影響在較短的時間內是較小的結果。對于兩個互補的數(shù)據(jù)集(附圖1OC和附圖11C)而言，數(shù)據(jù)中的斷續(xù)或間隙在OCT底片成像中是可以看到的。如果存在著可以導致需要對目標物體的相同區(qū)域或者對目標物體的全部失蹤區(qū)域進行再次掃描的快速移動的情況，就有可能出現(xiàn)斷續(xù)。其暗含的意思是，OCT數(shù)據(jù)是在整個處理過程的至少一個階段中獲得的。本文中描述的系統(tǒng)和方法也可以事先對所獲得的OCT數(shù)據(jù)進行處理。數(shù)據(jù)的預處理在獲得初始體積之后，可以對數(shù)據(jù)進行若干可選用的預處理步驟。預先處理可能會產生計算時間，以及提高移動修正結果的質量。通常情況是，只有被體積所覆蓋的部分區(qū)域包含由相關的結構信息。舉例來說，在大部分的情況下，只有整個軸范圍的子區(qū)域含有將要成像的目標物體的組織的圖像數(shù)據(jù)，而且在該區(qū)域之外的地方看不到具有鑒別性特征的組織結構，原因就在于目標物體僅僅是覆蓋了 OCT設備的軸范圍的子集部分。因此，移動修正上的負載的區(qū)域位于子區(qū)域之中，其中含有目標物體的信息。位于負載的區(qū)域之外的部分，目標物體的信息可以是裸露在軸向的方向上的，這樣是為了減少數(shù)據(jù)的尺寸和計算時間或者計算復雜性。 為了提高計算速度和減少記憶儲存的要求，數(shù)據(jù)也可以通過在軸向上向下對體積進行取樣的方式來減少。在可以效仿的實施方案中，向下取樣是通過使用高斯消去法來進行的。然而，人們可以理解的是，也可以采用其他的方法來進行向下取樣。向下取樣可以重復進行若干次。在橫向上的分辨率并不會受到該步驟的影響。經過驗證的是，該步驟是可以選用的，而且也可以在需要非常精確的軸向分辨率的應用中省略。OCT圖像中出現(xiàn)的斑點噪音會降低圖像的相似度測量的精度。因此，有效的噪音抑制可以獲得質量更好的結果。為了避免在出現(xiàn)急速的眼球移動的體積位置上的降噪加工，可以在每一個B-掃描中分別使用中值濾波，而不是使用3D技術。典型的是，在可以效仿的實施方案中，可以使用3或5個二次方的中值窗口。人們可以理解的是，也可以使用不同的降低噪音的方法，例如，ID或者3D的中值濾波，或者1D，2D或者3D各向異性的分散或者其他方法。同樣地，也可以執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的強度的正態(tài)化。在可以效仿的實施方案中，可以采用均方差的正態(tài)化，其產生具有零平均值和變量的其中之一的數(shù)據(jù)。然而，經過證實的是，其他的正態(tài)化的方法也是可以使用的，而且可以在振幅、強度或者數(shù)據(jù)的其他數(shù)量特征上執(zhí)行正態(tài)化。這種操作可以在整個體積中執(zhí)行?？梢赃x擇的是，數(shù)據(jù)可以在每一個A-掃描基礎上進行正態(tài)化，如果體積的亮度上出現(xiàn)不均勻的變化，那么其將是十分有用的。在OCT儀器的軸距的敏感度發(fā)生顯著變化時，這種情況就會出現(xiàn)。同樣地，如果出現(xiàn)OCT數(shù)據(jù)集的漸暈加工，那么就會出現(xiàn)明亮度、信號強度或者數(shù)據(jù)值的變化，其會在視網(wǎng)膜成像的過程中出現(xiàn)，當OCT光束至少部分被虹膜或者在眼睛的瞳孔周圍的組織所阻礙時。同樣也可以進行以已知的敏感度vs.深度校核為基礎的A-掃描數(shù)據(jù)值的收集。其暗指的是，OCT數(shù)據(jù)可以在加工處理的過程中的至少一個步驟中進行任意的預處理。本文在此所描述的系統(tǒng)和方法也可以在預先處理的數(shù)據(jù)和處理這數(shù)據(jù)的過程中使用。移動評估可以效仿的各種實施方案通過使用登記程序對掃描程序中的目標物體和OCT系統(tǒng)之間的相對移動進行評估。目標函數(shù)被進行最優(yōu)化(根據(jù)方程式進行最大化或者最小化)。目標函數(shù)要考量兩個或更多的輸入數(shù)據(jù)集的體積之間的相似度。輸入數(shù)據(jù)的空間-時間結構也是需要考量的。登記程序為每一個產生多種變換式或者變位場。在每一個變位場中的每一個矢量都是與目標物體的坐標系2D柵格中的位置或者目標物體的空間或者通用的移動修正空間相關的。在該部分的內容中，2D柵格意味著當柵格點本身具有三維坐標系時，柵格點就會形成平面。因此，在柵格中僅僅是存在兩個自由度。柵格點的位置與OCT設備的坐標系中的采樣位置的常見集合是相互對應的，并在移動的修正空間中繪制出來。每一個變換式或者變位場都是由這種2D的目標物體空間的柵格中的三維矢量組成的，分別由x，y和z的位移來表示。對于每一個體積和目標物體的空間柵格點來說，對應的位移矢量被用作對相關數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)進行采樣的補償，其被限定在OCT設備的坐標系中相對于OCT設備的坐標系的位置上，與目標物體的空間柵格點相對應，以便產生以內插值替換的A-掃描的相等值。正是由于該原因，如果為該位移找到適當?shù)闹?，變位場就可以與圖形的再次采集技術結合使用，以便繪制出與OCT數(shù)據(jù)集相關聯(lián)的圖表，所述OCT數(shù)據(jù)集來自于未經修正的OCT設備的坐標系與通用的，移動修正的目標物體的坐標系。因此，在所獲得的OCT數(shù)據(jù)集中出現(xiàn)的修正移動的目的可以通過發(fā)現(xiàn)每一個相關聯(lián)的變位場中所述的合適的 數(shù)值來實現(xiàn)。目標函數(shù)及其最優(yōu)化為了計算出變換式(變位場到失真的數(shù)據(jù)體積)，產生代表著登記目的的目標函數(shù)，并通過數(shù)值計算技術進行最優(yōu)化。目標函數(shù)本身采用的是變位場的估計值的子集，其中的每一個都是惟一地與一個所獲取的數(shù)據(jù)集相關聯(lián)的，作為參數(shù)和產生輸出的單一的實值，正如附圖13所示。附圖13是一幅流程圖，該流程圖顯示的是對本發(fā)明中的方法所采用的可以效仿的功能函數(shù)進行評估的程序1300。在步驟1302a，1304a，1306a中，變換式1，數(shù)據(jù)集I和掃描方式I分別作為輸入。在步驟1308a中，變換式I被施加到數(shù)據(jù)集I中以便獲得經過變換的數(shù)據(jù)I。在步驟1302b，1304b和1306b中，變換式2，數(shù)據(jù)集2和掃描方式2分別作為輸入。在步驟1308b中，變換式2被施加到數(shù)據(jù)集2中以便獲得經過變換的數(shù)據(jù)2。在步驟1312中，變換式1，數(shù)據(jù)集I和掃描方式I分別與變換式2，數(shù)據(jù)集2和掃描方式2進行對比，從而補償目標物體和掃描儀器之間的被評估的移動。在步驟1314中，經過變換的數(shù)據(jù)I和經過變換的數(shù)據(jù)2進行對比，從而證實兩個經過變換的數(shù)據(jù)集之間的相關性。在步驟1316中，目標函數(shù)通過對補償和相關性的移動評估的相關的強度來進行估計。程序1300還可以包括額外的步驟，在N的變換式C，在N的數(shù)據(jù)集c和在N的掃描方式c中操作。由于沒有總損失，該實施方案限定較低的目標函數(shù)值在最優(yōu)化的環(huán)境中是較好的。因此，最優(yōu)化的程序是由發(fā)現(xiàn)變位場的適當集合所組成的，變位場的適當集合會導致目標函數(shù)的值，而較小的值指示出變位場的更為適當?shù)募稀Ｄ繕撕瘮?shù)具有兩個目標(1)證實經過變換的數(shù)值之間的高的相關性和(2)對由于變位場或者變換式所形成的移動進行補償。所獲取的每一個數(shù)據(jù)集都是可能由多條數(shù)據(jù)通道組成，限定在OCT設備的中心坐標系的數(shù)據(jù)點的離散柵格中，正如附圖5所示。當變位場被應用到來自于原始的或者經過處理的OCT數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)值上時，變換式的補償通常不會形成坐標，在此來自于輸入數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)將會從精確排列在其自身的離散柵格位置上，而在柵格的位置之間進行繪制。正是由于這一原因，可以使用圖像的內插值技術來在與柵格位置相關的數(shù)值之間進行內插，從而使得任意位置可以從數(shù)據(jù)中采樣出來?？梢孕Х碌膶嵤┓桨覆捎玫氖侨伟柮滋貥訔l插值。這種插值方案的執(zhí)行仍舊是經濟劃算的，這就可以進行平穩(wěn)的一階導數(shù)的計算，其對于將要在后面執(zhí)行的非線性的最優(yōu)化來說是有利的。經過驗證的是，在計算速度和應用的性能要求的基礎上，也是可以采用其他的內插值技術的。當結構數(shù)據(jù)是來自于輸入或者經過預處理的數(shù)值時，例如，強度的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)被繪制到常用的使用了具有適當?shù)臄?shù)值的變位場移動修正物體空間中，這一結果性的繪制而成的各個數(shù)據(jù)集很有可能是相互彼此類似的。從另外一個方面說，如果變位場沒有進行適當?shù)挠嬎?，有可能出現(xiàn)的情況就是，多個數(shù)據(jù)集之間的所繪制的結構性數(shù)據(jù)具有較少的相似度。因此，目標函數(shù)的一部分將會支持經過變換的結構立體數(shù)據(jù)的集合之間的高的相似度。經過變換的和用于測試相似度的數(shù)據(jù)可以直接來自于輸入的數(shù)據(jù)集。在這樣一種情況下，即一個或更多的處理步驟被應用到輸入的數(shù)據(jù)集中，從而產生經過預處理的數(shù)據(jù)集，變換式的應用和類似的評估也可以在經過預處理的數(shù)據(jù)集中執(zhí)行。體積數(shù)據(jù)通過繪制結構性數(shù)據(jù)的數(shù)值來進行變換，結構性數(shù)據(jù)的數(shù)值與所獲取的數(shù)據(jù)集相關聯(lián)，所獲取的數(shù)據(jù)集使用的是各自的變位場，其被輸入到目標函數(shù)中。對于每一個柵格位置而言，經過繪制的A-掃 描數(shù)據(jù)之間的逐漸增加的較高的相似度漸漸降低的數(shù)值被進行計算，并累加到全部的柵格位置上。在可以效仿的實施方案中，平方和的差值(SSD)方法被用于計算這些數(shù)值。在僅僅獲得兩個數(shù)值的情況下，這兩個數(shù)值之間的類似繪制的數(shù)據(jù)被減去并直接進行平方，以便形成相似度的指示。在獲得不僅僅是兩個數(shù)值的情況下，可以產生繪制的數(shù)值之間的成對數(shù)據(jù)集，對每一對數(shù)據(jù)集進行SSD計算，而且在所有的數(shù)據(jù)對中進行數(shù)值累加。對成對數(shù)據(jù)進行選取，以致出現(xiàn)由成對數(shù)據(jù)形成的連接的圖形結構，從而所有的體積都至少是連接在一起的。這意味著當從任何一個體積開始時，任何其他的體積都可以通過穿越體積之間的成對數(shù)據(jù)來獲得。一般來說，相對移動發(fā)生在獲取數(shù)據(jù)期間，在目標物體上的位置掃描不同于沒有出現(xiàn)移動的情況，而且取決于包含在其中的特定的移動。然而，相對移動的速度和加速度都是有限的，而且位置也是根據(jù)隨時間變化的速度的結合情況來確定的。正是由于這樣的原因，在掃描儀和目標物體之間的位置變化的所預期的幅值是與時間總量相關聯(lián)的，時間總量通過所獲取的不同的數(shù)據(jù)樣本。各種實施方案結合了關于掃描方式的信息以便提高移動修正?？梢赃M行假設的是，在儀器和目標物體之間的相對移動具有有限的范圍、速度、力口速度和頻率。相對位置是及時地構成相對速度所必須的，而且還有自然規(guī)律對在某一時幀中的相對位置的變化進行限制。移動評估的第二個目標是確定評估的變換式被發(fā)現(xiàn)了，是以與被考慮到的數(shù)據(jù)獲取過程的相繼方面所關聯(lián)的空間-時間結構的方式來發(fā)現(xiàn)的。因此，移動被及時地進行平整。在可以效仿的實施方案的情況下，移動可以表示為變位場相對于時間結構信息的衍生物?？梢孕Х碌母鞣N實施方案為功能函數(shù)增加了所謂的歸整器，從而包括對形成的移動進行補償?shù)墨@取程序中的現(xiàn)有技術。這種歸整器計算出所有的柵格點的總和，以及變位場矢量的衍生物的L2標準的平方的總數(shù)值，變位場矢量是與每一個變位場的時間相關的。可以使用有限差或者其他的方法來對衍生物進行近似計算。用于處理橫斷面和軸向移動相異性的因素是通過內插獲得的，其在進行所述的L2標準平方之前對時間導數(shù)的軸向尺度進行規(guī)劃。人們可以理解的是，本文在此所描述的方法和系統(tǒng)也可以采用也會對所形成的移動進行補償?shù)钠渌麣w整器的方程式。為了獲得好的移動修正的結果，兩個事先規(guī)劃好的目標，即，結構的相似度和平穩(wěn)移動目標，將不會被分別進行考慮。優(yōu)選的是，包括這兩個目標之間的平衡。一種方法是從兩種關系紅構建目標函數(shù)，兩種關系中的每一個都代表著一個目標，然后將兩個目標(目標，或者測量)相加。在進行相加之前，積極因素可以應用到兩個目標的其中之一上，從而提供相對加權。這樣因素可以調整用于最佳的性能，而且一般來說是以輸入體積的確定的集合和其他的設置為基礎的。然而，在實踐中，作為結果的移動修正的質量在歸整器的加權因素的寬的范圍之內是非常穩(wěn)定的。為了發(fā)現(xiàn)移動評估，目標函數(shù)必須相對于體積的變位場進行最優(yōu)化?？梢孕Х碌母鞣N實施方案采樣線性搜索，其是以類似牛頓的非線性的優(yōu)化器為基礎的，例如，有限的儲存的Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shannon技術。然而,經過證實的是,大部分的其他最優(yōu)化技術都是可以采用的。人們也能理解的是，最優(yōu)化本身可以在任何時間終止，舉例來說，執(zhí)行時間的完成，或者是由于當前的估計值被認為是足夠好的或者是接近最優(yōu)的。也可以 使用其他的終止標準來實踐本文在此所描述的方法和設備。一般來說，這種和其他類型的非線性的優(yōu)化器僅僅是趨于同起始點周圍區(qū)域的局部優(yōu)化的。為了找到接近總體優(yōu)化并減少計算時間的解決方案，采用了多分辨率的方法。目標函數(shù)的復雜性被降低了若干次，通過每一個多分辨率的方程式，可以稱之為級。在實踐中，通常使用5級多分辨率就足夠了，但是，這取決于輸入的數(shù)據(jù)集的實際參數(shù)和特征。從一級評估都更為復雜的級別上的繪制到變位場上的變換式被公式化。出于進行計算的目的，與每一個體積相關的變位場的數(shù)據(jù)都被處理為3通道的2D圖像，一個通道是用于位移矢量的每一個維度，在目標物體的坐標系中的通用柵格中。之后，可以使用標準圖像的內插技術來產生較高的分辨率以代表這一場域。起初最優(yōu)化的問題是最為復雜的。降低復雜性是通過對數(shù)據(jù)集本身進行再次采樣來完成的，并把時間結構信息與少量的柵格點關聯(lián)起來。圖像數(shù)據(jù)中的逐漸減少的數(shù)據(jù)導致所謂的分辨率金字塔，正如附圖14所示。最優(yōu)化首先在粗糙的金字塔上執(zhí)行，直到達到最優(yōu)化為止，或者某些重復已經執(zhí)行完畢為止，或者沒有發(fā)現(xiàn)更好的參數(shù)為止。然后，解決方案繪制到下一級中，由于使用了向上采樣的方式，其變得更為復雜。來自于完整級別的結果為下一個多分辨率的最優(yōu)化步驟形成初始化。最優(yōu)化程序繼續(xù)進行新的級別和初始換。一旦程序結束，結果就繪制到下一個適當?shù)亩喾直媛实募墑e中。程序被重復進行，直到最初的分辨率的最優(yōu)化程序已經完成為止。完整的最優(yōu)化程序的結果是一組變位場，其中之一是用于每一個體積的，其也可以是為體積進行所考慮的移動評估。形成登記的(移動修正)數(shù)據(jù)集在對變換式或者變位場進行評估之后，一個或更多的移動修正數(shù)據(jù)集被構建起來。移動修正的數(shù)據(jù)是通過將對應的計算獲得的位移應用到一個或更對的輸入數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)通道中形成的，例如，強度、多普勒頻移或者其預處理形式，這取決于特定的應用。并非是明確需要構建登記的數(shù)據(jù)集，而是根據(jù)要求，數(shù)據(jù)也可以通過將變換式應用到數(shù)據(jù)集上的方式來部分構建。
