CN107049329A - 一种眨眼频率检测装置及其检测方法 - Google Patents

一种眨眼频率检测装置及其检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107049329A
CN107049329A CN201710194786.9A CN201710194786A CN107049329A CN 107049329 A CN107049329 A CN 107049329A CN 201710194786 A CN201710194786 A CN 201710194786A CN 107049329 A CN107049329 A CN 107049329A
Authority
CN
China
Prior art keywords
user
data
distance
blink
range sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710194786.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107049329B (zh
Inventor
杜依婷
石芸
刘添添
吴君瑶
包珺
包一珺
朱明明
祁兴华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Chinese Medicine
Original Assignee
Nanjing University of Chinese Medicine
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Chinese Medicine filed Critical Nanjing University of Chinese Medicine
Priority to CN201710194786.9A priority Critical patent/CN107049329B/zh
Publication of CN107049329A publication Critical patent/CN107049329A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107049329B publication Critical patent/CN107049329B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1103—Detecting eye twinkling
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1126—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb using a particular sensing technique
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
    • A61B5/6803—Head-worn items, e.g. helmets, masks, headphones or goggles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A61B5/7264—Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M11/00—Sprayers or atomisers specially adapted for therapeutic purposes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2210/00—Anatomical parts of the body
    • A61M2210/06—Head
    • A61M2210/0612—Eyes

Abstract

本发明公开了一种眨眼检测装置及其检测方法，包括戴于眼睛的框架、距离传感器和环境光传感器，所述环境光传感器安装于框架上靠近眼角一侧，距离传感器安装于框架上且正对眼球位置，检测方法包括数据采集，数据预处理以及分类模型匹配等。本发明检测精准出错率低，自动化程度较高，便于操作和使用。

