探析眼动视频图像处理与跟踪系统研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文眼动视频图像处理与跟踪系统研究姓名：周薇申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：夏洪山20070101南京航空航天大学硕士学位论文摘要近年来准分子激光角膜屈光手术技术迅速发展，此技术通过对角膜进行切削、改变角膜的形状来矫正人眼的屈光不正，已被证实是一种安全有效的方法。定位人眼瞳孔的中心位置是计算角膜切削量的基础，定位的精确性对术后的矫正效果有很大影响。论文在研究准分子激光视觉矫正设备中眼球跟踪系统的基础上，根据实际需求对其进行改进，通过数字图像处理技术定位瞳孔中心

2、，从而使定位更精确；同时添加了相应的硬件设备，使其可以在视频上显示眼球跟踪的情况。论文主要内容如下：1．研究了准分子激光治疗仪中现有的眼球跟踪系统，对该系统改进进行了总体设计，并对各模块进行了详细设计；2．着重研究了视频图像采集的基础——VFW(VideoForWindows)体系结构中的AVICap子集；3．运用了数字图像处理中的多种算法求取瞳孔中心，对其进行了分析比较，并在系统中选用了性能最佳的算法；4．研究了驱动步进电机的方法，使瞳孔中心与激光的切削中心重合后，在视频中显示了眼跟踪器的工作情况。对

3、眼球跟踪器的改进与开发，提高了准分子激光角膜屈光手术的安全性和可预测性。实验证明，利用图像处理方法得到的瞳孔中心满足精度要求，在视频中显示眼球跟踪情况的速度也满足要求。关键词：准分子激光，图像处理，瞳孔中心，眼动跟踪i眼动视频图像处理与跟踪系统研究ABSTRACTExcimerlasercornealrefractivesurgeryhasdevelopedrapidlytheseyears.Itcancorrectrefractiveerrorbychangingtheshapeofthecornea

4、lthroughlaserablation,andithasbeenprovedtobeasafeandeffectivemethodforrefractiveerrorcorrection.Locatingthecenterofpupilareainhumaneyewasfundamentaltocalculateablationprofile,andtheaccuracyofthelocationworkhasamajoreffectoncurativeeffect.Thepaperfirststu

5、diedtheexistingeye–trackingsystemintheexcimerlaseraberrationcorrectionsystem,andthenmadesomeimprovementsonitbasedonrealdemands.Digitalimageprocessingwasappliedtomakethelocatingworkmoreaccurateandsomehardwarewasaddedtodisplaythetrackingworkonvideo.Mainres

6、earchachievementsofthispaperareasfollowing:1.Theexistingeye-trackingsystemintheexcimerlaseraberrationcorrectionsystemwasstudied.Thegeneraldesignofitsimprovementanddetaileddesignofeachmodulewascarriedout.2.TheAVICap,whichisasubclassofVFW(VideoforWindows)h

7、ierarchy,wasstudiedanditwasthebasisofvideoimageacquisition.3.Severalmethodsindigitalimageprocessingforcalculatingthepupillarycenterwerepresentedandacomparativestudyontheircalculatedresultswasgiven,thebestmethodwasselectedtoapplyinthesystem.4.Themethodsus

8、edtodrivethestepmotortocoincidethepupillarycenterandexcimerlaser,werediscussed.Afterthecoincidencework,theoperationoftheeye-trackingsystemwasdisplayedinvideoimages.Theimprovementanddevelopmentoftheeye-trackingsystemadvance