本发明涉及中浆激光，具体涉及一种眼底中浆病灶区激光光斑自适应填充方法。
背景技术：
1、目前，临床上中浆激光手术设备主要分为导航激光设备和传统激光-微脉冲激光设备，在激光光斑填充方面，上述设备提供了单点布置和多点布置功能，需要眼科医生根据患者的眼底病灶形态、大小等特点选择合适布置模式，手动完成术前激光光斑布置规划任务。
2、在眼科手术中，传统激光-微脉冲激光设备需要眼科医生实时观察患者眼底图像，然后操作激光器发射激光，手术压力较大，而导航激光设备在手术中不需要医生全程盯住设备镜头，自动化水平较高，操作灵活，在眼科疾病治疗中应用广泛。目前，可通过扫描激光检眼镜获取眼底图像，并基于该图像辅助导航激光设备进行黄斑水肿治疗区域的激光光斑规划；也可利用眼底造影图像或眼底oct图像辅助激光光斑的填充，使用导航激光设备对中浆进行治疗。以上方法均通过导航激光设备实现了眼底相关疾病的有效治疗，但是上述方法在中浆病灶区激光光斑填充时完全依赖设备自带的辅助工具，并不能进行光斑的自适应填充。
3、目前，关于眼底中浆病灶区激光光斑自适应填充技术的研究还属于空白，尽管已有眼底激光设备提供了单点和多点布置模式，但仍旧需要眼科医生结合中浆病灶的形态、大小等特点选择合适的模式，并凭借临床经验手动完成激光光斑的布置，后台算法不能自主推测中浆病灶区边界变化、中浆病灶区血管分布、非中浆病灶区位置、黄斑禁打区，无法实现激光光斑的自适应填充。
4、此外，中浆病灶边界属于不规则边界且因个体差异而不一，采用多点布置模式在中浆病灶区内规划光斑效率较高，但在中将病灶区边界附近会导致激光光斑规划到非中浆病灶区，通常眼科医生会使用擦除功能去除非中浆病灶区的光斑，借助单点模式微调病灶边界附近区域的光斑布局，防止激光损伤正常眼底组织；然而，当中浆病灶区域较大时，需要医生手动微调的区域较多，借助单点模式效率较低且精准性不高；眼底血管分布纵横交错，极不规则，为了防止激光损伤眼底粗血管引起的眼底正常组织代谢失衡现象发生，医生手动布局激光光斑过程中还要避开眼底粗血管区，该过程需要医生仔细检查，耗费时间和精力。同时，现有设备的光斑多点布置模式诸如矩阵、弧形等仅是辅助光斑的快速布置，并没有考虑激光光斑的优化填充。
技术实现思路
1、在中浆病灶区激光规划环节，当中浆病灶区域较大时，借助单点模式效率较低且精准性不高；激光布置中需手动避开眼底粗血管区、黄斑禁打区等位置，耗费时间精力；且现有设备的光斑多点布置模式并没有考虑激光光斑的优化填充。
2、针对上述问题，提出一种眼底中浆病灶区激光光斑自适应填充方法，可以有效避开病灶区内粗血管、非病灶区位置、黄斑区等激光禁打区域，实现激光光斑的自适应填充。
3、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种眼底中浆病灶区激光光斑自适应填充方法，设计激光光斑填充规则，为激光光斑自适应填充算法的详细设计提供依据，激光光斑填充规则包括光斑均匀分布规则、禁区光斑规避规则、光斑优化填充规则；
4、光斑优化填充规则：根据患者初始病灶区域，按照光斑均匀分布规则和禁区光斑规避规则填充激光光斑；再将病灶区域按照设定的角度围绕选定的轴旋转，得到旋转后的病灶区域，再次依照均匀分布规则填充激光光斑；通过逆向旋转和光斑规避规则得到最终的光斑中心，即光斑位置；
5、根据激光光斑填充规则对激光光斑自适应填充方法进行具体设计，包括矩形框定位模块、光斑中心计算模块、病灶区域旋转模块、禁区光斑去除模块；方法根据病灶边界位置、中浆病灶区内粗血管位置、黄斑区位置自动完成激光光斑布置的可行性判断，实现中浆病灶区激光光斑的自适应填充目标；
6、根据光斑优化填充规则设计相应的激光光斑自适应填充算法，具体设计步骤如下：
7、s1、输入ir图像，标记粗血管段、黄斑禁打区以及中浆病灶区边界；
