[发明专利]一种红外光照下瞳孔直径测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种红外光照下瞳孔直径测量方法及系统，对红外光照射下的眼球正视原始图像进行灰度化，得到眼球正视灰度图像；对眼球正视灰度图像提取瞳孔区域；计算瞳孔轮廓最小外接圆的圆心到轮廓点的距离均值，将该距离均值作为瞳孔半径，将瞳孔半径乘以二得到瞳孔像素直径；根据标准圆同等距离得到像素毫米比，像素毫米比乘以瞳孔像素直径得到拟合瞳孔圆真实直径。对眼球正视灰度图像提取瞳孔区域，包括对眼球正视灰度图像进行二值化阈值分割、闭运算、开运算以及查找轮廓，对查找轮廓所得眼球的深色组织的轮廓最小外接矩形宽高比进行筛选、对轮廓面积进行筛选、对轮廓最小外接圆的圆心到轮廓点的距离标准差进行筛选，对各种干扰物进行剔除。

技术领域

本发明属于光学瞳孔直径测量技术领域，涉及一种红外光照下瞳孔直径测量方法及系统。

背景技术

瞳孔是眼睛内虹膜中心的圆孔，为光线进入眼睛的通道。眼部虹膜上平滑肌的伸缩，可以使瞳孔的口径放大或缩小，控制进入瞳孔的光量。经研究表明，客观定量瞳孔检测被越来越多的应用于各个不同方向。医学上，测量瞳孔的大小可初步判断患者颅内压的变化，间接反映患者神经系统疾患的轻重及转归。在工业、交通、运输等部门使用瞳孔直径检测仪可有效评定工作者或司机的疲劳程度(疲劳驾驶)或者是否有酒后驾驶，有助于降低相关事故和酒后撞车的发生，并可提高工作场所的安全性以及增加工作效率。现阶段多通过目测直尺或瞳孔比对尺来测量瞳孔的直径，测量误差较大且受人为读数影响较大，导致测量准确度不高。因此，急需一种更为精确、快速反映或计算瞳孔直径及直径变化的测量方法供日常或者医学使用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种红外光照下瞳孔直径测量方法及系统，以解决现有通过目测直尺或瞳孔比对尺来测量瞳孔直径的方法测量误差较大且受人为读数影响较大而导致测量不准确的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种红外光照下瞳孔直径测量方法，按照以下步骤进行：

对红外光照射下的眼球正视原始图像进行灰度化，得到眼球正视灰度图像；

对眼球正视灰度图像提取瞳孔区域；

计算瞳孔轮廓最小外接圆的圆心到轮廓点的距离均值，将该距离均值作为瞳孔半径，将瞳孔半径乘以二得到瞳孔像素直径；

根据标准圆同等距离得到像素毫米比，像素毫米比乘以瞳孔像素直径即得到拟合瞳孔圆真实直径。

进一步的，对眼球正视灰度图像提取瞳孔区域，包括：

对眼球正视灰度图像进行二值化阈值分割或利用标准圆对眼球正视灰度图像进行直方图匹配，并将眼球的浅色组织设置为黑色，将眼球的深色组织设置为白色，以去除眼球的浅色组织，得到眼球二值图像；

对眼球二值图像进行数字图形学的闭运算，闭合照明光斑，得到闭运算图像；

对闭运算图像进行数字图形学的开运算，去掉微小睫毛，得到开运算图像；

对开运算图像中所有对象查找轮廓，获得眼球的深色组织的轮廓。

进一步的，对眼球正视灰度图像提取瞳孔区域，包括：

对眼球的深色组织的轮廓最小外接矩形宽高比进行筛选，去除掉长条样的睫毛；

对去除掉长条样的睫毛后剩余的深色组织轮廓面积进行筛选，去除剩余光斑、点睫毛；

确定去除剩余光斑、点睫毛后剩余的深色组织轮廓最小外接圆的圆心到其轮廓点的经验最大距离标准差，并计算每个深色组织的轮廓最小外接圆圆心到轮廓点的距离标准差，根据经验最大距离标准差筛选瞳孔区域，去除连续睫毛块。

进一步的，对眼球的深色组织的轮廓最小外接矩形宽高比进行筛选，去除掉长条样的睫毛的具体过程如下：

使用minAreaRect()函数计算深色组织的轮廓的最小外接矩形，得到该最小外接矩形的宽和高，并计算该最小外接矩形的宽高比，然后设置最小外接矩形宽高比筛选条件，利用最小外接矩形宽高比筛选条件去除长条样的睫毛。