[发明专利]一种眼球震颤监测方法及系统

权利要求书

1.一种眼球震颤监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、受试者坐在转动座椅上，所述转动座椅位于暗室环境中，所述转动座椅上设置有头部固定装置；

步骤2、受试者佩戴头戴式相机，所述头戴式相机包括十字结构光；通过以不同速度转动所述转动座椅给予受试者的头部以运动刺激，通过所述头戴式相机对受试者的眼球数据进行采集，得到眼球采集图像；

步骤3、基于所述眼球采集图像，通过图像处理算法模块进行眨眼检测；若判断受试者处于眨眼状态，则不进入眼球震颤监测阶段，并在眨眼后自动恢复眨眼检测；若判断受试者处于非眨眼状态，则进入眼球震颤监测阶段；

步骤4、进入眼球震颤监测阶段后，通过图像处理算法模块对所述十字结构光进行检测得到眼球参考中心；结合所述眼球参考中心，通过图像处理算法模块对眼球的水平位移、垂直位移进行测量，获得眼球的三维信息，计算眼球的旋动角度，得到眼球震颤监测结果；

步骤5、通过上位机对所述眼球震颤监测结果进行显示；

其中，所述头戴式相机包括第一双目相机、第二双目相机、模组；所述第一双目相机、所述第二双目相机分别对应左眼、右眼；所述第一双目相机、所述第二双目相机的结构相同，均包含一个双目红外摄像头和一个红外光源，所述双目红外摄像头上外加有红外滤光片，所述双目红外摄像头采用光学防抖镜头，所述红外光源为红外十字结构光；所述模组用于对所述第一双目相机、所述第二双目相机中的所述双目红外摄像头进行控制；

针对所述第一双目相机，在所述第一双目相机坐标系中，十字结构光的中心点P的空间位置坐标为(X_C,Y_C,Z_C)，P_L、P_R分别为左摄像头、右摄像头中所述中心点P的坐标，分别用(u_L,v_L)、(u_R,v_R)表示所述中心点P在左摄像头图像坐标系、右摄像头图像坐标系中的坐标，所述中心点P和其左摄像头图像中投影点的位置关系如下：

式中，(u₀,v₀)是十字结构光的中心点在像素坐标系中的坐标，也为眼球的固定中心坐标；f为双目相机的焦距，T为双目相机的标定参数，定义d＝u_L-u_R作为视差，对于所述第一双目相机的相机坐标系，所述中心点P的三维坐标为：

所述中心点P的三维坐标作为左眼瞳孔中心的三维坐标；

针对所述第二双目相机，采用和所述第一双目相机相同的方法得到右眼瞳孔中心的三维坐标；

根据所述左眼瞳孔中心的三维信息、所述右眼瞳孔中心的三维坐标，计算出X、Y方向的反正切角度作为眼球的旋动角度。

2.根据权利要求1所述的眼球震颤监测方法，其特征在于，所述步骤2中，受试者还佩戴有定制隐形眼镜，所述定制隐形眼镜的形状与眼球相同，所述定制隐形眼镜包含瞳孔图像及统一背景。

3.根据权利要求1所述的眼球震颤监测方法，其特征在于，所述步骤3中，所述眨眼检测包括以下子步骤：

对所述眼球采集图像进行高斯模糊、图像阈值二值化处理，利用形态学操作移除小面积像素；

进行图像轮廓查找得到轮廓信息，根据所述轮廓信息拟合圆、进行霍夫圆检测；

基于预设条件判断受试者处于眨眼状态或非眨眼状态；

其中，所述预设条件为若满足以下四个条件，则判定为非眨眼状态：

拟合圆的面积大于受试者瞳孔像素面积的80％；

霍夫检测圆的个数为1；

上下帧结构相似度指标SSIM大于0.9；

上下眼皮特征点平均距离大于受试者眼球直径的80％。

4.根据权利要求3所述的眼球震颤监测方法，其特征在于，构建深度神经网络模型，利用所述深度神经网络模型对上下眼皮特征点进行检测。