CN113035355A - 视频头脉冲试验传感器后校正方法、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种视频头脉冲试验传感器后校正方法、系统、电子设备及存储介质，该系统、电子设备及存储介质用于实施、运行或存储该方法；该方法包括逐帧获取眼动位置和头动速度，并计算头动数据校准因子；利用得出的头动数据校准因子对头脉冲试验数据进行校正。通过利用获取的眼动数据和头动数据，计算得出校准因子，对头脉冲试验数据进行动态校正，大幅降低了硬件性能因素导致的增益计算误差，提高了增益计算的准确性。

Description

视频头脉冲试验传感器后校正方法、系统、电子设备及存储 介质

技术领域

本发明涉及头脉冲试验技术领域，具体涉及一种视频头脉冲试验传感器后校正方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术

头脉冲试验（Head Impulse Test，HIT）是临床检查半规管的功能的常用辅助诊断方法.测试时， 受试者眼睛盯住一个固定视靶，头部被小角度、快速甩动，在前庭眼反射（vestibulo-ocular reflex ，VOR）作用下，功能正常者的眼球会在甩头过程中，转动与头部完全相同但方向相反的角度，以抵消头部运动使视靶依然清晰投射在视网膜的敏感区域（黄斑中心凹），从而保持视觉稳定性。而对于功能有缺陷的患者，头部甩动时，眼球移动过慢无法抵消头部运动，视靶偏离视网膜，此时，患者出现眼球的快速纠正动作（纠正性扫视），从而使视靶重新投射到黄斑中心凹的位置。 在视频头脉冲试验中（Video HeadImpulse Test，VHIT ），软件会记录每次脉冲期间的头动和眼动情况。VHIT中最为常用的评估受试者功能的指标为增益（gain），即在去除眼球纠正性扫视的角度后，眼动与头动的比例。

头动的数据由陀螺仪传感器获得，眼动的数据由高帧率摄像头进行瞳孔追踪获得。陀螺仪传感器的原始数据为速度数据，而眼动的数据为位置数据。如果要在速度域中计算增益，需要对眼动的位置数据进行转化（基于摄像头帧率），而如果要在位置域中计算增益，则需要对头动数据进行积分获得位置数据。计算公式如下：

为了从视频中获得眼球的实时位置，我们从视频的每一帧获取瞳孔的中心位置（对应视频的像素点位置）；但视频的像素点不是实际的眼球运动角度，因此，试验开始前需要通过校准获得像素点和实际眼球移动角度的关系。校准试验的检查方法为，让受试者眼球连续盯住中心点以及水平方向偏离中心点固定角度的两个点，记录瞳孔像素点的变化情况与实际的视靶角度，从而获得像素点移动与眼球实际移动的角度比例。

评估陀螺仪传感器数据的质量难度较高。陀螺仪通常是出厂时校准好的，在恒定速度时会有非常高得精度。但在头脉冲试验中，脉冲的头动不仅不是恒定速度的，还伴随瞬时的极大的加速度；而陀螺仪传感器通常会自动去除‘噪音’，会导致实际的速度读数较真实情况低一些，而加速度越大，速度结果偏离真实结果越远:即最大速度测量值低于真实的速度，由此导致计算增益值偏高。

对于增益偏高的问题，传统的解决方案为对陀螺仪传感器进行校准。即在不同的加速度下给予不同的校准因子值，从而减少陀螺仪传感器的误差。但在头脉冲试验中，检查过程中是由操作者手动甩动受试者的头部，加速度并非恒定，这些校准因子值很难在实践中保证数据的准确性。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例致力于提供一种视频头脉冲试验传感器后校正方法、系统、电子设备及存储介质。通过利用获取的眼动数据和头动数据，计算得出校准因子，对头脉冲试验数据进行动态校正，减少了增益计算时误差影响因素，降低了试验检查时的规范要求。

