Введение 4
Глава 1 Анализ существующего уровня развития автоматизированных систем регистрации параметров зрачков глаза человека 5
1.1 Общая постановка задачи измерения зрачковых реакций человека 5
1.2. Выбор оборудования для системы регистрации и измерения диаметра зрачка 9
1.3 Анализ алгоритмов для определения границ зрачка глаза 15
1.4 Описание алгоритма поиска границ зрачка с применением языка
программирования Python 21
Глава 2 Разработка системы и алгоритмов измерения диаметра зрачка
глаза человека 25
2.1 Разработка аппаратной части системы 25
2.2 Разработка алгоритма измерения диаметра зрачка на LabVIEW ... 29
2.2.1. Построение гистограммы яркостей изображения 29
2.2.2. Алгоритм определения порога бинаризации изображения глаза 30
2.2.3. Алгоритм определения границ локальной области зрачка по
гистограмме количества единичных пикселей 33
2.2.4. Алгоритм уточнения порога бинаризации в локальной области 36
2.2.5. Алгоритм измерения диаметра зрачка 38
2.3 Разработка алгоритма измерения диаметра зрачка на Python 39
Глава 3 Проведение тестовых измерений 43
3.2 Использование языка программирования Python 43
Заключение 48
Список литературы 49
Одно из полезных применений алгоритмов машинного зрения - это возможность определять скорость реакции нервной системы человека по реакции зрачка на свет. Это может использоваться для оценки адекватности человека, его готовности к сложной, опасной и ответственной работе (пилот самолета, оператор АЭС, диспетчер метро и т.п.).
Ещё в конце XVII века врачи начали замечать, что пациенты в разных состояниях по-разному реагируют на свет. Спустя почти 300 лет исследования подхватил Экхард Хесс, который также сделал вывод, что на скорость реакции зрачка влияет усталость и виды мысленного напряжения перед оценкой. В целом - скорость расширения зрачка после вспышки света (адаптации к темноте) может служить мерилом степени возбуждения нервной системы. В 1982 году Хесс же доказал, что зрачки больше раскрываются, когда вы смотрите на предмет, который вам интересен. Показывал он испытуемым -мужчинам, конечно, фото девушек. Потом постепенно перешли к более тонким материям - любимой еде, кандидату от своей партии и так далее. Потом перешли к измерению ментальной нагрузки. Чем интенсивнее человек думает, тем медленнее расширяются зрачки. Тогда мозг «нагружали» арифметикой. Сегодня бы мы сказали, что процессы параллелятся, и когда вычислительная мощность мозга чем-то занята, оценка окружающего состояния по освещению ведётся медленнее. Осталось недоказанным предположение, что расширенные зрачки служат одним из аттракторов в невербальной коммуникации.
Ещё позднее стали появляться исследования, численно связанные с влиянием на зрачковый рефлекс различных видов мысленного напряжения (внимательное рассмотрение предметов, проведение вычислений в уме) и нервных расстройств (депрессия, повышенная возбудимость и т.д.).
Основной целью данной работы является разработка программного обеспечения позволяющее обрабатывать видеоизображение, автоматически выделять границы зрачка, производить вычисление диаметра зрачка.
В результате проделанной работы была разработана система регистрации и алгоритм измерения диаметра зрачка глаза человека, реализованный в среде LabVIEW и на языке программирования Python. Испытания, проведённые с помощью разработанной системы, позволили определить временные характеристики реагирования зрачка на визуальный стимул в виде импульсного излучения белого цвета. Разработанная система и алгоритм могут найти применение при исследовании зрачковых реакций на другие визуальные стимулы, например, тестовые изображения или видеозаписи.
