CN1197517C - 数字视频眼动分析仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种数字视频眼动分析仪，属机器视觉领域的技术产品。数字视频眼动分析仪由视频输入器(1)、图像采集卡(2)、微处理器(3)和显示屏(4)组成。采用机器视觉技术识别眼动轨迹，其识别眼动轨迹步骤为眼动系列图像采集、数字图像处理和分析、存储显示。该分析仪具有非接触无损，数字化，采样周期可调，既可实时在线自动跟踪眼睛瞳孔运动获取眼动轨迹，又可显示眼动真彩色图像等优点。可广泛应用于生物、动物、医学、公安等行业进行人或动物心理和行为活动分析，也可用于临床诊断医疗等。
Description
技术领域：
本发明涉及一种数字视频眼动分析仪，属机器视觉技术领域。
背景技术：
采用机器视觉技术根据人体自身的生理和行为特征来识别身份的技术引起了国际学术界和企业界的广泛关注。人的生理特征主要包括指纹、脸像、虹膜、等，人的行为特征主要包括笔迹、声音等。目前采用对人的眼睛瞳孔和虹膜图像进行识别的研究主要针对人的身份认证[1]。而根据人或动物的生理特征(瞳孔和虹膜)来识别人或动物的心理活动却很少见报道。引证文件[1]：J.G.Daugman.United States Patents No.5,291,560(issued March 1994).Biomedical Personal Identification System Based On Iris Analysis.Washington D.C.：U.S.Government Printing Office，1994.
发明内容：
本发明的数字视频眼动分析仪提出对人或动物(如猴子)的眼睛瞳孔图像进行识别，获取眼动轨迹，从而用于分析人或动物的心理以及行为活动。
本发明公开了一种采用机器视觉技术实时在线自动识别眼动轨迹的数字视频眼动分析仪。目的在于克服现有技术不足，而提供一种具有非接触无损，数字化，采样周期可调，能通过自动识别跟踪眼睛瞳孔运动，获取眼动轨迹，从而用于分析人或动物相关生理和心理特征，并可显示眼动图像等优点的数字视频眼动分析仪。该分析仪可广泛应用于生物、动物、医学、公安等行业进行人或动物心理和行为活动分析，并可用于临床医疗诊断等。
本发明的数字视频眼动分析仪的技术方案为：数字视频眼动分析仪由视频输入器(1)、图像采集卡(2)、微处理器(3)和显示屏(4)组成。利用机器视觉技术自动识别跟踪眼睛瞳孔运动从而获取眼动轨迹的数字视频眼动分析仪，其工作步骤如下：
1.把视频输入器(1)对准被测眼睛；
2.把视频输入器(1)连接到分析仪的图像采集卡(2)的视频输入端；
3.将欲执行眼动分析任务的机器视觉眼动图像分析处理程序存入该分析仪微处理器(3)的程序存储器中；
4.启动该分析仪的微处理器(3)，CPU按程序初始化分析仪图像采集卡(2)；
5.微处理器(3)控制图像采集卡(2)按系统预先设定的或由用户设定的采样周期采集视频输入器(1)视场内的眼睛运动系列图像；
6.微处理器(3)对眼睛运动系列图像进行处理并分析计算出每一幅眼睛图像上瞳孔的位置坐标；
7.微处理器(3)将各幅眼睛图像瞳孔位置坐标连接形成眼动轨迹图；
8.微处理器(3)将所需的眼睛图像、眼动轨迹图记录下来保存在存储器中；
9.微处理器(3)将眼动轨迹图自动整理形成眼动趋势变化图。
10.微处理器(3)将实时眼动图像、与眼动图像相对应的眼动轨迹图、眼动趋势变化图同时显示在显示屏(4)上。
11.微处理器(3)控制分析仪的开始、停止、人工干预和异常情况处理。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1.实时自动分析人或动物眼动轨迹同时提供被测眼睛直观的真彩色图像；
2.分析仪与被测眼睛没有直接物理连接，避免了对被测眼睛造成伤害；
