机器视觉算法最有趣的应用之一是能够通过瞳孔对光的反应来确定人的神经系统的反应速率。
这可以用来评估一个人的适当性，他是否准备进行复杂，危险和负责任的工作（飞机驾驶员，NPP运营商，地铁调度员等）。
以前，“ ping”是瞳孔对手电筒的简单反应。 例如，一辆救护车就这样做了。 但是您也可以评估反应速率，从而获得更多信息。 我们找到了一种方法，可以通过以40 fps的速度检测相机上的瞳孔来实现此目的。 计算复杂度不高，每帧3-5千次比较-完全实时：
健康人的眼睑测量数据通过瞳孔对光的反应速率（爆发后瞳孔直径变窄和恢复），可以估计神经冲动的通过速度以及其在神经系统中后续处理的速度。
也就是说，是的，这是您中枢神经系统的一种ping。 这东西看起来像3D眼镜。
这是我们的原型。 通常，我们将其嵌入
诊断终端 （也就是说，这些眼镜会伸出设备外），但是它确实发生了-我们单独使用它。 您可以使它更漂亮，但是没有特殊含义，这是预生产的示例：
它有什么作用？
在十七世纪末，医生开始注意到处于不同状况的患者对光的反应不同。 经过近300年的研究，大师Eckhard Hess得出的结论是，在进行评估之前，学生的反应速度受疲劳和精神压力类型的影响。 通常，闪光灯（适应黑暗）后瞳孔扩大的速度可以作为神经系统兴奋程度的度量。 1982年，赫斯证明，当您看着自己感兴趣的物体时，瞳孔会更多。 他向男性对象展示了女孩的照片。 然后，他们逐渐着手处理更微妙的事情-最喜欢的食物，政党候选人等等。 然后他们继续测量精神负荷。 人思考的越激烈，学生的成长就越慢。 然后大脑被算术“负担”了。 今天，我们要说这些过程是并行的，并且当大脑的计算能力忙于处理某些事情时，通过照明进行环境评估的速度会变慢。 散瞳的学生是非语言交流中的吸引者之一的假设仍未得到证实。
甚至在更晚的时候，研究开始出现与各种类型的精神紧张（仔细检查物体，对大脑进行计算）和神经疾病（抑郁，易怒等）对瞳孔反射的影响在数量上相关的研究。
设备如何工作
这些是大眼镜或双筒望远镜。 您需要向内看几秒钟，那里有红外LED和摄像机。
更准确地说，使用以下内容：红外光谱LED-照亮眼睛，人眼看不见； 可见光谱LED-带白光，用于闪光灯； 用于红外范围的数码相机，带有镜头和小的二极管标记，用于在检查过程中使眼睛聚焦。 在“双筒望远镜”中还适合控制板，连接器和其他车身套件。
首先，他通过虹膜识别您，这样您就不会看到别人的眼睛。 认证后的检查本身持续6到8秒，被检查者将设备罩紧紧地戴在眼睛上，以排除外部照明。 在最初的1-2秒内，会适应黑暗。 这时，瞳孔扩大到约5-6-7毫米，试图向视网膜提供最大的光线，以便至少可以识别出一些东西。 我们用红外线LED突出眼睛，-对于一个人来说，这个范围是不可见的，并且瞳孔对此也没有反应。 看，学生们又大又漂亮：
达到最大瞳孔直径200毫秒后，白光二极管（光刺激）点亮。 构造瞳孔图时，光刺激的开始在时间范围内为零，这是瞳孔直径变化随时间变化的关系图。 我们对闪光灯后的5秒感兴趣。 Dmin点（瞳孔括约肌的最大压缩）如下所示：
数码相机以每秒至少40帧的频率记录两只眼睛的图像。 控制软件（软件）在每个框架上找到一个瞳孔并确定其直径。
此外，瞳孔逐渐扩大。
主要任务：我们需要获取瞳孔图，即瞳孔对光的反应图。 我们识别出视频，消除数据中的噪音（我们有很多参考系）并得到一张图表（这是我的同事的例子，这位同事有条件的健康）：
