一种睡眠状态下的瞳孔追踪系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种睡眠状态下的瞳孔追踪系统及方法，其中，该系统包括：透明约束装置，用于约束所述追踪对象的活动区域；拍摄装置，设置有同轴光源以照射所述追踪对象的瞳孔，并拍摄所述追踪对象在睡眠状态下的瞳孔图像；控制装置，一端与所述拍摄装置连接，用于控制所述拍摄装置的拍摄位置，以使所述拍摄装置对所述追踪对象的瞳孔进行追踪拍摄。本发明专利技术实施例的技术方案，通过拍摄装置上设置的同轴光源来进行瞳孔追踪，能够实现无需与追踪对象直接接触的瞳孔追踪，不会妨碍其它神经实验的实现，而且，采用本系统可达到连续进行十小时至数十小时的长时间瞳孔追踪的技术效果。数十小时的长时间瞳孔追踪的技术效果。数十小时的长时间瞳孔追踪的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种睡眠状态下的瞳孔追踪系统及方法


[0001]本专利技术实施例涉及
，尤其涉及一种睡眠状态下的瞳孔追踪系统及方法。

技术介绍

[0002]在日常生活中，睡眠障碍往往会显著降低生活质量。因此，对于睡眠的研究尤为重要。在睡眠研究中，瞳孔测量被公认为一种无创、敏感、稳健的觉醒水平量化方法，用于清醒状态下影响大脑唤醒过程的内外因素和神经机制研究。研究最常选用的动物为小鼠，但小鼠没有眼白，其毛色和眼睛虹膜、瞳孔同色，给眼动追踪过程中瞳孔分离提取造成困难。目前，瞳孔追踪有两类方法分离瞳孔，一种是暗瞳孔方式，一种是亮瞳孔的方式。
[0003]暗瞳孔方式利用大功率光源侧向照明，小鼠的毛发和虹膜反射光线，而透明的瞳孔穿透光线，反向透射出的光线方向与拍摄装置方向不同，无法被拍摄，所以瞳孔呈深色，从而将瞳孔和虹膜区分开来，但专利技术人在实现本专利技术的过程中发现，小鼠为夜行追踪对象，在强光下暴躁不安，所以光源采用肉眼不可见的近红外光，又因虹膜颜色深，与瞳孔极为接近，需要的光源功率较大。近红外光的生物热效应显著，小鼠在大功率红外光下易出现眼睛干燥、角膜溃疡，影响实验给予的视觉刺激。
[0004]相对的是基于双光子成像的亮瞳孔方式，双光子脑成像需有较强的近红外光激光照射大脑，可沿视神经到眼球，透过瞳孔激射而出，呈现亮瞳孔，而眼球其它部分不透光，则颜色较暗。但是，双光子实验需要小心研磨穿透颅骨，然后用玻片密封，对实验人员技术要求较高，如果通过颅骨上方直接固定LED的方式实现亮瞳孔，为了穿透颅骨、脑内组织和视神经，层层散射光穿透瞳孔被记录到，所需LED功率较大，而大功率LED发热极其强烈，可能对娇弱的脑细胞产生热效应，继而影响实验结果，而且亮瞳孔追踪方式需要在小鼠颅骨上方固定LED和集光器件，占据小鼠大脑较大部分位置，妨碍其它神经实验技术的使用。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种睡眠状态下的瞳孔追踪系统及方法，以解决相关瞳孔追踪技术中采用的大功率光源影响瞳孔追踪时间以及追踪结果等技术问题，能够实现较长时间的连续瞳孔追踪，而且能够在实现亮瞳孔的前提下，减少光源对瞳孔的损伤，从而保证瞳孔追踪的效果。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种睡眠状态下的瞳孔追踪系统，该系统包括：
[0007]透明约束装置，用于约束所述追踪对象的活动区域；
[0008]拍摄装置，设置有同轴光源，用于通过所述同轴光源照射所述追踪对象的瞳孔，并拍摄所述追踪对象在睡眠状态下的瞳孔图像；
[0009]控制装置，一端与所述拍摄装置连接，用于控制所述拍摄装置的拍摄位置，以使所述拍摄装置对所述追踪对象的瞳孔进行追踪拍摄。
[0010]可选地，所述系统还包括：头部固定装置；所述头部固定装置包括头部固定杆和头部固定件，其中，所述固定件固定设置于所述追踪对象的颅骨上，所述头部固定杆与所述头
部固定件可拆卸连接，用于当所述追踪对象处于睡眠状态时，通过所述头部固定件将所述追踪对象的头部进行固定。
[0011]可选地，所述控制装置包括第一步进电机和第二步进电机，其中，所述第一步进电机用于控制所述拍摄装置相对于所述透明约束装置的拍摄角度，所述第二步进电机用于控制所述拍摄装置相对于所述透明约束装置的拍摄高度。
[0012]可选地，所述控制装置包括平行四边形结构的联动杆，所述第一步进电机和所述第二步进电机的一端分别通过所述联动杆与所述拍摄装置进行连接。
[0013]可选地，所述系统还包括：遮光装置，设置有遮光层，用于容纳所述透明约束装置、所述拍摄装置和控制装置。
[0014]可选地，所述第一步进电机位于所述追踪对象活动区域中心的上方，通过电机固定座固定于所述遮光装置上。
