Image registration using phase correlation to generate color images in digital fundus cameras using monochromatic CCD camera

A análise da retina permite o diagnostico de muitas patologias relacionadas ao olho humano. A qualidade da imagem e um fator importante já que o médico normalmente examina os pequenos vasos da retina e a sua coloração. O equipamento normalmente utilizado para a visualização da retina e o retinógrafo digital, que utiliza sensor colorido com filtro de Bayer e luz (flash) branca. No entanto, esse filtro causa perda na resolução espacial, uma vez que e necessário um processo de interpolação matemática para a formação da imagem. Com o objetivo de melhorar a qualidade da imagem da retina, um retinógrafo com câmera CCD monocromática de alta resolução foi desenvolvido. Nele, as imagens coloridas são geradas pela combinação dos canais monocromáticos R (vermelho), G (verde) e B (azul), adquiridos com o chaveamento da iluminação do olho com LED vermelho, verde e azul, respectivamente. Entretanto, o pequeno período entre os flashes pode causar desalinhamento entre os canais devido a pequenos movimentos do olho. Assim, este trabalho apresenta uma técnica de registro de imagens, baseado em correlação de fase no domínio da frequência, para realizar precisamente o alinhamento dos canais RGB no processo de geração de imagens coloridas da retina. A validação do método foi realizada com um olho mecânico (phantom) para a geração de 50 imagens desalinhadas que foram corrigidas pelo método proposto e comparadas com as imagens alinhadas obtidas como referência (ground-truth). Os resultados mostraram que retinógrafo com câmera monocromática e o método de registro proposto nesse trabalho podem produzir imagens coloridas da retina com alta resolução espacial, sem a perda de qualidade intrínseca às câmeras CCD coloridas que utilizam o filtro de Bayer.The analysis of retina allows the diagnostics of several pathologies related to the human eye. Image quality is an important factor since the physician often examines the small vessels of the retina and its color. The device usually used to observe the retina is the fundus camera, which uses color sensor with Bayer filter and white light. However, this filter causes loss of spatial resolution, since it is necessary a mathematical interpolation process to create the final image. Aiming at improving the retina image quality, a fundus camera with monochromatic CCD camera was developed. In this device, color images are generated by combining the monochromatic channels R (red), G (green) and B (blue), which were acquired by switching the eye illumination with red, green and blue light, respectively. However, the short period between the flashes may cause misalignment among the channels because of the small movements of the eye. Thus, this work presents an image registration technique based on phase correlation in the frequency domain, for accurately aligning the RGB channels on the process of generating retina color images. Validation of the method was performed by using a mechanical eye (phantom) for generating 50 misaligned images, which were aligned by the proposed method and compared to the aligned images obtained as references (ground-truth). Results showed that the fundus camera with monochromatic camera and the method proposed in this work can produce high spatial resolution images without the loss of quality intrinsic to color CCD cameras that uses Bayer filter