红外眼震视频瞳孔寻迹

针对眼震红外视频图像灰度分布不均匀造成瞳孔边缘检测精度不高的状况,介绍了一种基于形态学和Canny算法实现瞳孔中心定位方法,运用形态学去除一些无意义的区域,使目标瞳孔平滑,分离和提取最大连通区域瞳孔,再根据所设计的Canny算法实现瞳孔边缘提取,通过计算获取瞳孔中心位置坐标,实时地把每帧图像得到的瞳孔中心坐标通过曲线拟合出来,得到瞳孔的运动轨迹,从而获得眼震临床所期望的诊断信息。实验结果表明,该方法能够很好地适应不同实验对象灰度值差别,进行准确的边缘提取,拟合的瞳孔运动轨迹良好地反映眼睛运动情况,为国内视频眼震瞳孔中心定位的研究提供一种可借鉴的实用方法。     

一种基于图像分割的视频眼震图记录新方法

传统眼震图记录技术是通过皮肤电极引导微弱的角膜、视网膜电位差以间接地观测眼球运动位移参数。本研究提出了一种基于图像分割的视频眼震图记录新方法，通过摄像单元对眼球震颤的视频采集，对运动图像进行瞳孔图像分割，而后获取瞳孔图像的一个定点在定坐标系下的坐标值，从而实现对眼球的运动轨迹的记录。实验结果表明，与传统的眼震图记录的方法相比，该方法使眼震图记录的准确性、精确度和可靠性方面具有明显优势，能为临床诊断提供更丰富的信息依据。     

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。     

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。     

基于角膜地形图的泪膜视频预处理

在基于角膜地形图的泪膜稳定性评估中,针对眼动、睫毛反射和背景干扰,本文提出了一种泪膜视频的预处理算法。首先,利用索贝尔算子(Sobel operator)进行模糊图像检测,然后对灰度图像进行形态学开运算以获取环状图样凸显的目标图像,再通过霍夫圆检测以及快速傅里叶变换提取目标图像的环状图样频率,依据环状图样频率对目标图像进行带通滤波。最后,二值化及形态学闭运算用于确定环状图样区域。本文从数据库中随机选取10段泪膜视频,应用上述算法逐帧进行泪膜图像处理。实验结果表明,该算法有效地去除了视频序列中的无效图像,并实现了环状图样的定位,为后续泪膜稳定性的评估奠定了基础。     

基于特征点的人体红外图像自动分割技术

目的医学红外人体图像区域分割是大规模医学红外图像处理的关键步骤。为快速有效地获取医学红外图像中的人体信息,本文提出一种在医学红外图像中自动提取并划分人体区域的方法。方法由红外热像仪在静室中采集人的裸体红外图像,然后通过对红外人体图像灰度分布特征分析而取得的阈值来获取人体区域,以人体横向距离(宽度)函数结合人体红外图像中的特殊方向亮带的识别,提取人体的特征点,并通过特征点对人体区域进行分割。结果对来自8人的72幅图像进行验证,其中64幅可以正确分割,证明该方法可以对直立姿势的红外人体图像进行自动区域分割与提取。结论该红外人体图像区域自动分割算法可为基于红外图像的疾病筛查及计算机辅助诊断提供技术基础。     

基于运动跟踪获取人体呼吸曲线的初步研究

4D-CT的实现需要在采集CT图像的同时,同步获取患者的呼吸曲线,再据此对CT图像进行排序和三维重建.本研究提出一种基于运动跟踪获取人体呼吸曲线的方法.即在人体腹部贴上标记物,用两台摄像机在CT扫描过程中成正交位同步跟踪呼吸运动,将得到的视频提取为单帧图像,利用区域生长算法提取标记物的质心,并跟踪质心的运动,描绘坐标的任意维度与时间的关系曲线,即得到的呼吸曲线.通过此方法获得了正常人在深呼吸时的呼吸曲线,并在该曲线上确定了屏气模式下7个时相点的位置,腹部表面在z轴方向上的运动幅度最大,约为3.5 cm.实验结果表明该方法切实可行,并且相比于其他的呼吸信号提取方法,具有简单易行的优点.     

