基于深度学习和双目视觉的头部自由遥测式瞳孔计研究
发布时间：2021-10-31 10:28
瞳孔直径的变化与神经系统活跃性直接关联,可以反应出许多重要的人体信息状态,应用在疲劳驾驶、疾病诊断以及人机交互等各个领域。近些年来随着硬件处理速度的加快和计算机视觉算法的飞速发展,瞳孔计在娱乐、交通和医疗等领域的应用也越来越广泛。远程头部自由式瞳孔计具有非接触、快捷等特点,具有广阔的研究与应用前景。然而,当前的远程头部自由式瞳孔计容易受到环境光的干扰、人眼追踪速度慢、测量瞳孔直径时会产生畸变误差而且使用前需要繁琐的校正流程。本文针对这些问题建立了基于深度学习的双目视觉测量模型,提高了系统的测量速度和精度,提高了系统的抗环境光干扰能力,同时无需每次使用前进行校正。主要的研究内容和成果如下:首先,搭建瞳孔计实验平台。在工作人员正常工作时,运行实验平台,采集人员的图像数据。根据工作距离、角度和处理速度等要求,进行硬件和软件的选型。硬件主要包括工业相机、近红外光源和工作站等。软件主要包括操作系统、编程语言和编译软件等。其次,针对环境光干扰问题,提出一种改进的YOLO V2的深度学习近红外人眼检测算法。基于SqueezeNet的思想设计轻量化的特征提取网络,并将非极大值抑制替换为非最大值抑制,实...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
瞳孔计框架
第二章头部自由遥测式瞳孔计实验平台设计112.2头部自由遥测式瞳孔计实验平台硬件搭建本部分介绍双目摄像系统的硬件结构，如图2-2所示。它主要由两个工业相机、两个镜头、一个相机支架系统，两个可见光截至近红外（NearInfrered，NIR）滤光片、一个近红外照明光源和一个工作站组成。双目相机负责采集人脸图像，镜头负责成像到CDD上，不同焦距的镜头具有不同的成像距离和视野范围，相机支架系统负责调整相机的高度和角度以便于进行摄像，可见光截至近红外滤光片负责镜头滤光，主要是滤去可见光，并保留近红外光，目的是产生亮瞳或暗瞳效应，工作站亦可称之为上位机系统，主要负责接收底层传输的数据（双目相机），并进行结果实时显示，起到人机交互作用。我们参考各个部分功能需求进行系统硬件选型，具体型号参见后面各个小节。图2-2双目摄像系统的硬件结构（CMOS：工业相机器；L：镜头；F：红外滤光片）2.2.1工业相机系列选型在工业相机选择方面，我们首先考虑了工作环境需求，将工作距离定为37cm左右，视野角度限定为最大45°左右，最终，我们选取大恒图像的USB接口行
天津大学硕士学位论文12曝光CMOS工业数字摄像机，具体型号为MER-130-30UM-L，该款相机属于超紧凑型产品，极为轻巧坚固，采用1/1.8“行曝光CMOS传感器芯片，MiniUSB2.0接口，分辨率为1280×1024，最大采集速率为30fps，具有多种工作模式，同时价格极具竞争力，镜头选取COMPUTAR工业定焦镜头，焦距为12mm，光圈范围为F1.4～F16，如图2-3所示。图2-3大恒工业数字摄像机（左）和COMPUTAR工业定焦镜头（右）2.2.2近红外光源及滤光片选型我们的系统采用近红外光源进行照明，照明光源选取波长为850nm的近红外方形照明光源，包括96个近红外发光二极管，功率2W，对人体无害，在850nm这个频段，瞳孔和虹膜之间的差异最为明显。与之相对应的，我们选取0.9mm红外通过可见光截止滤光片安装在镜头前方。滤光片的具体滤光属性如下：800nm至1600nm的透射率约为90％，780nm至800nm的透射率约为40％，400nm至780nm的透射率小于2％，如图2-4所示。图2-4近红外率光膜（左）和近红外光源（右）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ARM9的嵌入式手持瞳孔测量仪设计[J]. 田海军,杨婷,赵杨辉. 现代电子技术. 2017(12)
