一种人脸刺激范式生成方法及自闭症分析系统技术方案

本发明专利技术提供了一种人脸刺激范式生成方法及自闭症分析系统。该方法包括：获取人脸图片；对人脸图片预处理以得到人脸刺激图片，其中预处理包括将人脸图片旋转至预设旋转角度，预设旋转角度包括至少两种不同的旋转角度；利用人脸刺激图片生成人脸刺激图片序列；针对人脸刺激图片序列中的人脸刺激图片设置显示时长以得到人脸刺激范式。该自闭症分析系统包括：显示装置，用于显示利用上述方法生成的人脸刺激范式；数据采集装置，用于采集被试者观看人脸刺激范式时的瞳孔直径数据；与数据采集装置连接的处理器，用于提取瞳孔直径数据的特征值，并根据特征值确定被试者的自闭症分析结果。由此，通过被试者容易接受的方式可以获得客观的自闭症分析结果。

【技术实现步骤摘要】
一种人脸刺激范式生成方法及自闭症分析系统
本专利技术涉及医学图像
，更具体地涉及一种人脸刺激范式生成方法及自闭症分析系统。
技术介绍
随着科学技术的发展、计算设备处理能力的增强，越来越多的图像数据应用于医学领域。例如，利用刺激图像进行自闭症分析研究是一种新的技术手段，其不依赖于家长对孩子的观察和了解进行评判，由此避免了过多地受到家长认知水平的限制。但是，目前的刺激图像的设计难以满足对自闭症分析结果的准确性要求。
技术实现思路
考虑到上述问题而提出了本专利技术。本专利技术提供了一种人脸刺激范式生成方法及自闭症分析系统。根据本专利技术一方面，一种人脸刺激范式生成方法，包括：获取人脸图片；对所述人脸图片预处理，以得到人脸刺激图片，其中，所述预处理包括将所述人脸图片旋转至预设旋转角度，所述预设旋转角度包括至少两种不同的旋转角度；利用所述人脸刺激图片生成人脸刺激图片序列；针对所述人脸刺激图片序列中的人脸刺激图片设置显示时长，以得到所述人脸刺激范式。示例性地，所述预处理还包括：对所述人脸图片进行人脸矫正处理，将每张人脸的眼睛、鼻子和嘴巴都投射在相同的位置；将所述人脸图片处理成灰度图并调整为相同灰度范围、相同亮度范围；将所述人脸图片裁剪为相同大小的椭圆形，使得裁剪后的椭圆形人脸图片仅包含面部区域并且不包含耳朵区域；将所述裁剪后的椭圆形人脸图片置于相同大小的全黑图片的中心位置。示例性地，所述利用所述人脸刺激图片生成人脸刺激图片序列包括：将所述人脸刺激图片排列成所述人脸刺激图片序列，其中，不同旋转角度的人脸刺激图片交错排序。示例性地，所述将所述人脸刺激图片排列成所述人脸刺激图片序列包括：基于至少一个旋转角度为0度的人脸刺激图片和至少一个旋转角度为180度的人脸刺激图片交替的顺序生成所述人脸刺激图片序列。示例性地，针对所述人脸刺激图片序列中的人脸刺激图片设置显示时长以得到所述人脸刺激范式包括：针对所述人脸刺激图片序列中的人脸刺激图片设置多种显示时长。示例性地，所述人脸图片包括三类照片：儿童照片、青年人照片和老年人照片，其中每类照片均包括男性照片和女性照片。根据本专利技术另一方面，还提供了一种自闭症分析系统，包括：显示装置，用于显示利用如权利要求1至6任一项所述方法生成的人脸刺激范式；数据采集装置，用于采集被试者观看所述人脸刺激范式时的瞳孔直径数据；与所述数据采集装置连接的处理器，用于提取所述瞳孔直径数据的特征值，并根据所述特征值确定所述被试者的自闭症分析结果。示例性地，所述显示装置还用于在显示所述人脸刺激范式之前，先显示全黑图片；所述数据采集装置还用于采集所述被试者观看所述全黑图片时的瞳孔直径数据，以作为瞳孔直径基线数据；所述处理器还用于利用所述瞳孔直径基线数据对所述瞳孔直径数据进行预处理，以得到用于提取所述特征值的瞳孔直径序列。示例性地，所述处理器通过以下方式实现所述预处理：根据所述瞳孔直径数据建立原始瞳孔直径序列；填补所述原始瞳孔直径序列的空缺值，以得到完整瞳孔直径序列；将所述完整瞳孔直径序列中的瞳孔直径数据减去所述瞳孔直径基线数据，以得到所述瞳孔直径序列。示例性地，所述处理器还用于：对所述瞳孔直径序列进行滤波降噪处理；和/或对所述瞳孔直径序列进行降采样处理。示例性地，所述处理器提取所述瞳孔直径数据的特征值通过以下方式实现：利用所述瞳孔直径序列生成瞳孔直径变化曲线，并利用所述瞳孔直径变化曲线提取瞳孔直径的均值、方差、最大值、最小值、瞳孔直径达到最大值的时间以及瞳孔直径达到最小值的时间；和/或利用所述瞳孔直径序列生成瞳孔速度变化曲线，并利用所述瞳孔速度变化曲线提取瞳孔直径变化速度的均值、方差、最大值、最小值、瞳孔直径变化速度达到最大值的时间以及瞳孔直径变化速度达到最小值的时间；和/或利用所述瞳孔直径序列生成瞳孔加速度变化曲线，并利用所述瞳孔加速度变化曲线提取瞳孔直径变化加速度的均值、方差、最大值、最小值、瞳孔直径变化加速度达到最大值的时间以及瞳孔直径变化加速度达到最小值的时间。示例性地，所述瞳孔直径数据是所述数据采集装置基于所述人脸刺激范式中的单个人脸刺激图片或所有人脸刺激图片采集的瞳孔直径数据。示例性地，所述处理器还用于：利用样本数据训练自闭症分类模型，以得到用于确定自闭症分析结果的分类器。示例性地，所述分类模型是支持向量机分类模型。示例性地，所述数据采集装置包括眼动仪和/或瞳孔仪。根据本专利技术实施例的人脸刺激范式生成方法及自闭症分析系统，利用被试者对人脸认知的敏感性，尤其是被试者观看不同旋转角度的人脸时的瞳孔变化的特异性，提取被试者观察人脸刺激范式时的瞳孔直径变化特征，通过被试者容易接受的方式获得客观准确的自闭症分析结果。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明通过结合附图对本专利技术实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。图1示出了根据本专利技术一个实施例的人脸刺激范式生成方法的示意性流程图；图2示出了根据本专利技术一个实施例的人脸图片的预处理步骤的示意性流程图；图3A、图3B、图3C及图3D示出了根据本专利技术一个实施例的预处理后的人脸刺激图片；图4示出了根据本专利技术一个实施例的人脸刺激范式的示意图；图5示出了根据本专利技术一个实施例的自闭症分析系统的示意性框图；图6示出了根据本专利技术一个实施例的自闭症分析系统的显示过程示意图；以及图7示出了根据本专利技术一个实施例的瞳孔直径数据的预处理的示意性流程图。具体实施方式为了使得本专利技术的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本专利技术的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是本专利技术的全部实施例，应理解，本专利技术不受这里描述的示例实施例的限制。基于本专利技术中描述的本专利技术实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本专利技术的保护范围之内。本专利技术利用被试者对人脸认知的敏感性，尤其是有自闭症倾向的被试者和没有自闭症倾向的被试者观看不同旋转角度的人脸时的瞳孔变化的特异性，提供了一种人脸刺激范式生成方法。下面，将参考图1描述根据本专利技术实施例的人脸刺激范式生成方法。图1示出了根据本专利技术一个实施例的人脸刺激范式生成方法100的示意性流程图。如图1所示，方法100包括步骤S110、步骤S120、步骤S130和步骤S140。步骤S110，获取人脸图片。人脸图片可以是针对人脸正面拍摄的照片，也可以是从包括正脸的照片中提取的人脸图片，还可以是从视频里提取的人脸图片。只要包括清晰的人脸正面图像即可。步骤S120，对步骤S110获取的人脸图片预处理，以得到人脸刺激图片，其中，所述预处理包括将步骤S110获取的人脸图片旋转至预设旋转角度，所述预设旋转角度包括至少两种不同的旋转角度。对步骤S110获取的人脸图片进行预处理，减少非人脸因素，从而减小对被试者观看时的瞳孔直径变化的影响，以免影响自闭症分析结果的准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人脸刺激范式生成方法，包括：获取人脸图片；对所述人脸图片预处理，以得到人脸刺激图片，其中，所述预处理包括将所述人脸图片旋转至预设旋转角度，所述预设旋转角度包括至少两种不同的旋转角度；利用所述人脸刺激图片生成人脸刺激图片序列；针对所述人脸刺激图片序列中的人脸刺激图片设置显示时长，以得到所述人脸刺激范式。

