CN204813795U - 基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置，包括为人眼提供均匀照明的照明装置、两个或多个位于不同位置且交替点亮的亮点显示器和拍摄双目眼球/瞳孔影像的双目相机，其特征在于，所述双目相机的影像输出端与采集卡的影像输入端连接，所述采集卡的影像输出端设有眼球/瞳孔测量器，所述眼球/瞳孔测量器的眼球/瞳孔数据输出端连接有将眼球/瞳孔数据转换成电信号的信号转换器，所述信号转换器的信号输出端设有对电信号进行处理并将处理结果与被测者自身眼扫视速率基础值或者眼扫视速率群体参考值进行比较的处理模块，所述处理模块的结果输出端连接有输出装置，具有检测疲劳客观、评估效率高、成本相对低的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及中枢疲劳检测领域，具体为一种基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置。
背景技术
疲劳的发生机制较为复杂，其中中枢学说用高级神经系统的兴奋——抑制规律来解释疲劳，认为神经冲动长时间重复兴奋引起某一区域抑制性保护并扩散到周围邻近区域和其他部位是引起疲劳的根本原因。因此，基于中枢觉醒程度和刺激反应能力的检测方法可用于因睡眠剥夺或睡眠不足、生理节律紊乱和大强度劳动负荷所致的中枢功能疲劳评估。
眼扫视峰值速率法是视标移动时，眼球快速跟上的转动过程，而扫视过程的最大速率称为扫视峰值速率，简称扫视速率。眼水平扫视跟踪的神经通路为视网膜→外膝体→枕皮层→额叶额中脑下行通路（内囊、苍白球、下丘脑）→在动眼神经核水平交叉至对侧下降至旁中桥脑网状结构→动眼神经核→眼外肌，即反映了视网膜的光感受、神经信息上传、高级中枢整合、神经信息下传、眼外肌的跟踪反应这一神经反射活动能力或功能状态。在疲劳状态下，由于中枢功能倾向抑制性变化，觉醒度降低，眼睛的扫视速率下降。因此可通过检测眼睛的扫视速率来检测中枢是否疲劳。
现有技术中，测量扫视速率仪器有眼电图仪和视频眼动仪。1、眼电图仪是眼球运动的电学记录设备，需要在头上粘贴电极，被测时间长，所以勤务适应性差。2、视频眼动仪的测量原理基于动态瞳孔光学成像，此方法非接触无侵入、测量时间短，但是存在检测指标相对较少、精度不够、价格昂贵等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种检测指标相对较多、精度高、价格相对低廉的基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置，包括为人眼提供均匀照明的照明装置、两个或多个位于不同位置且交替点亮的亮点显示器和拍摄双目眼球/瞳孔影像的双目相机，其特征在于，所述双目相机的影像输出端与采集卡的影像输入端连接，所述采集卡（4）的影像输出端设有眼球/瞳孔测量器，所述眼球/瞳孔测量器的眼球/瞳孔数据输出端连接有将眼球/瞳孔数据转换成电信号的信号转换器，所述信号转换器的信号输出端设有对电信号进行处理并将处理结果与被测者自身眼扫视速率基础值或者眼扫视速率群体参考值进行比较的处理模块，所述处理模块的结果输出端连接有输出装置。
进一步的，所述照明装置为近红外线LED灯。
进一步的，所述光源刺激器上设有颜色调节装置和亮度调节装置，光通量最小可调区间为1毫流明。
进一步的，所述双目相机的拍摄速率高于1000Hz，所述采集卡的采集速率高于1000Hz，所述信号转换器的转换速率高于1000Hz，所述处理模块的处理速率高于1000Hz。
进一步的，人眼与双目相机之间设有偏振片。
进一步的，人眼与双目相机之间连接有偏振片，所述偏振片为近红外线偏振片。
进一步的，所述颜色调节装置的参数输出端及亮度调节装置的参数输出端与所述信号转换器连接。
进一步的，所述输出装置为显示器、打印机或无线传输电路。
进一步的，所述电信号为电压信号或电流信号。
进一步的，所述采集卡为单片机。
本发明采用自动亮点显示器、自动记录数据并对数据自动处理的方式，具有检测疲劳客观、评估效率高、成本相对低的优点。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的流程示意图；
图2是本实用新型实施例二的流程示意图；
图3是本实用新型实施例三的流程示意图。
1-照明装置，2-亮点显示器，3-双目相机，4-采集卡，5-眼球/瞳孔测量器，6-信号转换器，7-处理模块，8-输出装置，9-偏振片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本实用新型采用的眼扫视峰值速率法来检测被测者是否疲劳，眼扫视峰值速率法是视标移动时，眼球快速跟上的转动过程，而扫视过程的最大速率成为扫视峰值速率，简称扫视速率。本实用新型利用两个或多个不同位置的所述亮点显示器2来实现亮点的交替，测试过程中同一时间段只有一个亮点点亮。本实用新型通过多次对被测者进行眼扫视速率测试，并取眼动扫视速率的平均值。速率计算方式如下：眼球/瞳孔位移速率=眼球/瞳孔位移÷眼球/瞳孔转动至对准亮点所需时间。最后将被测者当时的眼扫视平均速率于其自身眼扫视速率基础值（被测者在不疲劳状态下，反复进行眼扫视速率测试并取平均值所得）或者眼扫视速率群体参考值（在不疲劳的状态下，对多人反复进行眼扫视速率测试并取平均值所得）进行比较，从而判断被测者的中枢是否疲劳。
