[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有實(shí)時(shí)評(píng)估功能的兒童視功能訓(xùn)練康復(fù)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711207061.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107997933B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張益昕;童梅玲;王燕;牛紀(jì)輝;張旭蘋(píng);田曉波;王敏;陳可楠;王園園
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61H5/00
• 分類(lèi)號(hào): A61H5/00;A61B3/113
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

1.一種具有實(shí)時(shí)評(píng)估功能的兒童視功能訓(xùn)練康復(fù)系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括交互界面、訓(xùn)練模塊和評(píng)估模塊，交互界面設(shè)有顯示屏和攝像頭組；訓(xùn)練模塊提供訓(xùn)練康復(fù)任務(wù)，并通過(guò)交互界面呈現(xiàn)給待訓(xùn)練的兒童，交互界面通過(guò)攝像頭組實(shí)時(shí)記錄兒童進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)的眼部運(yùn)動(dòng)錄像并傳送給評(píng)估模塊，評(píng)估模塊對(duì)兒童的眼部運(yùn)動(dòng)進(jìn)行識(shí)別，生成相應(yīng)的評(píng)分和評(píng)語(yǔ)，并將其反饋至交互界面；所述評(píng)估模塊的工作流程如下：

（1）實(shí)時(shí)讀取交互界面記錄的眼部運(yùn)動(dòng)錄像；

（2）對(duì)眼部運(yùn)動(dòng)錄像進(jìn)行分析，通過(guò)眼球識(shí)別算法識(shí)別出眼球的移動(dòng)方向和軌跡；

所述眼球識(shí)別算法的步驟如下：

（21）讀取眼部運(yùn)動(dòng)錄像視頻幀；

（22）判斷該幀圖片中是否存在人臉，如果存在，采用人臉識(shí)別算法提取人臉，然后進(jìn)入步驟（23）；如果不存在，返回步驟（21）；

（23）以人臉圖像左下角為原點(diǎn)，以正右方向?yàn)閤 軸正方向、正上方向?yàn)閥軸正方向，在提取的人臉圖像上建立平面直角坐標(biāo)系，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得到眼部區(qū)域占人臉的比重特征：在x 軸方向?yàn)閰^(qū)域x 軸總長(zhǎng)度的0.15-0.85 之間，在y軸方向?yàn)閰^(qū)域y 軸總長(zhǎng)度的0.3-0.55 之間；基于此對(duì)人眼粗定位，框出兩眼所在的矩形區(qū)域；

（24）根據(jù)眼球顏色與人臉膚色、眼白區(qū)域的明顯差異，采用迭代閾值選擇算法確定一個(gè)閾值a；

（25）將閾值a 乘以統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)值g，得到精確閾值b，采用精確閾值b 對(duì)雙眼所在的矩形區(qū)域進(jìn)行分割二值化，得到二值化圖片A；

（26）利用形態(tài)學(xué)方法對(duì)二值化圖片A 進(jìn)行處理，先腐蝕后膨脹，去除與眼球部分灰度值近似的部分；

（27）找出二值化圖片A 中所有值為1 的連通區(qū)域，并根據(jù)連通區(qū)域的面積進(jìn)行排序；

（28）取面積最大的兩塊連通區(qū)域，即為兩只眼球，位于左邊的記為C1，位于右邊的記為C2；

（29）計(jì)算C1、C2 的重心O1、O2；

（210）分別以O(shè)1、O2 為出發(fā)點(diǎn)，計(jì)算從東、西、南、北、東南、東北、西南、西北八個(gè)方向到C1 和C2 區(qū)域邊緣的距離，并排序；分別選取距離最大的三個(gè)邊緣點(diǎn)進(jìn)行圓形擬合，用圓心修正C1、C2 的重心為O1’、O2’；

（211）對(duì)O1’、O2’進(jìn)行動(dòng)態(tài)軌跡跟蹤；

（3）讀取當(dāng)前訓(xùn)練康復(fù)任務(wù)的內(nèi)容；

（4）將步驟（2）得到的識(shí)別結(jié)果與當(dāng)前訓(xùn)練康復(fù)任務(wù)對(duì)應(yīng)的特征庫(kù)進(jìn)行匹配，得到匹配結(jié)果；

（5）根據(jù)匹配結(jié)果生成相應(yīng)的評(píng)分，并從評(píng)語(yǔ)庫(kù)中匹配出最佳評(píng)語(yǔ)，反饋至交互界面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1 所述具有實(shí)時(shí)評(píng)估功能的兒童視功能訓(xùn)練康復(fù)系統(tǒng)，其特征在于：利用兩眼所在的矩形區(qū)域的灰度分布和眼球占矩形區(qū)域的灰度比重反推分割閾值，通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，該分割閾值與迭代閾值選擇算法計(jì)算出來(lái)的閾值比值在0.35-0.45 之間，取該閾值比值區(qū)間的平均值0.4 作為步驟（25）所述統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1 所述具有實(shí)時(shí)評(píng)估功能的兒童視功能訓(xùn)練康復(fù)系統(tǒng)，其特征在于：步驟（4）中所述特征庫(kù)和步驟（5）所述評(píng)語(yǔ)庫(kù)均來(lái)自于臨床經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家?guī)臁?/p>

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3 中任意一項(xiàng)所述具有實(shí)時(shí)評(píng)估功能的兒童視功能訓(xùn)練康復(fù)系統(tǒng)，其特征在于：所述訓(xùn)練模塊提供的訓(xùn)練康復(fù)任務(wù)包括刺激、凝視、追視、轉(zhuǎn)移和手眼協(xié)調(diào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3 中任意一項(xiàng)所述具有實(shí)時(shí)評(píng)估功能的兒童視功能訓(xùn)練康復(fù)系統(tǒng)，其特征在于：訓(xùn)練康復(fù)任務(wù)所使用的圖案的形狀、顏色、尺寸、切換速度、個(gè)數(shù)和運(yùn)動(dòng)變化模式均有多種選擇。