這些移動修正后的數(shù)據(jù)集可以隨意地用在將要在下文中所描述的數(shù)據(jù)合并的步驟中。并非是必須的情況是，合并數(shù)據(jù)集和移動修正后的數(shù)據(jù)集也可以在它們本身中使用，而無需進行合并，盡管合并在提高圖像質量方面具有優(yōu)勢。數(shù)據(jù)組合(合并)之前的移動補償為每一個獲得的體積計算出變位場。變位場在獲取數(shù)據(jù)期間塑造出目標的移動。每一個變位場對于相關聯(lián)的失真數(shù)據(jù)集的應用都會產生在共用空間中的移動補償數(shù)據(jù)集。之后，某些可以效仿的實施方案將這些獨立的數(shù)據(jù)集集合在一起從而形成較高的質量。在登記的體積中的數(shù)據(jù)樣本的相對質量在這一過程中都是被考慮到的。附圖15顯示出本發(fā)明的可以效仿的合并過程的原理示意圖，其使用的是兩個體積登記的實施例。需要特別說明的是，附圖15是一幅通過掃描獲得的人眼的OCT圖像的疊加圖印，掃描采用的是相交的慢和快方向，掃描XFAST和掃描YFAST。之后，每一種掃描都進行登記(即， 圖像的解析特征被標注在絕對坐標上，獨立于目標物體的位置的掃描設備)，形成登記的掃描XREG和YREG。最后，正如本文所描述的那樣把登記的掃描合并在一起。從移動評估來看，輸入的數(shù)值進行轉換，以便產生登記的數(shù)值。之后，這些數(shù)值通過它們之間的三維像素的加權總和結合在一起。雖然某些實施方案使用了這一技術，人們也已經意識到，其他的用于數(shù)據(jù)的結合或者合并的技術也是可行的。由于儀器和目標物體之間的相對移動，以及在獲取數(shù)據(jù)期間的按照順序進行的采樣的緣故，目標物體是在變化的范圍內進行采樣的。目標物體的區(qū)域范圍可以是經過若干次掃描的(重復采樣)，或者根本就沒有進行掃描(無采樣)的。這一情況在附圖8B中有所解釋說明。在沒有采樣的區(qū)域中，移動補償期間出現(xiàn)的間隙都是從輸入的數(shù)據(jù)中的鄰近的A-掃描進行了內插值，當把數(shù)據(jù)繪制到通用的目標物體的空間中時。因此，這些強度數(shù)值并不能代表真實的獲取數(shù)據(jù)，但是信息是來自于附近區(qū)域的。然而，如果多個數(shù)值被結合或者合并在一起的話，未經采樣的未經掃描的區(qū)域都會顯著地減少，這是喲與來自其他體積的數(shù)據(jù)在單個體積中的未經掃描的區(qū)域中的大部分上是更有可能被使用到的。有可能的情況是，通過直接平均的方式來把移動補償?shù)臄?shù)值結合在一起，S卩，把將要被合并的N體積的加權設定為1/N。然而，被繪制到目標物體的空間柵格的某一位置上以填充在輸入的體積上的對應的孔上的三維像素隨后就會具有與A-掃描相對比的含有真實的目標數(shù)據(jù)的相同貢獻。這一方法可能會導致圖像質量的局部弱化。一種檢查出數(shù)據(jù)中的孔(空洞)的方法是尋找在初始體積中的區(qū)域，其是從最終登記的體積的產生過程中的其他不止體積中采樣獲得的。這種測量被稱之為采樣密度，其與在登記的體積中的每一個A-掃描是相同的。相對高的采樣密度是一種指標，其指示出輸A的體積中的區(qū)域被用于對登記的體積中的間隙進行填充。如果在登記的體積中的三維像素是能夠過完整采樣或者在輸入的體積區(qū)域之外的部分采樣來產生的話，樣本質量的二個指標是通過評估來確定的。這種測量被稱之為采樣效力。一種用于計算采樣密度的評估的方法是首先形成2D圖像，該2D圖像具有可以是對應的體積的x/y尺寸的若干倍(例如，4倍)的尺寸，以便將圖像的所有像素初始化到非常小的正值。圖像的較大尺寸被用于達到亞像素的某一準確度，舉例來說，因子4將會提供準確度的2個額外單位。該圖像代表的是初始體積的二維的面積區(qū)域，初始體積對應于A-掃描的二維柵格。通過額外地繪制核心的方式來完成評估，舉例來說，高斯截短曲線，以為每一個樣本形成這樣的圖像，該圖像可以用于產生登記的結果。繪制本身是通過將核心確定在采樣的中心位置上，并把核心的數(shù)值加入到密度評估圖像的數(shù)值中。如果核心是部分位于圖像之外的話，仍舊將數(shù)據(jù)增加到最近的邊緣像素上，這是為了把體積的采樣路徑的行為進行鏡像。為了在加權計算中使用這些評估圖像，它們必須被繪制到通用的目標物體的空間中。這是通過將變位場的橫斷面部分施加到所述的圖像數(shù)值上(類似于三維的情況)來完成的，但是不必使用軸向(Z)的位移信息。這樣的過程導致形成二維圖像的集合，一個適用于將要被合并的體積，其對采樣密度進行評估并存在于通用的目標物體的坐標系的二維柵格中。采樣效力的數(shù)值可以對應于每一個三維像素來形成，其是將要通過是否核對數(shù)據(jù)的繪制過程來合并的，數(shù)據(jù)的繪制過程產生所述的三維像素的采樣體積的數(shù)據(jù)，其是從在OCT設備的坐標系中收集到的數(shù)據(jù)的區(qū)域中繪制的。在這樣的情況下，采樣效力被賦以數(shù)值I來作為采樣效力。
可以效仿的實施方案結合根據(jù)評估后的采樣密度和采樣效力所獲得的數(shù)值，以避免之前提到的局部質量出現(xiàn)弱化的問題。從采樣密度和采樣效力中產生的加權對在最后合并的數(shù)據(jù)集中的每一個數(shù)據(jù)集的每一個三維像素的影響進行控制。舉例來說，加權可以通過以下方式被賦以每一個登記的體積的每一個給定的數(shù)據(jù)的三維像素將初始加權賦值到三維像素中，這是通過對相關聯(lián)的采樣效力進行區(qū)分來實現(xiàn)的，通過數(shù)量I加上相關聯(lián)的采樣密度，所述的數(shù)量自乘，例如，8。功率參數(shù)受到調節(jié)，并取決于數(shù)值范圍和采樣密度和采樣效力的數(shù)值的分布情況。這一步驟之后是對加權進行分級刻度的歸一化步驟，其與將要被結合的數(shù)據(jù)值的集合相關聯(lián)，乘以能夠確保所述的加權等式I的總和的公用因子。除此之外，比平均值低很多的加權可以隨意地與零點和剩余的加權的再次歸一點相對齊。這樣過程導致出現(xiàn)這樣的情況，即在采用密度與其他的采樣密度相比時相對低的情況下，力口權是相對較高的。如果采樣效力是相對高的時候，加權本身也可以是相對較高的。這一方案導致數(shù)據(jù)樣本的較低的影響，其僅僅是被繪制到移動修正的目標物體空間的特定的位置上，以便對初始獲得的體積的采樣間隙進行填充，從而提高合并輸出的質量。在對所有體積的三維像素的加權總和計算完成之后，最終的可選用的后處理步驟可以在合并后的移動修正的數(shù)據(jù)集中的臨界值和范圍變換中執(zhí)行。對移動修正的原理的一般說明以下內容對移動修正的一般原理進行描述說明。這些步驟顯示出并不是需要連續(xù)執(zhí)行的，而且當有可能時，可以并列進行。附圖12顯示的是可以效仿的方法的高階流程圖。首先，獲取至少兩個OCT數(shù)據(jù)集。這兩個數(shù)據(jù)集的至少其中之一將進行在橫斷面上的區(qū)域的密度掃描。之后，數(shù)據(jù)進行一個或更多的可選用的預處理步驟，其可以用于提高可以效仿的方法的執(zhí)行力和執(zhí)行速度。之后，經過預處理的數(shù)據(jù)被應用到實際的移動評估步驟中，其為每一個輸入的數(shù)據(jù)集找到變換式，數(shù)據(jù)集通過在獲取數(shù)據(jù)集的過程中的移動所導致的失真進行修正，同樣地將數(shù)據(jù)集變換到通用的空間中以便修正移動。一旦找到這些變換式，一個或更多的變換式就都可以應用到相同的數(shù)據(jù)通道中，正如在評估過程中所使用的情況那樣，或者應用到相同數(shù)據(jù)集的不同的數(shù)據(jù)通道中，這是為了產生一個或更多的移動修正的數(shù)據(jù)集。最后，這些移動修正數(shù)據(jù)集都可以結合為單一的集合，該集合既可以是不具有移動加工的，也能夠具有提高的數(shù)據(jù)質量。數(shù)據(jù)集的獲取可以效仿的各種實施方案是相對于2D和3D-0CT的立體數(shù)據(jù)集來進行描述的，但是，人們可以了解的是，其可以應用到其他的成像形式中，其他的成像形式是以通過獲取不同的時間內的組織或者樣本材料上的不同位置的圖像信息的掃描式數(shù)據(jù)獲取程序為特征的。多維的OCT數(shù)據(jù)集是由數(shù)據(jù)樣本所組成的，所述的數(shù)據(jù)樣本是根據(jù)特定的掃描方式來獲取的?？梢酝ㄟ^使用三維的儀器掃描坐標系來對數(shù)據(jù)集的獲取過程進行描述。坐標系可以通過起始點和三個正交的基本矢量來進行限定。前兩個基本矢量穿過OCT設備的橫斷面。第三個基本矢量與前兩個基本矢量是相互垂直的，并且在軸向上定點(附圖3)。在兩個橫斷面方向中的每一個上的OCT光束的掃描范圍都是銅鼓掃描軌道或者掃描方式來限定的，并且確定將要成像的每一個目標物體或者組織的橫斷面的區(qū)域。OCT儀器設備的軸向或者縱向的測量范圍確定了將要被成像的目標物體的深度范圍。由多維OCT數(shù)據(jù)集所組成的每一個樣本的位置可以相對于所述基礎進行精確地確定。位置是通過三維的坐標矢量來限定的，其詳細描述了所述的數(shù)據(jù)樣本在掃描空間中的位置。相對于起始或者近似時差的絕對時間與所俘獲的最后的數(shù)據(jù)樣本也是眾所周知的，這是由于計時的信息與用于控制光束定位的掃描裝置的軌道相關聯(lián)。如果數(shù)據(jù)樣本和獲取特定圖像的起始點之間的相對時間信息是已知的話，絕對計時的信息，即，特定圖像的第一成像樣本的總的經過時間，也會同樣可以構建的。使用這一信息，所獲取的圖像數(shù)據(jù)可以通過獲取數(shù)據(jù)的起始時間和數(shù)組集合，安排好的元素列表來進行完整描述。集合的大小等于俘獲用于成像的數(shù)據(jù)樣本的總數(shù)量。附圖28顯示的是單個數(shù)據(jù)樣本和坐標系之間的關系的概括式的示意圖。每一個數(shù)組S = <xs, ys, zs, ts, data〉是由樣本本身的數(shù)據(jù)內容所組成的，當對位置進行采樣時，三維坐標系與OCT掃描坐標系上的位置和時間數(shù)值ts相關。附圖29顯示的是對多個位置進行順序采樣以便形成數(shù)據(jù)集的實施例在此，多個 數(shù)據(jù)樣本sl，s2到sn都被收集在一起。由于實施例顯示的是按照順序進行的采樣，因此，與數(shù)據(jù)樣本相關的時間是從一個數(shù)據(jù)樣本到下一個數(shù)據(jù)樣本依次增加的。在OCT設備實質上瞬間(如同傅里葉域內的OCT的情況)獲取各個A-掃描的情況下，每一個A-掃描都可以在相同的時間內穿過獲取的多個數(shù)據(jù)樣本的不同的軸向深度。實質上瞬間在此是指每一個A-掃描是在小于I毫秒的時間內獲得的。沿著每一個A-掃描的軸向的樣本都可以在儀器的坐標系每相同的橫斷面上獲得。A-掃描的數(shù)據(jù)樣本的軸向坐標在空間方向上是在儀器坐標系的z方向上的。各種不同的實施方案假設是主要與這樣的系統(tǒng)結合在一起的，即，該系統(tǒng)可以瞬間獲取各個A-掃描。然而，在常見的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)樣本并未具有這種相互之間的特定關系。被證實的情況是，光學折射效應可能會導致OCT光束的方向的改變，以致軸向并不是要必須與z軸相對齊的。這些情況都可以通過對OCT圖像的數(shù)據(jù)集進行預處理來解決，以便對折射進行補，而且同樣獲得可以效仿的各種實施方案的支持。更進一步說，描述圖像的獲取的模型也可以應用到這樣的裝置中，該裝置可以使用第一個成像光束來一次性同時收集多個數(shù)據(jù)樣本或者A-掃描。在這種情況下，相關聯(lián)的時間數(shù)值也將是與同時記錄數(shù)據(jù)樣本的時間數(shù)值相同。多個成像光束的使用能夠提高獲取數(shù)據(jù)的速度，而且在多個光束被分別進行掃描的情況下，能夠改善數(shù)據(jù)集的時間結構之間的關系，其將有利于提高等級性能。互補式掃描方式的概念可以通過把儀器坐標系中的每一個數(shù)據(jù)樣本的3D位置處理為函數(shù)或者相關的時間來進行解釋說明。這意味著每一個時間都與一個或更多的采樣位置相關聯(lián)。在時間進行的過程中，類似于斜率的概念可以被限定，其是每一個數(shù)據(jù)樣本在時間內指向下一個對應的數(shù)據(jù)樣本的矢量。對應地，在這樣內容中，這意味著樣本可以與相同的成像光束一并記錄和/或可以位于A-掃描基礎系統(tǒng)中的相同的軸向掃描上。作為結果的矢量場對于特定的掃描方式而言是獨一無二的。如果這些矢量場是不相同的或者是不相關的話，那么兩種掃描方式將是互補的。互補式掃描方式的基本實施例是光柵掃描方式，其具有相互垂直的快軸(從附圖1OA到附圖1OC和附圖1lA到附圖11C)。一般來說，如果所使用的掃描方式的集合明顯包含有互補的方式，那么移動修正就能夠進行最好地工作。除了儀器的掃描儀坐標系之外，也可以限定在將要進行成像的目標物體或者組織上的坐標系。如果沒有出現(xiàn)相關移動呢，那么儀器的坐標和目標物體的坐標就會具有相對于彼此的固定關系，而且3D-0CT立體數(shù)據(jù)集能夠準確地表示出在目標物體或者組織的結 構特征。然而，在獲取數(shù)據(jù)集的過程中，目標物體或者組織的移動，以及儀器的移動都可能對數(shù)據(jù)集的失真做出貢獻，這是由于在目標物體或者組織上的OCT光束的真實位置是通過目標物體的坐標系進行描述的，其與通過儀器的掃描儀的坐標系來描述的OCT光束的理想位置是不相同的。附圖1OA到附圖1OC顯示的是光柵掃描方式的實施例，該光柵掃描方式是在OCT設備在軸向上獲取瞬間掃描的標準情況下使用的。在光柵掃描的方式中，軸向掃描的數(shù)據(jù)是順序獲得的，這是通過沿著給定的橫向方向(附圖1OA或者附圖1OB中的X方向)進行的對OCT光束的快速掃描，以及重復進行在沿著垂直方向(附圖1OA或者附圖1OB中的y方向)的逐漸增加的掃描位移的快速的橫向掃描來完成的。通過回掃，光束被再次定位到每一個順序相連的快速掃描的起始點上，對下一個橫斷面的掃描的初始位置的光束的快速掃描，在附圖4中有所顯示。在這一實施例中，軸向掃描的OCT數(shù)據(jù)不是在回掃的期間獲得的。光柵掃描可以被認為是獲得了橫截面的圖像的集合，B-掃描在附圖1OB中有所顯示。更為常見的情況是，在不同的平面位置上的B-掃描的集合或者與來自于形成3D-0CT立體數(shù)據(jù)集的目標物體或者組織的橫向區(qū)域的軸向掃描的數(shù)據(jù)集是相等的。光柵掃描方式獲得了軸向掃描數(shù)據(jù)，其是位于沿著覆蓋目標物體的橫向區(qū)域的正方形或者矩形的柵格的點間隔中的。在OCT儀器的軸向掃描的獲取率和OCT光束掃描的速度的基礎上，軸向掃描在X和y橫向方向上可以具有不同的軸向掃描間隔。移動修正的登記和合并的可以效仿的各種不同的實施方案使用軸向掃描位置，其在X和y橫向方向上是相等間隔的。這是由于執(zhí)行沿著y方向進行的快速掃描的互補式掃描方式將會帶有軸向掃描的數(shù)據(jù)，其具有如在沿著X的方向上進行的快速掃描的掃描方式相一致的間隔。附圖30A到附圖30G顯不的是OCT光束掃描方式和互補式光柵掃描的實施例。一種標準的光柵掃描方式及其互補方式在附圖30A的圖案(顯示出XFast和YFast)中有所顯示。如果需要非常高速的掃描時，就可以使用雙向的光柵掃描方式(附圖30B和附圖30E)。雙向的光柵不需要使用掃描的回掃來作為標準的光柵(附圖30A)，而且對在正向和相反的掃描方向上具有實質上相等的矢量的光束進行掃描。正如在本文中所使用的那樣，速度的“實質上相等的”兩個數(shù)值之間的差異小于10%。雙向光柵要求在正向和反向掃描上都具有數(shù)據(jù)，從而使得軸向掃描的數(shù)據(jù)的數(shù)量是最優(yōu)化的，其可以在給定過的測量時間內獲得。雙向光柵掃描要求軸向掃描數(shù)據(jù)可以具有在垂直于掃描的方向上的變化的間隔。對于在附圖30E的左邊的圖形中所示的在X方向上的快速掃描的實施例來說，軸向掃描的間隔在y方向上具有小的變化。附圖30C，D，F(xiàn)和G顯示出OCT光束掃描方式的其他實施例，包括對目標物體或者組織上的矩形橫向區(qū)域進行掃描，對圓柱形的環(huán)形面進行掃描，或者對較大的區(qū)域和互補式的較小區(qū)域進行掃描，所述較小區(qū)域包含在較大的區(qū)域中或者部分與較大的區(qū)域相重疊。附圖30D顯示的是大的正方形和矩形區(qū)域的實施例，其在X方向上進行了快速掃描，和互補的掃描方式是由較窄的區(qū)域構成的，較窄的區(qū)域在y方向上進行快速掃描。互補式的掃描方式對最初的掃描方式的整個y范圍進行掃描，除了 X范圍的子集合之外。這樣 的掃描方式可以在以下的情況中使用，即沒有充足的時間來允許掃描兩個互補的圖案，這些圖案實質上覆蓋相同的區(qū)域。這種掃描方式也可以在以下的情況中使用，即來自于相等區(qū)域中的數(shù)據(jù)還不具有足夠的質量來允許整個立體數(shù)據(jù)集可以適用到為登記中。在這種情況下，對應與附圖30D中的區(qū)域的數(shù)據(jù)的子集可以被抽取出來和加以使用。