专利名称：一种眼球运动轨迹检测方法
技术领域：
本发明涉及一种眼球运动轨迹检测方法，属于医学检测技术类。
背景技术：
随着医学科学科技的快速发展，通过检测眼球运动轨迹的变化，辅助判 断病人的精神状态，已经成为精神分裂症诊断技术的一项辅助手段。上世纪 八十年代初期，日本学者小岛卓也等人通过用红外线照射眼睛，利用照射以 后在眼睛角膜上产生的"反光点"，认为它是眼球"注视点"。通过对这一反 光点的追踪，从而确定被检测人眼球运动轨迹的相关数据。而后由精神病学 依据获得的这种眼球运动轨迹，为精神分裂症患者的诊断提供辅助性诊断参 考。由于该方法具有一定的新颖性，已日益引起精神病学界的关注，并且也 逐渐地运用到日常医疗研究活动中。目前该方法主要立足于对由红外线照射 后，对形成在眼球角膜上"反光点"的追踪，由于人体眼球因个人体质上的 先天差异性及后天生理上病变性差异性，使眼球的几何形态上有比较显著的 差异，因而导致角膜几何形态会有一定的区别，此时如以形成于角膜上的"反 光点"作为注视点来构成眼球运动轨迹的单体"因子"，显然不尽合理。见 著已公开文献的诸多论文报导中，也显现出研究者对依据角膜上所形成"反 光点"追踪所形成眼球运动轨迹的可靠率不高的遗憾。
因此，如何在前人的研究基础上，进一步完善眼球运动轨迹的检测，寻 找一种更能真实、可靠地反映被检测者眼球注视点的轨迹运动，就成为本发
明课题。
发明内容
本发明的目的旨在提出一种眼球运动轨迹检测方法，使其检测能真正 反映眼球注视点运动轨迹。
这种眼球运动轨迹检测方法，其特征在于它将眼球瞳孔中心作为眼神 注视点，并以眼球瞳孔中心为眼球运动轨迹的起始追踪原点；所述眼球瞳孔 中心的确认方法是通过红外摄像技术，连续釆集眼球的成像图，应用计算机 二维识别技术，寻找瞳孔中心点为眼球运动轨迹的追踪原点；并通过多次改 变展示在显示屏幕上被追踪图案的方位，由此即可获得被测人员在某一时间 段内的注视点的运动轨迹。
这种眼球运动轨迹检测方法是将眼球瞳孔中心确认为检测时的真正眼 神注视点，与已公开技术中将眼角膜反光点作为注视点跟踪源的检测方法相 比较而言，其检测误差率更低，为更正确、更可靠地确认患者精神状态提供 技术支持。
附图1为本发明所采用的眼动检测主机系统的示意图； 附图2为被检测者的眼球运动轨迹附图3为log到中心点的距离与位置加全系数的关系曲线。 图中1、眼动检测计算机系统 2、眼动检测主机
具体实施例方式
本发明介绍的这种眼球运动轨迹检测方法，其特征在于它将眼球瞳孔 中心作为眼神注视点，并以眼球瞳孔中心为眼球运动轨迹的起始追踪原点；所述眼球瞳孔中心的确认方法是通过红外摄像技术，连续采集眼球的成像 图，应用计算机二维识别技术，寻找瞳孔中心点为眼球运动轨迹的追踪原点； 并通过多次改变展示在显示屏幕上被追踪图案的方位，由此即可获得被测人 员在某一时间段内的注视点的运动轨迹。
上述眼球运动轨迹检测方法依赖于一套由眼动检测主机和与该眼动检 测主机配套连接的计算机系统组成(见图1)。
所述的眼动检测主机由计算机图形显示器，以及与该图形显示器配套的 红外线摄像头、主机供电源以及计算机和打印机、检测座台等。由正对着检 测座台的红外线摄像头将固坐在检测座台上被检测人的眼球运动状态摄入， 传输至计算机主机，在硬件的驱动下，计算机主机的工作软件，进入工作状 态。先是按照软件程序确认被测人的眼球瞳孔中心，而后又在计算机主机及 操作软件的指令下，在图形显示器上显示识别图像，通过被测人员的视神经 感知系统，使被测人员的眼球中心瞳孔进入运动状态；此时，计算机识别记 录系统在相应软件操控下，将以眼球瞳孔中心点为"识别点"，将"识别点" 的运动轨迹正确无误地记录到计算机的相应存贮器中，然后操作计算机打印 指令，通过打印系统的工作，打印出被检测人的眼球运动轨迹图(见图2)。