Description

一种眨眼频率检测装置及其检测方法
技术领域
本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种眨眼频率检测装置及其检测方法。
背景技术
据CNNIC《第39次中国互联网络发展状况统计报告》，截至2016年12月底，我国网民规模达7.31亿，手机网民达6.95亿。流行病学调查表明，年龄在30～40岁人群中超过20％患有干眼症。近年来，干眼症发病率正逐步上升，这与中国日益增长的网民规模和使用电脑市场密切相关。
现有的针对干眼症的治疗或保健仪器设备多采用蒸汽热敷、超声雾化、湿房镜、中药加热熏蒸，还有穴位按摩，这些技术存在体积大、携带不便、效果不好等问题。并且在治疗使用过程中，用户常常会眨眼，因此必须准确检测用户的眨眼时间以及眨眼频率，而现有检测方法存在以下缺陷：
(1)不够精确，距离测量单位为厘米。
(2)只能处理单一情况，对于未知错误处理能力较单一。
(3)距离传感器重量太大，置于镜框前方会有不便，
(4)红外接近测距和肌电分析成本较高。
(5)整个Arduino表达逻辑的代码还不够严谨。
发明内容
技术目的：为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种眨眼检测装置及其检测方法，本发明整体的检测过程严谨，分类模型更完善，距离传感器检测距离更精确。
技术手段：为实现上述技术目的，本发明提供一种眨眼检测装置，包括戴于眼睛的框架、距离传感器和环境光传感器，所述环境光传感器安装于框架上靠近眼角一侧，距离传感器安装于框架上且正对眼球位置。
本发明还公开了一种眨眼检测装置的检测方法，用户带上检测装置，打开总电源，在用户睁眼时使用距离传感器采集眼距数据，然后计算平均睁眼距离X，完成数据初始化测量；再次使用距离传感器采集数据，进行数据处理，得出平均值X’，进行svm分类模型匹配，判定用户是否眨眼，最后进入下一循环重新采集数据，具体包括以下步骤：
(1)操作开始：用户佩戴检测装置，打开电源，由环境光传感器判断检测用户是否佩戴完成而决定是否开始；
(2)初始化数据的采集，采用Arduino开发板作为主处理器，距离传感器将测量的数据以二进制补码的形式通过接口总线传输给主处理器，使用距离传感器获取用户睁眼时的测量初始距离，该距离传感器采集用户睁眼的原始距离值；
(3)数据的预处理；对距离传感器的数据进行误差校正即去除泪液和角度的影响进行预处理，进而得到用户睁眼的初始化距离的平均值X；
(4)特征提取：采用测量距离判断来提取特征，由于测量距离与眼球动态有密切联系，所以测量距离可以作为分类的特征；
(5)建立训练样本：输入的数据为X1、X2、X3......X200，为1秒内进行的200次测量所计算出的平均距离值X’，采样周期为60s；
(6)构建SVM分类预测模型；
①若X’≥X，则判断用户为睁眼状态；
②若X’＜X，则判断用户为闭眼状态，计用户眨眼一次；
(7)将初始化后的测量值放入步骤(5)中的SVM分类模型，得知该患者当前眼球动态，并根据实时动态来测定用户是否眨眼；
(8)进入下一轮的数据采集和眨眼判定，记录眨眼总次数。
进一步的，所述步骤(2)中，使用距离传感器在30秒内进行200次距离测量，然后将这200个距离数据预处理得到用户初始平均睁眼距离X。
上述眨眼检测装置应用于雾化器中，若测得干眼患者60s内眨眼次数少于12次，则启动雾化器。
上述眨眼检测装置还设置有警示灯，若测得用户眨眼频率较高，则警示灯亮起，起到提醒作用。例如发现长途司机眨眼频率每分钟次数很高，那就说明其很困，就可以启动警示灯提醒司机；例如检测用户刺激感和眨眼频率的关系，用于临床试验时，如果用户刺激较大，可以直接停止试验。例如用来研究眨眼频率和学习阅读专注程度的关系，在用户开小差或者犯困时提醒用户。
有益效果：本发明采用Arduino作为主处理器，通过距离传感器检测镜框与眼球各点距离的变化以检测眼睑运动来判断眨眼。同时，通过环境光传感器可以感知周围光线情况，并判断仪器是否佩戴完成，当人佩戴时护眼仪才会工作。摘下仪器会告知Arduino即自动调节停止仪器工作，降低产品的功耗，具体包括以下优点：
(1)本发明系统地提出一种监测眼球动态的方式，有利于提高本发明所应用仪器的工作效率；
(2)能够精确地测量距离以及距离的变化，出错率低，自动化程度较高，便于操作和使用；
(3)本发明整体结构架构简单、清晰，易于实现。
附图说明
图1为本发明的检测装置示意图；
图2为实施例的整体工作流程图；
图3为本发明中距离传感器初始化进行模型训练的流程图；
图4为本发明中距离传感器匹配分析眼球动态的流程图。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明提供一种眨眼检测装置，包括戴于眼睛的框架、距离传感器2和环境光传感器1，环境光传感器1安装于框架上靠近眼角一侧，距离传感器2安装于框架上且正对眼球位置。
本发明还公开了一种眨眼检测装置的检测方法，用户带上检测装置，打开总电源，在用户睁眼时使用距离传感器2采集眼距数据，然后计算平均睁眼距离X，完成数据初始化测量；再次使用距离传感器2采集数据，进行数据处理，得出平均值X’，进行svm分类模型匹配，判定用户是否眨眼，最后进入下一循环重新采集数据，具体包括以下步骤：
(1)操作开始：用户佩戴检测装置，打开电源，由环境光传感器1判断检测用户是否佩戴完成而决定是否开始；
(2)初始化数据的采集，采用Arduino开发板作为主处理器，距离传感器2将测量的数据以二进制补码的形式通过接口总线传输给主处理器，使用距离传感器2获取用户睁眼时的测量初始距离，该距离传感器2采集用户睁眼的原始距离值；
(3)数据的预处理；对距离传感器2的数据进行误差校正即去除泪液和角度的影响进行预处理，进而得到用户睁眼的初始化距离的平均值X；
(4)特征提取：采用测量距离判断来提取特征，由于测量距离与眼球动态有密切联系，所以测量距离可以作为分类的特征；
(5)建立训练样本：输入的数据为X1、X2、X3......X200，为1秒内进行的200次测量所计算出的平均距离值X’，采样周期为60s；
(6)构建SVM分类预测模型；
①若X’≥X，则判断用户为睁眼状态；
②若X’＜X，则判断用户为闭眼状态，计用户眨眼一次；
(7)将初始化后的测量值放入步骤(5)中的SVM分类模型，得知该患者当前眼球动态，并根据实时动态来测定用户是否眨眼；
(8)进入下一轮的数据采集和眨眼判定，记录眨眼总次数。
上述检测方法通过Arduino开发软件编写代码作为主处理器，并控制距离传感器2和环境光传感器1，由距离传感器2检测测试点与眼球各点距离的变化以检测眼睑运动来判断是否眨眼。同时，将环境光传感器1置于眼角附近，通过环境光传感器1感知周围光线情况，并判断仪器是否佩戴完成，当人佩戴时护眼仪才会工作，摘下仪器会告知主处理器自动调节停止仪器工作，降低产品的功耗。
实施例：
首先，用户佩戴镜框，通过环境光传感器1判断检测是否开始；
其次，使用距离传感器2进行每秒200次测量模块与眼球的距离，该距离传感器2主要采集眼球表面与测量点之间的原始距离。
距离传感器2的数据进行误差校正，过滤无用数据，去除眼球表面泪液等干扰因素影响等预处理，通过发射激光，并测量此光脉冲从发射到被眼球反射回来的时间，通过测时间间隔来计算与物体之间的距离即使用飞行时间法来测量距离。
该算法使用每秒200次的精确测量，在初始化中测算出距离平均值，当距离小于初始化平均值则为闭眼，大于等于初始化平均值则为睁眼，通过这样判断距离是否变化判断眨眼次数。当测量出一分钟眨眼次数小于12次，则打开雾化器，并且LED灯闪烁，提醒用户眨眼。若大于12次，则继续测量。
综上所述，本发明能够自动初始化识别该用户眼球动态，例如用于雾化器时，当患者每分钟眨眼次数小于12次，主处理器的控制模块控制自动打开雾化器，进行雾化治疗，并且LED灯闪烁，提醒用户眨眼。而当患者每分钟眨眼次数多于12次，默认眼球动态正常，不打开雾化器。