[0015]可选地，所述遮光装置内设置有照明装置。
[0016]可选地，所述系统，还包括：载台，用于承载所述透明约束装置。
[0017]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种睡眠状态下的瞳孔追踪方法，该装置包括：
[0018]通过透明约束装置约束所述追踪对象的活动区域；
[0019]通过拍摄装置的同轴光源照射所述追踪对象的瞳孔，并拍摄所述追踪对象在睡眠状态下的瞳孔图像；
[0020]通过控制装置控制所述拍摄装置的拍摄位置，以使所述拍摄装置对所述追踪对象的瞳孔进行追踪拍摄。
[0021]可选地，所述通过控制装置控制所述拍摄装置的拍摄位置，包括：
[0022]当所述追踪对象的瞳孔发生移动时，基于所述瞳孔图像确定所述瞳孔的旋转角度；
[0023]基于所述瞳孔的旋转角度确定所述控制装置的调整角度；
[0024]根据所述调整角度通过所述控制装置调整所述拍摄装置的拍摄位置。
[0025]本专利技术实施例的技术方案，利用同轴光照明替代原有大功率侧向光源或者固定在追踪对象头部的光源，同轴光源与追踪对象保持一定距离，无需接触追踪对象的头部，不会妨碍其它神经实验操作，也不会因光强过大灼伤追踪对象的角膜或使其产生过多分泌物而干扰实验记录。采用本系统可连续进行十小时至数十小时的长时间瞳孔追踪，解决了相关瞳孔追踪技术中由于采用大功率光源而影响瞳孔追踪的时间和结果等技术问题，能够实现较长时间的连续追踪，而且能够在实现亮瞳孔的前提下，减少光源对瞳孔的损伤，从而保证瞳孔追踪的效果。
附图说明
[0026]为了更加清楚地说明本专利技术示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本专利技术所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例一所提供的一种睡眠状态下的瞳孔追踪系统的结构示意；
[0028]图2为本专利技术实施例一所提供的一种基于同轴光源实现亮瞳孔追踪的原理示意
图；
[0029]图3为本专利技术实施例一所提供的另一种睡眠状态下的瞳孔追踪系统的结构示意图；
[0030]图4为本专利技术实施例一所提供的一种第一步进电机与第二步进电机的安装结构示意图；
[0031]图5为本专利技术实施例一所提供的一种基于头部固定装置固定追踪对象的头部的结构示意图；
[0032]图6为本专利技术实施例二所提供的一种睡眠状态下的瞳孔追踪方法的流程示意图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0034]实施例一
[0035]图1是本专利技术实施例一所提供的一种睡眠状态下的瞳孔追踪系统的结构示意图。如图1所示，本实施例所提供的瞳孔追踪系统包括：透明约束装置11、拍摄装置12和控制装置13。其中，透明约束装置11，用于约束所述追踪对象的活动区域；拍摄装置12，设置有同轴光源，用于通过所述同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种睡眠状态下的瞳孔追踪系统，其特征在于，包括：透明约束装置，用于约束所述追踪对象的活动区域；拍摄装置，设置有同轴光源，用于通过所述同轴光源照射所述追踪对象的瞳孔，并拍摄所述追踪对象在睡眠状态下的瞳孔图像；控制装置，一端与所述拍摄装置连接，用于控制所述拍摄装置的拍摄位置，以使所述拍摄装置对所述追踪对象的瞳孔进行追踪拍摄。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：头部固定装置；所述头部固定装置包括头部固定杆和头部固定件，其中，所述头部固定件固定设置于所述追踪对象的颅骨上，所述头部固定杆的一端与所述头部固定件可拆卸连接，用于当所述追踪对象处于睡眠状态时，通过所述头部固定件将所述追踪对象的头部进行固定。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置包括第一步进电机和第二步进电机，其中，所述第一步进电机用于控制所述拍摄装置相对于所述透明约束装置的拍摄角度，所述第二步进电机用于控制所述拍摄装置相对于所述透明约束装置的拍摄高度。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制装置包括平行四边形结构的联动杆，所述第一步进电机和所述第二步进电机的一端分别通过所述联动杆与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨琴，曾渝婷，蔚鹏飞，王立平，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：