本发明提供一种视频头脉冲试验传感器后校正方法，包括：

逐帧获取眼动位置和头动速度；

计算头动数据校准因子；

利用头动数据校准因子校正头脉冲试验数据。

优选的，所述逐帧获取眼动位置和头动速度包括：在一个头脉冲试验周期中，获取脉冲结束后至试验结束的第一时间段内每帧眼动位置和头动速度。

在一个优选的实施例中，计算头动数据校准因子时，按照如下方法进行计算：获取所述第一时间段内的头动速度，进行积分计算；计算同一时间间隔内的每一帧的眼动位置与积分计算结果的比值，得到比值集合；对比值集合中的数据按照从小到大进行排序，获取比值序列；从比值序列中选取中位数作为头动数据校准因子。

在一个特定的实施例中，所述利用头动数据校准因子，对头脉冲试验数据进行校正，包括在位置域曲线中，利用头动数据校准因子校正头脉冲角度，得到校准后的头脉冲角度及位置域增益。

在另一个特定的实施例中，所述利用头动数据校准因子，对头脉冲试验数据进行校正，还包括在速度域曲线中，利用头动数据校准因子校正头动最大速度，得到校准后的头动最大速度及速度域增益。

本发明还提供一种视频头脉冲试验传感器后校正系统，包括数据获取模块、头动数据校准因子计算模块、头动数据校正模块；

所述数据获取模块用于逐帧获取眼动位置和头动速度；

所述头动数据校准因子计算模块，用于根据获取的眼动位置和头动速度，计算头动数据校准因子；

所述头动数据校正模块，用于利用头动数据校准因子对头脉冲试验数据进行校正。

在一个特定实施例中，所述头动数据校正模块包括位置域校正单元，所述位置域校正单元，用于在位置域曲线中，利用头动数据校准因子校正头脉冲角度，得到校准后的头脉冲角度及位置域增益。

在一个特定实施例中，所述头动数据校正模块还包括速度域校正单元，所述速度域校正单元用于在速度域曲线中，利用头动数据校准因子校正头动最大速度，得到校准后的头动最大速度及速度域增益。

本发明还提供一种电子设备，包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于执行上述视频头脉冲试验传感器后校正方法。

本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述任意一项所述的视频头脉冲试验传感器后校正方法。

本申请实施例提供的一种视频头脉冲试验传感器后校正方法、系统、电子设备及存储介质，相比于现有技术至少具有以下优点：

1、本发明提供的视频头脉冲试验传感器后校正方法及系统，利用获取眼动数据和头动数据，计算得出的校准因子，对头脉冲试验数据进行动态校正；减少了增益计算时的误差影响因素，提高了计算精度。

2、利用本申请对视频头脉冲试验数据进行校正后的误差将与陀螺仪的性能和精度无关，仅仅与眼动和头动数据校准的误差相关，因此可以降低头脉冲试验检查的规范要求。

3、根据本申请提供的头动数据校准因子，与现有技术的固定数值的头动数据校准因子相比较，在不做眼动数据校准试验的情况下，通过该方法校准头动数据后计算的增益值更接近真实情况，可实现不做眼动校准试验的情况下直接进行视频头脉冲试验，其结果可用于患者功能正常与否的定性快速筛查，从而大幅节约检查时间。

附图说明

图1所示为本申请一实施例提供的一种视频头脉冲试验传感器后校正方法的流程图；

图2所示为本申请一实施例提供的一种视频头脉冲试验传感器后校正方法中计算头动数据校准因子的流程图；

图3所示为现有技术的头脉冲试验中未经过校准的位置域曲线图；

图4所示为本申请一实施例提供的头脉冲试验中经过头动数据校准因子校准后的位置域曲线图；

图5所示为现有技术的头脉冲试验中未经过校准的速度域曲线图；

图6所示为本申请另一实施例提供的头脉冲试验中经过头动数据校准因子校准后的速度域曲线图；

图7所示为本申请一实施例提供的一种视频头脉冲试验传感器后校正系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此外，在示例性实施例中，因为相同的参考标记表示具有相同结构的相同部件或相同方法的相同步骤，如果示例性地描述了一实施例，则在其他示例性实施例中仅描述与已描述实施例不同的结构或方法。