已經得到證實的是，在附圖30A到附圖30G中所示的掃描圖案代表的是實施例，而且大部分的其他掃描方式都是可行的。同樣也是被證實的是，不止一種互補式的掃描方式可以在給定的掃描方式中使用。在可以效仿的各種實施方案中，多個3D-0CT立體數(shù)據(jù)集是通過使用互補式的掃描方式來獲取的。然而，也有可能的一種情況是，通過類似或者互補的掃描方式在相同的時間間隔中使用具有多個OCT掃描光束的OCT儀器來獲得多個3D-0CT立體數(shù)據(jù)集。具有多束掃描光束的OCT儀器可以實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)獲取，這是由于多個軸向掃描數(shù)據(jù)是在相同的時間內從目標物體或者組織中的不同位置上獲得的。對于在臨床成像中的應用而言，例如，眼科學，保護暴露的組織的安全限制了允許突然的光學暴露在給定位置上的可能性，并從而限制最大的數(shù)據(jù)獲取速度，這是由于權衡信噪比的緣故。多個光束的使用可以獲得較高的數(shù)據(jù)速度。除此之外，圖像的獲取也是可以通過使用多個光束來實現(xiàn)的，有可能實現(xiàn)從互補式掃描方式中同時獲取數(shù)據(jù)。這樣的方法可以有利于提高移動修正、登記和合并的性能。本文在此所描述的這些實施方案將在后面的部分中進行更為詳細的描述。在3D-0CT立體數(shù)據(jù)集中的每一個軸向掃描相關的時間信息是一種重要的參數(shù)，這是由于其可以用作對移動修正和登記的輸入。在OCT儀器和目標物體或者組織之間的相對移動被限定在某一振幅、速度、加速度或者頻率的范圍之內。這些所允許的系統(tǒng)規(guī)定參數(shù)被用于在移動修正的過程中的與立體數(shù)據(jù)集的相似度的測量結合使用。以下內容假設每一個數(shù)據(jù)集的一般情況，所述數(shù)據(jù)集是由在成像儀器的坐標系的3D位置和相關時間以及實際數(shù)據(jù)所組成的數(shù)組的集合構成的。如果某種描述指的是瞬間A-掃描的基礎數(shù)據(jù)集的更為特定的情況，那么事實就是明確地提及。數(shù)據(jù)的預處理數(shù)據(jù)集的預處理可以使包括若干步驟的，這是為了將輸入的數(shù)據(jù)變換為一種更為適當?shù)目梢詰玫揭苿有拚械男问健Ｔ谝韵碌牟糠种?，將要對這些步驟進行描述。在特定的執(zhí)行方案中，這些步驟的任何子集都可以進行預處理操作。也有這樣的可能，即這些步驟可以并排執(zhí)行。將要在下文中描述的這些步驟不是必須要以說明書中給定的順序來執(zhí)行的。數(shù)據(jù)詵取預處理中的一個階段是選擇對將要到來的數(shù)據(jù)集中的適用于移動修正的，尤其是適用于對變換階段中評估的相似度的某一部分進行選取。所使用的數(shù)據(jù)將包含有這樣的信息，即當數(shù)據(jù)樣本是在不同的時間步驟的相同位置上獲得的時候，該數(shù)據(jù)是類似的，如果數(shù)據(jù)樣本是在目標物體的坐標系中的不同的位置上進行記錄的時候，該數(shù)據(jù)是不相類似的。除此之外，隨著更進一步的預處理程序的進行，所選取的數(shù)據(jù)將會更好地適用于處理過程。其細節(jié)內容取決于數(shù)據(jù)集中的真實數(shù)據(jù)之間的相似度是如何在特定的實施方案中表現(xiàn)的。OCT數(shù)據(jù)可以表示為干涉數(shù)據(jù)，其是傅里葉監(jiān)測的輸出，作為場幅度數(shù)據(jù)、復數(shù)場數(shù)據(jù)、線性的強度數(shù)據(jù)、測井強度數(shù)據(jù)或者其他的數(shù)據(jù)。為了對在深度上出現(xiàn)顯著的光學弱化現(xiàn)象的目標物體或者組織進行成像的應用，OCT數(shù)據(jù)通常在測井強度或者其他的壓縮形 式中是可視的，從而擴大圖像的可視動態(tài)范圍。也有可能從OCT測量值中獲得數(shù)據(jù)的其他形式，例如，多普勒流動、功率多普勒、產生極性的靈敏度、雙折射或者非均勻的偏振度、光譜數(shù)據(jù)和其他的數(shù)據(jù)形式。對于可以效仿的各個實施方案而言，選取用于處理的數(shù)據(jù)的一種典型類型就是OCT的強度數(shù)據(jù)。強度數(shù)據(jù)可以是線性刻度的，或者經過變換為對數(shù)或者其他的壓縮比例。除此之外，數(shù)據(jù)可以具有更進一步的標準OCT處理步驟，例如，限定臨界密度以減低噪音，或者改變刻度以占據(jù)表達式的整個動態(tài)范圍。也有這樣的可能性，即使用不止一種類型的輸入數(shù)據(jù)來作為按照順序進行的處理步驟的基礎。舉例來說，測井強度數(shù)據(jù)可以用于執(zhí)行移動修正和登記，而關于移動修正的變換的信息可以用于移動修正和登記的其他數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是從OCT測量中獲得的，例如，多普勒流動、功率多普勒、產生極性的靈敏度、雙折射、非均勻的偏振度或者光譜數(shù)據(jù)，其他的數(shù)據(jù)。降低噪?yún)鹨话銇碚f，輸入的OCT數(shù)據(jù)具有背景噪音以及斑點噪音。根據(jù)隨后的移動修正和登記的處理程序的步驟，有可能執(zhí)行圖象的處理程序的步驟，該步驟可以降低立體數(shù)據(jù)集中的噪音的水平。降低噪音可以通過分別對每一個A-掃描進行處理來完成，對多個A-掃描的集合進行處理是相對于時間和空間的，或者處理是以數(shù)據(jù)集中的空間接近度為基礎的，作為儀器坐標系的參考。在強度數(shù)據(jù)中操作的降低噪音的一個實施例是具有適當?shù)拇翱诔叽绲?D，2D，3D中的中值濾波。然而，也可以使用其他的更為寬泛的去除噪音的技術。數(shù)據(jù)集的重新調節(jié)為了達到高速處理和解決執(zhí)行時間的問題，有利的是，在一個或更多的方向上對數(shù)據(jù)集進行重新調節(jié)。在常見的數(shù)據(jù)集中，重新調節(jié)意味著增加或者減少數(shù)組的數(shù)量，以致根據(jù)儀器坐標系中的一個或多個維度進行的數(shù)據(jù)樣本的間隔發(fā)生改變。一個實施例是降低每一個數(shù)據(jù)集的橫向或者軸向的分辨率。將要在隨后的步驟中進行處理的數(shù)據(jù)的數(shù)量也因此而減少。另外一個實施例發(fā)生在這樣一種情況下，即，輸入的數(shù)據(jù)集之間的軸向方向上的像素之間的間隔是不同的。數(shù)據(jù)可以通過增加或者減少一個或更多的進行再次采樣的數(shù)據(jù)集的軸向分辨率來進行準備，以致對于全部的數(shù)據(jù)集來說，軸向間隔都是相等的。如果由掃描坐標系中的采樣點的間隔所提供的輸入數(shù)據(jù)集的圖像的像素分辨率是不相等的情況，那么，相同的程序可以在橫向方向上執(zhí)行。對于光柵類型的掃描來說，在橫向方向上的重新調整優(yōu)選的是在沿著軸的方向上執(zhí)行的，在該軸的方向上采樣點之間的時間差是最小的。特征計算可以執(zhí)行特征計算，而不是使用為移動評估而直接進行的預處理期間選用的數(shù)據(jù)通道。這一步驟的目的在于可以提高結合有所使用的相似度測量的移動修正步驟的性能。另外的一個優(yōu)勢在于，輸出數(shù)據(jù)的維度可以相對于輸入的維度進行減少，而將數(shù)據(jù)與目標物體上的不同位置區(qū)別開的信息將被保留。由于理想的相關信息被放棄，這將既可以減少在移動評估中必要計算，又可以提高移動評估的結果。數(shù)據(jù)的歸一化為了將數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)內容帶入到限定的范圍內，并校正以適用于在數(shù)據(jù)范圍內 的總差值，可以應用歸一化的操作。一個實施例就是在使用強度數(shù)據(jù)時的明亮度的差值。這樣的差值可以是由在標準的OCT圖像處理過程中所使用的不同參數(shù)所導致的，或者是由為了按照順序獲取數(shù)據(jù)的OCT設備與被掃描的目標物體之間的距離差所導致的。這種結果是由被稱之為敏感度的因素所導致，敏感度典型的是從OCT成像系統(tǒng)中復印出來的，在軸向掃描深度的基礎上，其能夠降低平均信號的幅度。例如，漸暈，這樣的效果也可以導致明亮度的差異，這取決于相對于光束的數(shù)據(jù)樣本的橫向位置。數(shù)據(jù)歸一化的一個實施例是每一個數(shù)據(jù)集的強度分布進行歸一化，從而獲得平均強度，或者在歸一化之后獲得其他的結構數(shù)據(jù)值，其進行歸零，而且強度的變量是I。可以通過同樣的方法來把全部的數(shù)據(jù)集進行歸一化操作的一種相同的歸一化將可以對全部的數(shù)據(jù)集的強度分布進行相同的操作。最后，基于歸一化的平均值和變化值都可以在每一個A-掃描中分別執(zhí)行。這樣以來，明亮度變化的結果也是可以進行有效地補償。數(shù)據(jù)樣本的選取當多個數(shù)據(jù)集被用作可以效仿的實施方案中的輸入以適用于移動修正時，其將會導致出現(xiàn)這樣的結果，即，與其他的輸入相比，用于一個或多個輸入的數(shù)據(jù)集的掃描方式覆蓋住儀器掃描坐標系中的絕大部分的區(qū)域。在由于執(zhí)行移動修正的掃描的坐標系中的負載的實際區(qū)域也可以是被適用于內一個輸入的數(shù)據(jù)集的最初的OCT采樣方式所覆蓋的區(qū)域的自區(qū)域。在這樣的情況下，一種負載的3D區(qū)域可以通過使用者的輸入進行限定，或者自動進行限定。舉例來說，產生負載的自動區(qū)域可以通過將所有輸入的采樣區(qū)域的交叉部分用作由采樣方式所給定的內容來執(zhí)行。代表負載的區(qū)域的一種特定的方法是作為一個或更多的位于儀器的坐標系內的導向性包圍箱?？梢赃x擇的是，可以使用形狀將更加適用于顯著的圓形或者橢圓形的掃描方式。當負載的區(qū)域被限定之后，所有的數(shù)據(jù)樣本都被進行試驗，從而觀察它們的掃描位置是否是在負載的區(qū)域范圍之內。如果對于特定的樣本來說是否定的情況，那么其將被抽取出來以進行進一步的處理。進行處理的方法可以是隨意地將重點放置在重要的區(qū)域上。這將允許在覆蓋了相同區(qū)域的OCT圖像之間進行最優(yōu)化的移動修正，具有覆蓋了較大部分或者較小部分區(qū)域的圖像的子集的附圖31顯示的是在這樣一種原理下形成的視網(wǎng)膜圖像的內容的實施例，即，在該原理中，與其他相比時，一個數(shù)據(jù)集覆蓋了的儀器空間中的絕大部分。位于這些區(qū)域的交叉部分中的數(shù)據(jù)樣本可以從兩個數(shù)據(jù)集中選取出來以便進行進一步的處理。對未校準的補償在OCT成像的特定應用中，例如，在眼科的應用中，在照射到負載的實際物體，例如，視網(wǎng)膜之前，成像光束穿過透鏡，類似于物體，例如，眼角膜，和穿過眼睛的透鏡。在這種情況下，生物學的透鏡將真實地將OCT光束聚焦到視網(wǎng)膜上。出現(xiàn)這樣的情況時，如果OCT光束照射到位于中央的眼角膜的時候，OCT圖像將顯示為視網(wǎng)膜的表面的相對平(平坦)的視圖。另外一方面，如果OCT光束沒有照射到位于中央的眼角膜時，將會在橫向掃描的區(qū)域的末端出現(xiàn)相對的光路徑的長度差。這些長度差會導致視網(wǎng)膜上的視圖是傾斜的，即，其相對于光束照射到位于中央位置上的眼角膜是傾斜的。在相對校準中的這樣的變化尤其可能會出現(xiàn)在按照順序獲取的數(shù)據(jù)集之間，因此，導致出現(xiàn)這樣的情況，即，表面在一個數(shù)據(jù)集中看起來是直行的，而在另外一個數(shù)據(jù)集中則是傾斜的。這樣的結果也是可以被改進的，這是由于OCT數(shù)據(jù)通常是顯示在非平均的縱橫比中，其中數(shù)據(jù)集中的維度差被拉伸或者被壓縮，從而更好地顯示出負載的特征。在眼科學中，OCT圖像通常是顯示為軸向拉伸的，從而 更好地顯示出視網(wǎng)膜中纖細的結構。傾斜的結果導致了移動評估中的問題，這是由于其將會把傾斜處理為強有力的軸向移動，所述軸向移動是通過模型化的移動目標來進行補償?shù)摹＿@將導致移動評估在所述的為校準的若干情況下失效。為了避免出現(xiàn)與傾斜結果相關聯(lián)的問題的出現(xiàn)，可以增加處理步驟來對傾斜進行評估，舉例來說，通過將平面適用到數(shù)據(jù)集中的方法來實現(xiàn)。所述平面可以與特征相匹配，例如，平面所遇到的第一極高的散射物質，或者與測量相匹配，例如，適用于沿著每一個A-掃描的明亮度的信息的重心。當平面已經與每一個數(shù)據(jù)集都匹配時，就可以對數(shù)據(jù)進行修正，以致數(shù)據(jù)是經過校準的，而且，計算后的平面是平均的。修正可以通過移動在軸向上的數(shù)據(jù)來獲得，移動是根據(jù)在平均的平面上測量的平面的位移來進行的。經過驗證的是，補償傾斜的其他方法也是可以使用的。移動評估變換式的參數(shù)化本文在此所描述的移動修正的基本概念是找到一組變換式。對于每一個輸入的數(shù)據(jù)集而言，都由一個完全不同的變換式。變換式被用于將在每一個所獲得的數(shù)據(jù)集的過程中記錄下來的數(shù)據(jù)繪制到單一的通用的坐標系中。調整的原則是被繪制到通用空間中的數(shù)據(jù)是從失真的結果中釋放出來的，其實在每一次獲取數(shù)據(jù)的過程中移動產生的。從概念上說，其可以考慮作為從掃描儀的坐標系到將被掃描的目標物體的坐標系的移動的數(shù)據(jù)樣本。同樣地，所述的目標物體的坐標系也可以考慮作為OCT光束的儀器坐標系，其對在三維空間中的目標物體和掃描儀之間的相對移動的結果進行補償。單一的坐標系被稱之為登記的或者移動修正的空間或者坐標系。在該部分的內容中，獲取明顯的二維數(shù)據(jù)集的掃描方式是不同于獲取密集的3D樣本圖案的掃描方式的。2D類型的圖案并不具有在橫向平面上的真實的2D區(qū)域中的密集的采樣。3D t類型的圖案覆蓋了橫向的儀器坐標系中的顯著的二維區(qū)域。這種差異既可以是使用者，也可以是掃描方式的設計人員，通過對每一個輸入的數(shù)據(jù)集的樣本圖案進行分析而自動獲得。同樣地，由于有邊界線的情況，因此，其中可以任意地做出決定。根本的是，如果數(shù)據(jù)點的樣本上覆蓋有3D區(qū)域并且是足夠密集的話，數(shù)據(jù)集就可以被認為是3D類型的，以致數(shù)據(jù)的內插技術可以成功地應用到儀器坐標系中的相鄰的樣本之間的間隙內。舉例來說，密集的光柵掃描可以被認為是一種3D類型的掃描，同時覆蓋在橫向的儀器坐標系中的相同的線上的重復的橫斷面被認為是一種2D類型的掃描。在這種定義的基礎上，將2D類型的掃描圖案從3D類型的掃描圖案中區(qū)分出來，需要對變換式進行描述。對于2D類型的掃描而言，一個位移矢量是與在考慮中的圖像中的每一個數(shù)據(jù)樣本相關聯(lián)的。在一般的情況下，該位移矢量是3D的。在具有相同的掃描方式的所有的輸入圖像都是2D類型的情況下，一個橫斷面的維度可以從位移矢量中刪去，這將導致獲得2D的位移矢量。從輸入數(shù)據(jù)集的一組3D類型的數(shù)據(jù)集中可以看到，在移動修正的空間中的一組普通樣本位置的集合是結果選擇的。作為一個實施例，位置可以被選擇用作在儀器的坐標系中的負載的區(qū)域內的規(guī)則的間隔柵格。在特定的情況下，所有的3D類型的數(shù)據(jù)集都含有 相同的規(guī)則的間隔采樣點的集合，這一集合可以是直接進行選擇的。由于采樣點已經是相互匹配的，因此在，這樣的情況都是可能會遇見的。如果圖案具有不同的面積和覆蓋范圍，這樣的情況也可能會出現(xiàn)。采樣點的不同間隔也是可以通過對數(shù)據(jù)的采樣選擇進行預處理和改變數(shù)據(jù)集的大小來進行調整。與每一個3D類型的數(shù)據(jù)集相關聯(lián)的變換式，在再次取決于移動的恒定性的基礎上，都可以將2D或者3D的位移矢量與至少每一個采樣點相關聯(lián)起來，所述采樣點是在移動修正的坐標系中選取的。從概念上說，這些變換式中的每一個都將來自于其掃描坐標系的相關數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)繪制到目標物體的坐標系中。在移動修正中所使用的每一個變換式都可以通過各種不同的方式進行補償。實施例包括但不限于，直接參數(shù)化為一組位移矢量，使用多維的多項式、樣條、b_樣條或者在同一采樣時間內的類似參數(shù)，或者2D和3D中粗略的或者仿射的變換式來進行參數(shù)化。對于一組位置的子集而言，變換式可以被評估，與相比，可以使用不同的參數(shù)化，而不是使用其他分解的子集。一般來說，任何一個變換式都可以在早期的特定位置上進行評估，其可以適用于移動修正，雖然某些選擇可能會產生更好的結果。除了本說明書中之前的部分中所描述的變換式的處理之外，還有其他原則方法建立的變換式。在這種可以選用的方法中，用于3D類型的數(shù)據(jù)集的變換式都可以通過在2D類型的集合的方法來進行處理。這暗指了其他的區(qū)域，大部分與數(shù)據(jù)集的相似度計算相關。使用這種可以替換的方案，數(shù)據(jù)集的相似度測量總是必須要執(zhí)行在不規(guī)則柵格中的采樣，即使是在底層的掃描圖案是位于規(guī)則柵格的情況下。人們可以理解，這種可以替換使用的建立變換式的方法可以為本文在此所描述的方法和系統(tǒng)所采用。數(shù)據(jù)內插倌法數(shù)據(jù)的內插值技術可以用于將數(shù)據(jù)集的數(shù)值繪制到通用的目標物體的坐標系中。數(shù)據(jù)的數(shù)值必須是在任意位置上產生的，在該位置上，數(shù)據(jù)僅僅被限定為有限的一組點集。這一數(shù)據(jù)可以是，例如，強度數(shù)據(jù)，其被限定在儀器坐標系中的某些坐標點上。同樣地，在該部分中，與每一個數(shù)據(jù)樣本相關的時間都可以被認為是在儀器坐標系的每一個數(shù)據(jù)樣本位置上的數(shù)據(jù)值。