3.数字化使得分析仪既可以独立运行，又可以远程传输，异地共享；
4.分析速度可达毫秒等级，检测精度可达毫米等级；
5.采样周期人工可调；
6.可记录和显示被测眼睛眼动变化趋势。
附图说明：
附图1为数字视频眼动分析仪的结构框图。
附图2为数字视频眼动分析仪的工作原理框图。
附图3为数字视频眼动分析仪的软件流程框图。
具体实施方式：
下面结合附图并以分析猴子眼动为实例对本发明作进一步详述：
数字视频眼动分析仪由视频输入器(1)、图像采集卡(2)、微处理器(3)和显示屏(4)组成。视频输入器(1)，可以是标准速率或非标准速率的视频摄像机或可获取图像的标准器件。把视频输入器(1)安装在一个与头戴耳机类似的夹环的前伸直臂上，戴在被测猴子头上，对准被测猴子眼睛，该夹环不会损伤猴子头部或身体的任何部位。视频输入器(1)将猴子眼睛的模拟或数字图像通过电缆或数据总线传送至图像采集卡(2)，图像采集卡通过数据总线将数字图像传送至微处理器(3)，猴子眼睛图像在微处理器(3)中经处理和分析得到当前猴子眼动轨迹图以及眼动变化趋势图，眼动轨迹图、眼动变化趋势图和眼睛图像可存储在微处理器(3)中同时可在显示屏(4)上显示或通过微处理器(3)内置通信口进行远程传输。本发明的视频输入器(1)、图像采集卡(2)、微处理器(3)、显示屏(4)均是可直接购置的标准器件。
利用机器视觉技术分析猴子眼动采用下列步骤：
1.把安装了视频输入器(1)的夹环戴在被测猴子头上；
2.把视频输入器(1)对准被测猴子眼睛；
3.把视频输入器(1)连接到分析仪的图像采集卡(2)的视频输入端；
4.将欲执行眼动分析任务的机器视觉眼动图像分析处理程序存入该分析仪微处理器(3)的程序存储器中；
5.启动该分析仪的微处理器(3)，CPU按程序初始化分析仪图像采集卡(2)；
6.微处理器(3)控制图像采集卡(2)按系统预先设定的或由用户设定的采样周期采集视频输入器(1)视场内的眼睛运动系列图像；
7.微处理器(3)对眼睛运动系列图像进行处理并分析计算出每一幅眼睛图像上瞳孔的位置坐标；
8.微处理器(3)将各幅眼睛图像瞳孔位置坐标连接形成眼动轨迹图；
9.微处理器(3)将所需的眼睛图像、眼动轨迹图记录下来保存在存储器中；
10.微处理器(3)将眼动轨迹图自动整理形成眼动趋势变化图。
11.微处理器(3)将实时眼动图像、与眼动图像相对应的眼动轨迹图、眼动趋势变化图同时显示在显示屏(4)上。
Claims (1)
1、利用机器视觉技术分析人或动物眼动轨迹的数字视频眼动分析仪，其特征在于数字视频眼动分析仪由与图像采集卡(2)的视频输入端连接的视频输入器(1)、插接在微处理器(3)总线插槽上的图像采集卡(2)、微处理器(3)、连接在微处理器(3)显示卡上的显示屏(4)组成，数字视频眼动分析仪分析眼动的步骤如下：
①.把视频输入器(1)对准被测眼睛；
②.把视频输入器(1)连接到分析仪的图像采集卡(2)的视频输入端；
③.将欲执行眼动分析任务的机器视觉眼动图像分析处理程序存入该分析仪微处理器(3)的程序存储器中；
④.启动该分析仪的微处理器(3)，CPU按程序初始化分析仪的图像采集卡(2)；
⑤.微处理器(3)控制图像采集卡(2)按系统预先设定的或由用户设定的采样周期采集视频输入器(1)视场内的眼睛运动系列图像；
⑥.微处理器(3)对眼睛运动系列图像进行处理并分析计算出每一幅眼睛图像上瞳孔的位置坐标；
⑦.微处理器(3)将各幅眼睛图像瞳孔位置坐标连接形成眼动轨迹图；
⑧.微处理器(3)将所需的眼睛图像、眼动轨迹图记录下来保存在存储器中；
⑨.微处理器(3)将眼动轨迹图自动整理形成眼动趋势变化图；
⑩.微处理器(3)将实时眼动图像、与眼动图像相对应的眼动轨迹图、眼动趋势变化图同时显示在显示屏(4)上。
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