一种双目瞳孔对光反射跟踪系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种双目瞳孔对光反射跟踪系统，该系统包括抓握式双目瞳孔检测设备成像系统和瞳孔追踪测量模块；其中，成像系统包含两个红外相机、两个红外照明光源、两个刺激光源、抓握式设备和单片机，红外相机、照明光源、刺激光源、单片机集成在抓握式设备内部，相机和光源与单片机连接，由单片机负责信号的控制和数据的输入输出；瞳孔追踪测量模块集成于单片机，对单片机采集的图像进行追踪测量，并对测量结果进行分析处理；还包括与手柄配套的移动座、悬挂组件，该系统适用性强，可应用于急救、野外等场合，应用前景巨大。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于视觉检测领域，具体的设及一种双目瞳孔对光反射跟踪系统，包 括红外摄像机、红外照明光源、刺激光源、抓握式装置、测量显示装置、单片机控制、数据处 理控制模块及瞳孔追踪测量系统模块，适合于临床眼科、神经外科、精神屯、理科及其相关领 域的医疗应用。
技术介绍
当人眼受到光刺激时，瞳孔缩小，称为瞳孔对光反射。瞳孔的收缩由眼动神经中的 副交感神经支配的瞳孔括约肌完成，瞳孔的扩张由交感神经支配的瞳孔开大肌完成，两者 在中枢相互协调彼此制约，从而实现复杂的瞳孔对光反射控制。同侧的反射称直接光反射， 而对侧瞳孔缩小称间接光反射。中枢调节损坏将导致光反射减弱或消失。 正常瞳孔的直径为2. 5-4. 5毫米，呈圆形，两侧瞳孔基本等大，相差一般不超过 0.5毫米，光反射灵敏。每个人的瞳孔大小受年龄、生理状态、屈光、外界环境等因素影响，呈 不同大小。瞳孔直径如超过6毫米或小于2毫米为不正常；两侧瞳孔不等大，尤其伴有光发 射迟纯或消失时为病理性。正常人中小孩瞳孔较大，老人较小。睡觉时瞳孔缩小，醒后又变 大，为生理现象。某些药物中毒时可致瞳孔缩小，如有机憐，己比妥类，吗啡及鸦片的衍生物 等的中毒。某些精神症状，如焦虑、惊恐、疼痛等可致瞳孔散大；阿托品、可卡因及肉毒素中 毒等也可致瞳孔散大；眼局部病变时可影响瞳孔的形状、大小及光反射，如角膜、虹膜等病 变。因此临床上根据上述特性，在临床眼科、神经外科、精神屯、理科甚至戒毒领域使用瞳孔 对光反射设备来筛查相关疾病。 瞳孔对光反射设备检查时用聚集光，对准两眼中间照射，观察对光反射，再将光源 分别移向双侧瞳孔中央，观察瞳孔的直接反射和间接对光反射，瞳孔在光照下，引起孔径变 小，称为直接对光反射。如光照另一眼，非光照眼的瞳孔引起缩小，称为间接对光反射。直 接和间接反射都消失，见于深昏迷或同侧动眼神经受损；直接对光反射消失，间接对光反射 存在，见于同侧视神经受损；因此双目对光反射测量是必要的。 阳〇化]瞳孔对光反射有潜伏期，即从开始光刺激到瞳孔开始反应之间的时间间隔。昏迷 病人表现迟纯，潜伏期较长，且刺激感光时间太短的话，瞳孔对光反射现象不明显，因此对 于深度昏迷病人需要延长受光刺激时间。 传统瞳孔检测方式主要有视网膜电图、视觉诱发电位和眼电图等；瞳孔测试仪主 要为全封闭式检查箱；便携式检查设备主要有手持式瞳孔笔灯、手电筒等。现有的检查设备 和方法的缺点在于： (1)测量内容、精度受限：手持式瞳孔笔灯、手电筒等无法对瞳孔的大小和对光反 射情况客观、定量、准确的测量，其中包括无法对光反射潜伏期、瞳孔收缩速度等的测量； (2)便携性差：瞳孔检测仪设备体积较大，比较笨重，且需要放在平整环境，不适宜 在野外使用； (3)检测对象受限：现有设备，刺激光源刺激时间固定，不能针对特殊病患检查病 症，如重度昏迷病人； (4)操作不便捷、易受主观因素干扰：传统的瞳孔检测仪设备，很多测试环节需要 人工参与，人工操作的差异性及主观判断都可能导致测试不准确，且要求受试者的配合度 很高，会给受试者带来不舒服感； (5)实时性差：现有的瞳孔检测设备的相机采集帖频较低，瞳孔测量软件实时性 差，因此测量精度受限； (6)操作效率受限：现有的便携设备不支持双目瞳孔对光反射检查，无法筛查间接 对光反射异常的病人； (7)测量结果不直观：现有的瞳孔对光反射设备提供测量结果参数，无直观的变化 曲线。 针对传统设备的上述缺点，专利技术人设计出一种双目瞳孔对光反射跟踪系统。
技术实现思路