一般來說，每一個輸入的數(shù)據(jù)集的在儀器坐標系中的數(shù)據(jù)集的采樣點的位置，和相關的時間信息，以及所選擇的在登記的坐標系中的采樣位置的集合形成數(shù)據(jù)樣本的不規(guī)則的2D或者3D的柵格。在這樣的柵格中，數(shù)據(jù)可以通過使用多種已知的技術，例如，空間局部插值法或者倒數(shù)距離加權法，以及其他方法來進行內插值。在特殊的情況下，一組數(shù)據(jù)點的位置將規(guī)則的2D或者3D柵格指定在數(shù)據(jù)的至少一個位置上，標準的技術，例如，最靠近的相鄰數(shù)據(jù)，雙線或者三線的，立方的或者高次的樣條或者b-樣條內插法都是可以采用的?？偟哪繕撕瘮?shù)移動修正的方法利用的是基于將全部的可獲得的信息在用于評估之前所描述的變換式的最優(yōu)化的方案中的每一個步驟中都有所考慮的方法的目標。這些目標或者目的將要在下文中進行解釋說明。同樣也會給出一個如何將這些目標結合在一起的實施例。圖像的相似度目標 單獨地看，移動修正中的一個目標是找到變換式，以致在應用變換式來將圖像數(shù)據(jù)移動到移動修正的空間中之后，在預處理的數(shù)據(jù)或者某些成對的輸入之間的相似度是最大化的。盡管這一目標或者目的是在以下的段落中是分別進行描述的，但是，經過驗證的是，其必須要結合其他的對重平衡的目標來進行評估，所述的對重平衡目標是要被考慮的，而且將要在后文中予以描述。在將要被考慮的特定的數(shù)據(jù)對的基礎上，方法可能是不同的。如果兩個3D類型的數(shù)據(jù)集進行比較，用于每一個數(shù)據(jù)集的當前的變換式的評估被用作將每一個圖像的圖像數(shù)據(jù)轉換到移動修正的空間中。由數(shù)據(jù)點的相同的組被選用于每一個3D類型的數(shù)據(jù)集中，因此，這將在的每一對成對的數(shù)據(jù)集的移動修正空間中的通用位置上產生一組數(shù)據(jù)樣本。之后，這些變換的圖像可以被用于評估相似度，既要考慮到來自于相同的采樣位置的成對的數(shù)據(jù)值，也要考慮到來自于相同位置的每一個數(shù)據(jù)點的周圍的成對的數(shù)據(jù)值。如果對這一信息實行的特定的相似度測量是同時對兩邊進行處理的話，對兩個3D數(shù)據(jù)集之間的相似度的總體評估是對稱的。在3D類型的數(shù)據(jù)集與2D類型的數(shù)據(jù)集是成對的情況下，3D類型的數(shù)據(jù)集將按照之前的情況進行變換。之后，數(shù)據(jù)的內插步驟就可以在2D類型的數(shù)據(jù)集中的每一個數(shù)據(jù)采樣位置上執(zhí)行，其采集3D類型的數(shù)據(jù)集的潛在的不規(guī)則的柵格的樣本，不規(guī)則的柵格位于移動修正空間中，在某一個位置上，2D數(shù)據(jù)集中的每一個數(shù)據(jù)樣本都被繪制到登記的空間中。這樣就會導致數(shù)據(jù)樣本與來自于2D類型的數(shù)據(jù)集的每一個數(shù)據(jù)樣本進行比較，而且和空間中的鄰近位置進行比較，其來源于儀器坐標系的2D類型的數(shù)據(jù)集的采樣方式。用于與3D類型的數(shù)據(jù)集中的2D類型的數(shù)據(jù)集的相似度進行比較而產生成對的數(shù)據(jù)樣本是相同的。之后，可能包括有鄰近信息的總的數(shù)據(jù)對的集合可以用于相似度的評估，和兩個圖像之間的最大化的操作。相似度測量的各種實施例可以應用到包括平方和的差值(SSD)，交叉相關，交互信息和區(qū)域交互信息，以及其他的方法。由于沒有通常的損失，相似度測量被假設為產生實際的評估值，評估值越大，則考慮中的兩個數(shù)據(jù)集就會更加相似。除了對成對的數(shù)據(jù)集起作用的相似的數(shù)值之外，一次性考慮到比相同的類型中的兩組數(shù)值更多的測量方式也是可以使用的。這種情況的一個實施例就是對在目標空間中的對應位置上的數(shù)據(jù)設定值的變量進行補償。圖像配對方案在相似度測量僅僅用于支持對成對的數(shù)據(jù)集之間的相似度進行測量的情況時，特定的配對方案可以用于測量負載的某種相似度。最簡單的可行方案是測量可以獲得的數(shù)據(jù)集之間的全部可能的結合。這將導致對N個不同的數(shù)據(jù)集要實施N*N次測量。對于明顯不止兩個數(shù)據(jù)集的登記，對這些測量值進行評估的成本從計算的角度來考慮可能是非常昂貴的。正由于此原因，也可以采用其他的方案，即僅僅對可行的子集進行配對。在該部分的內容中，非常適宜區(qū)分配對的數(shù)據(jù)集的先后次序，它們實質上在成對的數(shù)據(jù)集中具有互補的掃描方式，相同的或者類似的掃描方式。由變換目標所確定的有限移動再次從單獨的角度來看，移動修正的另外一個目標是如果OCT掃描儀和目標物體之間的相對移動相對于獲取數(shù)據(jù)的時間是通過變換式來確定的話，那么修正問題的解決方案是較好的，其中由于某些定義的原因，變換式被評估為降低。盡管這一目標或者目的在以下的段落中是分別進行解釋說明的，人們也已經意識到，其必須結合之前所描述的對重平衡的目標來進行評估，所述的對重平衡的目標在變化階段都認為是相似的。收回這樣的情況，即變換式被限定為在某些采樣點進行評估，采樣點既可以是位于適用于3D類型的數(shù)據(jù)集的物體空間內，也可以是位于適用于2D類型的數(shù)據(jù)集的掃描坐標系內。與這些采樣點相關的是時間值。在2D類型的數(shù)據(jù)集中，時間值可以是直接相關的，當可以評估的點是初始采樣點時，或者時間值也可以是通過在必要的位置上對初始時間的結構信息進行內插法來產生的。在3D類型的數(shù)據(jù)集的情況下，時間信息可以是通過對初始時間的結構進行采樣來產生的，初始時間的結構是由在儀器坐標系中可以評估的點的坐標上的數(shù)據(jù)集的采樣方式所給定的。由于在每一個點上的可以獲得當前近似的時間信息，在每一個點上的變換式都需要進行評估，變換式組可以看作是這樣一種關系，即將在2D或者3D中的位移矢量與時間點聯(lián)系起來。在該部分的內容中，時間意味著絕對時間，而不是在單一的獲取數(shù)據(jù)集的時間。這將必須支持獲取多條光束的情況。如果多條光束的掃描沒有得到執(zhí)行，相對的時間，例如，相對于獲取每一個數(shù)據(jù)集的起始，是足夠的。一般來說，當OCT設備本身不是直接從關于掃描方式和設備的總的可以獲得的信息(例如，掃描面積、掃描采樣、設備獲取速度等其他信息)中提供這一信息時，近似的時間也是可以進行計算。鑒于建立變換式的原因，當時間值相等時，對于所有變換式的限制將產生同樣的位移矢量。這種限制也會允許將繪制處 理為2D或者3D的時間函數(shù)。近似數(shù)值，例如，通過使用有限差分方案獲得的，可以用于評估這一函數(shù)相對于時間的變化梯度。由于變換式的位移矢量建立了掃描儀和在時間的某一點上的物體之間的相對位置的模型，變化梯度表達出相對位置和由此產生的移動中的變化。可以假設的是，成像設備以及被掃描的物體都具有非零的質量。這種假設暗含的意思是，兩個物體的相對速度具有上限值，而且對在某一時幀范圍內的相對位置的變化存在著物理限制。通常會對相對速度做進一步假設，即，相對速度也會限制在某一時幀范圍內的掃描儀和目標物體之間的相對位置的預期變化。在眼科成像的情況下，掃視中的眼球移動會快速地發(fā)生，并在一段時間內產生間斷移動。然而，多次掃視不會發(fā)生在快速的序列中，因此，移動是在某一邊界范圍之內的。第二目標物體的作用是考慮移動模型來確保被評估的變換式可以通過這樣的方式被發(fā)現(xiàn)，在移動中代表著邊界的這些事實都被考慮在其中。在獲取完整數(shù)據(jù)期間中的總移動的最基本的測量就是將標準結合到所述的變化梯度中，變化梯度是從總的獲取時間的起始到結束的。評估這種結合的一種近似的方法是通過將標準應用的加權乘以采樣點之間的時間差的結果值進行相加。除此之外，所需要的效果可以得到維持，例如，通過將任意的單調增加的函數(shù)施加到每一個變換梯度矢量的各個分量中，通過將任意的單調增加的函數(shù)施加標準應用的結果中，以及將任意的單調增加的函數(shù)施加到每一個總和部分的時間差的權重因素中。這樣以來，可以形成測量，測量的最小化對在總的獲取時間中的變換式所建立模型的移動進行最小化。將任何一個單調減少的函數(shù)施加到這一測量中會導致最大化的問題。作為結果的測量值在以下的部分中被稱之為調整值。
目標物體的組合為了獲得好的移動修正結果，兩個事先確定的目標物體將會被分別進行考慮?？梢源娴氖?，在兩個可能發(fā)生沖突的目標之間找到一種平衡。完成這項工作的一種簡單的方法是對兩個測量結果進行總和，兩個測量結果是由對目標物體進行評估所產生的。其他可以效仿的方法包括兩個測量結果的商。為了提供兩個目標之間的相對權重，可以導入積極因素，其與在相加之前的測量的其中之一進行相乘。由于沒有一般的損失，這一因素也可以被施加到調整值中，因此，該調整值被稱之為調整權
重因素。附圖32是一幅處理過程3200的流程圖，其顯示出采用本發(fā)明中的方法來對示意性的目標函數(shù)進行評估的過程。在步驟3202a，3204a和3206a中，變換式1，數(shù)據(jù)集I和掃描方式I分別作為輸入。在步驟3202b，3204b和3206b中，變換式2，數(shù)據(jù)集2和掃描方式2分別作為輸入。在步驟3212中，變換式I和掃描方式I與變換式2和掃描方式2進行對t匕，從而對目標物體和掃描儀器之間的估計移動進行補償。在步驟3214中，變換式I和數(shù)據(jù)集I與變換式2和數(shù)據(jù)集2進行對比，從而證實兩個變換式和兩個數(shù)據(jù)集之間的相似度。在步驟3216中，目標函數(shù)通過移動估計的補償和相似度的相關深度的評定進行評估。處理過程3200包括額外的步驟，在變換式c到N，數(shù)據(jù)集c到N和掃描方式c到N上進行操作。參考附圖32，相似的最大化或者最優(yōu)化目標將會讀取圖像數(shù)據(jù)集，并將對應的變換式施加到數(shù)據(jù)集中。之后，內插值的數(shù)據(jù)集之間的相似度就可以被評估或者最大化。同時，約束或者限制移動的目標使用采樣方式的輸入數(shù)據(jù)，所述的采樣方式是在每一個數(shù)據(jù)集的獲取期間和適用于每一個數(shù)據(jù)集的當前變換式所使用的。通過這兩個目標的結合，變換式組可以被發(fā)現(xiàn)，其將準確地建立在每一個數(shù)據(jù)集的獲取區(qū)間的相對移動的模型。這種結合也暗指在兩個目標之間可以由折中方案，這是由于每一個目標都是單獨進行考慮的，其沒有可能達到一個令人滿意的解決方案。人們可以理解的是，目標函數(shù)也可以合并超過兩個主要的目標的額外的目標，正如它們被描述的那樣。舉例來說，其他的術語可以用于支持在變換狀態(tài)下的數(shù)據(jù)值的空間連續(xù)性。當至少輸入的數(shù)據(jù)集的其中之一是一種具有密度采樣或者對某一目標區(qū)域的重復采樣的3D類型的數(shù)據(jù)集時，這將是有用的。這是由于所述的密度采樣，適當?shù)囊苿有拚臄?shù)據(jù)集的結構信息都是空間局部平穩(wěn)的。在光柵掃描的情況下，在變換狀態(tài)下的鄰近的B-掃描之間高度相似度可以得到證實。其他的術語可以合并到目標函數(shù)中，所述目標函數(shù)類似于圖像的相似度和建立的移動目標的模型是如何合并在一起的。人們可以理解的是，本文中所描述的方法和系統(tǒng)可以采用這樣的目標或者其他額外的目標。多種分辨率的最優(yōu)化目標函數(shù)的梯度矢量可以通過分析或者使用類似的技術來進行計算，例如，有限差。這些計算都取決于變換式的參數(shù)的 特定選擇、數(shù)據(jù)集的相似度的測量、移動最小化目標的方程式和其他因素。在可以獲得的信息的基礎上，目標函數(shù)可以進行最優(yōu)化，即，進行最小化或者最大化，這取決于特定的目標函數(shù)的方程式。對于執(zhí)行這樣的最優(yōu)化而言，各種不同的重復非線性的最優(yōu)化，例如，非線性的共軛梯度、牛頓學和假設的牛頓學技巧，例如，L-BFGS也是眾所周知的，也可以采用有限儲存的Brovden-Fletcher-Goldfarb-Shanno技術，以及上述內容的結合。人們可以理解的是，并不要求對目標函數(shù)的梯度進行評估的其他的最優(yōu)化方法的用法也是可以被本文中所描述的方法和設備所采用的。在最優(yōu)化的開始部分，參數(shù)空間中的起始點被選擇。一種對變換式進行初始化的方法是通過從這樣一個點開始出發(fā)，即該點暗指在獲取圖像的過程中沒有發(fā)生相對移動。這種情況暗含的意思是，通過這種方法進行初始化，以致所有的作為結果的位移矢量都被賦以零矢量。對于初始化的其他的可能性是使用之前的移動估計的結果，其實在不同的設定點上執(zhí)行的。舉例來說，初始化可以考慮為繪制具有不同的數(shù)據(jù)集的相似度測量設定的評估程序的解決方案或者其中不同的數(shù)據(jù)集的變換式來進行。通過這一框架的使用，利用了僅僅是剛性變換式的移動修正結果可以用于建立粗糙的估計。這可以改進隨后的評估程序的結果。這一程序也可以被不止一次地重復執(zhí)行。對將要被計算變換式進行初始化的另外一種方法是采用額外的數(shù)據(jù)源，該數(shù)據(jù)源適合用于提供在獲取數(shù)據(jù)期間發(fā)生的一個或更多的維度中的目標物體好掃描儀之間的相對移動的至少粗糙的評估。舉例來說，有可能采用的是一種構成OCT設備的基礎照相機，以便記錄將要被成像的目標物體的二維圖像。在此，相關的橫向移動將會導致由基礎照相機所成像的區(qū)域在獲取數(shù)據(jù)的期間發(fā)生移動。在成像區(qū)域中的一個幀幅到下一個幀幅的這些移動可以通過使用粗糙圖像配準技術在按照順序相連的基礎成像中應用來加以評估。這些移動也可以用于對同時捕獲的OCT數(shù)據(jù)集的變換式進行初始化，所述數(shù)據(jù)集是在對應于某些視頻框架的點上被捕獲的。一般來說，由于OCT的A-掃描速度要遠遠高于視頻的速度，數(shù)據(jù)內插值技術可以用于將位移值內插到時間點之間，所述時間點對應于視頻框架的時間點，這是為了提供完整的經過初始化的變換式。上述的和其他的輔助移動測量系統(tǒng)可以有助于減少移動修正的運行程序的時間，并提高其精確度，這是由于初始化的過程使得這一方法可以利用關于移動的補充信息。人們可以理解的是，類似的初始化的方案也是可以與除了視頻的基礎照相機之外的數(shù)據(jù)源結合使用的。一般來說，凸函數(shù)上的非線性的最優(yōu)化將在起始位置的確定區(qū)域內僅僅發(fā)現(xiàn)局部最優(yōu)化，確定區(qū)域就是所謂的具有吸引力的區(qū)域。緩解這一難題和潛在地降低必要計算的一種方法是使用被稱之為多種分辨率的最優(yōu)化方案。與使用之前對隨后的最優(yōu)化進行初始化的評估相類似，這一實施方案在移動評估任務的多個表達式上進行操作。復雜性降低的確定數(shù)量的表達式是從初始的表達式中產生的，其是最終結果所需要的復雜性。在該部分的內容中，復雜性指的是參數(shù)的數(shù)量或者用于在給定的程級中描述數(shù)據(jù)集的變換式的自由度。操作中的數(shù)據(jù)的數(shù)量也可以通過這一技術得以減少。降低復雜性的實施例包括但不限于，為3D類型的數(shù)據(jù)集對登記的坐標系中連續(xù)少于普通采樣點進行選擇。在2D類型的數(shù)據(jù)集中，用于進行評估的數(shù)據(jù)點的數(shù)量也可以是連續(xù)減少的，這是通過在隨著給定的采樣時間的增加的方向上向下采集數(shù)據(jù)集來實現(xiàn)的，以及在光譜或者掃描源OCT的軸向方向的向下采樣來實現(xiàn)的。