Программа для распознавания вращательных движений глаз

При исследовании движений глаз выделяют три основных типа: горизонтальные, вертикальные и вращательные. В англоязычной литературе для вращательных движений применяется определение "torsional" (т.е. вращательное) или "3D" (указывая на ещё одно измерение в дополнение к двум имеющимся). Вариант "3D" подразумевает, что движения зрачка нельзя описать только горизонтальными и вертикальными перемещениями, поэтому использование термина "3D" можно считать вполне оправданным.

Сложность задачи определения вращательных движений зрачка на порядок выше по сравнению с задачей распознавания границы зрачка. Если задача распознавания зрачка решена на отлично (что совсем не просто), то лишь после этого можно приступать к решению задачи о вращательных движениях. Надо сказать, что в этом случае требования к качеству изображения более жёсткие. Недостаточная резкость или контрастность полученного изображения зрачка может привести к тому, что регистрировать вращательные движения глаз будет технически невозможно, поскольку все алгоритмы основаны на измерении перемещений контрастных участков радужной оболочки глаза. Поэтому для определения вращательных движений необходимо, чтобы был достаточно отчётливо виден узор радужной оболочки. В системах биометрической идентификации человека (которые не дают 100% надёжности) для регистрации узора радужной оболочки используется фотоаппарат со вспышкой, а в данном случае аналогичную задачу приходится решать с помощью ИК видеокамеры с ИК подсветкой, причём в непрерывном режиме.

Описание методики

Вращательные движения глаз обычно не встречаются у здоровых людей в чистом виде, но, тем не менее, их можно зарегистрировать. Для этого применяется следующая методика:

• пациент надевает маску со встроенными ИК видеокамерами, садится прямо и врач начинает запись видеосигнала с обоих глаз (или с одного)
• в течение 30 секунд пациент сидит прямо
• пациент наклоняет голову влево под углом 45 градусов и держит её в таком положении в течение 30 секунд
• пациент наклоняет голову вправо под углом 45 градусов и держит её в таком положении в течение 30 секунд
• пациент выравнивает голову и сидит прямо в течение 30 секунд

Последовательность движений, величины углов и длительности отдельных фаз могут изменяться врачом, но основная идея остаётся прежней. При такой методике возникают вращательные движения зрачка и их можно зарегистрировать. Эта методика может использоваться в различных тестах при видео диагностике вестибулярного аппарата.

Принцип работы алгоритма измерения поворота зрачка

• Получение изображения (кадра) от видеокамеры и его оцифровка
• Распознавание зрачка
• Распознавание радужной оболочки
• Разбиение радужной оболочки на сегменты
• Выделение контрастных участков на разных сегментах
• Поиск поворота, совмещающего контрастные участки разных сегментов