8、s2、病灶区域旋转模块，用于旋转中心计算、旋转角度设置、旋转矩阵计算以及病灶区域旋转，其中，正向旋转角度根据提供的公式计算，逆向旋转角度为正向旋转角度的负数，正向、逆向旋转角度代入旋转矩阵计算公式则分别得到正向、逆向旋转矩阵；
9、s3、矩形框定位模块，用于病灶形心定位和矩形框边界定位；
10、s4、光斑中心计算模块，用于计算矩形框内部光斑中心和矩形框边界处光斑中心；
11、s5、禁区光斑去除模块，用于非病灶区光斑去除、粗血管区光斑去除以及黄斑区光斑去除。
12、优选的，光斑均匀分布规则：通过设置不同的光斑间隔距离，得到不同的布置模板，进而实现不同的激光光斑填充结果；水平方向和竖直方向的光斑间距设置成相同距离。
13、优选的，禁区光斑规避规则：设置中浆病灶区外接矩形框，并划分病灶区域、非病灶区域、中浆病灶区内粗血管段、黄斑区域；然后，根据光斑均匀分布规则进行激光光斑初步填充；运用布尔运算判断激光光斑是否与上述区域存在交集，去除交集区域，得到填充结果。
14、优选的，光斑优化填充规则：根据患者初始病灶区域，按照均匀分布规则和光斑规避规则填充激光光斑；再将病灶区域按照设定的角度围绕选定的轴旋转，得到旋转后的病灶区域，再次依照均匀分布规则填充激光光斑；通过逆向旋转和光斑规避规则得到最终的光斑中心，即光斑位置。
15、在填充过程中，通过设定多个旋转角度，得到不同的激光光斑布置结果，以病灶区域中激光光斑的总面积和病灶区域面积的比值作为依据，具体公式如下：
16、pr＝np×sap/sl；
17、其中，pr表示比值；np表示病灶区域内布置的激光光斑数量；sap表示单个激光光斑的面积；sl为中浆病灶区的面积。
18、优选的，s2中，旋转中心计算：
19、
20、旋转角度设置：
21、
22、旋转矩阵计算：
23、
24、病灶区域旋转：
25、
26、其中，wm和hm分别表示ir图像的宽度和高度；rx和ry分别表示病灶区域旋转中心的横坐标和纵坐标；mr表示旋转矩阵；θr为旋转角度；rn为最大旋转总次数，其值在算法执行前由操作人员自行指定；rn为当前旋转的次数值；(i,j)为待旋转点的坐标；(i',j')为旋转后的点坐标。
27、优选的，s3中，病灶形心定位：
28、不同患者的中浆病灶形态存在较大差异，中浆病灶区属于不规则图形，因此，根据如下不规则几何平面的形心定位方法确定中浆病灶区形心位置：
29、
30、其中，和分别表示中浆病灶区形心的横坐标和纵坐标；sa表示中浆病灶区；xl和yl分别为sa内任意一点的横坐标和纵坐标。
31、矩形框边界定位：
32、
33、其中，iir表示患者的ir图像，其尺寸为wm×hm，(i,j)为图像中像素点的坐标；lup和lup_x分别为矩形框上边界的候选值和最终值；ldown和ldown_x分别为矩形框下边界的候选值和最终值；lleft和lleft_y分别为矩形框左边界的候选值和最终值；lright和lright_y分别为矩形框右边界的候选值和最终值。
34、优选的，s4中，根据均匀分布规则进行相应的算法设计，通过光斑中心位置的计算实现光斑的均匀性填充，其中，矩形框边界处的光斑中心，以及矩形框内部光斑中心的计算过程如下：
35、矩形框内部光斑中心：
36、
37、矩形框边界处光斑中心：
38、
39、其中，(xc,yc)和分别表示当前光斑中心坐标和上一个光斑中心坐标；nx和ny为程序循环过程中的标记变量；rl和ds分别表示光斑半径变量和光斑间距变量。
40、优选的，s5中，根据激光光斑规避规则进行禁区光斑去除算法的具体设计，该过程表示如下：
41、非病灶区光斑去除：
42、
43、
44、
45、
46、其中，和分别表示旋转角度为θr时的中浆病灶二值图像及其对应的光斑初步填充图像；a1、a2、a3、a4表示标记变量，取值各不相等，用于布尔操作；表示对和执行加操作后的计算结果；iplate表示激光光斑模板，其尺寸为ns×ns；ng表示光斑初步填充的总数量，(xc(g),yc(g))为第g个光斑的中心坐标；ip(g)表示iplate与中对应位置像素的点乘积；1{·}为指示函数，当内部条件满足时输出1；和分别表示对应条件下的统计值；(xc_new(g),yc_new(g))表示去除非中浆病灶区内光斑后剩余光斑中第g个光斑的中心坐标；