除了采樣點的數(shù)量之外，用于各個變換式的參數(shù)的數(shù)量，例如，直接參數(shù)化來作為變位場的使用，在某些情況下可以是減少的，這是由于此時需要執(zhí)行的變換式具有較少的數(shù)據(jù)點。除此之外，每一個復雜性的程 度都允許具有適用于移動修正的最優(yōu)化程序的不同的配置參數(shù)組。完成多種分辨率的最優(yōu)化的一種需要是為不同的復雜性程度變換相同的數(shù)據(jù)集，變換式的參數(shù)化和其他設定都是可以繪制為另外一種復雜性的程度的變換式。其他的復雜性的程度也有可能具有不同的基礎變換式的參數(shù)化類型。完成這一操作的一種方法就是首先將變換式從輸入配置中轉變到相同的復雜程度中的方向參數(shù)中。這可以通過對在一組將要被評估的點上的變換式進行評估來完成。作為結果的位移矢量組是由方向參數(shù)構成的。接下來，方向參數(shù)可以被繪制到在終點的復雜程度中的采樣點的集合的方向參數(shù)中。這可以通過將方向參數(shù)處理為兩個或者三個通道數(shù)據(jù)集來實現(xiàn)，通道數(shù)據(jù)集是附著在通用的不規(guī)則的柵格中的。通過使用數(shù)據(jù)的內插值技術來對這一數(shù)據(jù)集進行采樣，采樣點被終極復雜程度所限定，方向參數(shù)在終極復雜度中的近似變換就可以獲得了。由于是最后一個步驟，方向變換式可以被估計用于，例如，終極參數(shù)的最小二次方。實際上，這一程序中的某些步驟可能是多于的或者是可以結合使用的。不同的復雜性的程度可以事先產生或者必要的子數(shù)據(jù)可以根據(jù)要求進行計算。之后就是典型的多分辨率程序。給出變換式的初始化的集合，這一集合被繪制為最低級的復雜性。之后，通過之前所描述的技術或者其他技術，在最低級的復雜性的程度上執(zhí)行重復的數(shù)值最優(yōu)化。典型的是，重復步驟中的某一最大數(shù)量對于最優(yōu)化來說是特定的，最優(yōu)化之后，最后的參數(shù)組被用作結果?？梢赃x擇的是，最優(yōu)化可以在此之間終止。舉例來說，當目標函數(shù)的值或者從單調增加的函數(shù)的應用中獲得的數(shù)值達到目標函數(shù)中俄梯度矢量某一標準時，目標函數(shù)不會從一個重復到下一個重復中發(fā)生顯著變化。其他的終止標準也是可以使用的。在當前的程級上的最優(yōu)化完成之后，作為結果的變換式被繪制到下一個選擇的程級中對應的變換式的復雜性和參數(shù)中。典型的是，下一個選擇的程級是具有更高的復雜性的程級。然而，適用于更為復雜的程級的解決方案也可以被再次繪制到較低的復雜性的程級的初始化中。這一程序可以重復進行若干次，直到用于起初問題的復雜性的解決方案已經達到為止。解決方案的修正步驟可以執(zhí)行的一種可選程序步驟是解決方案的修正步驟。其可以在每一個數(shù)值最優(yōu)化進行重復之后，和/或在確定的多分辨率的程級獲取完全優(yōu)化之后，和/或在給定的輸入數(shù)據(jù)集的最終變換式和配置設定被發(fā)現(xiàn)之后加以運用。一般來說，適用于前文部分所描述的移動修正問題的解決方案具有三個內在的自由度。自由度可以被建立為可變的平移部分的模型，其通用于全部惡變換式，并因此可以通過在物體空間中的固定數(shù)量來對所有的數(shù)據(jù)集中國的數(shù)據(jù)樣本進行轉變。這一結果通常不會表現(xiàn)得非常強烈，其具有靠近零矢量的平移矢量。盡管如此，這一結果是不理想的。在這種情況下，每一個變換式中的參數(shù)可以在移動修正步驟中的某些點上被修正，以致所有變換式中作為結果的通用平移部分都是零矢量。執(zhí)行這一步驟的一種方法就是計算全部的變換式中的平均平移部分，并對每一個變換式中的參數(shù)進行更新，以致平均分量是可以被除去的。解決方案的變換式的應用一旦移動評估程序找到解決方案，就可以產生在登記的空間中的最終的數(shù)據(jù)集的集合。這涉及到變換式對每一個數(shù)據(jù)集的應用。一般來說，這一數(shù)據(jù)不是必須是相同的數(shù)據(jù)，其適用于移動修正程序本身。舉例來說，強度信息或者其他的結構性數(shù)據(jù)將優(yōu)選適用于評估在變換狀態(tài)下的相似度?？梢蕴鎿Q的是，變換式也可以應用到從獲取相同的數(shù)據(jù)集而計算得到的不同的數(shù)據(jù)通道中。這樣的數(shù)據(jù)可以包括但不限于，線性的、對數(shù)的或者其他范圍內的強度數(shù)據(jù)的不同精度的表達式。變換式也可以被應用到函數(shù)的成像信息中年，例如，通過執(zhí)行多普勒的OCT所獲得的周相移動信息。數(shù)據(jù)集中的實施例是源自OCT數(shù)據(jù)的。衍 生的數(shù)據(jù)集可以包括不同的數(shù)據(jù)通道的集合，而且數(shù)據(jù)可以是通過不同于輸入的數(shù)據(jù)集的方式來進行處理的。變換式的應用可以通過相同的方法來完成，所述相同的方法是指對目標函數(shù)的數(shù)值進行評估的過程中所使用的方法?？梢赃x擇的是，可以使用不同的數(shù)據(jù)內插值的技術。結果是一種登記的數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集來自于每一個輸入的數(shù)據(jù)集，其位于在移動修正空間中的通用的不規(guī)則的柵格中。在3D類型的圖像數(shù)據(jù)的情況下，在物體空間中的數(shù)據(jù)集的采樣點的位置的集合對于每一個數(shù)據(jù)集來說都是相同的。適用于圖像改進的數(shù)據(jù)結合(合并)的描述在移動修正和作為結果的變換式應用到負載的數(shù)據(jù)通道中之后，就可以獲得一組數(shù)據(jù)集，其存在于相同的移動修正空間中。在3D類型的數(shù)據(jù)集的情況下，這些集合也是可以限定在通用的采樣點的位置上的。假設移動修正得到很好的執(zhí)行，來自于每一個數(shù)據(jù)集中的對應的數(shù)據(jù)樣本都包含由從目標物體的相同位置上獲得的圖像數(shù)據(jù)。在所使用的圖像數(shù)據(jù)的特定類型(例如，強度信息)的基礎上，通常需要做的是試圖將這些登記的數(shù)據(jù)集合并到單個的數(shù)據(jù)集中。舉例來說，當使用OCT的強度數(shù)據(jù)的情況時，合并將會產生更好的圖像質量，原因就在于噪音被去除了。另外一個實施例是多普勒的OCT周相移動的數(shù)據(jù)，其可以適用于血流量的測量。在不同的時間內從相同位置上獲取的多個樣本的結合也可以導致減少噪音的程度。當使用多普勒的數(shù)據(jù)來測量血流量時，當使用多普勒的數(shù)據(jù)來測量血流量時，脈搏的跳動可以會降低，當結合了在時間范圍內在不同的位置上的多個速度的測量值時。這將會導致產生血流量的測量值，其是一個較為近似的測量值，例如，流量/分，該數(shù)值在較小的程度上取決于由于脈動所導致的短時效應。一種用于產生結合在一起的數(shù)據(jù)集的自然的方法就是對來自于對應的采樣點位置上的數(shù)據(jù)進行簡單平均。變化類型的測量的計算也可以是讓人感興趣的，例如，在多普勒的OCT數(shù)據(jù)的情況下。然而，包含有失真的移動可以導致這樣的事實，即，在一個源數(shù)據(jù)集中出現(xiàn)的某些區(qū)域可能在其他的所有集合中都沒有被采樣。如果出現(xiàn)這樣的情況，那么進行平均就不是一種好的方案，這是由于來自于沒有出現(xiàn)某些區(qū)域的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)將會被來自于鄰近的區(qū)域中的替換數(shù)據(jù)所填充。可以替換的是，有可能采用這樣一種技術，即，該技術主要是使用來源于為了合并體積而實際出現(xiàn)的區(qū)域的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)。并非是使用來自于每一個位置上的平均的可以獲得的數(shù)據(jù)樣本來產生最終的數(shù)據(jù)集，登記的數(shù)據(jù)樣本的曲面加權總和被用于結合數(shù)據(jù)。在這樣的方案中，在特定位置上的不同的數(shù)據(jù)集中的每一個樣本都具有與之相關聯(lián)的正實際值。更進一步說，所有圖像的這些加權的總和將是1，不具有比零值要小的加權值，這是為了形成彎曲組合。其他的結合方案也是可以使用的?；镜南敕ㄊ钱a生來自于這樣的事實的加權，即當某一區(qū)域沒有出現(xiàn)在標注符號為A的數(shù)據(jù)集中時，其出現(xiàn)在數(shù)據(jù)集B中，在初始的A集合中的其他區(qū)域將被認為是替代區(qū)域，以致這一在初始集合中的替代區(qū)域將會與當A的登記結果產生時相比有更多的被采樣的機會。相比之下，來自于B的初始區(qū)域有可能僅僅被采樣一次。附圖33顯示的是根據(jù)本文中所描述的方法的合并數(shù)據(jù)集的程序3300的可以效仿 的實施方案。方法3300可以得到執(zhí)行，例如，通過附圖1中所示的設備100中的計算機02，或者在附圖2中所示的設備200中的計算機202來執(zhí)行。對采樣密度的評估為了產生加權，將在初始的數(shù)據(jù)集中對采樣密度評估，其代表的是在初始集合中的某一區(qū)域是如何被采樣以致產生對應的登記結果的。一種適用于特定的數(shù)據(jù)集中的每一個數(shù)據(jù)樣本的采樣密度的評估方式是由兩個步驟的程序所組成的。首先，被稱之為Parzen的評估步驟先以執(zhí)行，其對采樣點的密度進行評估，以便在每一個數(shù)據(jù)集的初始掃描的坐標系產生登記的結果。用于對這樣的密度進行評估的其他技術也是可以使用的。在第二個步驟中，產生的密度被進行采樣，由于為了產生登記的集合，對初始的數(shù)據(jù)集進行了采樣。結果值與特定的區(qū)域被采樣的頻率相關，從而在登記的數(shù)據(jù)集中產生特定的樣本，所述的特定數(shù)據(jù)集是在產生總的登記的集合中所使用的。當源自于一個登記的數(shù)據(jù)集中的樣本的數(shù)值比源自于另外一個集合的相同的樣本的數(shù)值要高時，前面的一個樣本被假定為更有可能被用于填充在前面一個數(shù)據(jù)集中的采樣空洞。緊接著，這一數(shù)值將在產生實際的加權中有所使用。樣本有效倌的產牛用于產生加權的信息的另外一個來源被稱之為樣本有效性。在數(shù)據(jù)集的內插值中，多個樣本在產生內插值的結果時是被考慮到的。如果做占用的空間中的大部分或者全部的樣本是位于實際的立體數(shù)據(jù)之外并被數(shù)據(jù)點的柵格所限定的話，那么樣本的有效性將被認為是低于樣本位于立體數(shù)據(jù)之內的情況。數(shù)值是與每一個數(shù)據(jù)樣本相關聯(lián)的，所述的數(shù)據(jù)樣本被限定為1，如果樣本是完全位于各個源柵格之內的，并且零點位于外側部。如果樣本被認為是部分位于初始的樣本柵格的外部，在I和0之間的數(shù)值將被賦值。樣本越容易被認為是在外部，其有效值就越低。已經驗證的是，其他的方法也可以用于為數(shù)據(jù)集的內插值評估樣本的有效性。權重因素的計算和應用 為了計算用于結合數(shù)據(jù)集的最終加權,來自于不同的登記數(shù)據(jù)集中的樣本中的每一組都可以認為是獨立的。加權可以通過這樣的方法來進行計算，即，當在被考慮的樣本的米樣密度和米樣的有效性沒有差異時，實施方案將相同的加權賦予每一個樣本。因此，對于N個樣本而言，每一個加權就是1/N。在通常的情況下，這些數(shù)值之間都是有差異的，以下的規(guī)則會起作用。如果一個樣本不是僅僅等于差異密度的平均值，其加權將會低于平均分布。同樣地，如果樣本具有較低的采樣密度，其加權也同樣是較低的。然而，加權的總和仍將會到達1，而且它們中沒有任何一個是負值。當與這些測量值相比樣本之間不存在差值時，相同的加權將會導致產生噪音的平均效應。如果各個單獨的樣本更有可能用于填充在數(shù)據(jù)集之間的空隙，或者從源數(shù)據(jù)集的外部進行采樣，從而達到相對于其他的樣本而言更大的程度，它們被賦予的加權將是較低的。這將導致這種樣本在最終的結合結果的產生過程中的相對或者絕對的排除，由此，有可能去除某些加工。之后，結合圖像的最終結構被對應的數(shù)據(jù)樣本進行加權總和。除此之外，數(shù)據(jù)也可能在進行加和以便補償之前被歸一化，舉例來說，當使用強度數(shù)據(jù)時的明亮度的差異。 對于結合的數(shù)據(jù)的內容的其他的邏輯性分配，例如，強度信息數(shù)對比與，例如，多普勒頻移數(shù)值的，其可以被合并到產生權重的程序中。舉例來說，當對多普勒的頻移數(shù)據(jù)進行合并時，有意義的是將周相移動變換為復合域，其中加權總和可以得到執(zhí)行，而且，之后又可以轉變?yōu)橹芟嘁苿?。同樣地，產生加權的程序也具有應用到處理特定的成像情況中，例如，在獲取眼球的數(shù)據(jù)集的過程中出現(xiàn)的眨眼情況。舉例來說，眨眼可以能夠通過觀察強度數(shù)值的軸向總和來監(jiān)測，并將較低的加權賦予樣本，如果出現(xiàn)由于眨眼所導致的軸向投影是非?；璋档那闆r，在眨眼過程中捕獲到的A-掃描將不會顯示出任何結構，因此是昏暗的。人們可以理解的是，本文所描述的方法和設備也可以采用數(shù)據(jù)值的簡單結合，其不具有采用密度和采樣的有效性。一個實施例將用于對數(shù)據(jù)值進行平均。同樣地，用于產生登記的數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)集本身的附加功能或者變換式的附加功能也都可以在合并過程中使用。降噪除了降低噪音的效果之外，還可以通過拉平加權總和的結合的效果來獲得，額外的噪音的降低技術可以任意被采用。它們既可以應用到各個登記的數(shù)據(jù)集中，或者應用到最終的結合的數(shù)據(jù)集中。除此之外，合成的噪音降低技術就可以被使用，對其周圍的鄰近的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)樣本的附屬性和關聯(lián)性進行分析，從而獲得較好的降噪效果。臨界和范圍變換根據(jù)最終結合和登記的數(shù)據(jù)集的輸出格式，在適用于中間計算的數(shù)據(jù)格式和最終輸出的數(shù)據(jù)格式之間的變換可能是需要的。在繪制合成的數(shù)據(jù)類型的實施例中，最小/最大的繪制都可以執(zhí)行用于調整輸出格式的浮點數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)范圍。并非要依賴于上述內容，臨界操作可以在數(shù)據(jù)上執(zhí)行，從而去除數(shù)據(jù)范圍的兩端的外層部分。多光點掃描裝置傳統(tǒng)的OCT儀器圖像具有單一的OCT光束和一個光點，正如附圖1和附圖2中所示。這些附圖對用于眼科的OCT成像的裝置進行了解釋說明，然而，人們已經意識到，在這一部分中的概念可以適用到其他的OCT成像的應用中。作為一個實施例，成像速度的有效提高可以通過在目標物體的組織中使用多條OCT光束和多個光點來獲得，而且并列執(zhí)行獲取圖像的程序。附圖34A顯示的是一種裝置，該裝置將兩個光點投射到視網(wǎng)膜上，這是通過將兩束光纖的末端放置在準直透鏡的焦平面上或者放置在焦平面的附近?？梢赃x擇的是，可以使用兩束分開的光纖和準直器，而且將它們進行排列，以致被準直的光束的軸是非平行的。來自于準直器的光線從兩個軸的光束控制裝置中反射到患者的界面視神經上。光束的方向控制可以通過單個的雙軸鏡面、多個的單軸的方向控制鏡面(例如，檢流計)、壓力的方向控制部件或者電磁式方向控制部件等等來進行操作。多光點的排列方式也是可行的。附圖34B顯示的是使用了具有在y方向上的快速掃描(即，被稱之為YFast)的兩個成像光點的光柵掃描。附圖34C顯示的是使用了具有在X方向上的快速掃描(即，被稱之為XFast)的兩個成像光點的光柵掃描。在附圖34B和附圖34C所示的特定的實施例中，光點在相對于X和Y掃描方向的45度角的方向上進行補償。通過這樣的光點排列，就可以獲得XFast的數(shù)據(jù)集，也可以獲得YFast的數(shù)據(jù)集，和/或其他的掃描方式也是可以執(zhí)行的，并可以獲得相關的數(shù)據(jù)。在成像的過程中，光線的背向反射或者來自于目標物體的組織反向散射體回射到光纖中，并進入到干涉儀，其具有適用于每一個OCT光束的分隔開的成像或檢查通道。在一種方案中，光點的移動是連接在一起的，以致兩個光點都是以相同的掃描方式進行移動的。多個順序相連的數(shù)據(jù)集可以有效地獲得，每一個體積 的總的成像所需時間減少了。第二個優(yōu)勢在于，對兩個數(shù)據(jù)集都有影響的移動是相關聯(lián)的。將移動相關聯(lián)的信息合并到登記程序中可以提高收集數(shù)據(jù)的速度和登記的精度。這樣的概念可以適用于形成具有不止兩個光點的圖像的應用中。附圖35A顯示的是一種成像裝置，該裝置可以對兩個獨立控制的光束分別進行掃描，并在組織物體上投影出兩個光點。光束分裂器或者類似倍增裝置被放置在光路徑上，以致來自于兩個或更多的獨立的可控的光束的方向控制裝置中的光線可以在病人的界面上進行結合。來自于第一干涉儀(A)的光線是通過第一校準儀進行校準的，并通過光束分裂器或者類似的光束結合設備從第一光束的方向控制裝置中反射到病人的分界面光線。光束的方向控制可以通過單個的雙軸鏡面、多個的單軸的方向控制鏡面(例如，檢流計)、壓力的方向控制部件或者電磁式方向控制部件等等來進行操作。來自于第二干涉儀(B)的光線是通過第二校準儀進行校準的，并通過上文中提到的光束分裂器或者類似的光束結合設備從第二光束的方向控制裝置中反射到病人的分界面光線。人們意識都，干涉儀可以共享子系統(tǒng)，例如，光源，前提是它們能夠對來自于兩個光點的OCT數(shù)據(jù)進行獨立檢測。在組織上的每一個光點的位置都是可以獨立控制以執(zhí)行掃描方式的。與單個的光點掃描的OCT系統(tǒng)或者結合移動的多個光點的掃描裝置進行比較，這種獨立控制的多條光束，多個光點的掃描路徑可以同時獲得平行的兩個獨立掃描的數(shù)據(jù)集。附圖35B顯示的是一種可以效仿的掃描方式，其要求YFast的數(shù)據(jù)集具有光點A，以及XFast的數(shù)據(jù)集具有光點B。一個優(yōu)勢在于，僅僅需要執(zhí)行一幅圖像的獲取來得到兩個互補的數(shù)據(jù)集。第二個優(yōu)勢在于，對于兩個數(shù)據(jù)集的移動影響是相互關聯(lián)的。將移動相關聯(lián)的信息合并到登記程序中可以提高收集數(shù)據(jù)的速度和登記的精度。第三個優(yōu)勢在于，獨立控制的多個光點的掃描方案是位于數(shù)據(jù)集之間的目標物體的位置與按照順序獲得的分開的數(shù)據(jù)集相比是更為類似的，提高了收集效率和最終的登記結果。這一概念可以適用到形成具有不止兩條光束和不止兩個光點的圖像的應用中。
