便携自适应心理调节仪、实时眼动延时求取方法及存储有计算机程序的计算机可读存储介质技术

本发明专利技术公开了一种便携自适应心理调节仪、实时眼动延时求取方法及存储有计算机程序的计算机可读存储介质，包括：输出引导目标；对脸部图像进行眼部特征点识别，得到眼部图像；对眼部图像进行图像增强和自适应阈值分割处理，得到眼睛的虹膜图像；对虹膜图像采用投影积分法和模板匹配法定位出瞳孔中心位置，当睁眼模板匹配的相关值大于设定阈值时，进行瞳孔中心位置的定位并记录该帧对应的瞳孔中心位置，对获得的序列帧人眼瞳孔中心位置运动数据进行平滑滤波和差分滤波，以眼动延时为状态量，以引导目标的运动数据和序列帧的瞳孔中心位置数据为观测数据，建立卡尔曼滤波方程，计算眼动位置数据与引导目标运动数据之间的时间延迟。

Portable Adaptive Psychological Regulator, Real-time Eye Movement Delay Calculating Method and Computer Readable Memory Media with Computer Programs

The invention discloses a portable adaptive psychological regulator, a real-time eye movement delay acquisition method and a computer readable storage medium storing a computer program, including: outputting a guiding target; recognizing eye feature points of a face image to obtain an eye image; image enhancement and adaptive threshold segmentation of an eye image The iris image of the eyes is obtained by cutting processing; the iris image is located by projection integral method and template matching method. When the correlation value of open-eye template matching is greater than the set threshold, the position of the center of the pupil is located and the corresponding position of the pupil in the frame is recorded. In order to calculate the time delay between the eye movement position data and the guided target motion data, the Kalman filter equation is established with the eye movement delay as the state variable, the motion data of the guided target and the pupil center position data of the sequence frame as the observation data.