在整个说明书及权利要求书中，当一个部件描述为“连接”到另一部件，该一个部件可以“直接连接”到另一部件，或者通过第三部件“电连接”到另一部件。此外，除非明确地进行相反的描述，术语“包括”及其相应术语应仅理解为包括所述部件，而不应该理解为排除任何其他部件。

如图1所示，本发明提供一种视频头脉冲试验传感器后校正方法，包括：

S1、逐帧获取眼动位置和头动速度；

S2、计算头动数据校准因子；

S3、利用头动数据校准因子校正头脉冲试验数据。

优选的，所述逐帧获取眼动位置和头动速度包括：在一个头脉冲试验周期中，获取脉冲结束后至试验结束的第一时间段内每帧眼动位置和头动速度。

如图2所示，计算头动数据校准因子时，按照如下方法进行计算：

S101、获取所述第一时间段内的头动速度，进行积分计算；

S102、计算同一时间间隔内的每一帧的眼动位置与积分计算结果的比值，得到比值集合；

S103、对比值集合中的数据按照从小到大进行排序，获取比值序列；

S104、从比值序列中选取中位数作为头动数据校准因子。

如图3和图4所示，所述利用头动数据校准因子，对头脉冲试验数据进行校正，包括在位置域曲线中，利用头动数据校准因子校正头脉冲角度，得到校准后的头脉冲角度及位置域增益。

图3为现有技术的位置域曲线记录了一次完整地头脉冲试验曲线：下方曲线为头动曲线，上方曲线为眼动曲线，水平轴为时间轴（单位毫秒），在曲线前半部分，随着脉冲的开始，头动和眼动发生，脉冲结束后，头动眼动亦结束。在位置域曲线中，可以直观的看到眼动和头动间的误差。（眼动曲线与头动曲线原本是方向相反的，此处将眼动曲线翻转以便观察误差的间隙）

根据图3计算得出

未经头动数据校准的增益为：

未经头动数据校准的头脉冲角度为：

图4是经本发明的头动数据校准后的位置域曲线，其增益值更接近理论值（正常人在进行视频头脉冲试验过程中眼球运动的速度理论上应该和头动的速度是相同的，即增益值为1），在位置域曲线法中具体头动数据校准方法包括：

计算头动数据校准因子，

头动数据校准后的增益为：

未经头动数据校准后的头脉冲角度为：

如图5和图6所示，所述利用头动数据校准因子，对头脉冲试验数据进行校正，还包括在速度域曲线中，利用头动数据校准因子校正头动最大速度，得到校准后的头动最大速度及速度域增益。

图5为现有技术中速度域曲线法记录了一次完整地头脉冲试验曲线：黑色曲线为头动曲线，灰色曲线为眼动曲线，水平轴为时间轴（单位毫秒），在曲线前半部分，随着脉冲的开始，头动和眼动发生，脉冲结束后，头动眼动亦结束。

未经头动数据校准的增益为：

未经头动数据校准的头动最大速度为：

图6是经本发明的头动数据校准后的速度域曲线，其增益值同样更接近理论值（正常人在进行视频头脉冲试验过程中眼球运动的速度理论上应该和头动的速度是相同的，即增益值为1），在速度域曲线法中具体头动数据校准方法包括：

