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斜视一直都是社会关注的热点问题。斜视患者双眼不能够同时注视同一个物体。斜视患者通常还有双眼眼位不对称、阅读障碍、立体感很差、不能够准确的判断物体的位置和距离等严重问题。对斜视的准确检测是斜视治疗的重要问题。目前斜视的检测主要有以下方法:角膜映光测试法、同视机检查法、三菱镜检查法、马氏杆加三菱镜检查法、视野计测量法和斜视计测量斜视角法。这些方法大都是手工操作。有准确率低,测试结果的准确度受操作人员水平影响大等缺点。传统方法对于5岁以下小孩的测试有许多干扰因素,其中小孩的不配合对测试精度的影响最大,从而传统方法检测往往延误了最佳的治疗时机。
本文从眼球的生理构上分析了眼球的组成部分和各个功能部分的主要作用,从眼球构造的特征可知,利用视频法检测瞳孔中心,主要是检测眼球的前部。从已有研究分析中可知人在注视物体时具有注视、眼跳和平稳追踪运动等运动方式,利用瞳孔对红外光线的反射原理,设计了暗瞳瞳孔跟踪系统。通过暗瞳跟踪系统,可以实时获得瞳孔的位置坐标。
本文在嵌入式系统下实现了瞳孔的实时跟踪算法。首先对摄像头获取图像进行切割,保留需要处理的图像窗口。然后对图像进行中值滤波处理,在使图像更加平滑的同时,去除掉图像中的大部分干扰噪声。最后对瞳孔中心进行定位。针对瞳孔中心定位结果,对瞳孔中心坐标进行验算。通过瞳孔半径大小、瞳孔中心和瞳孔边缘像素特征对瞳孔中心和半径值进行验算,并计算出其可信度。针对验算中余弦计算方法引入查表法和哈希函数法,提高了余弦计算速度。
针对瞳孔跟踪设备和眼动跟踪设备没有详细的精度测试方案和测试结果的现状,本文探讨了一种基于视频记录法的瞳孔跟踪系统进行详细的精度测试的方法。对眼球图像跟踪及视线指示系统(斜视检测系统瞳孔跟踪部分)进行测试,内容包括空间分辨率、最小分辨率和注视准确度,其中注视准确度采用九点定标法测量分析。测试数据表明该斜视检测系统具有较高的检测精度,能够达到系统所需的精度要求。