眼压测量中眼球定位系统的设计与校准
发布时间：2022-12-03 23:58
随着互联网时代的飞速进步和发展,人们的工作和生活中出现了越来越多运用计算机的电子产品,对于用眼的频繁程度加深,导致眼科疾病的发生。因此对眼睛健康与否进行诊断就变得极为重要。在以往对眼睛进行检查时,通常需要采用对于眼部进行手动对焦的方式,通过眼部图像对人眼状态进行分析。由于近距离拍摄人眼有时可能会造成图像模糊,因此需要能自动对眼球进行追踪的装置。本文设计了一种基于双目成像的眼球自动定位系统,实现了对目标眼球的自动定位和追踪。本研究课题主要的工作有:对眼压测量技术与眼球追踪定位的国内外发展现状进行了阐述与分析,确定了基本研究思路和系统的构成。对系统的各项功能进行了分析并实现,对算法进行了分析并加以优化改进,最终实现了对眼球的定位跟踪。首先,对系统原理进行了介绍,本系统是基于双目视觉的原理,通过两光轴相交的摄像机同时对人眼成像,由两相应像点坐标可以获得空间位置坐标;并对系统结构与组成进行了介绍,对总体方案与部件选型进行了研究;以及对两摄像机的内外参数进行了标定。其次,对本系统进行定位时使用的算法进行研究分析。先对眼球图像进行形态学运算,去除反射光斑的影响;然后对瞳孔和虹膜区域进行边缘提取与检...
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 眼球定位系统研究的背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 眼压测量技术研究现状
1.2.2 眼球定位技术研究现状
1.3 本文的研究内容及结构安排
第2章 系统原理与设计
2.1 双目视觉模型
2.1.1 成像原理
2.1.2 参考坐标系
2.1.3 摄像机的线性成像模型
2.2 双目摄像机标定
2.2.1 张正友标定法
2.2.2 标定实验与结果
2.3 总体方案设计
2.3.1 光源选择
2.3.2 摄像头选择
2.4 软件方案设计
2.4.1 人眼定位
2.4.2 人眼跟踪
第3章 人眼精确定位
3.1 预处理
3.1.1 图像平滑
3.1.2 形态学运算
3.2 瞳孔检测
3.2.1 瞳孔分割
3.2.2 瞳孔中心定位
3.2.3 特征点提取
3.3 特征匹配
3.3.1 双目视差
3.3.2 基础矩阵和核线
3.3.3 RANSAC算法流程
3.3.4 立体匹配简介
3.4 三维空间坐标
第4章 人眼精确跟踪
4.1 目标检测算法
4.1.1 帧差法
4.1.2 背景差分法
4.2 MEAN-SHIFT跟踪算法
4.2.1 Mean-Shift算法
4.2.2 Mean-Shift迭代过程
4.3 MEAN-SHIFT的改进算法
4.3.1 原理
4.3.2 实验结果与分析
第5章 系统测试与校准
5.1 系统定位校准
5.1.1 静态测试
5.1.2 动态测试
5.2 系统跟踪校准
5.2.1 系统实现
5.2.2 跟踪测试
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]眼压计专利申请综述[J]. 陈雨羲. 中国发明与专利. 2019(S2)
[2]基于改进轮廓提取的Hough变换椭圆检测方法[J]. 翟永立,丁雷,裴浩东. 现代电子技术. 2019(06)
[3]基于角点的双目视觉绝对定位研究[J]. 付朋,陈新度,吴磊. 电子测量与仪器学报. 2018(03)
[4]基于最大内切圆的椭圆孔组检测[J]. 宦海,黄凌霄,张雨,卢松. 计算机应用. 2015(04)
[5]一种快速精确的虹膜定位方法[J]. 吴建华,邹德旋,李静辉. 仪器仪表学报. 2007(08)
[6]基于角点特征的眼睛轮廓提取[J]. 谭华春,章毓晋,李睿. 中国图象图形学报. 2007(07)
[7]基于瞳孔检测的注视点跟踪系统[J]. 沈海平,冯华君,徐之海. 光电子·激光. 2005(08)
[8]干涉式非接触眼压计中AT89c51控制系统[J]. 谢颂贤,王林斗,李玉峰,祝升翔. 电子测量技术. 2004(05)
[9]眼跟踪技术[J]. 蔡国松,卢广山,王合龙. 电光与控制. 2004(01)
[10]头盔式眼动仪的标定与算法实现[J]. 赵乐军,王朝英,陈怀琛. 西安电子科技大学学报. 1998(05)
硕士论文
[1]基于双目视觉的运动目标识别与跟踪算法研究[D]. 张玉阳.兰州理工大学 2017
[2]基于双目立体视觉的眼球突出度测量方法研究[D]. 张帅.北京交通大学 2016
[3]人眼瞳孔精确跟踪算法研究[D]. 周永修.重庆理工大学 2016
[4]面向铁路线路视频的三维场景理解[D]. 吴洁.北京交通大学 2016
[5]基于机器视觉的眼球定位跟踪系统研究[D]. 杨翼驹.重庆理工大学 2015