计算头动数据校准因子：

头动数据校准后的增益为：

头动数据校准后的头动最大速度为：

如图7所示，本发明还提供一种视频头脉冲试验传感器后校正系统，包括数据获取模块1、头动数据校准因子计算模块2、头动数据校正模块3；

所述数据获取模块1用于逐帧获取眼动位置和头动速度；在一个头脉冲试验周期中，获取脉冲结束后至试验结束的第一时间段内每帧眼动位置和头动速度。

所述头动数据校准因子计算模块2，用于根据获取的眼动位置和头动速度计算头动数据校准因子；计算头动数据校准因子时，按照如下方法进行计算：

S101、获取所述第一时间段内的头动速度，进行积分计算；

S102、计算同一时间间隔内的每一帧的眼动位置与积分计算结果的比值，得到比值集合；

S103、对比值集合中的数据按照从小到大进行排序，获取比值序列；

S104、从比值序列中选取中位数作为头动数据校准因子。

所述头动数据校正模块3，用于利用头动数据校准因子对头脉冲试验数据进行校正。

在一个特定实施例中，所述头动数据校正模块包括位置域校正单元301，所述位置域校正单元，用于在位置域曲线中，利用头动数据校准因子校正头脉冲角度，得到校准后的头脉冲角度及位置域增益。具体参见上述图3和图4对应的实施例的描述，在此不再赘述。

在一个特定实施例中，所述头动数据校正模块还包括速度域校正单元302，所述速度域校正单元用于在速度域曲线中，利用头动数据校准因子校正头动最大速度，得到校准后的头动最大速度及速度域增益。具体参见上述图5和图6对应的实施例的描述，在此不再赘述。

本发明还提供一种电子设备，包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于执行上述视频头脉冲试验传感器后校正方法。

本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述任意一项所述的视频头脉冲试验传感器后校正方法。

除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的方法中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的方法中的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种视频头脉冲试验传感器后校正方法，其特征在于，包括：

逐帧获取眼动位置和头动速度；

计算头动数据校准因子；

利用头动数据校准因子校正头脉冲试验数据。

2.根据权利要求1所述的视频头脉冲试验传感器后校正方法，其特征在于，所述逐帧获取眼动位置和头动速度包括：

在一个头脉冲试验周期中，获取脉冲结束后至试验结束的第一时间段内每帧眼动位置和头动速度。

3.根据权利要求2所述的视频头脉冲试验传感器后校正方法，其特征在于，计算头动数据校准因子时，按照如下方法进行计算：

获取所述第一时间段内的头动速度，进行积分计算；

计算同一时间间隔内的每一帧的眼动位置与积分计算结果的比值，得到比值集合；

对比值集合中的数据进行排序，获取比值序列；

从比值序列中选取中位数作为头动数据校准因子。

4.根据权利要求1所述的视频头脉冲试验传感器后校正方法，其特征在于，所述利用头动数据校准因子，对头脉冲试验数据进行校正，包括

在位置域曲线中，利用头动数据校准因子校正头脉冲角度，得到校准后的头脉冲角度及位置域增益。

5.根据权利要求1所述的视频头脉冲试验传感器后校正方法，其特征在于，所述利用头动数据校准因子，对头脉冲试验数据进行校正，还包括在速度域曲线中，利用头动数据校准因子校正头动最大速度，得到校准后的头动最大速度及速度域增益。

6.一种视频头脉冲试验传感器后校正系统，其特征在于，包括数据获取模块、头动数据校准因子计算模块、头动数据校正模块；

所述数据获取模块用于逐帧获取眼动位置和头动速度；

所述头动数据校准因子计算模块，用于根据获取的眼动位置和头动速度

计算头动数据校准因子；

所述头动数据校正模块，用于利用头动数据校准因子对头脉冲试验数据进行校正。

7.根据权利要求6所述的视频头脉冲试验传感器后校正系统，其特征在于，所述头动数据校正模块包括位置域校正单元，所述位置域校正单元，用于在位置域曲线中，利用头动数据校准因子校正头脉冲角度，得到校准后的头脉冲角度及位置域增益。

8.根据权利要求6所述的视频头脉冲试验传感器后校正系统，其特征在于，所述头动数据校正模块还包括速度域校正单元，所述速度域校正单元用于在速度域曲线中，利用头动数据校准因子校正头动最大速度，得到校准后的头动最大速度及速度域增益。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于执行上述权利要求1-5任一所述的视频头脉冲试验传感器后校正方法。

10.一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-5中任意一项所述的视频头脉冲试验传感器后校正方法。

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