【技术实现步骤摘要】
便携自适应心理调节仪、实时眼动延时求取方法及存储有计算机程序的计算机可读存储介质
本专利技术属于便携式医疗器械，具体涉及一种便携自适应心理调节仪、实时眼动延时求取方法及存储有计算机程序的计算机可读存储介质。
技术介绍
眼睛的功能就是将外界的信息或者活动情况进行加工，然后传导到人类的大脑中，眼动行为记录着认知加工的过程和水平，眼动是反映情绪变化的一项关键生理指标。认知心理学认为，视觉系统是最为复杂的感觉系统，古希腊人最终相信视觉是认识世界的首要方式。眼睛通过眼球运动表达内在情感时是无法伪装和掩饰的，更具有客观性，可更准确真实地反应出人的内心情感体验。在临床研究中也发现帕金森和老年痴呆病人早期眼睛的运动可反映其识别、注意、记忆及再认、回忆比较等认知功能的改变。眼动脱敏和再加工作为国际心理协会和各国军队推荐的心理创伤受害者的首选治疗方法。这种方法操作简单，效果明显。但需要心理师使用两根手指引导求助者眼睛向不同方向运动，每次需要往返平均20-30次的重复操作，在此操作中，心理师通常由于频繁的运动引发肩部不适可直接影响心理调适工作，同时也由于在不同工作环境以及心理师的操作需要有待进一步规范，比如有咨询师或心理师以手中的笔或其他物体来代替手指，有的会因为咨询师与受助者的身高差异，手指晃动位置不合适；有的心理师手指的速度调整并不能很快地让受助者适应等都会影响眼动脱敏的心理调试效果。同时由于心理调试需要就诊预约、会面以及多次的地域往返，给咨询师/心理师造成就诊压力，给求助者也造成不小的经济支出。因此有必要设计专利技术可供心理师灵活操作，又可以让使用者在掌握方法后按照心理师的心理作业自行操作，通过仪器反馈或者心理师的后台评估以指导，提高心理师工作效率，也节省被调试者费用。同时因为眼动脱敏再处理的评估数据一直仅以分析心理量表，而这是只有咨询师才能做的，如果有眼动调试的及时反馈数据，这样便于受助者自我客观评估和自我管理，也有利于心理师后续整理数据做临床科研。此外帕金森、老年痴呆等患者在早期存在图像记忆、注意过程以及抑制控制方面的异常表现，眼动行为以及观察与训练反馈对于帕金森、老年痴呆等早期患者可发挥及时调整情绪改善认知功能以有利于延缓心智退化。目前，市面上流行的主流眼动仪器主要是：加拿大SR公司生成的Eyelink眼动仪、瑞典Tobii公司眼动仪、德国SMI公司遥测眼动仪等，因为仪器生产商对仪器设计参数众多、仪器精细、价格十分昂贵(目前报价人民币30万-120万不等)，国内一般主要应用于科学研究和飞行、体育训练等高投入的专业项目，目前暂未在大众化的心理咨询与认知退化防治中予以使用。因此，有必要开发一种新的便携自适应心理调节仪。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种便携自适应心理调节仪，能对眼动反应予以客观的数据分析。本专利技术的另一目的是提供一种实时延时和眨眼求取方法及存储有计算机程序的计算机可读存储介质。本专利技术所述的便携自适应心理调节仪，包括：用于实时获取脸部图像的采集装置，用于接收所述脸部图像的智能终端机，所述智能终端机被编程以执行如下步骤：输出引导眼睛运动的引导目标，并触发采集装置采集图像；对所述脸部图像进行眼部特征点识别，得到眼部图像；对所述眼部图像进行图像增强和自适应阈值分割处理，得到眼睛的虹膜图像；对所述虹膜图像采用投影积分法和模板匹配法定位出瞳孔中心位置，当睁眼模板匹配的相关值小于等于设定阈值时，则认为眼睛为闭合状态，此时不进行瞳孔中心位置的定位并丢弃该帧图像，同时统计测试时间内的眨眼次数；当睁眼模板匹配的相关值大于设定阈值时，则进行瞳孔中心位置的定位并记录该帧对应的瞳孔中心位置，对获得的序列帧人眼瞳孔中心位置运动数据进行平滑滤波和差分滤波，并以眼动延时为状态量，以引导目标的运动数据和序列帧的瞳孔中心位置数据为观测数据，建立卡尔曼滤波方程，计算出眼动位置数据与引导目标运动数据之间的时间延迟；在所述智能终端机中实时动态显示眼动方向、眼动次数、眼动幅度、眼动波宽，眨眼频次以及眼动延迟统计分析。进一步，利用人脸标注算法从所述脸部图像获得眼部特征点，进而获得对应的眼部图像。进一步，所述瞳孔中心位置的坐标为(xt，yt)，其中，xt表示t时刻瞳孔中心所在位置的横坐标，yt表示t时刻瞳孔中心所在位置的纵坐标，在智能终端机中实时显示横、纵坐标xt，yt，即输出实时眼睛动态图像，该眼睛动态图像包含眼动方向、眼动幅度以及眼动波宽。进一步，所述引导目标的类型分别图像刺激、声音刺激以及图像声音结合刺激。进一步，所述智能终端机还被编程以执行如下步骤：根据评价模块评判使用者此时的心理状态，所述评价模块包含焦虑、抑郁、创伤应激障碍、状态-特质自评量表、蒙特利尔认知量表、自我痛苦评价、生活事件和SCL-90中的一种或多种。本专利技术所述的一种实时延时和眨眼求取方法，包括以下步骤：输出引导目标以引导使用者的眼睛运动，并在输出引导目标的同时发出触发采集装置工作的指令，并实时获取采集装置所采集的使用者的脸部图像；对所述脸部图像进行眼部特征点识别，得到眼部图像；对所述眼部图像进行图像增强和自适应阈值分割处理，得到眼睛的虹膜图像；对所述虹膜图像采用投影积分法和模板匹配法定位出瞳孔中心位置，当睁眼模板匹配的相关值小于等于设定阈值时，则认为眼睛为闭合状态，此时不进行瞳孔中心位置的定位并丢弃该帧图像；同时统计测试时间内的眨眼次数；当睁眼模板匹配的相关值大于设定阈值时，则进行瞳孔中心位置的定位并记录该帧对应的瞳孔中心位置，对获得的序列帧人眼瞳孔中心位置运动数据进行平滑滤波和差分滤波，并以眼动延时为状态量，以引导目标的运动数据和序列帧的瞳孔中心位置数据为观测数据，建立卡尔曼滤波方程，计算出眼动位置数据与引导目标运动数据之间的时间延迟。本专利技术所述的存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序使计算机执行如本专利技术所述实时延时和眨眼求取方法的步骤。本专利技术具有以下优点：(1)实时显示眼动的方向，眼动的次数，眼动的波幅和波宽及眼动延迟等数据，并且根据心理师和受助者意愿，统计分析出关键指标(比如：眼动延迟)；(2)能够实时根据心理师和受助者意愿选择视觉、声音或视觉和声音相结合的刺激模式，并且根据受助者意愿或者心理调节实效个性化选择引导速度；(3)通过图像采集装置(比如：摄像头)来精确采集使用者的人脸图像(有效排除咨询环境中其他不相关人脸)，使用者头位无需固定，因此体位自由、无束缚感，更容易让肢体放松；(4)操作界面简单直观，能够提高心理师的工作效率以及节省被调试者的费用；(5)亦可用于帕金森和老年痴呆等早期/轻度认知功能障碍病人自我操作的认知衰退延缓训练；(6)可以与心率、脉搏、睡眠监控等穿戴式传感器联用；(7)同时可以根据焦虑、抑郁、创伤应激障碍、状态-特质自评量表、蒙特利尔认知量表、自我痛苦评价、生活事件、SCL-90等量表可量化评判使用者此时的心理状态，从而有助于心理治疗师或者咨询师标准化处理心理问题以及普通人的自我心理管理。附图说明图1为本专利技术所述的便携自适应心理调节仪的流程图；图2为本专利技术中人脸特征标注的示意图图3为本专利技术中睁眼模板的示意图；图4为本专利技术中调试者双眼眼动的实时采集图；图5为本专利技术中调试者眼动平均延迟分析图；图6为本专利技术中调试者左右眼动的像素图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携自适应心理调节仪，其特征在于：包括：用于实时获取脸部图像的采集装置，用于接收所述脸部图像的智能终端机，所述智能终端机被编程以执行如下步骤：输出引导眼睛运动的引导目标，并触发采集装置采集图像；对所述脸部图像进行眼部特征点识别，得到眼部图像；对所述眼部图像进行图像增强和自适应阈值分割处理，得到眼睛的虹膜图像；对所述虹膜图像采用投影积分法和模板匹配法定位出瞳孔中心位置，当睁眼模板匹配的相关值小于等于设定阈值时，则认为眼睛为闭合状态，此时不进行瞳孔中心位置的定位并丢弃该帧图像，同时统计测试时间内的眨眼次数；当睁眼模板匹配的相关值大于设定阈值时，则进行瞳孔中心位置的定位并记录该帧对应的瞳孔中心位置，对获得的序列帧人眼瞳孔中心位置运动数据进行平滑滤波和差分滤波，并以眼动延时为状态量，以引导目标的运动数据和序列帧的瞳孔中心位置数据为观测数据，建立卡尔曼滤波方程，计算出眼动位置数据与引导目标运动数据之间的时间延迟；在所述智能终端机中显示眼动方向、眼动次数、眼动幅度、眼动波宽，眨眼频次以及眼动延迟统计分析。

