Research on Biomedical Engineering
http://rbejournal.org/article/5889fb775d01231a018b463e
Research on Biomedical Engineering
Original Article

Processamento digital de imagens refletidas pelo filme lacrimal da superfície anterior da córnea

Digital processing of images reflected from the lachrymal film of the anteri or corneal surface

Carvalho, Luis Alberto; Stefani, Marcos; Romão, Antonio Carlos; Tonissi, Silvio; Castro, Jarbas C.

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Resumo

Neste trabalho foi implementado um algoritmo para processamento de imagens refletidas pela fina lâmina la crimal da superfície anterior da córnea humana. Este processamento é uma importante etapa em instrumentos oftálmicos para análise da topografia da córnea. Um ante paro em forma de cone, com discos concêntricos pintados em sua superfície, é posicionado diante da córnea do paci ente. A córnea neste caso comporta-se como um espelho convexo esférico. Os raios de luz provindos do anteparo geram uma imagem virtual localizada atrás da córnea. Atrás do cone e alinhado com o eixo deste existe um siste ma óptico de aumento e uma câmera CCD. A imagem virtual é ampliada e focalizada na matriz deste CCD, cujo sinal é enviado a uma placa de aquisição de imagens ("frame-grabber") instalada em um IBM-PC compatível. As imagens digitalizadas contêm as informações essenci ais para que as curvaturas sobre a superfície possam ser calculadas. Nosso algoritmo se mostrou bastante satisfatório na tarefa de extração de bordas destas ima gens, e permitiu o mapeamento das curvaturas destas córneas, até mesmo para olhos bastante claros ou córneas irregulares. O desvio médio para superfícies teste foi de 50 mm (0,02 pixels), 95 mm (0,04 pixels) para olhos cla ros, e 72 mm (0,03 pixels) para olhos escuros. Os resulta dos deste algoritmo foram satisfatórios para todas as su perfícies teste e para córneas in vivo sob condições adver sas de iluminação.

Palavras-chave

Catarata, Cirurgia ocular, Córnea, Processamento de Imagens, Topografia de córnea.

Abstract

In this work we have implemented algorithms for digital processing of images reflected from the thin lachrymal layer of the anterior portion of the cornea. This algorithm is an important phase in ophthalmic instrumentation for analysis of corneal surface. A conic pattern with concentric rings painted on its surface is positioned in front of the cornea. The cornea reflects light as if it were a spherical convex mirror. The light pattern generates a virtual image behind the cornea. Behind the cone and aligned with its axis there is an amplifying optical system and a CCD camera. The virtual image is amplified and focused on the CCD’s matrix. The CCD’s signal is sent to a frame grabber installed on an IBM-compatible computer. The digitized images contain the essential information for curvature calculation over the surface. Our algorithm has shown to be successful in the task of finding borders, and has allowed curvature mapping of many corneas, even for bright colored eyes and irregular corneal surfaces. Mean deviation for test surfaces was 50 mm (0,02 pixels), 95 mm (0,04 pixels) for bright eyes and 72 mm (0,03 pixels) for dark eyes. Results presented here were satisfactory for all test surfaces and for in vivo corneas under adverse illumination conditions.

Keywords

Cataract surgery, Cornea, Corneal topography, Image processing
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Res. Biomed. Eng.

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