基于图像的睑板腺检测及异常诊断方法研究开题报告

1. 研究目的与意义

干眼是眼科门诊常见的疾病之一，全球发病率为5%～33.7%；我国的干眼发病率为21%～30%。干眼是由于泪液的质或量的异常所引起的泪膜不稳定和眼表损害，从而导致眼部不适的一类眼表疾病。干眼的产生与年龄因素存在着相关性，年龄越大，干眼的患病率越大。现代人们过度使用电子产品，导致瞬目次数减小并受到蓝光的刺激，导致干眼患者的年龄趋于年轻化。空气污染、长期处于空调房等因素，也使得干眼患者的人数不断增加。因此，非常迫切地需要快速、准确的干眼检测手段。

干眼症的分类方法很多，目前比较通用的是2007年国际干眼病研究会的分类方法。国际干眼病研究会将干眼分为蒸发过强型干眼和水液缺乏型干眼。其中，蒸发过强型是由泪膜的脂质层异常所导致的。脂质层是维持泪膜稳定重要因素，可以防止泪液蒸发过快。泪膜的脂质层是由睑板腺分泌的，睑板腺是人体最大的皮脂腺，分布在上下眼睑中，其中上眼睑中有30～40颗睑板腺腺体，下眼睑中有20～30颗腺体。

睑板腺功能检测的方法主要分为接触性红外线睑板腺成像技术和非接触性红外线睑板腺成像技术。1977年，tapie等人通过红外胶片照相机得到睑板腺图像，但红外胶片相机昂贵的价格导致红外睑板腺成像无法得到普及和推广；1994年，william d.mathers和thomas daley等人开发了睑板腺视频录像系统，但其需要至少5张图像才能观察到整个睑板腺图像，使得诊断效率低，无法满足日常诊断需求；2005年，nichols等人首次利用近红外光源获取睑板腺图像，增强了睑板腺图像质量，但这种检测仍然为接触性检测，在检测过程中既会造成患者不适又十分耗费时间和检测者的精力；2008年，reiko arita等人使用数字近红外ccd相机和近红外滤光片的裂隙灯来捕获睑板腺图像，实现了非接触性红外检测，使睑板腺技术获得了巨大进步；2011年，pult等人开发了一种新型的非接触睑板腺成像系统，此成像系统减少了裂隙灯的使用，有效地降低了成本。

2. 研究内容和预期目标

拍摄设备外部环境的光照因素，以及检测人员的拍摄角度和患者眼睑是否容易翻转等因素，皆会导致获取的红外睑板腺图像发生降质，这些降质主要包括红外睑板腺图像亮度不均匀以及目标区域与背景对比度低等现象。传统的mask算法在对眼睑腺图像进行处理后，得出的图像目标和背景的对比度差值较差，不利于之后的腺体的提取，因此，我这里对mask算法进行一部分的改进。先将图像通过低频信号得到背景图像，再将背景图像通过高斯低通滤波器，得到进一步的背景图像，最后把得到的图像进行直方图均衡化，进一步增强对比度，期望能得到预期的图像。接着采用阈值分割算法、最大连通域提取和平滑处理来得到分割后腺体的区域。目前存在的问题是眼睑腺区域的上睑缘的去除存在困难，以及眼睑腺腺体的条纹也难以提取出来，还有部分图像会出现识别错误或者不完整的情况。

研究内容：

1.对原始图像进行预处理，增强腺体与背景的对比度，同时也去除可能存在的不均匀光照。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

首先为了解决可能存在的拍摄设备外部环境的光照因素，以及拍摄人员的拍摄角度和患者眼睑是否翻转的问题，采用中值滤波和维纳滤波对原始图像进行去噪处理；然后然后采用改进后的mask差值法，增强目标区域和背景的对比度。

接着采用阈值分割算法，将睑板腺和睫毛、眼球、皮肤等区域分割开，该方法所得到的眼睑区域是最大连通域，因此通过获取最大连通域来得到眼睑区域，最后采用形态学闭合运算和中值滤波的方法进行平滑处理，得到最终分割后的图像。

4. 参考文献

[1]刘振宇,李婷.基于图像处理的干眼检测方法研究[j].微处理机,2019,40(04):46-50

[2]李萌萌,张晓峰,阙丽娟,殷越聪,王英明.睑板腺红外线成像装置两种图像分析方法的比较[j].中国现代医药杂志,2016,18(02):6-9

[3]薛连剑. 睑板腺近红外图像处理算法的研究[d].上海交通大学,2016

5. 计划与进度安排

2.28--3.20，熟悉课题背景，查阅中英文资料，完成毕设开题。

3.21--4.30，开展课题内容，完成课题的主要实验工作和程序调试。

5.01--5.20，撰写毕设论文初稿并完成中英文翻译。