[发明专利]一种基于眼动特征的结肠镜操作困境智能鉴别系统

权利要求书

1.一种基于眼动特征的结肠镜操作困境智能鉴别系统，其特征在于，包括：

信息采集模块：用于采集受试者在结肠镜仿真操作过程中观察显示屏幕有效区域的眼动信息；

特征构建模块：用于根据采集的眼动信息，针对结肠镜视野正常与视野丢失两种情况，构建具有显著特异性的眼动特征空间；

特征增强模块：用于构建深度卷积生成式对抗网络，分别根据视野正常与视野丢失两种情况下的真实眼动特征进行生成扩展，得到增强眼动特征；

困境鉴别模块：用于构建长短时记忆神经网络，利用视野正常与视野丢失两种情况下的真实眼动特征与增强眼动特征组成训练集，对长短时记忆神经网络进行训练，得到结肠镜操作困境智能鉴别模型。

2.根据权利要求1所述的基于眼动特征的结肠镜操作困境智能鉴别系统，其特征在于，所述信息采集模块，具体用于建立覆盖时间标签、眼动事件类型、凝视点坐标、扫视角度、双眼瞳孔尺寸的眼动测量指标体系，其中，所述眼动事件类型包括凝视和扫视；基于所述眼动测量指标体系，通过眼动追踪系统采集训练者在内镜仿真模拟训练系统上进行结肠镜操作的眼动数据。

3.根据权利要求2所述的基于眼动特征的结肠镜操作困境智能鉴别系统，其特征在于，所述信息采集模块还包括：

预处理模块，用于对采集到的眼动数据进行预处理，获得结肠镜仿真操作过程中训练者的眼动信息；其中，

所述预处理模块，具体用于对采集到的眼动数据进行基于小波变换的低通滤波，保留100Hz以下信号；依据凝视点坐标位置，剔除脱离结肠镜有效显示区域的眼动数据；根据结肠镜视频信息，将训练者操作过程中的视野正常与视野丢失片段进行自动分割。

4.根据权利要求3所述的基于眼动特征的结肠镜操作困境智能鉴别系统，其特征在于，所述特征构建模块，用于根据预处理后的眼动信息，提取结肠镜操作过程中的真实眼动特征，构建眼动特征空间。

5.根据权利要求1所述的基于眼动特征的结肠镜操作困境智能鉴别系统，其特征在于，所述具有显著特异性的眼动特征，包括：眼动时频特征、扫视幅度特征、凝视区域分布特征，以及瞳孔放缩特征；其中，

特异性眼动时频特征包括：视野正常及视野丢失的片段时长；在片段中的扫视时长、扫视次数、凝视次数；

特异性扫视幅度特征包括：在片段中的平均扫视幅度和扫视幅度大于2.5度的频次累计占比；

特异性凝视区域分布特征包括：在片段中凝视转移距离在[0，75]像素内的频次累计占比；

特异性瞳孔放缩特征包括：在片段中双眼瞳孔的调节幅度、双眼瞳孔调节幅度在[55%,100%]的频次累计占比、双眼瞳孔调节幅度频次累计占比最大的区间；双眼瞳孔分别在片段的扫视和凝视过程中的调节幅度。

6.根据权利要求1所述的基于眼动特征的结肠镜操作困境智能鉴别系统，其特征在于，所述特征增强模块，具体用于将构建的眼动特征空间中具有显著特异性的真实眼动特征进行拼接，形成多维特征矩阵；根据多维特征矩阵构建眼动特征生成器，将随机噪声进行拟合初步生成眼动特征；构建眼动特征判别器，将初步生成的眼动特征与多维特征矩阵中的真实眼动特征进行判别比较，计算其损失函数，反馈给生成器；根据反馈结果优化生成器权重，将初步生成的眼动特征进行进一步拟合并再次判别，反复迭代，直到分别针对视野正常与视野丢失两种情况生成符合判别器要求的眼动特征为止。

7.根据权利要求6所述的基于眼动特征的结肠镜操作困境智能鉴别系统，其特征在于，所述特征增强模块还包括：

增强特征的可视化验证模块，用于对生成特征的有效性及多样性进行可视化验证；其中，

所述增强特征的可视化验证模块，具体用于构建t分布随机近邻嵌入算法，将真实眼动特征及生成的增强眼动特征映射到二维平面中，直观地验证二者的分布及混叠情况。