[发明专利]一种头盔式无线视频眼动仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线视频眼动仪，特别涉及一种综合应用嵌入式系统，图像压缩技术、无线局域网技术、眼球跟踪技术的头盔式无线视频眼动仪，应用带有红外LED照明的摄像头获得眼动视频，经过解码后由数字信号处理器（DSP）芯片完成图像压缩，通过WIFI模块传输到无线局域网内的主计算机实现眼球定位跟踪，并接收主机发送的控制信号，产生相应的视觉刺激动态图像，由安装在头盔上视频眼镜显示，以完成多种试验项目的测试。

背景技术

随着图像分析技术的发展，眼球定位与跟踪技术已逐渐成熟并实用化。应用眼动信息可进行多种心理和生理测试。通过眼球定位可进行视线追踪，实现人机交互；一些学者通过提取人在阅读过程中的眼球运动特征可以进行人的性格及心理分析；“眼睛是心灵的窗户”，通过受试者对敏感的视觉刺激信息的反应，还可以进行眼球运动和瞳孔收缩与扩张分析，实现“测谎”等多种应用。

在生理疾病测试方面，眼动分析也逐渐显现出其应用价值。尤其是通过对眼球震动(眼震，Nystagmus)信号分析，可以实现对多种眼科、内耳、前庭与中枢神经疾病的检测。在医学上，眼震是一种不自主的、有节律性的、往返摆动的眼球运动，常由视觉系统、眼外肌、内耳迷路及中枢神经系统的疾病引起，患者临床表现为弱视、斜视、视觉疲劳、代偿头位、休息眼位及立体视觉锐度减弱等症状，还常常伴发于遗传性白化病、全色盲，也可能伴发于先天性白内障的形成过程中，发病率高，危害严重。医学研究表明，眼震症状与老年痴呆、帕金森综合症、癫痫、内耳与中枢神经疾病、眩晕症、平衡功能障碍等疾病有着密切关系。近年来，眼震检查方法逐渐成为这些疾病的重要诊断手段。

目前，国际上已有多款视频眼震电图(Videonystagmography,VNG)仪问世，最具代表性的有美国EDI公司生产的House牌VNG，采用红外视频摄像的方法直接录取眼震运动影像，通过计算机数字图像处理，实时观测分析眼震波相关参数，能够为眼震记录提供一种全新的、无接触、无损伤、无背景噪声和高清晰度影像的检测方法；法国Synapsys公司生产的VNG产品，可以对受试者进行扫视试验、平稳跟踪试验、旋转试验、位置和自发眼震试验、凝视试验、Dix-Hallpike及温度实验等多种测试，在欧洲具有较大的市场份额。

目前，国际上VNG仪器由于设计思路和当时的技术限制，在应用上有一定缺陷，主要表现在：在信号采集环节采用有线传输，仪器不可避免存在多条线缆连线，造成使用不便，部分新的试验方案无法实施；在显示方面采用大屏幕投影或LED灯制做显示屏，需要受试者头部位置相对固定；在眼震分析方面多采用眼球运动的振幅、频率信息，没有充分分析眼震的能量和统计信息，造成眼动特征提取方面存在薄弱环节。

为此，本发明设计了一种头盔式无线视频眼动仪，设计目标为无线、小型、轻便、易用、可靠。为此，采用TI公司的Davinci DM6446双核处理器作为核心芯片，该处理器包括一个297MHz的ARM926E-J内核和一个594Mhz的C64x DSP内核，支持Linux2.6操作系统，可以运行各种音视频编解码算法。应用带有红外LED照明的摄像头获得眼动视频，经过解码后由C64x DSP内核采用H.264标准完成图像压缩，通过WIFI模块传输到无线局域网内的主计算机实现眼球定位跟踪。ARM926E-J内核运行Linux操作系统实现各种控制功能，接收主机发送的控制信号，产生各种试验项目所需的视觉刺激动态图像，由安装在头盔上视频眼镜显示，实现仪器的一体化独立设计。

发明内容

针对现有各种眼动仪的缺陷，本发明设计了一种头盔式无线视频眼动仪。应用嵌入式系统和无线局域网技术，对图像信号采集、压缩、传输、显示和控制等功能模块和部件进行一体化设计，实现眼动仪无线、小型、便携的功能。

一种头盔式无线视频眼动仪，包括头盔和设置在所述头盔里的核心电路板、显示系统及至少一个摄像系统。

其中：所述核心电路板包括电池电源、视频编码、至少一个视频解码、处理器、DC-DC、无线传输模块和存储器；所述电池电源直接给显示系统和摄像系统供电，电池电源还通过DC-DC转换后给处理器供电。

处理器将存储器存储的动态视觉刺激图像通过视频编码后，由显示系统显示。

摄像系统获取由显示系统显示的动态视觉刺激图像后的眼动模拟视频信号，由视频解码转换为Y、Cr、Cb数字信号，经处理器的视频接口输入处理器；处理器对该数字信号压缩（采用H.264视频压缩标准）后通过无线传输模块向外发送。