干眼症检测仪照明和成像系统的设计及实现

为了准确的测量出人眼泪膜破裂的时间,设计了一种干眼症检测设备的照明和成像系统。首先,为了得到placido盘在人眼表泪膜上的照度均匀的投影图,设计了照明光源,照明光源采用环形排布LED灯珠的设计,使得光源可以将placido盘后表面均匀照明。其次,设计了工作距离105mm的成像物镜,物镜在空间频率91lp/mm处,全视场MTF值均大于0.3,系统畸变小于0.8%。实验结果表明,该系统可以清晰的采集到人眼泪膜完整时的placido环投影的图像。本系统具有结构简单、易加工、成像清晰等特点,很好的满足了整机的需求。     

深度学习屈光检测方法研究

屈光不正是一种非常常见且对视功能发育有严重危害的眼科问题。准确与方便的屈光检测技术,对于及时发现屈光不正问题以及采取相应措施进行干预具有非常重要的意义。目前的屈光筛查设备虽然能较快进行屈光检测,但主要存在两个问题：检测准确度较低,对被测者配合度要求较高。因此,提出一种新的屈光检测方法,此方法使用基于偏心摄影验光原理的光学系统获取人脸面部近红外图像,使用图像处理技术对面部近红外图像进行处理,得到左右瞳孔图像和瞳孔位置信息,使用提出的结合了深度可分离卷积和SE模块的混合数据多输入神经网络模型进行训练与屈光度的计算。与传统偏心摄影验光原理的屈光检测方法相比,此方法有望随着数据集的扩增而达到更高的准确度,并且此方法将瞳孔位置信息作为模型的输入,可以解决传统算法对被测者配合度要求较高的问题。该研究是对屈光检测新方法的一种有益探索,使用此方法有利于屈光筛查更便利地进行,为实现非接触自助式的屈光筛查提供基础。     

基于批量提交数据的快速查询算法研究与设计

针对批量提交数据的存储特性,提出了一种对批量提交数据进行索引的快速查询算法。在测点采样周期已知的条件下,采用分组归并算法描述了测点的分类与测点编号、分组主表文件和索引表文件的建立,构建了相应的优化算法,并在此基础上设计了批量提交数据的快速查询算法。进一步对设计的算法进行了改进,使得改进后的算法具有更高的查询效率和存储效率。算例测试表明,本算法能有效解决批量提交数据的快速查询问题,并且改进后的算法在存储效率和查询效率方面比改进前有了明显提高。这一研究有助于为大数据量环境下的数据查询者提供科学的数据处理方法。     

基于N-Range的新型可穿戴疲劳监测眼镜

现行的疲劳监测设备造价昂贵,便携性差且有效性不高,正面疲劳监测方案极大地影响了使用者的工作效率,因此进行实用且准确的疲劳监测方案研究十分有意义。提出了新型的侧眼眼动疲劳监测眼镜并结合N-Range图像处理算法提高眼部定位的鲁棒性与疲劳监测的准确率。在侧眼图像处理过程中,用N*N的卷积核及Sigmoid函数计算激活图,采用OTSU阈值分割法对激活图进行阈值分割,将小于阈值的像素点激活值置于0。据此计算水平方向与垂直方向的标准差投影,从投影图中通过平均阈值法定位出人眼区域,随后通过计算人眼高宽比表征眼部闭合度,采用基于PERCLOS的P80疲劳评测方法为设备的使用者进行实时的疲劳分析。实验结果表明现行设备所存在的问题,通过我们的方案得到了很好的解决,即使在复杂的环境中,本文的方法仍然表现出色,疲劳判决准确度达到了94%。疲劳监测眼镜与N-Range算法可以实现在不影响使用者作业效率的前提下,仍然保持着较高的疲劳监测精度,具有较高的实用价值。     

角膜交联仪光学系统的设计与实现

为了对圆锥角膜为代表的角膜扩张类疾病进行安全有效的治疗,减小手术过程中的人工对准误差,设计了一种用于角膜交联手术装置的光学系统。根据角膜交联手术治疗光斑尺寸、均匀性及工作距的要求,基于复眼透镜阵列匀光原理进行了照明系统设计。设计了一种对人眼区域成像,工作距离为175mm,放大率β=-4.2的红外镜头。最后,搭建了角膜交联装置原理样机,并对所设计的光学系统进行了测试。实验结果表明,紫外照明光路工作距离为65mm,输出光斑直径为9mm,均匀度为90.2%,达到了国外同类仪器水平,红外成像光路可以为手术过程中人眼位置的追踪和定位提供清晰、良好的图像。本文设计的角膜交联装置的光学系统具有结构简单、成本低廉、性能良好等特点,可以很好地满足手术需要。     

基于ADEU-Net分割网络的瞳孔精确分割方法

当前通过图像处理的方法来进行瞳孔分割,导致鲁棒性不高、分割精度低以及运算量大无法满足实时性要求的问题,为此提出一种基于深度学习的人眼瞳孔精确分割方法。该方法采用基于ADEU-Net的快速人眼语义分割网络来获取瞳孔区域,实现对瞳孔的精准分割;该网络创新性地提出膨胀卷积与普通卷积双线并行的方式,在扩大感受野的同时可提升局部精细化能力,并且引入了注意力机制,以充分提取语义特征。实验结果表明,该瞳孔分割方法通过端到端学习,PA相对于U-Net、传统图像处理算法分别提高了5、35个百分点;均交并比MIoU达到94%,明显高于U-Net、传统图像处理算法90%和57%,同时保证了83 frame/s的高分割速度。     

基于头动与眼电信号的疲劳检测研究

针对疲劳识别率有待提高和现行疲劳检测设备不便携带的问题,提出一种以便携式眼镜为载体结合处理头动与眼电信号的疲劳检测方法.利用便携式眼镜采集头动与眼电信号并通过蓝牙将数据传输到手机终端.采用融合卡尔曼滤波算法处理头动信号并提取点头频率特征,采用Perclos算法P80原理和分段平均功率比值法处理眼电信号得到眨眼频率和低高...     

OMAP L138核间通信高吞吐量图像处理平台及应用

异构双核芯片 AMR+DSP具有强大的任务管理、人机交互和数据处理功能,为嵌入式图像处理领域提供了一种新的架构。为了减少开发人员对底层驱动的设计,TI 研发了 Syslink 驱动用于核间通信,包括 Notify、MessageQ 协议等,其中基于 MessageQ的通信协议常用于核间图像传输,但其占用资源较多、延迟高。本文对 TI 公司的达芬奇架构OMAP L138处理器的多核通信理论进行研究,利用核间中断寄存器和共享内存队列存储机制进行数据交互,实现了一种高吞吐量的图像处理平台。     

基于双探测器的实时黄疸检测系统设计

胆红素代谢异常是引发新生儿黄疸的重要原因之一,严重时会导致核黄疸的发生,对新生儿的神经系统造成不可逆的损伤,对新生儿体内胆红素浓度进行实时检测对预防核黄疸的发生有着重要意义。本文设计了基于双探测器的实时黄疸检测系统,根据朗伯-比尔定律和皮肤组织中物质对光的吸收特性,从理论上分析出黄疸检测系统测得的电压值与胆红素浓度之间的关系。通过实验与数据分析,得到胆红素浓度与电压值之间的线性关系式。进行验证性试验,线性方程的测量误差均值为6μmol/L,符合黄疸检测精度要求。