中国数字人数据集断层图像自动配准算法

在采集数字人数据时，由于相机在拍摄过程中存在的各种干扰，使得到的各断层图像的投影参数不能保证一致，通过对相机拍摄模型和干扰因素的分析，提出了一种基于二维射影变换（pmjective transformation）的断层序列图像自动配准算法。该算法先通过层间继承的方法寻找每张照片上的定位杆区域，用形态学操作来确定该层定位杆圆心坐标；然后根据定位杆的基准坐标，得到该层的射影变换算子T；最后对原始图像进行图像变换，得到投影参数一致的照片数据集。本算法对数字人采集的原始数据预处理有重要意义，并能为后续的二次数据库开发、图像分割、重建和数字解剖学等提供精确的三维数据集。     

术中矩阵式电极的精确定位研究

为精确定位术中硬膜下矩阵式电极的图像坐标和序号,本文提出一种图像处理的矩阵式电极定位联合算法。采用电极逐点扩展定位算法,向上下左右逐点扩展,确定各个电极初始坐标和序号;采用单电极坐标区域提取算法,确定各个电极最佳坐标,从而逐点定位所有电极的图像坐标和序号。本文研究结果表明,电极序号定位准确率达100%,电极坐标定位误差小于2 mm。本文研究的算法可以精确定位呈弧形排列的矩阵式电极图像坐标和序号,从而辅助绘制大脑皮层功能映射图,实现术中脑功能区精确定位,因此今后或可广泛应用于基于皮质脑电信号分析的神经系统科学研究和应用。     

基于自适应标记分水岭算法的肝脏CT图像自动分割

目的为减少人工交互提出了基于自适应标记分水岭的CT系列图像肝脏区域自动分割算法。方法首先对图像进行形态学重构运算以平滑图像,然后计算多尺度形态学梯度,同时提出利用梯度图像非零的局部极小值点的均值进行自适应标记提取,以避免分水岭的过分割和欠分割,再结合肝脏为最大的实质性脏器和相邻图像的相似性实现CT系列图像的肝区自动分割。结果该算法能自动、快速地提取CT系列图像中的肝脏区域。结论分水岭算法能准确定位区域的边缘,通过选择合适的阈值对梯度图像进行标记以抑制分水岭的过分割,实现医学图像中感兴趣区域的自动分割。     

A new method for accurate and fast measurement of 3D eye movements

Videooculography (VOG) is an eye movement measurement method used in the objective evaluation of vestibulo-ocular reflexes (VOR). An important requirement of VOG is to accurately estimate pupil center and ocular torsion, irrespective of drooping eyelids, eyelashes, corneal reflection, and blinking. Finding the accurate center of the pupil is particularly important in three-dimensional VOG, since otherwise, significant errors can occur in measuring torsional eye movement. A fast algorithm was proposed to accurately ascertain the pupil center, in spite of the complicating factors mentioned above. In this study, real-time three-dimensional VOG, which can measure horizontal, vertical, and torsional eye movements and calculate the pupil radius, was implemented using the proposed method. When the pupil radius was determined, the vertical position was measured within an error margin of less than 3%, even though only 10% of the pupil was visible. The time required to measure both three-dimensional eye movements and the pupil radius was less than 16 ms. Thus, eye movements can be measured in real-time. The resolutions of horizontal, vertical, and torsional eye movement were 0.2 degrees, 0.2 degrees, and 0.1 degrees, respectively, with maximum ranges of +/- 35 degrees, +/- 25 degrees, and +/- 18 degrees.     

