[发明专利]一种双目瞳孔对光反射跟踪系统

权利要求书

1.一种双目瞳孔对光反射跟踪系统，所述的系统包括抓握式双目瞳孔检测设备成像系统和瞳孔追踪测量模块；其特征在于：所述的抓握式双目瞳孔检测设备成像系统包含两个红外相机、两个红外照明光源、两个刺激光源、抓握式设备和单片机；红外相机、红外照明光源、刺激光源、单片机集成在抓握式设备内部，红外相机和红外照明光源、刺激光源与单片机连接，由单片机负责信号的控制和数据的输入输出；瞳孔追踪测量模块集成于单片机，对单片机采集的图像进行追踪测量，并对测量结果进行分析处理，最终在自带屏幕上显示；抓握式设备内的两个红外相机，各自独立由单片机直接控制，分别完成图像采集，并最终与瞳孔追踪测量模块连接；抓握式设备内的两个红外照明光源，由单片机控制开启，安装在相机的一侧，受检者眼睛的前方，保证红外照明光源在眼睛内部形成的亮点落在瞳孔内部，以免影响瞳孔测量精度；抓握式设备内的两个刺激光源，安装在相机的另一侧，正对受检者眼睛，由瞳孔追踪测量模块上的按钮控制开闭和刺激光源的刺激时间；抓握式设备顶部为测量部，下部为手柄；抓握式设备的测量部上方安装有显示屏，显示屏显示瞳孔测量软件输入图像、测量结果及测量结果变化曲线；该显示屏朝向医生，便于观察；抓握式设备的手柄位置内部安装有单片机和供电电源，单片机负责红外相机的控制和采集的输入输出，负责各种光源的信号输入、负责显示屏的显示驱动，单片机通过控制线和数据线与红外相机、红外照明光源、刺激光源、显示屏连接；供电电源给红外相机和单片机、红外照明光源、刺激光源、提供电源，电源支持交流电充电；显示屏右侧底部有开关按钮，显示屏左侧和右侧分别有刺激光源旋钮、瞳孔追踪按钮，其中刺激光源旋钮与瞳孔追踪按钮在显示屏左右各安装一组，实现左右手操作；所述的双目瞳孔对光反射跟踪系统还包括悬挂组件，所述的悬挂组件包括圆孔、长螺丝、圆环或者挂钩、水准管；在抓握式设备测量 部顶面，还对称设置两个圆孔，每个圆孔拧入一根长螺丝，且长螺丝顶端有适合螺丝刀拧动的切口；长螺丝顶端设置横向贯通的孔，孔内穿入圆形环或者挂钩，通过圆环或者挂钩将抓握式设备挂起在墙面，通过两个长螺丝将设备调平；在两个圆孔中间位置设置一个水平横向的水准管，通过水准管内的气泡观察设备的水平情况。

2.根据权利要求1所述的双目瞳孔对光反射跟踪系统，其特征在于：所述的圆孔直径2-6mm，所述的切口为“十”字型，所述的长螺丝长度为8-20mm。

3.一种使用权利要求1-2中任一项所述的双目瞳孔对光反射跟踪系统的方法，其特征在于：系统模块输入瞳孔图像后，由基于瞳孔灰度特征的阈值计算模块计算瞳孔阈值，基于瞳孔阈值，由瞳孔质心模糊定位模块对瞳孔质心进行模糊定位计算，得出瞳孔的粗略质心，通过瞳孔质心验证模块验证瞳孔质心的有效性，如果无效，则追踪失败，否则由瞳孔区域预测瞳孔跟踪模块预测瞳孔区域，在预测区域内精确定位瞳孔，即瞳孔质心精确定位模块得到精确的瞳孔质心坐标，通过瞳孔质心验证模块验证瞳孔质心，如果无效则失败，否则进入瞳孔直径计算模块得出瞳孔直径，即一帧图像追踪完成；待检测时间内的所有图像追踪完成，瞳孔追踪测量模块的分析模块将对瞳孔数据分析处理得出测量结果。

4.一种使用权利要求1-2中任一项所述的双目瞳孔对光反射跟踪系统的方法，其特征在于：该方法流程如下(1)获取图像数据；(2)预处理；(3)瞳孔自适应阈值提取，判断阈值是否合法，若是则继续下一步，若否则回到第(1)步；(4)图像二值化；(5)形态学滤波；(6)瞳孔质心粗定位；(7)确定光斑搜索子图；(8)光斑自适应阈值提取，判断阈值是否合法，若是则继续下一步，若否则回到第(1)步；(9)光斑定位；(10)光斑质心精确定位；(11)计算瞳孔灰度梯度；(12)瞳孔边缘提取；(13)边缘拟合瞳孔质心精确定位；(14)计算瞳孔光斑质心偏移量，并保存数 据；(15)按照(1)-(14)的顺序处理下一幅图像；(16)多幅图像数据的处理与分析；(17)结果输出。

5.根据权利要求4所述的使用双目瞳孔对光反射跟踪系统的方法，其特征在于：对于光斑质心提取，采用如下的函数：

$I(x,y)=H\·\exp \{-\[\frac{{(x-x_0)}^2}{{\mathrm{\σ}}_1^2}+\frac{{(y-y_0)}^2}{{\mathrm{\σ}}_2^2}\]\}$

其中，I(x,y)为光斑兴趣区域中点(x,y)的灰度值，H为高斯分布的幅值，即光斑兴趣区域中的灰度最大值，(x₀,y₀)为光斑中心位置，σ₁、σ₂为水平方向和垂直方向上的灰度标准差。