[发明专利]基于数字图像处理的瞳孔孔径对光反应自动测量装置

权利要求书

1.一种基于数字图像处理的瞳孔孔径对光反应自动测量装置，其特征在于，由均匀光刺激器、红外图像采集模块、瞳孔测量模块组成。计算机控制硬件电路以及LED光源阵列建立符合国际临床视觉电生理学会ISCEV标准的光刺激环境,即特定强度、颜色和持续时间的刺激光；红外摄像机和图像采集卡采集瞳孔图像到计算机内存；计算机瞳孔测量软件对瞳孔图像检测，判断瞳孔及测量孔径大小。

2.根据权利要求1所述的基于数字图像处理的瞳孔孔径对光反应自动测量装置，其特征在于，所述的均匀刺激光产生模块由放置在球式腔体内的硬件控制电路板，光源电路板和一个24V-0.5A的独立开关电源。专用控制电路板主要由主控制芯片STM32F101RBT6、连接在三个基于PWM和SMBus接口的LED驱动芯片TPS61195、与计算机串口通信模块SP3232E、电源指示灯、光源选择指示灯组成。光源电路板上有红色、白色、蓝色三种不同颜色的LED阵列，LED阵列采用圆盘式对称方式排列组成一个整体，使产生的光源能在球式腔体内均匀散射而形成均匀的刺激光环境。

3.根据权利要求1所述的基于数字图像处理的瞳孔孔径对光反应自动测量装置，其特征在于，所述的红外摄像机产生的红外光用于补偿球式腔体光线不足，使得采集红外瞳孔图像内容层次明显，信息多，增加可观看性。

4.根据权利要求1所述的基于数字图像处理的瞳孔孔径对光反应自动测量装置，其特征在于，瞳孔测量软件提取瞳孔孔径包括步骤：

1)图像滤波，过滤图像中孤立噪声；

2)图像均衡，调整因光照亮度较暗而图像灰度层次不足；

3)图像分割，采用图像灰度均值及其变化比例分离图像区域；

4)特征提取，计算图像局部区域特征；

5)瞳孔区域判别，依据提取特征判断是否瞳孔区域；

6)瞳孔参数提取，提取瞳孔孔径大小等参数。

5.根据权利要求1和4所述的基于数字图像处理的瞳孔孔径对光反应自动测量装置，其特征在于，所述的图像滤波采用改进中值滤波，在滤波模板移动过程中，仅动态的加入新的像素到统计模板中，并从统计模板中删除无用的像素，减少了运算量。

6.根据权利要求1和4所述的基于数字图像处理的瞳孔孔径对光反应自动测量装置，其特征在于，所述的图像均衡为采用加权的幂次变换法调整图像整体灰度分布范围，克服不同颜色、不同光强度的刺激光对图像成像质量的影响。

7.根据权利要求1和4所述的基于数字图像处理的瞳孔孔径对光反应自动测量装置，其特征在于，所述的基于图像灰度分割法针对传统最大类间方差法，采用递归方式求取最优分割阈值。

1)基于像素灰度的类间方差s_B(s)

s_B(s)=w_o(m_o-m)²+w_b(m_b-m)²

式中，w_o和w_b分别为目标和背景占图像的比例，μ_o、μ_b和μ分别为目标、背景及图像总体均值。

2)最大化方差灰度的类间方差s_B(s)，求解疑似目标图像区域的分割阈值Seg_Mean，是否满足递归算法终止条件，即当前阈值Seg_Mean与上一次计算所的疑似目标图像区域的分割阈值Image_Mean相比满足条件

|Image_Mean-Seg_Mean|Mean0<a]]>

Image_Mean=Seg_Mean

式中，a为前后两次迭代运算中灰度均值的变化比例，经验值分别为20%，Mean₀为全局图像灰度均值。

重复执行步骤1）和2），直至满足递归算法终止条件。