PC-based high-speed video-oculography for measuring rapid eye movements in mice

We newly developed an infrared video-oculographic system for on-line tracking of the eye position in awake and head-fixed mice, with high temporal resolution (240 Hz). The system consists of a commercially available high-speed CCD camera and an image processing software written in LabVIEW run on IBM-PC with a plug-in video grabber board. This software calculates the center and area of the pupil by fitting circular function to the pupil boundary, and allows robust and stable tracking of the eye position in small animals like mice. On-line calculation is performed to obtain reasonable circular fitting of the pupil boundary even if a part of the pupil is covered with shadows or occluded by eyelids or corneal reflections. The pupil position in the 2-D video plane is converted to the rotation angle of the eyeball by estimating its rotation center based on the anatomical eyeball model. By this recording system, it is possible to perform quantitative analysis of rapid eye movements such as saccades in mice. This will provide a powerful tool for analyzing molecular basis of oculomotor and cognitive functions by using various lines of mutant mice.     

自发性眨眼对瞳孔反应和注视位置的影响

瞳孔反应和注视位置是眼动研究中重要的监测指标,但在实验过程中,常常会受到自发性眨眼的干扰。目前,多数研究者只关注到眨眼过程中短暂的数据丢失和波动,而忽略了眨眼对这些变量更广泛的影响。因此本文系统地分析了眨眼对瞳孔反应和注视位置的影响。本研究采用简单的长时间注视任务,使用光学眼动仪记录22个人类被试的瞳孔和注视位置的数据并在其中精确地提取眨眼。瞳孔反应和注视位置的时间序列以眨眼开始和结束对齐。结果表明,在眨眼结束后,瞳孔反应发生长达4 s的大幅度波动（约12%）,其中在300～1 700 ms间,瞳孔值显著地低于基线水平（P相似文献   

基于改进图割的超声瞳孔图像分割与直径测量

传统的瞳孔直径测量是通过医生手工标定,对于眼外伤和丧失意识的患者测量不方便。针对瞳孔直径测量的人工交互量大且测量鲁棒性不强的问题,采用图割算法分割瞳孔超声图像并测量瞳孔直径。对传统图割算法进行两个方面的改进,采用自适应阈值的区域生长代替人为种子点选取,在保证分割效果的基础上减少了图割的交互量;在能量函数的数据项部分增加图像的梯度信息,减少了原始算法分割结果中出现的小区域,增强了对弱边缘的分割。最后,对采集到的超声瞳孔图像进行自动分割、自动测量瞳孔直径,可以得到患者瞳孔的直径动态变化,给临床诊断提供依据。为了验证算法的有效性,对10位患者的动态瞳孔超声图像进行基于改进图割的瞳孔直径测量,并与医生的手动测量结果对比。结果表明,本方法的结果与医生手动测量结果的绝对误差小于0.2 mm,相关系数不小于0.83。通过改进图割算法,改善了分割效果,实现了超声瞳孔动态图像的自动直径测量,并可有效代替瞳孔直径的人工测量,减少人工交互量。     

一种基于组合分割思想的尿沉渣图像分割新方法

本研究针对复杂散焦的尿沉渣图像的精细分割,提出了首先使用小波变换和形态学处理消除散焦影响并进行图像的粗分割,然后根据粗分割得到的子图像的情况采用边缘检测或者自适应阈值分割的混合分割方法进行细分割,最后再采用剥离算法处理待分割的粘连重叠成分的分割。该方法不受散焦影响,充分利用了图像的多种信息,因此分割结果准确。实验结果表明,该方法对尿沉渣图像的分割有效且令人满意。     

听觉输入对瞳孔控制系统的动态调节

通过研究听觉输入对视觉系统中瞳孔控制系统的调节作用 ,将有助于了解听觉系统和瞳孔控制系统这两个系统间的相互作用与影响。本工作用红外线电视动态瞳孔仪作测量设备 ,对正常青年受试者进行了一系列声 瞳孔反应的实验 ,确定了声刺激能引起瞳孔瞬态扩大反应 ,并初步分析了反应的特点与声刺激参数的关系 ,以及对声 瞳孔反应的可能的联系部位进行了初步的探讨。