【技术特征摘要】
1.一种人脸刺激范式生成方法，包括：获取人脸图片；对所述人脸图片预处理，以得到人脸刺激图片，其中，所述预处理包括将所述人脸图片旋转至预设旋转角度，所述预设旋转角度包括至少两种不同的旋转角度；利用所述人脸刺激图片生成人脸刺激图片序列；针对所述人脸刺激图片序列中的人脸刺激图片设置显示时长，以得到所述人脸刺激范式。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预处理还包括：在将所述人脸图片旋转至预设旋转角度之前，对所述人脸图片进行人脸矫正处理，将每张人脸的眼睛、鼻子和嘴巴都投射在相同的位置；将所述人脸图片处理成灰度图并调整为相同灰度范围、相同亮度范围；将所述人脸图片裁剪为相同大小的椭圆形，使得裁剪后的椭圆形人脸图片仅包含面部区域并且不包含耳朵区域；将所述裁剪后的椭圆形人脸图片置于相同大小的全黑图片的中心位置。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述利用所述人脸刺激图片生成人脸刺激图片序列包括：将所述人脸刺激图片排列成所述人脸刺激图片序列，其中，不同旋转角度的人脸刺激图片交错排序。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述将所述人脸刺激图片排列成所述人脸刺激图片序列包括：基于至少一个旋转角度为0度的人脸刺激图片和至少一个旋转角度为180度的人脸刺激图片交替的顺序生成所述人脸刺激图片序列。5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其中，针对所述人脸刺激图片序列中的人脸刺激图片设置显示时长以得到所述人脸刺激范式包括：针对所述人脸刺激图片序列中的人脸刺激图片设置多种显示时长。6.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其中，所述人脸图片包括三类照片：儿童照片、青年人照片和老年人照片，其中每类照片均包括男性照片和女性照片。7.一种自闭症分析系统，包括：显示装置，用于显示利用如权利要求1至6任一项所述方法生成的人脸刺激范式；数据采集装置，用于采集被试者观看所述人脸刺激范式时的瞳孔直径数据；与所述数据采集装置连接的处理器，用于提取所述瞳孔直径数据的特征值，并根据所述特征值确定所述被试者的自闭症分析结果。8.如权利要求7所述的系统，其中，所述显示装置还用于在显...

【专利技术属性】
技术研发人员：高小榕，沈晓梅，何旭，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11