多條光束的掃描方案被描述為對數(shù)據(jù)的處理程序和上文中描述的移動修正是相互促進和互補的。然而，上文中所描述的數(shù)據(jù)處理程序和移動修正可以從多條光束的掃描中來分別進行實踐。同樣地，多條光束的掃描可以通過數(shù)據(jù)的處理程序、移動修正和上文中所描述的合并方法來分別進行實踐。對應地，本發(fā)明的可以效仿的實施方案就是一種處理數(shù)據(jù)集的方法。該方法包括計算，所述計算是以目標函數(shù)的數(shù)值，一個或者更多的三維變換式為基礎的，每一個變換式都與各個三維數(shù)據(jù)集相關聯(lián)，所述的三維數(shù)據(jù)集代表的是目標物體上的至少部分重疊的區(qū)域。計算包括對目標函數(shù)進行評估，這是通過(a)計算(i)在變換狀態(tài)下的兩個或者更多的三維數(shù)據(jù)集，或者(ii)在變換狀態(tài)下的兩個或更多的經過預處理的三維數(shù)據(jù)集之間的相關度，以及(b)對目標物體相對于成像儀器的移動進行評估。所述方法可以進一步包括將至少一個三維變換式應用到其各自的三維數(shù)據(jù)集中，或者應用到對應于各自的三維數(shù)據(jù)集所衍生的三維數(shù)據(jù)集中，從而獲得至少一個移動修正后的數(shù)據(jù)集。在一個可以效仿的實施方案中，對目標函數(shù)的評估包括證實(i)在變換狀態(tài)下的 兩個或更多的三維數(shù)據(jù)集或者(ii)在變換狀態(tài)下的兩個或更多的經過預處理的三維數(shù)據(jù)集之間的相似度。在另外一個可以效仿的實施方案中，每一個三維數(shù)據(jù)集都是一組從目標物體的區(qū)域中獲取的信號的數(shù)值，而且其中證實在變換狀態(tài)下的兩個或者更多的三維數(shù)據(jù)集之間的相似度包括對信號數(shù)值之間的差值進行補償。在另外一個可以效仿的實施方案中，對目標函數(shù)的評估可以包括對目標物體相對于成像儀器的移動進行補償。在又一個可以效仿的實施方案中，包括對第一和第二個三維變換式進行計算，而且其中所述的應用包括將第一個三維變換式應用到第一個三維數(shù)據(jù)集中，以及將第二個三維變換式應用到第二個三維數(shù)據(jù)集中，從而分別獲得第一和第二個移動修正的數(shù)據(jù)集，而且進一步將第一和第二個修正后的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素結合起來，以便得到合并后的移動修正的數(shù)據(jù)集，分別相對于第一或第二個移動修正的數(shù)據(jù)集，合并后的移動修正的數(shù)據(jù)集具有改進的信號質量。在另外一個可以效仿的實施方案中，結合數(shù)據(jù)元素的步驟進一步包括將第一和第二個移動修正的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素的貢獻調整到合并后的移動修正的數(shù)據(jù)集中，這是以第一和第二個三維變換式的至少一種特性為基礎的。在另外一個可以效仿的實施方案中，第一和第二個三維變換式的至少一種特性是采樣密度。在又一個可以效仿的實施方案中，調整貢獻可以進一步包括計算第一和第二個移動修正的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素的加權總和。在另外一個可以效仿的實施方案中，該方法可以進一步包括使用第一掃描方式來獲取第一個三維數(shù)據(jù)集，和使用第二掃描方式來獲取第二個三維數(shù)據(jù)集，其中第一和第二掃描方式是互補的。在又一個可以效仿的實施方案中，互補的掃描方式是光柵掃描。在又一個可以效仿的實施方案中，光柵掃描是相互垂直的。在又一個可以效仿的實施方案中，該方法可以進一步包括重復計算一個或者更多的三維變換式。在又一個可以效仿的實施方案中，該方法可以進一步包括計算一個或者更多的三維變換式是通過使用對所述的目標函數(shù)數(shù)值最優(yōu)化的方法來實現(xiàn)的。 在又一個可以效仿的實施方案中，該方法可以進一步包括計算一個或者更多的三維變換式是通過使用多種分辨率的數(shù)值最優(yōu)化的方法來進行計算的。在又一個可以效仿的實施方案中，目標物體是從眼睛、視網(wǎng)膜、視網(wǎng)膜中的小凹、視覺神經的前端或者眼角膜所組成的組中選取的。在又一個可以效仿的實施方案中，該方法可以進一步包括得到與第一時間點相關的第一移動修正的數(shù)據(jù)集，得到與第二時間點相關的第二移動修正的數(shù)據(jù)集，并將第一和第二移動修正的數(shù)據(jù)集進行對比，從而追蹤第一和第二時間點之間的數(shù)量上的變化。目標物體可以與病人相關聯(lián)。 在又一個可以效仿的實施方案中，第一和第二時間點分別與病人到衛(wèi)生保健部門的第一和第二次訪問相對應。在另外一個可以效仿的實施方案中，第一和第二時間點分別與針對病人的掃描的第一和第二次活動相對應。所述的病人活動的實施例可以執(zhí)行衛(wèi)生保健部門中進行相同或者類似的活動。所述的活動可以在家完成。掃描設備可以是使用在衛(wèi)生保健部門中所使用的相同的設備，或者使用經過改裝的適合病人在家使用的設備。舉例來說，掃描儀是可以操作地連接到臺式電腦或者便攜式電腦上的，或者甚至是可以集成到或者可以連接到手持式的設備上的。所述的手持式的設備的一種實施例是移動電話。在又一個可以效仿的實施方案中，三維數(shù)據(jù)集是通過A-掃描來捕獲的，并且其中一個或者更多的三維變換式都是與三維位移相關聯(lián)的，三維位移都具有一個A-掃描。在又一個可以效仿的實施方案中，該方法進一步包括對三維數(shù)據(jù)集進行預處理，預處理是通過從圖像的再次采樣、降噪、A-掃描的特征的形成、傾斜補償和復制補償方法所組成的組中選出的方法來實現(xiàn)的。三維數(shù)據(jù)集也可以包括至少強度數(shù)據(jù)、多普勒頻移數(shù)據(jù)或者偏振數(shù)據(jù)的其中之
o在又一個可以效仿的實施方案中，衍生的三維數(shù)據(jù)集包括至少多普勒頻移數(shù)據(jù)或者偏振數(shù)據(jù)的其中之一。本發(fā)明的另外一個可以效仿的實施方案是一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含有各種模塊，這些模塊被配置用于執(zhí)行本文中所揭示的方法中的各個步驟。本發(fā)明的又一個可以效仿的實施方案是一種非瞬間的計算機可讀介質，在其上具有指令序列，當通過中央處理器來運行時，其可以驅動中央處理器進行計算，這是以目標函數(shù)的數(shù)值、一個或者更多的三維變換式為基礎的，所述的三維變換式都與各自的三維數(shù)據(jù)集相關聯(lián)，所述的三維數(shù)據(jù)集代表的是目標物體上的至少部分重疊的區(qū)域，其中指令可以驅動中央處理器計算出一個或更多的三維變換式，包括指令導致中央處理器對目標函數(shù)進行評估這是通過以下步驟進行的(a)計算出(i)在變換狀態(tài)下的兩個或者更多的三維數(shù)據(jù)集，或者(ii)在變換狀態(tài)下的兩個或者更多的經過預處理的三維數(shù)據(jù)集之間的相似度，以及(b)對目標物體相對于成像儀器的移動進行評估。
當通過中央處理器來執(zhí)行時，指令序列可以進一步驅動中央處理器將至少一個三維變換式應用到各個三維數(shù)據(jù)集中，或者應用到衍生的三維數(shù)據(jù)集中，從而獲得至少一個移動修正后的數(shù)據(jù)集。本發(fā)明的另外一個可以效仿的實施方案是一種處理OCT數(shù)據(jù)集的方法。該方法包括獲得兩個或者更多的三維OCT數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)集代表的是在目標物體上的至少部分重疊的區(qū)域，其中至少一個數(shù)據(jù)集是通過使用與至少一個其他的數(shù)據(jù)集相互補的掃描方式來獲得的，并且為每一個使用了目標函數(shù)的數(shù)據(jù)集計算出三維變換式。目標函數(shù)(a)支持在變換狀態(tài)下的安慰數(shù)據(jù)集之間的相似度的計算，以及(b)對目標物體于相對成像儀器的移動進行補償。該方法進一步包括將至少一個三維變換式應用到其各自的數(shù)據(jù)集中，從而獲得至少一個修正后的數(shù)據(jù)集。在又一個可以效仿的實施方案中，相似度的計算是以至少強度數(shù)據(jù)、振幅數(shù)據(jù)、相位數(shù)據(jù)或者偏振數(shù)據(jù)的其中之一為基礎的。
在又一個可以效仿的實施方案中，用于計算相似度的數(shù)據(jù)被進行預處理，預處理使用抑制噪音、傾斜補償、OCT信號復制修正、數(shù)據(jù)整理或者上述方法的結合使用來進行的。在又一個可以效仿的實施方案中，三維變換式被適用到其各自的三維數(shù)據(jù)集中，這是通過對至少強度數(shù)據(jù)、相位數(shù)據(jù)或者偏振數(shù)據(jù)的其中之一進行變換來實現(xiàn)的。在又一個可以效仿的實施方案中，對在變換狀態(tài)下的三維數(shù)據(jù)集之間的相似度的計算的證實包括對出在變換狀態(tài)下的三維數(shù)據(jù)集中選出的數(shù)據(jù)值之間的差值進行補償。在又一個可以效仿的實施方案中，對數(shù)據(jù)的數(shù)值之間的差異的補償包括使用差值的平方和、變量、差值的絕對值的總和，或者上述數(shù)值的結合。在又一個可以效仿的實施方案中，第一個三維變換式被適用到第一三維數(shù)據(jù)集中，和第二個三維變換式被適用到第二三維數(shù)據(jù)集中，從而分別獲得對和第二移動修正的三維數(shù)據(jù)集。該方法進一步包括通過對來自于第一和第二移動修正后的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素進行結合的方式來合并第一和第二移動修正的數(shù)據(jù)集，從而獲得與各自的第一或者第二移動修正的數(shù)據(jù)集相比的具有改進的信號質量的合并后的移動修正的數(shù)據(jù)集。在又一個可以效仿的實施方案中，第一和第二個三維變換式具有某些特性，而且其中合并第一和第二移動修正的數(shù)據(jù)集可以進一步包括把數(shù)據(jù)元素的貢獻調整到合并后的移動修正的數(shù)據(jù)集中，這是以第一和第二個三維變換式的至少一種特性為基礎的。第一或者第二三維變換式的至少一種特性可以包括采樣密度。在又一個可以效仿的實施方案中，合并第一和第二移動修正的數(shù)據(jù)集包括計算出第一和第二移動修正的數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)元素的加權總和。在又一個可以效仿的實施方案中，互補的掃描方式是光柵掃描。光柵掃描是相互垂直的。在又一個可以效仿的實施方案中，該方法進一步包括重復計算三維變換式。在又一個可以效仿的實施方案中，該方法進一步包括通過多分辨率的數(shù)值最優(yōu)化方法來計算三維變換式。在另外一個可以效仿的實施方案中，目標物體是從眼睛、視網(wǎng)膜、視網(wǎng)膜中的小凹、視覺神經的前端或者眼角膜所組成的組中選取的。在又一個可以效仿的實施方案中，來自于第一時間點的至少第一和第二數(shù)據(jù)集被進行處理，從而獲得第一移動修正的數(shù)據(jù)集，其與第一時間點相關聯(lián)，以及來自于第二時間點的至少第三和第四數(shù)據(jù)集被進行處理，從而獲得第二移動修正的數(shù)據(jù)集，其與第二時間點相關聯(lián)；而且其中所述方法可以進一步包括將移動修正的數(shù)據(jù)集或者來自于移動修正的數(shù)據(jù)集的測量值進行對比，從而追蹤在多個時間點內的數(shù)量上的變化。在又一個可以效仿的實施方案中，三維數(shù)據(jù)集包括A-掃描，而且更進一步的是，其中每一個三維數(shù)據(jù)集都包含由一組數(shù)據(jù)通道，數(shù)據(jù)通道包括至少以下因素的其中之一強度、振幅、相位、多普勒頻移或者偏振信號，所述方法進一步包括把所述的數(shù)據(jù)通道組與來自于OCT數(shù)據(jù)集的每一個A-掃描關聯(lián)起來。在又一個可以效仿的實施方案中，三維數(shù)據(jù)集包括A-掃描，而且更進一步的是，其中三維變換式是與具有A-掃描的三維位移相關聯(lián)的。實施范例實施例1
