基于双摄像机瞳孔距离定位研究

发布时间：2021-09-05 01:45

　　针对在眼底筛查仪器进行眼底成像诊断过程中的瞳孔自动识别、距离定位问题,提出了一种基于双摄相机对瞳孔进行距离定位的方法,在红外LED（中心波长850nm）光照环境下,通过左右摄像头分别捕获两张图像,利用背景与瞳孔的像素值之间的巨大差异,经过中值滤波、阈值分割、形态学运算等图像预处理,获得瞳孔轮廓边缘,再进行最小二乘法椭圆拟合,求得椭圆中心点坐标,然后使得瞳孔处于两个摄像机的基线中线上,最后根据透镜成像原理求得两摄像机基线与眼球的距离,从而实现对瞳孔中心距离定位,实验结果表明,瞳孔距离定位误差为±2mm以内。 

【文章来源】：仪器仪表用户. 2020,27(11)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图1 双目摄像机透镜成像原理系统模型

在近红外LED（中心波长850nm）光照环境下，可以清晰地分辨瞳孔与虹膜的边缘，两台摄像机从不同的角度采集图片，由于在采集瞳孔图片的过程中存在着反射光斑，并且眼睑、睫毛方面会对瞳孔进行部分遮盖，还有由于拍摄角度问题，瞳孔的形状近似于椭圆，这些因素都会影响到瞳孔中心位置的定位。首先，要对采集的图片进行预处理，先进行中值滤波对图片进行去噪，能有效地保留后续处理所需的信息；由于采集的图像中，瞳孔灰度值低于人脸其他部位，采取阈值分割可以有效地将瞳孔与人类其他部位进行区分，然后对图像进行图像二值化处理，筛选出瞳孔轮廓；对瞳孔进行面积计算，设定阈值将背景与小面积的光斑移除；再利用canny边缘检测算法[13]进行边缘细化，最后利用最小二乘法椭圆拟合轮廓，并将椭圆中心作为瞳孔中心；将双目相机的中轴线对准瞳孔，设置偏移量k=Δxl-Δxr，设Δxl为左图像圆心横坐标xl与图像中心点横坐标的差值，Δxr为右图像圆心横坐标xr与图像中心点横坐标的差值，由于双目相机左右对称，则当偏移量k不满足设定时，步进电机带动位移平台进行前后方向的移动，判定当k与预设值的差值在误差允许范围内时，步进电机停止工作。2.1 图像预处理

本方法只针对当瞳孔位于两摄像机基线的中线上的情况下，在此情况下探索瞳孔到基线的距离，拍摄将左右图像瞳孔中心点重合位置设为标准点，本装置采集图像大小为640×480通过图像预处理后，求得左图像瞳孔中心点与右图像瞳孔中心点如图4所示，得到左右瞳孔中心的坐标，由式（3）和式（4）可得出偏移量Δx，通过偏移量转换为步进电机电信号，从而控制位移平台达到预设定位点。则电机转动参数的表达式为：3 实验结果及分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]瞳孔中心点自动定位与对准装置[J]. 王晶,高峰,李婉越,史国华.  光学精密工程. 2019(06)
[2]一种自适应的Canny边缘检测算法[J]. 宋人杰,刘超,王保军.  南京邮电大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]基于贝叶斯推理的多尺度双目匹配方法[J]. 曾灿灿,任明俊,肖高博,殷跃红.  光学学报. 2017(12)
[4]基于双目视觉的显著性目标检测方法[J]. 李庆武,周亚琴,马云鹏,邢俊,许金鑫.  光学学报. 2018(03)
[5]彩色视网膜眼底图像血管自动检测方法[J]. 黄文博,王珂,燕杨.  光学精密工程. 2017(05)
[6]基于瞳孔定位的单目测距系统[J]. 李贤辉,高盈,钱恭斌.  智能计算机与应用. 2016(02)
[7]病理性近视黄斑出血的眼底荧光素血管造影、吲哚青绿血管造影及相干光断层扫描的影像学改变分析[J]. 郑瑜,沙翔垠,姚达强,郭露萍,吴兴萍.  临床眼科杂志. 2014(04)
[8]基于双目视觉的医疗机器人摆位系统测量方法[J]. 董峰,孙立宁,汝长海.  光电子.激光. 2014(05)
[9]基于变分模型的单目视觉三维重建方法[J]. 贾松敏,王可,李秀智,徐涛.  光学学报. 2014(04)
[10]一种新的目标图像自适应阈值分割算法[J]. 曾万梅,吴庆宪,姜长生.  电光与控制. 2009(05)

博士论文
[1]扫频光学相干层析成像方法与系统研究[D]. 吴彤.浙江大学 2011



本文编号：3384427