ABSTRACT

PURPOSE: Videokeratography (VK) has been a widespread technology for corneal surface analysis since the mid-80s. The objective of this study was to develop different techniques for Plácido image edge detection and compare the results of each algorithm in terms of the consequences for axial curvature computations. METHODS: Plácido images from an Eyesys system 2000 were captured for 4 different spherical surfaces.Each image was saved in bitmap format at the hard disk of an IBM computer. Six different image-processing algorithms were developed using different techniques well-documented in the literature. The six methods were as follows: (1) First order numerical derivative, (2) First and (3) Second order Fourier derivative, (4) the Marr-Hildreth filter, (5) Canny's Method, (6) Mathematical morphology. Each algorithm was tested on each of the Plácido images. RESULTS: Edge radial distance from center of Plácido image was compared for each algorithm and a computer simulation of the videokeratography system. Mean deviation in terms of pixels/millimeters/dioptric power for all spheres for methods (1)-(6) were, respectively: (1) 33.1695/0.7961/0.79, (2) 32.79/0.7870/0.7724, (3) 60.7150/1.4572/1.4192, (4)18.97/0.4553/0.4572, (5) 46.33/1.1119/1.0917, (6) 20.55/0.4932/0.48. CONCLUSION: Researchers and clinical ophthalmologists should be more careful when choosing commercial videokeratographs and also when comparing measurements of different instruments, given that there may be differences associated with the image processing technique. We have shown here that the Marr/Hildreth (method (4)) image processing method is more precise than other methods such as Fourier or first order numerical methods.

Keywords: Corneal topography; Algorithms; Cornea; Image processing computer-assisted

RESUMO

OBJETIVOS: A videoceratografia é tecnologia que vem sendo utilizada para análise da superfície da córnea desde meados dos anos 80. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de diferentes técnicas para a detecção de bordas em imagens de Plácido e a comparação dos resultados obtidos em cada algoritmo, visando as conseqüências para o cálculo da curvatura axial. Métodos: Foram capturadas imagens de Plácido de 4 diferentes superfícies esféricas utilizando o equipamento Eyesys system 2000. Cada imagem foi salva no formato bitmap em disco rígido de um computador pessoal IBM PC. Seis algoritmos de processamento de imagem foram desenvolvidos utilizando técnicas documentadas na literatura. Os métodos considerados foram: (1) Derivada numérica de primeira ordem, (2) Derivada de Fourier de primeira ordem, (3) Derivada de Fourier de segunda ordem, (4) Filtro de Marr-Hildreth, (5) Filtro de Canny e (6) Laplaciano morfológico (morfologia matemática). Cada um dos algoritmos foi testado e analisado para imagens de Plácido. Resultados: As distâncias radiais do centro das imagens de Plácido às bordas obtidas por cada algoritmo foram comparadas com uma simulação computacional do sistema VK. A média do desvio padrão em pixels/milímetros/dioptria para todas as esferas para os métodos (1)-(6), respectivamente, foi: (1) 33,1695/0,7961/0,79, (2) 32,79/0,7870/0,7724, (3) 60,7150/1,4572/1,4192, (4)18,97/0,4553/0,4572, (5) 46,33/1,1119/1,0917, (6) 20,55/0,4932/0,48. Conclusão: Pesquisadores e oftalmologistas devem ficar atentos na escolha de equipamentos de videoceratografia e também quando comparar medidas de equipamentos diferentes, uma vez que podem ocorrer diferenças relacionadas ao método de processamento de imagens utilizado pelo fabricante. Demonstramos neste trabalho que o método de Marr-Hildreth é mais preciso que o método de Fourier ou métodos como derivada numérica.

Descritores: Topografia de córnea; Algoritmos; Córnea; Processamento de imagem assistida por computador

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