【技术特征摘要】
1.一种便携自适应心理调节仪，其特征在于：包括：用于实时获取脸部图像的采集装置，用于接收所述脸部图像的智能终端机，所述智能终端机被编程以执行如下步骤：输出引导眼睛运动的引导目标，并触发采集装置采集图像；对所述脸部图像进行眼部特征点识别，得到眼部图像；对所述眼部图像进行图像增强和自适应阈值分割处理，得到眼睛的虹膜图像；对所述虹膜图像采用投影积分法和模板匹配法定位出瞳孔中心位置，当睁眼模板匹配的相关值小于等于设定阈值时，则认为眼睛为闭合状态，此时不进行瞳孔中心位置的定位并丢弃该帧图像，同时统计测试时间内的眨眼次数；当睁眼模板匹配的相关值大于设定阈值时，则进行瞳孔中心位置的定位并记录该帧对应的瞳孔中心位置，对获得的序列帧人眼瞳孔中心位置运动数据进行平滑滤波和差分滤波，并以眼动延时为状态量，以引导目标的运动数据和序列帧的瞳孔中心位置数据为观测数据，建立卡尔曼滤波方程，计算出眼动位置数据与引导目标运动数据之间的时间延迟；在所述智能终端机中显示眼动方向、眼动次数、眼动幅度、眼动波宽，眨眼频次以及眼动延迟统计分析。2.根据权利要求1所述的便携自适应心理调节仪，其特征在于：利用人脸标注算法从所述脸部图像获得眼部特征点，进而获得对应的眼部图像。3.根据权利要求2所述的便携自适应心理调节仪，其特征在于：所述瞳孔中心位置的坐标为（xt，yt），其中，xt表示t时刻瞳孔中心所在位置的横坐标，yt表示t时刻瞳孔中心所在位置的纵坐标，在智能终端机中实时显示横、纵坐标xt，yt，即输出实时眼睛动态图像，该眼睛动态图像包含眼动方向、眼动幅度以及眼动波宽。4.根据权利要求1至3任一所述的便携自适应心理调节仪，其特征在于：所述引导目标的类型分别图像刺激、声音刺激以及图像声音结合刺激。5.根据权利要求4所述的便携自适应心理调节仪，其特征在于：所述智能终端机还被编程以执行如下步骤：根据评价模块评判使用者此时的心理状态，所述评...

【专利技术属性】
技术研发人员：高洁，晁志超，冯正权，何为，乔梁，杨策，李森，王永堂，刘媛，王莉，李清晖，龙在云，伍亚民，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军医大学第三附属医院野战外科研究所，
类型：发明
国别省市：重庆,50