用于精神分裂症检测的眼动仪研制

目的为了辅助医生诊断精神分裂症患者,设计一种高精度桌面式眼动仪。方法系统采用双屏输出,摄像机集成了红外光源及红外滤光镜片。重点提出一种新的瞳孔中心识别算法,首先对预处理后的眼图进行瞳孔轮廓提取,然后采用最小二乘椭圆拟合法识别瞳孔中心。在此基础上,对瞳孔周围区域进行边缘检测,得到的最大轮廓中心即为普尔钦光斑中心。最后基于非线性二阶多项式拟合静态标定算法建立了眼图坐标系和场景坐标系的映射方程,并完成了注视点标定。结果实现了眼动轨迹的实时显示和凝视点数目的统计,测试有效率达到80%以上。结论系统能够很好地跟踪和显示人眼运动,具有较好的实用性。     

一种快速精确的瞳孔和角膜反射光斑中心定位算法的研究

眼动追踪系统在临床医学中有着重要应用,为提高系统中眼图特征值的识别率,创新性地提出一种双层过滤的瞳孔中心和角膜反射光斑中心的定位算法。瞳孔中心定位算法首先对获取的眼睛图像二值化处理,然后以100～300为阈值设定轮廓点数,进行第一次瞳孔过滤,最后用最小二乘法椭圆拟合瞳孔轮廓,并将最接近圆的轮廓作为瞳孔轮廓,继而得到瞳孔中心。在此基础上,进一步对瞳孔中心一定范围内的眼图进行边缘检测,求其轮廓,并找出轮廓的外接矩形中心,然后以瞳孔中心为基点进行坐标转换,最终求出角膜反射光斑中心。算法在一定程度上缩小图像处理的区域,提高实时性和反射光斑的识别率。实验结果表明,所设计的算法能够实时地对不同情况下的瞳孔和角膜反射光斑中心进行准确定位,瞳孔-角膜反射向量坐标最大均方差低于0.74像素,平均误差低于0.53像素。算法运行速度达到12.8 ms/帧。算法满足精确性的同时具有很强的鲁棒性,为后续眼动设备的开发提供重要的参考价值。