Claims (5)

1.一种眨眼检测装置，其特征在于：包括戴于眼睛的框架、距离传感器和环境光传感器，所述环境光传感器安装于框架上靠近眼角一侧，距离传感器安装于框架上且正对眼球位置。
2.一种根据权利要求1所述的眨眼检测装置的检测方法，其特征在于：用户带上检测装置，打开总电源，在用户睁眼时使用距离传感器采集眼距数据，然后计算平均睁眼距离X，完成数据初始化测量；再次使用距离传感器采集数据，进行数据处理，得出平均值X’，进行svm分类模型匹配，判定用户是否眨眼，最后进入下一循环重新采集数据，具体包括以下步骤：
(1)操作开始：用户佩戴检测装置，打开电源，由环境光传感器判断检测用户是否佩戴完成而决定是否开始；
(2)初始化数据的采集，采用Arduino开发板作为主处理器，距离传感器将测量的数据以二进制补码的形式通过接口总线传输给主处理器，使用距离传感器获取用户睁眼时的测量初始距离，该距离传感器采集用户睁眼的原始距离值；
(3)数据的预处理；对距离传感器的数据进行误差校正即去除泪液和角度的影响进行预处理，进而得到用户睁眼的初始化距离的平均值X；
(4)特征提取：采用测量距离判断来提取特征，由于测量距离与眼球动态有密切联系，所以测量距离可以作为分类的特征；
(5)建立训练样本：输入的数据为X1、X2、X3......X200，为1秒内进行的200次测量所计算出的平均距离值X’，采样周期为60s；
(6)构建SVM分类预测模型；
①若X’≥X，则判断用户为睁眼状态；
②若X’＜X，则判断用户为闭眼状态，计用户眨眼一次；
(7)将初始化后的测量值放入步骤(5)中的SVM分类模型，得知该患者当前眼球动态，并根据实时动态来测定用户是否眨眼；
(8)进入下一轮的数据采集和眨眼判定，记录眨眼总次数。
3.根据权利要求2所述的眨眼检测装置的检测方法，其特征在于：所述步骤(2)中，使用距离传感器在30秒内进行200次距离测量，然后将这200个距离数据预处理得到用户初始平均睁眼距离X。
4.根据权利要求1所述的眨眼检测装置，其特征在于：所述检测装置应用于雾化器中，若测得干眼患者60s内眨眼次数少于12次，则启动雾化器。
5.根据权利要求1所述的眨眼检测装置，其特征在于：所述检测装置还设置有警示灯，若测得用户眨眼频率较高，则警示灯亮起，起到提醒作用。
CN201710194786.9A 2017-03-28 2017-03-28 一种眨眼频率检测装置及其检测方法 Active CN107049329B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710194786.9A CN107049329B (zh) 2017-03-28 2017-03-28 一种眨眼频率检测装置及其检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710194786.9A CN107049329B (zh) 2017-03-28 2017-03-28 一种眨眼频率检测装置及其检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107049329A true CN107049329A (zh) 2017-08-18
CN107049329B CN107049329B (zh) 2020-04-28