其眼球瞳孔中心的确认方法是该设备的核心技术，具体方法通过数学算 法确定人眼瞳孔直径，进而确定瞳孔的中心点。具体过程如下 l)边沿检测
瞳孔直径的处理首要任务是图形边沿的检测，我们可以看到艟孔在屏幕 上表现为一个基本上为圆形的黑色区域，与周围的图象存在明显的边界，通
过检测运算该边沿处灰度对比值高很多，人眼观察时，就能发现一条很明显 的亮边，其它区域都很暗，这样就起到了边沿检测的作用。由于噪声点(灰 度与周围点相差很大的点)对边沿检测有一定的影响，所以我们釆用的边沿
检测器是高斯拉普拉斯(LOG)算子。它把高斯平滑滤波器和拉普拉斯锐化滤 波器结合了起来，先平滑掉噪声，再进行边沿检测，所以效果会更好。我们 采用的LOG算子是5X5的模板。到中心点的距离与位置加权系数的关系用 曲线表示为图3所示。
运算过程中按从上到下，从左到右的顺序搜索，找到的第一个黑点一定 是最左上方的边界点，记为A。它的右，右下，下，左下四个邻点中至少有 一个是边界点，记为B。从开始B找起，按右，右下，下，左下，左，左上， 上，右上的顺序找相邻点中的边界点C。如果C就是A点，则表明已经转了 一圈，已经搜索到边界点；否则从C点继续找，直到找到A为止。判断是不 是边界点很容易如果它的上下左右四个邻居都是黑点则不是边界点，否则 是边界点。
2) 直径获取
直径获取的数学含义其实就是査找和边沿的方向垂直或者水平方向中最 长的直线。找到找到直线的两个端点，在它们之间连一条直线。
3) 内部点确定
所有的搜索方式其首先需要确定的是内部点位置，按常规在整个图形中 从上到下，从左到右的顺序搜索，就可以得到内部点，但这样的算法耗费时 间长，效率低，达不到实时处理的要求。
所以在这里我们使用的是从屏幕的中心开始以一定的步长由内至于外进 行螓旋状搜索。
至所以可以采用这样的搜索方式是基于该图形在采集过程中已经人为的 将图形基本放于屏幕的正中，其偏差的范围相对稳定。
4)修正
由于瞳孔图形在采集过程中不可避免的会产生遮挡等情况，所以在采集 过程中除了水平采集外，同时还利用圆本身的特性，从中点按一定角度辐射 线的长度对水平直线进行修正。
权利要求
1、一种眼球运动轨迹检测方法，其特征在于它将眼球瞳孔中心作为眼神注视点，并以眼球瞳孔中心为眼球运动轨迹的起始追踪原点；所述眼球瞳孔中心的确认方法是通过红外摄像技术，连续采集眼球的成像图，应用计算机二维识别技术，寻找瞳孔中心点为眼球运动轨迹的追踪原点，通过多次改变展示在显示屏幕上被追踪图案的方位，由此即可获得被测人员在某一时间段内的注视点的运动轨迹。
全文摘要
本发明涉及一种眼球运动轨迹检测方法，其特征在于它将眼球瞳孔中心作为眼神注视点，并以其为眼球运动轨迹的起始追踪原点；所述眼球瞳孔中心的确认方法是通过红外摄像技术，连续采集眼球的成像图，应用计算机二维识别技术，由瞳孔中心点为眼球运动轨迹的追踪原点，通过改变显示屏幕上被追踪图案的方位，由此即可获得被测人员在某一时间段内的注视点的运动轨迹。这种眼球运动轨迹检测方法是将眼球瞳孔中心确认为检测时的真正眼神注视点，与已公开技术中将眼角膜反光点作为注视点跟踪源的检测方法相比较而言，其检测误差率更低，为更正确、更可靠地确认患者精神状态提供技术支持。
文档编号A61B3/113GK101172034SQ20061011795
公开日2008年5月7日 申请日期2006年11月3日 优先权日2006年11月3日
发明者晋 高 申请人:上海迪康医学生物技术有限公司