[2]基于改进图割的超声瞳孔图像分割与直径测量[J]. 周亚丽,高玉芝,周浩,周密,郑音飞. 中国生物医学工程学报. 2015(04)
[3]瞳孔检测仪的研究及其光学系统设计[J]. 王怀军,田野,方志良. 光子学报. 2008(08)
[4]远红外瞳孔测量仪对屈光手术患者适应度的评估[J]. 宋慧,汤欣,袁佳琴. 中国实用眼科杂志. 2005(09)
本文编号：3467965
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
瞳孔计框架
第二章头部自由遥测式瞳孔计实验平台设计112.2头部自由遥测式瞳孔计实验平台硬件搭建本部分介绍双目摄像系统的硬件结构，如图2-2所示。它主要由两个工业相机、两个镜头、一个相机支架系统，两个可见光截至近红外（NearInfrered，NIR）滤光片、一个近红外照明光源和一个工作站组成。双目相机负责采集人脸图像，镜头负责成像到CDD上，不同焦距的镜头具有不同的成像距离和视野范围，相机支架系统负责调整相机的高度和角度以便于进行摄像，可见光截至近红外滤光片负责镜头滤光，主要是滤去可见光，并保留近红外光，目的是产生亮瞳或暗瞳效应，工作站亦可称之为上位机系统，主要负责接收底层传输的数据（双目相机），并进行结果实时显示，起到人机交互作用。我们参考各个部分功能需求进行系统硬件选型，具体型号参见后面各个小节。图2-2双目摄像系统的硬件结构（CMOS：工业相机器；L：镜头；F：红外滤光片）2.2.1工业相机系列选型在工业相机选择方面，我们首先考虑了工作环境需求，将工作距离定为37cm左右，视野角度限定为最大45°左右，最终，我们选取大恒图像的USB接口行
天津大学硕士学位论文12曝光CMOS工业数字摄像机，具体型号为MER-130-30UM-L，该款相机属于超紧凑型产品，极为轻巧坚固，采用1/1.8“行曝光CMOS传感器芯片，MiniUSB2.0接口，分辨率为1280×1024，最大采集速率为30fps，具有多种工作模式，同时价格极具竞争力，镜头选取COMPUTAR工业定焦镜头，焦距为12mm，光圈范围为F1.4～F16，如图2-3所示。图2-3大恒工业数字摄像机（左）和COMPUTAR工业定焦镜头（右）2.2.2近红外光源及滤光片选型我们的系统采用近红外光源进行照明，照明光源选取波长为850nm的近红外方形照明光源，包括96个近红外发光二极管，功率2W，对人体无害，在850nm这个频段，瞳孔和虹膜之间的差异最为明显。与之相对应的，我们选取0.9mm红外通过可见光截止滤光片安装在镜头前方。滤光片的具体滤光属性如下：800nm至1600nm的透射率约为90％，780nm至800nm的透射率约为40％，400nm至780nm的透射率小于2％，如图2-4所示。图2-4近红外率光膜（左）和近红外光源（右）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ARM9的嵌入式手持瞳孔测量仪设计[J]. 田海军,杨婷,赵杨辉. 现代电子技术. 2017(12)
[2]基于改进图割的超声瞳孔图像分割与直径测量[J]. 周亚丽,高玉芝,周浩,周密,郑音飞. 中国生物医学工程学报. 2015(04)
[3]瞳孔检测仪的研究及其光学系统设计[J]. 王怀军,田野,方志良. 光子学报. 2008(08)
[4]远红外瞳孔测量仪对屈光手术患者适应度的评估[J]. 宋慧,汤欣,袁佳琴. 中国实用眼科杂志. 2005(09)
本文编号：3467965
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3467965.html