Family

ID=59620550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710194786.9A Active CN107049329B (zh) 2017-03-28 2017-03-28 一种眨眼频率检测装置及其检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107049329B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107811640A (zh) * 2017-10-26 2018-03-20 李迎 一种屈光矫正仪的使用方法
WO2019080647A1 (zh) * 2017-10-26 2019-05-02 李迎 一种眼睛屈光矫正仪

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1250886A1 (en) * 2001-04-10 2002-10-23 Physiometrix, Inc. Anesthesia monitoring system based on electroencephalographic signals
CN204065594U (zh) * 2014-07-08 2014-12-31 镇江万新光学眼镜有限公司 一种可调控眼部湿润的眼镜
US20150033245A1 (en) * 2013-07-24 2015-01-29 United Video Properties, Inc. Methods and systems for monitoring attentiveness of a user based on brain activity
CN104504404A (zh) * 2015-01-23 2015-04-08 北京工业大学 一种基于视觉行为的网上用户类型识别方法及系统
CN104865712A (zh) * 2015-06-11 2015-08-26 武汉目明乐视健康科技有限公司 儿童智能健康眼镜
CN106073804A (zh) * 2016-05-27 2016-11-09 维沃移动通信有限公司 一种疲劳检测方法及移动终端
CN106108898A (zh) * 2016-07-20 2016-11-16 南京智松电子科技有限公司 一种检测眼睛肌肉疲劳的方法和检测系统
CN205720949U (zh) * 2016-03-19 2016-11-23 鹰潭万成光学科技有限公司 老花镜眼镜架
CN205982827U (zh) * 2016-07-27 2017-02-22 北京圣威特科技有限公司 一种柔性环绕式滤波虚拟现实眼镜
CN106491129A (zh) * 2016-10-10 2017-03-15 安徽大学 一种基于eog的人体行为识别系统及方法
CN106510719A (zh) * 2016-09-30 2017-03-22 歌尔股份有限公司 一种用户姿态监测方法和可穿戴设备