47、粗血管区光斑去除：
48、
49、其中，和分别表示旋转角度为θr时的血管二值图像和基于(xc_new(g),yc_new(g))的中浆病灶区光斑填充图像；表示对和执行加操作后的计算结果；ng0表示去除非中浆病灶区内光斑后剩余光斑的总数量，(xc_new(g0),yc_new(g0))为中浆病灶区内第g0个光斑的中心坐标；ip0(g0)表示iplate与中对应位置像素的点乘积；和分别表示对应条件下的统计值；表示去除中浆病灶区血管内光斑后剩余光斑中第g0个光斑的中心坐标；
50、黄斑区光斑去除：
51、
52、
53、其中，和分别表示旋转角度为θr时的黄斑区二值图像和基于的中浆病灶区光斑填充图像；表示对和执行加操作后的计算结果；ng1表示去除中浆病灶区血管内光斑后剩余光斑的总数量，为中浆病灶区中第g1个光斑的中心坐标；ip1(g1)表示iplate与中对应位置像素的点乘积；和分别表示对应条件下的统计值；表示去除病灶黄斑区内光斑后剩余光斑中第g1个光斑的中心坐标。
54、本发明具有如下优点：
55、本发明的方法根据激光光斑填充规则进行具体设计，包括矩形框定位模块、光斑中心计算模块、病灶区域旋转模块、禁区光斑去除模块；方法根据病灶边界位置、中浆病灶区内粗血管位置、黄斑区位置自动完成激光光斑布置的可行性判断，实现中浆病灶区激光光斑的自适应填充目标，与现有技术相比，解决了在中浆病灶区激光规划环节，当中浆病灶区域较大时，借助单点模式效率较低且精准性不高的问题；避免激光布置中需手动避开眼底粗血管区、黄斑禁打区等位置，耗费时间精力；实现光斑多点布置模式并没有考虑激光光斑的优化填充。
1.一种眼底中浆病灶区激光光斑自适应填充方法，其特征在于：设计激光光斑填充规则，为激光光斑自适应填充算法的详细设计提供依据，激光光斑填充规则包括光斑均匀分布规则、禁区光斑规避规则、光斑优化填充规则；
2.根据权利要求1所述的一种眼底中浆病灶区激光光斑自适应填充方法，其特征在于：光斑均匀分布规则：通过设置不同的光斑间隔距离，得到不同的布置模板，进而实现不同的激光光斑填充结果；水平方向和竖直方向的光斑间距设置成相同距离。
3.根据权利要求1所述的一种眼底中浆病灶区激光光斑自适应填充方法，其特征在于：禁区光斑规避规则：设置中浆病灶区外接矩形框，并划分病灶区域、非病灶区域、中浆病灶区内粗血管段、黄斑区域；然后，根据光斑均匀分布规则进行激光光斑初步填充；运用布尔运算判断激光光斑是否与上述区域存在交集，去除交集区域，得到填充结果。
4.根据权利要求1所述的一种眼底中浆病灶区激光光斑自适应填充方法，其特征在于：光斑优化填充规则：根据患者初始病灶区域，按照均匀分布规则和光斑规避规则填充激光光斑；再将病灶区域按照设定的角度围绕选定的轴旋转，得到旋转后的病灶区域，再次依照均匀分布规则填充激光光斑；通过逆向旋转和光斑规避规则得到最终的光斑中心，即光斑位置。
5.根据权利要求1所述的一种眼底中浆病灶区激光光斑自适应填充方法，其特征在于：s2中，旋转中心计算：
6.根据权利要求1所述的一种眼底中浆病灶区激光光斑自适应填充方法，其特征在于：s3中，病灶形心定位：
7.根据权利要求1所述的一种眼底中浆病灶区激光光斑自适应填充方法，其特征在于：s4中，根据均匀分布规则进行相应的算法设计，通过光斑中心位置的计算实现光斑的均匀性填充，其中，矩形框边界处的光斑中心，以及矩形框内部光斑中心的计算过程如下：
8.根据权利要求1所述的一种眼底中浆病灶区激光光斑自适应填充方法，其特征在于：s5中，根据激光光斑规避规则进行禁区光斑去除算法的具体设计，该过程表示如下：
