[發明專利]一種基于眼動信息的疾病分類系統

有效

• 申請號: 202010622526.9
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111714080B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 毛玉星;何映虹;劉露梅;肖雄;熊雄;陳學碩;李思謀
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: A61B3/113
• 分類號: A61B3/113
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 周玉玲

本發明涉及疾病診斷系統技術領域，公開了一種基于眼動信息的疾病分類系統，包括眼動特征提取系統、弱分類系統與強分類系統；眼動特征提取系統用于從受測者進行眼動試驗的眼動視頻中提取眼動特征向量；每完成所需眼動試驗，則總共提取m項眼動特征向量；弱分類系統包括與所述m項眼動特征向量一一對應的預先訓練完成的LSTM弱分類器，LSTM弱分類器用于計算單項眼動特征向量屬于各類疾病的屬性值；強分類系統用于對所述m項眼動特征向量進行聯合分類，并計算各類疾病的聯合分類概率。本發明解決現有技術對疾病診斷需要依賴透徹的先驗醫學知識的技術問題，針對多種疾病進行分類，功能不再單一，診斷更靈活，對人體無創，無傷害，實用性強，成本低。

技術領域

本發明涉及疾病診斷系統技術領域，具體涉及一種基于眼動信息的疾病分類系統。

背景技術

醫學研究表明，眼球運動涉及視神經、動眼神經、滑車神經等6對腦神經，眼動異常與多種心理活動、精神障礙和身體疾病相關。

從國內外研究來看，基于視頻采集的眼動圖像已經開展了相關研究，并取得了一定進展，但對人眼運動蘊含的豐富的生理和心里信息的挖掘還遠遠不夠，目前主要存在的局限性包括：

(1)主要研究停留在直觀的視線追蹤性能提升及人機交互應用；

(2)由于在機理上不明確，難于將眼動特征與疾病判別進行直接關聯，造成產品功能較為單一，用傳統的統計方法也難以對多疾病進行區分，且主要針對前庭疾病、眩暈癥等；

(3)自動分析功能較弱，多數應用只將直觀信息呈現給用戶，由研究者或醫生做出判斷，主觀性較強，實用性較差；

(4)設備價格昂貴，推廣難度大。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種基于眼動信息的疾病分類系統，解決現有技術對疾病診斷需要依賴透徹的先驗醫學知識的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：一種基于眼動信息的疾病分類系統，其特征在于：包括眼動特征提取系統、弱分類系統與強分類系統；

眼動特征提取系統用于從受測者進行眼動試驗的眼動視頻中提取眼動特征向量；每種眼動試驗均提取對應的一組眼動特征向量；每組眼動特征向量中的每一項特征向量，均由從相應眼動實驗的眼動視頻中的各圖像幀中提取的同種類型的眼動特征依次構成；完成所需眼動試驗，則總共提取m項眼動特征向量；

弱分類系統包括與所述m項眼動特征向量一一對應的預先訓練完成的LSTM弱分類器，LSTM弱分類器用于計算單項眼動特征向量屬于各類疾病的屬性值；屬性值即以單項眼動特征向量作為輸入的LSTM弱分類器的輸出值；

強分類系統用于對所述m項眼動特征向量進行聯合分類，并根據如下公式計算各類疾病的聯合分類概率：

式中，P^j表示第j類疾病的聯合分類概率，P_i^j表示第i項眼動特征向量屬于第j類疾病的屬性值，W_i^j表示第i個LSTM弱分類器對第j類疾病的分類能力規范值，i∈{1,2,...,m}，j∈{1,2,...,k}，k表示需要分類的疾病種類數。

進一步的，通過Sigmoid函數將LSTM弱分類器的分類能力值進行規范化，得到分類能力規范值：

式中，W_i^j表示第i個LSTM弱分類器對第j類疾病的分類能力規范值，表示第i個LSTM弱分類器對第j類疾病的分類能力值；

LSTM弱分類器的分類能力按如下公式定量評價：