[6]桌面式眼动跟踪系统研究[D]. 董大洼.中国科学技术大学 2014
[7]双目立体视觉系统中的深度信息提取[D]. 张芳萍.北京交通大学 2012
[8]数字近景摄影测量系统中相机校准和长度测量误差校准[D]. 甘晓川.中国计量科学研究院 2012
[9]眼动仪的设计与实现[D]. 张瑛.西安电子科技大学 2012
[10]基于双目立体视觉的三维定位技术研究与实现[D]. 齐庆磊.东北大学 2010
本文编号：3707227
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 眼球定位系统研究的背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 眼压测量技术研究现状
1.2.2 眼球定位技术研究现状
1.3 本文的研究内容及结构安排
第2章 系统原理与设计
2.1 双目视觉模型
2.1.1 成像原理
2.1.2 参考坐标系
2.1.3 摄像机的线性成像模型
2.2 双目摄像机标定
2.2.1 张正友标定法
2.2.2 标定实验与结果
2.3 总体方案设计
2.3.1 光源选择
2.3.2 摄像头选择
2.4 软件方案设计
2.4.1 人眼定位
2.4.2 人眼跟踪
第3章 人眼精确定位
3.1 预处理
3.1.1 图像平滑
3.1.2 形态学运算
3.2 瞳孔检测
3.2.1 瞳孔分割
3.2.2 瞳孔中心定位
3.2.3 特征点提取
3.3 特征匹配
3.3.1 双目视差
3.3.2 基础矩阵和核线
3.3.3 RANSAC算法流程
3.3.4 立体匹配简介
3.4 三维空间坐标
第4章 人眼精确跟踪
4.1 目标检测算法
4.1.1 帧差法
4.1.2 背景差分法
4.2 MEAN-SHIFT跟踪算法
4.2.1 Mean-Shift算法
4.2.2 Mean-Shift迭代过程
4.3 MEAN-SHIFT的改进算法
4.3.1 原理
4.3.2 实验结果与分析
第5章 系统测试与校准
5.1 系统定位校准
5.1.1 静态测试
5.1.2 动态测试
5.2 系统跟踪校准
5.2.1 系统实现
5.2.2 跟踪测试
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]眼压计专利申请综述[J]. 陈雨羲. 中国发明与专利. 2019(S2)
[2]基于改进轮廓提取的Hough变换椭圆检测方法[J]. 翟永立,丁雷,裴浩东. 现代电子技术. 2019(06)
[3]基于角点的双目视觉绝对定位研究[J]. 付朋,陈新度,吴磊. 电子测量与仪器学报. 2018(03)
[4]基于最大内切圆的椭圆孔组检测[J]. 宦海,黄凌霄,张雨,卢松. 计算机应用. 2015(04)
[5]一种快速精确的虹膜定位方法[J]. 吴建华,邹德旋,李静辉. 仪器仪表学报. 2007(08)
[6]基于角点特征的眼睛轮廓提取[J]. 谭华春,章毓晋,李睿. 中国图象图形学报. 2007(07)
[7]基于瞳孔检测的注视点跟踪系统[J]. 沈海平,冯华君,徐之海. 光电子·激光. 2005(08)
[8]干涉式非接触眼压计中AT89c51控制系统[J]. 谢颂贤,王林斗,李玉峰,祝升翔. 电子测量技术. 2004(05)
[9]眼跟踪技术[J]. 蔡国松,卢广山,王合龙. 电光与控制. 2004(01)
[10]头盔式眼动仪的标定与算法实现[J]. 赵乐军,王朝英,陈怀琛. 西安电子科技大学学报. 1998(05)
硕士论文
[1]基于双目视觉的运动目标识别与跟踪算法研究[D]. 张玉阳.兰州理工大学 2017
[2]基于双目立体视觉的眼球突出度测量方法研究[D]. 张帅.北京交通大学 2016
[3]人眼瞳孔精确跟踪算法研究[D]. 周永修.重庆理工大学 2016
[4]面向铁路线路视频的三维场景理解[D]. 吴洁.北京交通大学 2016
[5]基于机器视觉的眼球定位跟踪系统研究[D]. 杨翼驹.重庆理工大学 2015
[6]桌面式眼动跟踪系统研究[D]. 董大洼.中国科学技术大学 2014
[7]双目立体视觉系统中的深度信息提取[D]. 张芳萍.北京交通大学 2012
[8]数字近景摄影测量系统中相机校准和长度测量误差校准[D]. 甘晓川.中国计量科学研究院 2012
[9]眼动仪的设计与实现[D]. 张瑛.西安电子科技大学 2012
[10]基于双目立体视觉的三维定位技术研究与实现[D]. 齐庆磊.东北大学 2010
本文编号：3707227
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3707227.html
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