附圖16A到附圖16C顯示的是，人類視網(wǎng)膜上的視覺神經的前端的兩個互補的OCT體積的獲取，登記和合并。附圖16A和16B都顯示出對使用了兩個相互垂直的掃描方向所獲得的相同的體積的三維OCT圖像的解釋說明。附圖FIG. 16C顯示的是通過使用本發(fā)明中所描述的方法的可以效仿的實施方案的兩幅圖像的合并結果。具有IOlkHz的軸向掃描速度的原型光譜/傅里葉域的OCT系統(tǒng)被用于獲取在橫向方向上以400x400的像素進行掃描的范圍超過6x6mm的體積。每一個體積都是在大約2秒的時間內得到的。第一體積數(shù)據(jù)集是通過在X方向上具有快速掃描的光柵掃描來獲得的，其被標記為XFast。第二體積的數(shù)據(jù)集是通過在y方向上具有快速掃描的光柵掃描來獲得的，其被標記為YFast。第一和第二體積的數(shù)據(jù)集都是在視網(wǎng)膜中的大致相同的區(qū)域中獲得的，但是在軸向方向上和在橫向的方向上都出現(xiàn)失真，這是由于在獲取數(shù)據(jù)的期間發(fā)生的眼球移動所導致的。能夠產生最終的合并后的數(shù)據(jù)集的可以效仿的實施例的應用都已經經過了移動修正，而且代表的是真實的沒有失真的視網(wǎng)膜的形態(tài)。應用到這一數(shù)據(jù)集上的處理時間大約是3分鐘，其使用的是在標準的臺式計算機中的圖形卡(ATI Radeon 5850)加速核。目前，在眼科成像中使用的商用OCT系統(tǒng)具有的軸向掃描速度是25到50kHz，而且所獲得的數(shù)據(jù)集是由在橫向方向上進行軸向掃描的200x200像素的數(shù)據(jù)組所組成的。因此，處理時間將會比處理那些較小的數(shù)據(jù)集的時間要快很多。除此之外，值得期待的是，隨著圖形卡和計算機技術的發(fā)展，處理時間也能夠大幅加快。附圖17A到17C對本文中所描述的方法的應用結果進行解釋說明。尤其是，附圖17A和附圖17B都顯示出OCT的底片視圖，這些視圖是從以垂直的方向進行掃描所獲得的兩個體積的OCT數(shù)據(jù)集中得到的。附圖17C顯示的是根據(jù)本文中所描述的可以效仿的方法的對兩個OCT圖像進行合并的結果。這些OCT的底片視圖是通過對圖像中的每一個橫向像素沿著每一個A-掃描的方向的軸向強度進行加和來產生。具有IOlkHz的軸向掃描速度的原型光譜/傅里葉域的OCT系統(tǒng)被用于獲取在橫向方向上以400x400的像素進行掃描的范圍超過6x6mm的體積。每一個體積都是在大約2秒的時間內得到的。第一體積數(shù)據(jù)集是通過在X方向(XFast掃描)上具有快速掃描的光柵掃描來獲得的并被顯示在附圖17A中。由于眼睛和頭部的移動所導致的移動加工都是可見的，可以看做是數(shù)據(jù)集中的水平連續(xù)。第二體積數(shù)據(jù)集是通過在y方向(YFast掃描)上具有快速掃描的光柵掃描來獲得的并被顯示在附圖17B中。由于眼睛和頭部的移動所導致的移動加工都是可見的，可以看做是數(shù)據(jù)集中的垂直連續(xù)。能夠產生最終的合并后的數(shù)據(jù)集的移動補償?shù)膽枚家呀浗涍^了移動修正。這些從移動修正的數(shù)據(jù)集中產生的OCT底片視圖被顯示在附圖17C，并代表的是真實的沒有失真的視網(wǎng)膜的結構。如果是數(shù)據(jù)代表的是輸入數(shù)據(jù)集的至少其中之一的情況，在代表初始的未經修正的輸入數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)中的間隙被填充到登記和合并后的數(shù)據(jù)集中。最后，由于眼球的移動可能會更有利于手持式的OCT成像儀器，本文中所描述的可以效仿的實施方案都可以與手持式的OCT儀器結合使用，從而對移動失真、登記的數(shù)據(jù)集和合并的多個數(shù)據(jù)集做出修正。附圖18A到附圖18C顯示的是二維(2D)的橫截面圖像，其是從三維(3D)的OCT體積中抽取出來的。沿著3D的OCT體積(附圖18A)的慢軸掃描方向抽取的2D圖像具有在X方向上的快速掃描，其顯示在附圖18A中。在獲取數(shù)據(jù)的過程中發(fā)生的重要的眼球移動在作為結果的2D圖像的視網(wǎng)膜的結構中產生失真。沿著3D的OCT體積(附圖18B)的慢軸掃描方向抽取的2D結構圖像具有在y方向上的快速掃描，其顯示在附圖18B中。附圖18C顯示的是根據(jù)本發(fā)明中所描述的可以效仿的方法的兩幅圖像的合成結果。
在獲取數(shù)據(jù)的期間發(fā)生的重要的眼球移動會在作為結果的2D圖像的視網(wǎng)膜結構中產生失真。通過將來自于第一(附圖18A)和第二(附圖18B)的強度數(shù)據(jù)進行登記和合并,登記和合并后的3D數(shù)據(jù)集就可以產生了。從登記和合并后的3D數(shù)據(jù)集中抽取出來的2D的橫斷面的結構圖像顯示在附圖18C中。除了顯示出眼球修正后的視網(wǎng)膜的形態(tài)之外，從登記和合并后的3D數(shù)據(jù)集中抽取出來的2D的橫截面圖像顯示為具有改進的對比度和信噪比。輸入體積中的無規(guī)則的斑點噪音也有所降低。2D的橫截面圖像也可以從3D的OCT體積中沿著彎曲的掃描軌道進行提取。附圖19B到附圖19D顯示的是2D的數(shù)據(jù)集，其是沿著在附圖19A中所示的環(huán)形軌道進行提取的。附圖19A顯示的是圍繞在OCT底片圖像的右上方的視覺神經的前端周圍的環(huán)形繪圖。附圖19A和附圖19B顯示的是2D的環(huán)形圖像，其是通過在垂直方向上進行掃描來獲得的。附圖19D顯示的是根據(jù)本發(fā)明所描述的方法所獲得的作為結果的合并后的圖像。在進行移動修正和登記之前，眼球的移動在視網(wǎng)膜的形態(tài)上出現(xiàn)失真并導致出現(xiàn)間斷的情況，正如圖像中的左邊和中間所示的情況，其顯示的是2D的環(huán)形數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是從第一個3D的OCT體積中提取的，所述的第一個3D的OCT體積是通過在x方向上的快速掃描來獲得的，而且第二個3D的OCT體積是通過在y方向山的快速掃描來獲得的。正如附圖19D中所示，從移動修正和合并后的3D的OCT數(shù)據(jù)集中提取的2D的數(shù)據(jù)集顯示為具有連續(xù)的數(shù)據(jù)，移動修正和改進的對比度和信噪比。在眼科的診斷和青光眼的管理過程中，圍繞在視覺神經的前端周圍的環(huán)形掃描，一種被稱之為環(huán)乳突的掃描，這是一種標準的OCT掃描方式。正如從附圖19A到附圖19D所看到的那樣，實際的環(huán)形掃描圖像的質量通過多個體積的登記和合并過程得以提高。實際的掃描對三維數(shù)據(jù)中的移動失真進行了補償，而且具有改進的信號，較低的斑點噪音和改進的連續(xù)層。這種在圖像質量上出現(xiàn)的改進將進一步提高自動登記的性能，其被用于確定環(huán)乳突掃描的位置，以便從體積數(shù)據(jù)集中進行自動提取。登記和合并后的數(shù)據(jù)集也可以通過使用自動形態(tài)分析來進行處理，例如，指示和定量測量視網(wǎng)膜層的片段，所述視網(wǎng)膜層可以是例如，神經纖維層。數(shù)據(jù)集的質量的改進將會提高自動分段和其他的形態(tài)測量的重復性?？梢孕Х碌母鞣N實施方案結合有特征的定量分析，例如，受損結構和大小尺寸，包括損，例如，玻璃疣、視網(wǎng)膜下積液，或者脈絡膜中的血管隔膜可以用于診斷，和對與黃斑部退化和糖尿病的視網(wǎng)膜癥相關的老年人疾病的病程進行監(jiān)控。附圖20顯示的是以1100x1100的橫向像素進行掃描的人類視網(wǎng)膜中12mm X 12mm區(qū)域的大型的數(shù)據(jù)集。200kHz的軸向掃描速度的掃描源/傅里葉域的OCT成像系統(tǒng)是在1050nm下進行操作的，并具有大約5 u m的軸向分辨率，其被用于獲得多個3D的OCT體積數(shù)據(jù)集。大約為6. 4秒的獲取時間要比通常在眼科應用中所需的時間長，這是由于眼球的運動和眨眼限制了獲取數(shù)據(jù)的時間。正如在附圖21A中所示，第一個3D數(shù)據(jù)集是通過具有在X方向上的快速掃描的光柵掃描來獲取的，顯示出眼睛的眨動出現(xiàn)在獲取數(shù)據(jù)的過程中。眼睛的眨動本身清楚地表現(xiàn)為一個長距離的黑暗區(qū)域，其與OCT的底片圖像中的視網(wǎng)膜數(shù)據(jù)中的間隙有關。正如在附圖21B中所示，第二個3D數(shù)據(jù)集通過具有在y方向上的快速掃描的光柵掃描來獲取的，顯示出小的圖像失真。正如附圖21C所示，可以效仿的實施方案的應用形成了移動修正的體積，以致在視網(wǎng)膜的圖像中的與第一體積(XFast光柵)相關的間隙被來自于第二體積的數(shù)據(jù)所填充，第二體積具有互補的掃描方式(YFast光柵)，從而產生適當?shù)闹亟ǖ暮鸵苿有拚臄?shù)據(jù)集?？梢孕Х碌母鞣N實施方案能夠獲得較大型的數(shù)據(jù)集， 而且，與之前可能通過對移動失真的結果以及遺失的數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)集中的間隙進行補償?shù)墨@取時間相比，其具有較長的獲取時間。同樣也有可能的是使用可以效仿的實施方案來登記和合并不止兩個數(shù)據(jù)集。附圖22A顯示的是2D橫斷面的圖像，其是從12mmx12mm的3D OCT數(shù)據(jù)集中以I IOOx1100的軸向掃描在橫向方向上提取出來的。重要的眼球運動和數(shù)據(jù)集的中斷可以在未經修正的OCT的底片圖像的實施例中看到。6個體積的總數(shù)是由3個XFast和3個YFast光柵掃描的圖案組成的，它們是被連續(xù)地獲取的。在一種可效仿的實施方案中的應用產生的移動修正和合并的3D數(shù)據(jù)集同時結合了來自全部6個數(shù)據(jù)集的信息。附圖22B顯示的是一個2D橫截面的圖像，其是從移動修正和合并中提取出來的。作為結果的圖像顯示的是實際的視網(wǎng)膜的外形，填充在數(shù)據(jù)的間隙中，并且明確地顯示出改進的對比度和信噪比。使用圖像卡(GPU)來對這些數(shù)據(jù)集進行處理的時間是分鐘90。數(shù)據(jù)集的OCT的底片圖像顯示出包括視神經的前端的綜合的結構信息，而且，視網(wǎng)膜中的小凹可以具有一個合并的體積。上文中所描述的結果顯示出這樣一種可能性，即在潛在的任意方向上沿著任意的軌道從3D數(shù)據(jù)集中提取2D圖像。除了提取2D圖像之外，3D數(shù)據(jù)集也可以從較大的體積中提取。這對于在數(shù)據(jù)集中所含有的特征的基礎上，對將要被提取的區(qū)域進行限定將是十分有用的。附圖23是一幅流程圖，其對兩個3D的OCT數(shù)據(jù)集(數(shù)據(jù)集I和數(shù)據(jù)集2)的獲取、移動修正和合并的過程進行了解釋說明。負載的特征，視神經的前端在移動修正和合并數(shù)據(jù)集中被識別。從被識別的特征(或者特性)的位置和/或方位來看，將要被提取的數(shù)據(jù)集是被限定了的。可以對被提取的數(shù)據(jù)進行分析或者處理的操作，包括分段。數(shù)據(jù)或者經過處理的數(shù)據(jù)可以進行定量分析，例如，神經纖維層的厚度的測量，正如在附圖23中所示，靠下側的右邊。視神經層的厚度的測量被用于青光眼的監(jiān)控的診斷。目前，由于眼球運動的變化測量對標準測量來說是一種重要的誤差來源，例如，視網(wǎng)膜的纖維層的厚度，這一可以效仿的實施方案提高了疾病的診斷和對病程的追逐的敏感度。登記和合并也可以與其他主要的眼睛疾病的形態(tài)特征的評估(例如，老年性黃斑變性和糖尿病的視網(wǎng)膜病)結合使用。這會形成數(shù)據(jù)庫，其代表的是實際的沒有移動失真的視網(wǎng)膜的結構，而且，其可以重復進行數(shù)據(jù)集到視網(wǎng)膜的特征的登記。這種重復的登記可以進行對特征的評估和時間范圍內的變化的比較，例如,檢查到檢查的重復。附圖24A到附圖24C顯示的是來自于3對獨立的3D數(shù)據(jù)集的輸入數(shù)據(jù)(在頂端)和移動修正和合并結果(在底部)。每一對數(shù)據(jù)集(即，附圖24A，附圖24B和24C)都包含有一個Xfast和Yfast的光柵掃描的數(shù)據(jù)集。這3對3D數(shù)據(jù)集是按照順序從相同的眼睛中獲得的。在合并之后，視神經的前端的位置得以識別，而且環(huán)乳突的2D圖像得以從3D數(shù)據(jù)集中提取出來，正如附圖25A到附圖25C所示。附圖25A，25B和25C顯示的是源自輸入數(shù)據(jù)集中不相交的集合中的3D的登記和合并的3D數(shù)據(jù)集的其余部分。附圖2 ，25E和25F顯示的是從這些數(shù)據(jù)集中的每一個數(shù)據(jù)集中的實際的環(huán)乳突的環(huán)狀掃描的提取，使用的是具有環(huán)形繪圖的面部底片的投影來直接觀測的。附圖26A到附圖26C顯示的是從相關的未經登記的輸入數(shù)據(jù)集中提取的2D數(shù)據(jù)， 其中從移動修正和合并后的數(shù)據(jù)中提取的相同的數(shù)據(jù)顯示在附圖27A到附圖27C中。附圖26A，26B和26C顯示的是對應于附圖24A，24B和24C中所示的XFAST數(shù)據(jù)集的被提取的實際的環(huán)乳突的掃描。附圖27A，27B和27C顯示的是對應于附圖24A，24B和24C中所示的登記和合并后的數(shù)據(jù)集的被提取的實際的環(huán)乳突的掃描。從登記和合并的數(shù)據(jù)集中提取的掃描在這些與從XFAST的輸入數(shù)據(jù)集中提取的掃描相比的掃描中顯示出較小的差異。這表明，可以通過這一方法提高重復性。在進行移動修正和合并(附圖26A到附圖26C)之前，在數(shù)據(jù)中存在著相當多的移動加工和間隙。值得注意的是，在圖像中的垂直線有助于顯示出在圖像中的血管的相對位置。血管并不是很好地對齊的，這表明眼球運動在圖像的理想?yún)^(qū)域中產生了誤差。在移動修正和合并(附圖27A到附圖27C)之后，數(shù)據(jù)集顯示出實際的視網(wǎng)膜的形態(tài)，而且出現(xiàn)改進的對比度和信噪比。值得注意的是，在圖像中的垂直線有助于顯示出血管的相對位置。在移動修正的圖像中的血管得到很好地對齊，這表明視網(wǎng)膜結構中有改進的登記，而且在OCT的數(shù)據(jù)集之間有改進的重復性。實施例2該實施例適用于移動修正和合并成對的三維數(shù)據(jù)集的情況，所述的三維數(shù)據(jù)集是通過垂直的光柵掃描方式來獲得的。適用于移動修正的可以效仿的方法將結合以數(shù)學的方式進行詳細描述，包括目標函數(shù)的建立，變換式的計算和對移動修正后的3D-0CT數(shù)據(jù)集的合并。同樣也展示出使用圖形卡的調整，多種分辨率的方法，預處理過程和加速過程的各種實施例。1.1基本操作在時間域中的OCT的一種深度掃描是通過移動鏡面來完成的，所述鏡面對參考光束進行反射。在參考臂的鏡面距離組織的深度輪廓上有多遠的不同位置可以通過使用探測器來進行重構。因此，時間域內的OCT包括在某一范圍內對參考臂的鏡面進行掃描，從而形成深度或者軸向的掃描。在傅里葉或者頻率域內的0CT，從另外一個方面來說，深度掃描可以通過使用寬帶干涉來立即獲得。探測器陣列和分散性的單元可以用于記錄干涉光波的光譜范圍。從這些深度掃描中，可以對信息進行重構。由于在傅里葉域內的OCT免除了移動參考臂的鏡面的必要性，因此，掃描速度得以相當大程度的提高。使用掃描激光的掃描源的OCT系統(tǒng)具有類似的特征，而且是以高速進行操作的。對單個軸向的掃描或者A-掃描進行的掃描可以將模型建立為在時間t中的位置函數(shù)
權利要求
1.一種用于處理數(shù)據(jù)集的方法，該方法包括計算，以目標函數(shù)的數(shù)值、一個或更多的三維變換式為基礎，每一個變換式都與各自的三維數(shù)據(jù)集相關聯(lián)，所述的三維數(shù)據(jù)集代表的是目標物體上至少部分重疊的區(qū)域，其中所述的計算包括對目標函數(shù)通過以下步驟進行評估(a)計算出在(i)在變換狀態(tài)下的兩個或更多的三維數(shù)據(jù)集，或者(ii)在變換狀態(tài)下的兩個或者更多的經過預處理的三維數(shù)據(jù)集之間的相似度，和(b)對目標物體相對于成像儀器之間的移動進行評估；以及將至少一個三維變換式應用到其各自的三維數(shù)據(jù)集中或者應用到與各自的三維數(shù)據(jù)集相對應的衍生的三維數(shù)據(jù)集中，從而獲得至少一個移動修正后的數(shù)據(jù)集。
2.根據(jù)權利要求1中的方法，其中對目標函數(shù)進行評估包括對在(i)在變換狀態(tài)下的兩個或更多的三維數(shù)據(jù)集，或者(ii)在變換狀態(tài)下的兩個或者更多的經過預處理的三維數(shù)據(jù)集之間相似度進行驗證。
3.根據(jù)權利要求2中的方法，其中每一個三維數(shù)據(jù)集都是從目標物體的區(qū)域中獲取的信號的一組數(shù)值，并且對在變換狀態(tài)下的兩個或更多的三維數(shù)據(jù)集之間的相似度的驗證包括對其中的信號數(shù)值的差值進行補償。
4.根據(jù)權利要求1中的方法，其中對目標函數(shù)進行評估包括對目標物體相對于成像儀器之間的移動進行補償。
5.根據(jù)權利要求1中的方法，其中所述的計算包括對第一和第二三維變換式進行計算，而且其中所述的應用包括將第一個三維變換式應用到第一三維數(shù)據(jù)集中和將第二個三維變換式應用到第二個三維數(shù)據(jù)集中，從而分別獲得第一和第二移動修正后的數(shù)據(jù)集，以及進一步包括對第一和二移動修正后的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素進行合并，從而獲得合并后的移動修正的數(shù)據(jù)集，與各個第一或第二移動修正后的數(shù)據(jù)集相比，合并后的移動修正的數(shù)據(jù)集具有改進的信號質量。
6.根據(jù)權利要求5中的方法，其中所述的對數(shù)據(jù)元素進行的合并進一步包括將第一和第二移動修正后的數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)元素的貢獻調整為合并后的移動修正的數(shù)據(jù)集，這是以第一和第二三維變換式的至少一個特征為基礎的。
7.根據(jù)權利要求6中的方法，其中第一或第二三維變換式中的至少一個特性是采樣密度。
8.根據(jù)權利要求6中的方法，其中所述的調整進一步包括計算出第一和第二移動修正后的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素的加權總和。