实施例一：一种基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置，包括为人眼提供均匀照明的照明装置1、两个或多个位于不同位置且交替点亮的亮点显示器2和拍摄双目眼球/瞳孔影像的双目相机3。所述照明装置1为近红外线LED灯。亮点显示器2上设有颜色调节装置和亮度调节装置。光通量最小可调区间为1毫流明。所述双目相机3为高频率高精度，所述双目相机3的影像输出端与采集卡4的影像输入端连接，所述采集卡4的影像输出端设有眼球/瞳孔测量器5，所述眼球/瞳孔测量器5的眼球/瞳孔数据输出端连接有将眼球/瞳孔数据转换成电信号的信号转换器6，电信号为电流信号或电压信号。所述信号转换器6的信号输出端设有对电信号进行处理并将处理结果与被测者自身眼扫视速率基础值或者眼扫视速率群体参考值进行比较的处理模块7，所述处理模块7的结果输出端连接有输出装置8。所述双目相机3的拍摄速率高于1000Hz，所述采集卡4的采集速率高于1000Hz，所述信号转换器6的转换速率高于1000Hz，所述处理模块7的处理速率高于1000Hz。所述照明装置1指令接收端及所述亮点显示器2指令接收端设有输入模块并与所述输入模块的指令输出端连接。所述输出装置8为显示器、打印机或无线传输电路。所述采集卡4为单片机。
其中，所述双目相机3及眼球/瞳孔测量器5均采用已有的产品。所述照明装置1为眼球提供均匀照明，所述双目相机3不断拍摄影像并不间断地将影像传输至所述采集卡4，所述采集卡4再将影像传输至眼球/瞳孔测量器5，所述眼球/瞳孔测量器5对影像中的眼球/瞳孔位置进行测量并得出眼球/瞳孔位移数据并将眼球/瞳孔数据发送到所述信号转换器6，所述信号转换器6将眼球/瞳孔数据进行处理，将眼球/瞳孔数据转换成电信号并将电信号传送至处理模块7，不同的眼球/瞳孔数据对应不同的电信号，处理模块7对电信号进行处理后得出被测者当时的眼动扫视速率的平均值，并将被测者当时测得的眼动扫视速率平均值与被测者自身眼动扫视速率基础值或者眼动扫视速率群体参考值进行比较，最后得出被测者是否疲劳的结果，并将该结果传输给输出装置8，当输出装置8为打印机时，信号传送到打印机后，直接打印出纸件显示是否疲劳的结果；当输出装置8为显示屏时，是否疲劳的结果在显示屏上显示；当输出装置8为无线传输电路时，是否疲劳的结果通过无线电的方式发送到其他设备上实现显示或打印成纸件，申请人只在此举三个例子，本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。
本实用新型客服了现有技术中，勤务适应性差、检测指标相对较少、精度不够、价格昂贵等缺点。具有检测疲劳客观、评估效率高的优点。
实施例二：在实施例一的基础上，实施例二作了进一步的改进，人眼与双目相机3之间连接有偏振片9，所述偏振片9为近红外线偏振片。所述偏振片9将光源变成偏振光源，有效消除人眼引发的光源镜面反射，可提高相机图像采集和跟踪的精度和速率。
实施例三：在实施例一和/或实施例二的基础上，实施例三作了进一步的改进，所述颜色调节装置的参数输出端及亮度调节装置的参数输出端与所述信号转换器5连接并将相关参数发送到信号转换器6，信号转换器6将相关参数转换成电信号。本实用新型的实施例三通过增加闪光亮度或颜色等参数，增加检测的客观性。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置，包括为人眼提供均匀照明的照明装置(1)、两个或多个位于不同位置且交替点亮的亮点显示器(2)和拍摄双目眼球/瞳孔影像的双目相机(3)，其特征在于，所述双目相机(3)的影像输出端与采集卡(4)的影像输入端连接，所述采集卡(4)的影像输出端设有眼球/瞳孔测量器(5)，所述眼球/瞳孔测量器(5)的眼球/瞳孔数据输出端连接有将眼球/瞳孔数据转换成电信号的信号转换器(6)，所述信号转换器(6)的信号输出端设有对电信号进行处理并将处理结果与被测者自身眼扫视速率基础值或者眼扫视速率群体参考值进行比较的处理模块(7)，所述处理模块(7)的结果输出端连接有输出装置(8)。
2.根据权利要求1所述的基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置，其特征在于，所述照明装置(1)为近红外线LED灯。
3.根据权利要求1所述的基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置，其特征在于，所述亮点显示器(2)上设有颜色调节装置和亮度调节装置，光通量最小可调区间为1毫流明。
4.根据权利要求1所述的基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置，其特征在于，所述双目相机(3)的拍摄速率高于1000Hz，所述采集卡(4)的采集速率高于1000Hz，所述信号转换器(6)的转换速率高于1000Hz，所述处理模块(7)的处理速率高于1000Hz。
5.根据权利要求1所述的基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置，其特征在于，人眼与双目相机(3)之间设有偏振片(9)。
6.根据权利要求2所述的基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置，其特征在于，人眼与双目相机(3)之间连接有偏振片(9)，所述偏振片(9)为近红外线偏振片。
7.根据权利要求3所述的基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置，其特征在于，所述颜色调节装置的参数输出端及亮度调节装置的参数输出端与所述信号转换器(6)连接。
8.根据权利要求1所述的基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置，其特征在于，所述输出装置(8)为显示器、打印机或无线传输电路。
9.根据权利要求1所述的基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置，其特征在于，所述电信号为电压信号或电流信号。
10.根据权利要求1所述的基于眼动扫视速率检测中枢疲劳的装置，其特征在于，所述采集卡(4)为单片机。
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