为克服现有技术中的不足，本技术研发了一种双目瞳孔对光反射跟踪系统， 包括红外摄像机、红外照明光源、刺激光源、抓握装置、显示装置、单片机数据处理控制模块 及瞳孔追踪测量模块。该设备的刺激光源时间模式可调，支持双目瞳孔测量，设备便携性 强，瞳孔追踪测量系统算法精度高，实时性强，提高了设备测量精度。 其中，红外摄像机、光源及单片机数据处理模块集成于抓握式装置内部，显示模块 安装于抓握式装置外侧；瞳孔追踪测量模块应用于单片机数据处理模块，由单片机获得相 机图像输入，瞳孔追踪测量模块追踪计算，单片机通过无线WIFI或蓝牙输出至显示屏或其 它终端；红外照明光源、刺激光源由抓握式装置通过单片机处理控制，即抓握式装置上的按 钮，可通过抓握式装置上的按钮，选择不同的光源刺激时间进行测量； 其中，瞳孔追踪测量模块的软件通过设计分步式区域自适应亚像素跟踪算法，在 提高瞳孔跟踪准确度的同时，也使跟踪计算算法时间降低到原来的1/20甚至更低，极大的 提高了瞳孔跟踪过程的时间分辨能力，能够更好满足临床高精度高速度瞳孔追踪的现实需 求。具体方法为针对人眼图像的灰度分布和噪声特点，提出了基于人眼瞳孔灰度特征的自 动阔值分割算法，实现了对瞳孔中屯、的粗定位及瞳孔区域的截取，避免了光斑、眼睫毛、眼 险等干扰物的影响。根据粗定位后的结果，去除瞳孔内照明光源产生的亮点，重新自动阔值 计算，判断计算瞳孔质心根据此质屯、位置快速限定下一帖瞳孔位置和瞳孔区域，加快检测 速度，实现瞳孔的实时定位追踪。瞳孔追踪测量系统之测量算法实时性高，抓取连续的瞳孔 图像，采集样本多，实现了高精度的瞳孔追踪检测。 另外，根据不同刺激条件下的采集数据分析测量结果，设计分析方案，根据测试实 验及临床应用试验，分析得到一套瞳孔对光反射参数的标准参照体系，并输出诊断报告。可 直接显示在机体自带显示屏上，还可W通过数据存储、压缩技术通过蓝牙、Zi浊ee、Wifi等 无线传输技术W及有线连接方式完成便携式或可穿戴设备与终端的交互。 本技术的测量系统的有益效果是： (1)抓握式或可穿戴式设备便携性强，可应用于急救、病房、甚至野外等自然条件 较差的场合； (2)测量结果准确、直观，能迅速地显示在显示屏上； (3)抓握式手柄可拆卸，设备主体可作为可穿戴式设备的核屯、组件，单独固定于操 作台或固定于受试者身上； (4)支持双目瞳孔测量，可得到直接和间接瞳孔对光反射测量结果； (5)设备灵活度高，支持无线或有线将测量结果输出数据终端，满足测量结果存储 要求； (6)测量结果的稳定性高，抓握式或穿戴式设备结构保证设备与眼睛相位位置稳 定，保证了瞳孔图像质量和测量结果精度； (7)测量设备的光刺激器刺激光谱、刺激强度、刺激波形和刺激时间可按需设置， 满足临床多种适应症和特殊环境的需求； (8)瞳孔追踪测量软件算法采用分步式区域自适应亚像素跟踪方法，跟踪精度高， 在同等计算性能的情况下，有效提高瞳孔跟踪帖率和跟踪精度； (9)测量设备包括显示装置，不但显示瞳孔图像，测量结果参数，还提供了直观的 瞳孔变化曲线，便于操作者观察分析； (10)软件系统通过测试实验和临床应用试验，提供一套瞳孔对光反射参数的标准 参照体系。 上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技 术手段，并可依照说明书的内容予W实施，W下W本技术的较佳实施例并配合附图详 细说明如后。本技术的【具体实施方式】由W下实施例及其附图详细给出。本技术多 处仅仅对做出改进的部分进行描述，而其他未说明部分可W借助本领域的现有技术实现， 亦即未说明部分通过现有技术实现，在此不进行详细说明。【附图说明】本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双目瞳孔对光反射跟踪系统，其特征在于：系统包括抓握式设备，所述抓握式设备顶部为测量部，下部为手柄，测量部、手柄均带有内置空间，用于安装红外相机、红外照明光源、单片机、刺激光源、供电电源；抓握式设备的手柄位置内部安装有单片机和供电电源；抓握式设备的测量部前侧表面内嵌有显示屏，显示屏与单片机连接；显示屏右侧底部有开关按钮，显示屏左侧和右侧分别有刺激光源旋钮、瞳孔追踪按钮，其中刺激光源旋钮与瞳孔追踪按钮在显示屏左右各安装一组；抓握式设备的测量部后侧内嵌两个受检位，受检位周围为软质缓冲圈；在每一个受检位的上方、抓握式设备的测量部靠近顶面的位置安装有红外相机、红外照明光源、刺激光源；两个红外相机各自独立连接单片机；两个红外照明光源连接到单片机；供电电源连接至红外相机、单片机、红外照明光源、刺激光源；所述系统内器件连接采用数据线；所述的系统还包括悬挂组件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董月芳，付威威，陈奭，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：新型
国别省市：江苏;32