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基于图像处理的高精度瞳孔尺寸测量系统设计

基于图像处理的高精度瞳孔尺寸测量系统设计

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作者：周鹏超重庆大学

学位级别：硕士

在现代医学中,某些眼科手术以及检查对瞳孔尺寸有明确要求。检测瞳孔尺寸的传统方式是使用瞳孔尺进行测量,然而这种方式存在精度不高、前后读数误差较大以及受医生经验影响较大等问题。为了解决这些问题,相关瞳孔计应运而生。目前相关... 详细信息

在现代医学中,某些眼科手术以及检查对瞳孔尺寸有明确要求。检测瞳孔尺寸的传统方式是使用瞳孔尺进行测量,然而这种方式存在精度不高、前后读数误差较大以及受医生经验影响较大等问题。为了解决这些问题,相关瞳孔计应运而生。目前相关瞳孔计产品大都是国外产品且价格昂贵,国内医院使用率极低,普遍采取传统瞳孔尺方式进行测量。此外国内相关瞳孔尺寸提取的研究也较少。基于此需求,本文设计了一个瞳孔尺寸提取系统,实现对瞳孔实际尺寸的在线提取,以改善传统瞳孔尺寸测量方式存在的问题。论文以现代医学中瞳孔尺寸检测为研究对象,结合未来生物安全和AR/AI等领域的潜在需求,分析了瞳孔尺寸提取的必要性,通过进行需求分析和方案设计,提出了一种基于图像处理的瞳孔尺寸提取方案。方案由瞳孔图像尺寸提取、实际尺寸换算和系统软件设计三部分构成。针对瞳孔图像的光斑干扰问题,使用双线性插值和形态学操作进行消除,之后使用直方图双峰法优化瞳孔边界,并依次通过改进的区域生长、Canny边缘识别和基于最小二乘法的椭圆拟合,得到图像中瞳孔的尺寸;实际尺寸换算部分结合相机成像原理,经过公式推导和相机标定确定了图像尺寸和实际尺寸的换算公式,并通过对其影响因素的分析,对公式进行了修正;最终在基于Pyqt5的系统软件上实现了瞳孔实际尺寸的在线测量和离线测量,实现了系统预设功能。通过对系统进行实测,根据实测数据从精确度、可重复性以及相关测量方式对比三个角度对系统性能进行结果分析,得到了所设计瞳孔提取系统测量精确度0.2mm、可重复性误差小于0.15mm的结论。本文为瞳孔尺寸提取系统的设计提供了一种参考。

关键词：瞳孔测量光斑消除瞳孔分割精度修正

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