瞳孔图包含三个重要区域：潜在区域，瞳孔变窄区域和恢复区域。 潜在区域的关键参数是初始瞳孔直径（DN）和从曝光开始到瞳孔反应的延迟时间（TL）。 曲线图的第二个区域的特征是最小直径（Dmin）和变窄时间（TC），第三个区域-瞳孔直径恢复50％，66％和75％变窄幅度的点。 如果一个人在曝光过程中闭上眼睛，眨眼次数过多或特别是左右移动眼睛，则认为瞳孔图不适合评估。 对于有色镜片中的对象，可能会获得错误的结果。
然后，软件会分析这些参数，其中最重要的是瞳孔的变窄率和扩张率。 在此之后，得出一个人是否足够以及他准备进行复杂而危险的工作的结论。
在严重缺乏睡眠或中毒后酗酒或麻醉后非常疲倦的人的时间表与处于适当状态的人的时间表不同。 尤其好，如果我们首先获得标准，则差异将是明显的-我们先检查一个人处于正常状态，然后检查其处于异常状态。
测验
我们在不同条件下（包括公司当事方及其后的日子）在公司约760名员工中测试了该设备。 发布前总计3496次测量（每天添加新测量）。 最困难的是，与其说是对结果图表的评估，不如说是公认的。 作为测试的一部分，我们前往了许多有趣的诊所，邀请了诊断已知（例如慢性酒精中毒）的患者自愿参加这项研究。 很难找到代表样本的药物中毒受试者。 作为研究的一部分，我们与多家戒毒所合作，对患有药物成瘾和精神障碍的患者进行了治疗。 出于医学目的，他们服用诸如镇静剂，抗抑郁药，抗精神病药，抗惊厥药和镇静剂之类的药物，因此基础已积累了相当大的数量。
有必要调试算法，收集有关患者的更多数据，等等。 每个人都可以具有瞳孔对光反应的个性特征。 由于识别困难，该算法的最初版本有时会产生一些有趣的事情。 因此，一旦我们差点将医生自己住院。
在项目的开发过程中以及我们的Beta测试人员的连接过程中，我们构建了一个系统，在该系统中，患者无法自觉地从“更好”的一面欺骗该设备。 在最坏的情况下，它可以通过多种措施来实现，但应用程序应该从完全具备战斗力的专家手中剔除不合适的（例如，飞行前的公交车司机）。
我们可以通过与身体检查后的标准或与这类人的通用标准进行比较来进行评估。 因此，现在我们从患者的人事档案中获取必要的数据，或者在现场设备（这是医生的界面）上收集这样的回忆：
如果设备内置在诊断终端中，则患者卡和当前的测量数据足以建立非常准确的假设。
假定诊断终端不排除专家亲自进行的医学检查，但有时会加快诊断速度。 并且只要在设备上测量了所有关键指示器（计速器，呼吸分析仪，压力表），就可以仅对诊断终端至少有疑问的人员进行个人身体检查，这可能已经是100人中的20人。
卡从哪里来？ 回想一下，由于我们将摄像机内置于“双筒望远镜”中，并且由于我们仍然能够识别它们，所以不要使用通用库来识别虹膜的人是愚蠢的，因为这是一个需要解决很长时间的问题。 这样我们就获得了患者ID，并且可以提取其先前的数据。
以下是Beta测试人员无私奉献的自己：
镜片有问题：
甚至透明的一日镜片也会导致瞳孔反射的严重程度降低，这与疲劳和中毒非常相似。 我们建议这是由于使用镜片时进入眼睛的光总量减少所致。 分析此类图表时必须考虑到这种影响，因此在开始检查之前，我们的界面包含有关镜片的强制性问题。
现在，我们继续完善算法和方法。 您需要收集更多统计信息以提高准确性。 该设备已经可以像一个好的药物测试仪一样工作，但是我们还需要更多。 现在，统计数据无法做出任何可靠的诊断结论。 此外，为了对特定人的状况进行良好诊断，首先必须对他的瞳孔反应进行几次正常测量，以便随后在受到任何影响后极有可能发现偏离标准的情况-这是NPP人员的指导手册。 我们努力改进算法，减少第一类和第二类错误。 安全防护人员和结核病依从性专家对此工作表示感谢。
从眼睛射击
这是视频：
还必须认识到错误（当人故意眨眼，试图自觉适应并通常干扰设备的操作时）-尽管此类情况在图表上可见并用手记录下来，但以后会有一个标记表明结果不可靠。
参考文献