9.根據(jù)權利要求1中的方法，進一步包括通過使用第一掃描方式來獲得第一三維數(shù)據(jù)集，和通過第二掃描方式來獲得第二三維數(shù)據(jù)集，其中第一和第二掃描方式是互補的。
10.根據(jù)權利要求9中的方法,其中互補式的掃描方式是光柵掃描。
11.根據(jù)權利要求10中的方法，其中光柵掃描是相互垂直的。
12.根據(jù)權利要求1中的方法，進一步包括對一個或更多的三維變換式進行重復計算。
13.根據(jù)權利要求1中的方法，進一步包括通過對所述目標函數(shù)使用數(shù)值最優(yōu)化方法來計算一個或更多的三維變換式。
14.根據(jù)權利要求1中的方法，進一步包括對一個或更多的三維變換式進行的計算是通過使用多分辨率的數(shù)值最優(yōu)化方法來進行的。
15.根據(jù)權利要求1中的方法，其中目標物體是從由人眼、視網(wǎng)膜、視網(wǎng)膜的中央凹、視神經的前端或者眼角膜所組成的組中選取的。
16.根據(jù)權利要求1中的方法，進一步包括獲得與第一時間點相關的第一移動修正的數(shù)據(jù)集，獲得與第二時間點相關的第二移動修正的數(shù)據(jù)集，以及把第一和第二移動修正的數(shù)據(jù)集進行對比，從而跟蹤在第一和第二時間點之間的數(shù)量上的變化。
17.根據(jù)權利要求16中的方法，其中目標物體是與病人有關的。
18.根據(jù)權利要求17中的方法，其中第一和第二時間點分別與病人到衛(wèi)生保健機構的第一和第二次訪問相對應。
19.根據(jù)權利要求17中的方法，其中第一和第二時間點分別與提供要掃描的物體的病人的第一和第二次活動相對應。
20.根據(jù)權利要求1中的方法，其中三維數(shù)據(jù)集是通過A-掃描來獲取的，而且更進一步的是，其中一個或更多的三維變換式是與具有每一個A-掃描的三維位移相關聯(lián)的。
21.根據(jù)權利要求1中的方法，進一步包括通過一種方法對三維數(shù)據(jù)集進行預處理，所述方法選自由圖像的再次采樣、降噪、產生A-掃描特征、傾斜補償和外轉補償方法所組成的組。
22.根據(jù)權利要求1中的方法，其中三維數(shù)據(jù)集包括強度數(shù)據(jù)、多普勒頻移數(shù)據(jù)或者偏振數(shù)據(jù)的至少其中之一。
23.根據(jù)權利要求1中的方法，其中衍生的三維數(shù)據(jù)集包括多普勒頻移數(shù)據(jù)或者偏振數(shù)據(jù)的至少其中之一。
24.一種適用于處理數(shù)據(jù)集的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括計算模塊，該模塊被配置用于進行計算，所述計算以目標函數(shù)的數(shù)值、一個或更多的三維變換式為基礎，所述一個或更多的三維變換式中的每一個都與各自的三維數(shù)據(jù)集相關聯(lián)，所述的三維數(shù)據(jù)集代表的是目標物體上至少部分重疊的區(qū)域，其中所述的計算包括通過以下方法對目標函數(shù)進行評估(a)計算出在(i)在變換狀態(tài)下的兩個或更多的三維數(shù)據(jù)集，或者(ii)在變換狀態(tài)下的兩個或者更多的經過預處理的三維數(shù)據(jù)集之間的相似度，和(b)對目標物體相對于成像儀器之間的移動進行評估；以及移動修正模塊，該模塊被配置用于將至少一個三維變換式應用到與各自的三維數(shù)據(jù)集相對應的各自的三維數(shù)據(jù)集中，或者應用到衍生的三維數(shù)據(jù)集中，從而獲得至少一個移動修正后的數(shù)據(jù)集。
25.根據(jù)權利要求24中的系統(tǒng)，其中計算模塊可以被配置用于對目標函數(shù)進行評估包括對在(i)在變換狀態(tài)下的兩個或更多的三維數(shù)據(jù)集，或者(ii)在變換狀態(tài)下的兩個或者更多的經過預處理的三維數(shù)據(jù)集之間的相似度進行評估。
26.根據(jù)權利要求25中的系統(tǒng)，其中每一個三維數(shù)據(jù)集都是從目標物體的區(qū)域中獲取的信號的一組數(shù)值，并且其中計算模塊可以被配置用于對在變換狀態(tài)下的兩個或更多的三維數(shù)據(jù)集之間的相似度進行驗證，這是通過對其中的信號數(shù)值的差值進行補償來實現(xiàn)的。
27.根據(jù)權利要求24中的系統(tǒng)，其中計算模塊可以被配置用于通過對目標物體相對于成像儀器之間的移動進行補償來對目標函數(shù)進行評估。
28.根據(jù)權利要求24中的系統(tǒng)，其中計算模塊可以被配置用于對第一和第二三維變換式進行計算，而且其中移動修正模塊可以被配置用于將第一個三維變換式應用到第一三維數(shù)據(jù)集中和將第二個三維變換式應用到第二個三維數(shù)據(jù)集中，從而分別獲得第一和第二移動修正后的數(shù)據(jù)集，以及更進一步，其中移動修正模塊可以被配置用于對第一和二移動修正后的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素進行合并，從而獲得合并后的移動修正的數(shù)據(jù)集，分別與第一或第二移動修正后的數(shù)據(jù)集相比，合并后的移動修正的數(shù)據(jù)集具有改進的信號質量。
29.根據(jù)權利要求28中的系統(tǒng)，其中移動修正模塊可以被配置用于對數(shù)據(jù)元素進行合并，這是通過將第一和第二移動修正后的數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)元素的貢獻調整為合并后的移動修正的數(shù)據(jù)集來完成的，其是以第一和第二三維變換式的至少一個特征為基礎的。
30.根據(jù)權利要求29中的系統(tǒng)，其中第一或第二三維變換式中的至少一個特性是采樣
31.根據(jù)權利要求28中的系統(tǒng)，其中移動修正模塊可以被配置用于通過計算出第一和第二移動修正后的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素的加權總和來對數(shù)據(jù)元素進行結合。
32.根據(jù)權利要求24中的系統(tǒng)，進一步包括數(shù)據(jù)獲取模塊，該模塊被配置用于通過使用第一掃描方式來獲取第一三維數(shù)據(jù)集，和通過使用第二掃描方式來獲取第二三維數(shù)據(jù)集，其中第一和第二掃描方式是互補的。
33.根據(jù)權利要求32中的系統(tǒng),其中互補式的掃描方式是光柵掃描。
34.根據(jù)權利要求33中的系統(tǒng),其中互補式的掃描方式是光柵掃描。
35.根據(jù)權利要求24中的系統(tǒng),其中光柵掃描是相互垂直的。
36.根據(jù)權利要求24中的系統(tǒng)，其中計算模塊可以被配置用于對一個或更多的三維變換式進行重復計算。
37.根據(jù)權利要求24中的系統(tǒng)，其中計算模塊可以被配置用于通過對所述的目標函數(shù)使用數(shù)值最優(yōu)化的方法來對一個或更多的三維變換式進行計算。
38.根據(jù)權利要求24中的系統(tǒng)，其中計算模塊可以被配置用于通過使用多分辨率的數(shù)值最優(yōu)化方法來對一個或更多的三維變換式進行計算。
39.根據(jù)權利要求24中的系統(tǒng)，進一步包括時間對比模塊，該模塊可以被配置用于將與第一時間點相關的第一移動修正的數(shù)據(jù)集與第二時間點相關的第二移動修正的數(shù)據(jù)集進行比較，從而度第一和第二時間點之間的數(shù)量上的變化進行跟蹤。
40.根據(jù)權利要求39中的系統(tǒng)，其中目標物體是與病人相關的物體。
41.根據(jù)權利要求40中的系統(tǒng)，其中第一和第二時間點是分別與病人到衛(wèi)生保健機構的第一和第二次訪問相對應的。
42.根據(jù)權利要求40中的系統(tǒng),其中第一和第二時間點是分別與進行掃描的病人的第一和第二活動相對應的。
43.根據(jù)權利要求24中的系統(tǒng)，其中三維數(shù)據(jù)集是通過A-掃描進行捕獲的，而且更進一步的是，其中一個或者更多的三維變換式是與具有每一個A-掃描的三維位移相關聯(lián)的。
44.根據(jù)權利要求24中的系統(tǒng)，進一步包括預處理模塊，該模塊被配置用于對三維數(shù)據(jù)集進行預處理，這是通過選自由圖像再次采樣、降噪、產生A-掃描特征、斜度補償和外轉補償所組成的組中選出的方法來實現(xiàn)的。
45.根據(jù)權利要求24中的系統(tǒng)，其中三維數(shù)據(jù)集包括強度數(shù)據(jù)、多普勒頻移數(shù)據(jù)或者偏振數(shù)據(jù)的至少其中之一。
46.根據(jù)權利要求24中的系統(tǒng)，其中衍生的三維數(shù)據(jù)集包括多普勒頻移數(shù)據(jù)或者偏振數(shù)據(jù)的至少其中之一。
47.一種非瞬變的計算機可讀介質，在其中具有一系列指令，當通過處理器運行時，這些指令可以導致處理器進行如下功能計算，所述計算以目標函數(shù)的數(shù)值、一個或更多的三維變換式為基礎，所述一個或更多的三維變換式中的每一個都與各自的三維數(shù)據(jù)集相關聯(lián)，所述的三維數(shù)據(jù)集代表的是目標物體上至少部分重疊的區(qū)域，其中所述的指令可以導致處理器計算出一個或者更多的三維變換式，包括導致處理器對目標函數(shù)進行評估的指令，這是通過以下步驟來實現(xiàn)的(a)計算出在(i)在變換狀態(tài)下的兩個或更多的三維數(shù)據(jù)集，或者(ii)在變換狀態(tài)下的兩個或者更多的經過預處理的三維數(shù)據(jù)集之間的相似度，和(b)對目標物體相對于成像儀器之間的移動進行評估；以及將至少一個三維變換式應用到與各自的三維數(shù)據(jù)集相對應的各自的三維數(shù)據(jù)集中，或者應用到衍生的三維數(shù)據(jù)集中，從而獲得至少一個移動修正后的數(shù)據(jù)集。
48.一種處理OCT數(shù)據(jù)集的方法，該方法包括獲取兩個或更多的三維OCT數(shù)據(jù)集，其代表的是物體上至少部分重疊的區(qū)域，其中至少一個數(shù)據(jù)集是通過掃描方式來獲得的，該掃描方式與至少一個其他的數(shù)據(jù)集的掃描方式是互補的，而且通過使用目標函數(shù)來為每一個數(shù)據(jù)集計算出三維的變換式，所述目標函數(shù)(a)驗證通過計算獲得的處于變換狀態(tài)下的三維數(shù)據(jù)集之間的相似度，和(b)對物體相對于成像儀器的移動進行補償；以及將至少一個三維變換式應用到其各自的數(shù)據(jù)集中，以便獲得至少一個移動修正的數(shù)據(jù)集。
49.根據(jù)權利要求48中的方法，其中在強度數(shù)據(jù)、振幅數(shù)據(jù)或者偏振數(shù)據(jù)的至少其中之一的基礎上計算相似度。
50.根據(jù)權利要求48中的方法，其中用于計算相似度的數(shù)據(jù)是通過使用噪音抑制、傾斜補償、OCT信號的外轉修正、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)歸一化或者上述方法的結合來進行預處理的。
51.根據(jù)權利要求48中的方法，其中三維變換式被應用到其各自的三維數(shù)據(jù)集中，這是通過對強度數(shù)據(jù)、振幅數(shù)據(jù)、相位數(shù)據(jù)或者偏振數(shù)據(jù)的至少其中之一進行轉換來實現(xiàn)的。
52.根據(jù)權利要求48中的方法，其中對在變換狀態(tài)下的三維數(shù)據(jù)集之間的計算獲得的相似度進行驗證包括對在變換狀態(tài)下的三維數(shù)據(jù)集中選出的數(shù)據(jù)值之間的差值進行補償。
53.根據(jù)權利要求52中的方法，其中對數(shù)據(jù)值之間的差值進行補償包括使用差值的平方和、方差、差值的絕對值的和，或者上述數(shù)值的結合。
54.根據(jù)權利要求48中的方法，其中第一三維變換式被應用到第一三維數(shù)據(jù)集中，并且第二三維變換式被應用到第二三維數(shù)據(jù)集中，從而分別獲得第一和第一移動修正后的數(shù)據(jù)集，以及進一步包括對第一和第二移動修正后的數(shù)據(jù)集進行合并，這是通過結合來自于第一和第二移動修正后的數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)元素，以獲得與各個第一或第二移動修正的數(shù)據(jù)集相比的，具有改進的信號質量的合并后的移動修正的數(shù)據(jù)集來實現(xiàn)的。
55.根據(jù)權利要求54中的方法，其中第一和第二三維變換式具有各種特性，而且其中對第一和第二移動修正后的數(shù)據(jù)集進行合并進一步將第一和第二移動修正后的數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)元素的貢獻調整為合并后的移動修正的數(shù)據(jù)集，這是以第一和第二三維變換式的至少一個特征為基礎的。
56.根據(jù)權利要求55中的方法，其中第一或者第二三維變換式的至少一個特性包括采樣密度。
57.根據(jù)權利要求55中的方法，其中對第一和第二移動修正后的數(shù)據(jù)集進行合并包括計算出第一和第二移動修正后的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素的加權總和。
58.根據(jù)權利要求48中的方法,其中互補式的掃描方式是光柵掃描。
59.根據(jù)權利要求58中的方法,其中光柵掃描是相互垂直的。
60.根據(jù)權利要求48中的方法，進一步包括對三維變換式進行重復計算。
61.根據(jù)權利要求44中的方法，進一步包括通過使用多分辨率的數(shù)值最優(yōu)化方法來計算三維變換式。
62.根據(jù)權利要求48中的方法，其中物體是從由人眼、視網(wǎng)膜、視網(wǎng)膜的中央凹、視神經的前端或者眼角膜所組成的組中選取的。
63.根據(jù)權利要求48中的方法，其中來自于第一時間點的至少第一和第二數(shù)據(jù)集被進行處理，從而獲得與第一時間點相關聯(lián)的第一移動修正的數(shù)據(jù)集，和來自于第二時間點的至少第三和第四數(shù)據(jù)集被進行處理，從而獲得與第二時間點相關聯(lián)的第二移動修正的數(shù)據(jù)集，和其中該方法可以進一步包括比較移動修正后的數(shù)據(jù)集或者來自于移動修正的數(shù)據(jù)集的測量值，從而對多個時間點的數(shù)量上的改變進行跟蹤。
64.根據(jù)權利要求48中的方法，其中三維數(shù)據(jù)集包括A-掃描，而且更進一步的是，其中每一個三維數(shù)據(jù)集都含有數(shù)據(jù)通道組，數(shù)據(jù)通道包括強度、振幅、 相位、多普勒頻移或者偏振信號的至少其中之一，該方法進一步包括將具有來自于OCT數(shù)據(jù)集中的每一個A-掃描的數(shù)據(jù)通道組關聯(lián)起來。
65.根據(jù)權利要求48中的方法，其中三維數(shù)據(jù)集包括A-掃描，而且更進一步的是，其中三維變換式是具有每一個A-掃描的三維位移的結合。
全文摘要
目標物體的圖像，例如，人類眼球的OCT掃描，可能會包括失真和數(shù)據(jù)間隙，這是由于目標物體和圖像獲取設備之間的相對移動所導致。本文在此所描述的就是用于對所述的失真和數(shù)據(jù)間隙進行修正的方法和系統(tǒng)。移動修正后的數(shù)據(jù)是通過將三維的變換式應用到輸入的三維數(shù)據(jù)集來獲得的，所述的三維數(shù)據(jù)集代表的是至少與被成像的目標問題上的部分重疊區(qū)域。三維變換式是目標函數(shù)的基礎上進行計算的，所述的目標函數(shù)闡明了經過變換的三維數(shù)據(jù)集和目標物體相對于成像儀器之間的經過評估的移動之間的相似度。本文中所描述的方法和系統(tǒng)有利地消除了對于假定的設想的需要而且倚靠的是明顯的標志，并且，它們能夠對數(shù)據(jù)間隙進行填充，從而可以在成像的過程中對經歷了移動的目標物體產生高品質的，沒有失真的圖像。多個移動修正后的數(shù)據(jù)集可以合并在一起或者可以結合在一起從而產生具有改進圖像質量的數(shù)據(jù)集。
文檔編號G06T7/00GK103025229SQ201180030562
公開日2013年4月3日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權日2010年4月29日
發(fā)明者M·F·G·克勞斯, B·M·波特賽德, J·G·富基蒙托, M·A·梅耶, R·博克, J·霍納格 申請人:麻省理工學院, 埃朗根-紐倫堡弗里德里希-亞力山大大學