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1250886A1 (en) * 2001-04-10 2002-10-23 Physiometrix, Inc. Anesthesia monitoring system based on electroencephalographic signals
US20150033245A1 (en) * 2013-07-24 2015-01-29 United Video Properties, Inc. Methods and systems for monitoring attentiveness of a user based on brain activity
CN204065594U (zh) * 2014-07-08 2014-12-31 镇江万新光学眼镜有限公司 一种可调控眼部湿润的眼镜
CN104504404A (zh) * 2015-01-23 2015-04-08 北京工业大学 一种基于视觉行为的网上用户类型识别方法及系统
CN104865712A (zh) * 2015-06-11 2015-08-26 武汉目明乐视健康科技有限公司 儿童智能健康眼镜
CN205720949U (zh) * 2016-03-19 2016-11-23 鹰潭万成光学科技有限公司 老花镜眼镜架
CN106073804A (zh) * 2016-05-27 2016-11-09 维沃移动通信有限公司 一种疲劳检测方法及移动终端
CN106108898A (zh) * 2016-07-20 2016-11-16 南京智松电子科技有限公司 一种检测眼睛肌肉疲劳的方法和检测系统
CN205982827U (zh) * 2016-07-27 2017-02-22 北京圣威特科技有限公司 一种柔性环绕式滤波虚拟现实眼镜
CN106510719A (zh) * 2016-09-30 2017-03-22 歌尔股份有限公司 一种用户姿态监测方法和可穿戴设备
CN106491129A (zh) * 2016-10-10 2017-03-15 安徽大学 一种基于eog的人体行为识别系统及方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107811640A (zh) * 2017-10-26 2018-03-20 李迎 一种屈光矫正仪的使用方法
WO2019080647A1 (zh) * 2017-10-26 2019-05-02 李迎 一种眼睛屈光矫正仪
WO2019080646A1 (zh) * 2017-10-26 2019-05-02 李迎 一种屈光矫正仪的使用方法
CN107811640B (zh) * 2017-10-26 2020-05-08 李迎 一种屈光矫正仪

Also Published As

Publication number Publication date
CN107049329B (zh) 2020-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2757048C1 (ru) Способ и система оценки здоровья тела человека на основе данных большого объема о сне
CN106567435A (zh) 一种智能健康马桶的智能检测系统及方法
CN104257434B (zh) 一种用于实时跟踪监测个人生理状况的牙刷
CN106725382A (zh) 基于动作和hrv测量的睡眠状态判别系统及方法
WO2020253558A1 (zh) 一种基于按摩椅的健康参数检测方法、装置和系统
CN205054771U (zh) 一种基于按摩椅的智能家用医疗检测仪
CN106156532A (zh) 三级预防健康管理系统和方法
CN106725326A (zh) 基于人体hrv测量的睡眠质量评估系统及方法
CN109859843A (zh) 智能健康一体机
CN108732975A (zh) 洗手液输出器的出液控制方法、装置及洗手液输出器
CN107049329A (zh) 一种眨眼频率检测装置及其检测方法
US20190069829A1 (en) Method and apparatus for monitoring urination of a subject
CN104771181A (zh) 一种反射式无创血糖检测仪
CN107803843A (zh) 一种基于树莓派的人体健康监测机器人
CN104146684A (zh) 一种眼罩式眩晕检测仪
CN104487871B (zh) 生物体感知器以及省电模式设定方法
TW202221621A (zh) 用於照護教育之虛擬環境訓練系統
CN1448876A (zh) 人体亚健康状态的计算机评测方法
CN104970778A (zh) 一种具有预警癌症和疾病功能的电子仪器
CN110477927A (zh) 一种主动眨眼检测方法、装置、设备及可读存储介质
US20210093205A1 (en) Real-time sensing measurement and intelligent control technology apparatus for a respiratory volume of a tested person
CN107242877B (zh) 一种情绪稳定性感统训练的测评系统及其测评方法
TW202108077A (zh) 專注力自動偵測方法和系統
CN104688208A (zh) 一种基于虚拟漫游的血压采集分析检测仪
Nguyen et al. An instrumented measurement scheme for the assessment of upper limb function in individuals with Friedreich Ataxia

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Qi Xinghua

Inventor after: Du Yiting

Inventor after: Shi Yun

Inventor after: Liu Tiantian

Inventor after: Wu Junyao

Inventor after: Bao Yijun

Inventor after: Zhu Mingming

Inventor before: Du Yiting

Inventor before: Shi Yun

Inventor before: Liu Tiantian

Inventor before: Wu Junyao

Inventor before: Bao Yijun

Inventor before: Zhu Mingming

Inventor before: Qi Xinghua

CB03 Change of inventor or designer information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant