基本信息
- 项目名称：
- 球结膜中生物微特征提取技术与装置的研发
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本项目旨在提出了一种基于机器视觉的新的球结膜中生物微特征提取方法。将显微与机器视觉相结合，摄取球结膜微血管的显微图像，进而运用数字图像处理技术对采集的图像信息进行分析处理，采用边界检测技术来检定微血管的边缘，然后将处理后的结果转化为人们易懂的模式，最终得到处理后的数据结论。这项技术在医学诊病领域有着良好的应用前景，并可以结合心理测试广泛的应用测谎技术的研究中去。
- 详细介绍：
- 该次研究提出了一种基于机器视觉的球结膜中生物微特征提取方法。将机器视觉技术和图像显微技术结合起来，利用高速摄像镜头来采集球结膜中微血管及细胞的显微图像，进而在DSP高速处理器中处理图像数据，运用数字图像处理技术对采集的图像信息进行分析、处理，采用有效的边界检测技术来检定微血管的边缘位置等信息，然后将处理后的结果转化为人们易懂的模式，使研究的输出结果直观显示。这种研究方法减少了人工对球结膜进行检测所花费的时间和精力，为对于球结膜的医学研究诊断提供了更为准确的科学依据，有着良好的应用前景，并且在测谎技术等其他领域提供了一种新的实现方法。在本次研究中的关键是应用到数字图像处理技术，通过数字图像处理技术及相应算法建立基于机器视觉的对于人眼部生物信息采集、分析系统，探索一条眼部生物信息提取的新方法。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本次研究即在于采用机器视觉系统技术实现对人眼中球结膜上的微血管内的血红细胞流速的监测，从而得到不同生物特征的测量参数。在研究中，通过摄像头对人眼球结膜的生物特性进行观测，将采集到的图像经成像技术转为数字图像信息，传输到DSP处理器中，再利用数字图像处理技术，对采集到的图像进行处理分析，最终得到处理后的数据结论。这项技术结合心理测试，可以广泛的应用到测谎仪的研究中，从而实现扩展对于人眼的研究领域的目的。在本次研究中的关键是应用到数字图像处理技术，通过数字图像处理技术及相应算法建立基于机器视觉的对于人眼部生物信息采集、分析系统，探索一条眼部生物信息提取的新方法。 主要技术指标： （1）完成对球结膜微血管图像的采集工作，利用数字图像处理技术实现对获取图像的处理； （2）完成系统硬件实验平台的搭建工作，并设计出相关的软件程序； （3）实现对血红细胞的视频识别技术，利用算法实现对于血管中血红细胞的边缘检测和获取工作。
科学性、先进性
- 由于人眼中所具有的丰富的信息资源远远超出于人们目前研究的这些方面，随着信息技术的不断进步和发展，它应该有着更为广阔的应用前景。现代研究发现：眼睛是大脑在眼眶里的延伸，眼球底部有三级神经元，就象大脑皮质细胞一样，具有分析综合能力，因而眼球上的生物特征变化是大脑活动的最直观反映，并且由于人眼所具有的非接触性的特点，所以必须利用视频技术进行研究，也就是应用到数字图像处理技术及相应算法来实现对于人眼球结膜的图像采集、处理、分析，这也就是本次研究不同于其他对于生物微特征提取技术的显著特点，这种技术对于被测生物体没有任何损伤。 参考文献： 1.Walid S. Kamoun. Liver Microcirculation Analysis by Red Blood Cell Motion Modeling in Intravital Microscopy Images.IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING,2008
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本项目研究利用高速显微摄像头对于眼部的信息进行捕获，通过处理分析实现以直观数据输出作为结果的对于人眼球结膜的生物微特征的提取工作。目前来说，由于人眼所含有的丰富生物信息，国内外的研究主要集中在虹膜诊病和虹膜识别上。本次研究旨在扩展对于人眼部研究的新领域，并且考虑到人眼及虹膜所具有的非接触性特点，采用图像处理技术作为设计研究平台，对于生物体没有任何损伤。 眼球不仅是人观察世界的器官，同时眼球的运动也包含许多反映人内心活动的信息。因此人的心理变化（特别是说谎时）在一定程度上反映在人眼的运动中，将研究检测到的数据结合心理测试应用到对于测谎仪的研究中去，可实现机器视觉测谎的功能，完成对从事国家安全、涉密等重要岗位的工作人员，或对企业员工的忠诚度的测试，并且也可以为刑事案件的侦破、确定嫌疑人等提供有力条件。由于眼球上的生物特征变化是大脑活动的最直观反映，所以此类测谎方法即具有大脑皮层造影方法反映心理活动直观的特点，又具有生物信号记录方法简单的优点。具有较高的应用及推广价值。
同类课题研究水平概述
- 球结膜，作为眼睛的结构之一，它覆盖眼球前部巩膜表面，止于角巩膜缘，球结膜是一层菲薄的黏膜，表面光滑，质地透明，而巩膜呈乳白色，不透明，故眼球的外观呈白色。对于眼睛球结膜的研究，目前主要是在医学上。而常见的结膜出血，发炎等病症多数只是一些病症的外在表现。 (1)当前国内外研究球结膜的概况 随着技术的发展与进步，通过球结膜微循环活体观察，以估价全身微循环情况，探讨疾病的微循环病理机制，体现出无比的优越性。有关这方面的研究已有近百年的历史，许多学者对此做出了不朽的贡献，在球结膜微循环的解剖、病理生理、形态学、检查手段，以及临床应用等诸多方面已形成完整、系统的理论和方法，近几年来研究更加活跃。 球结膜微循环的研究可追溯到18世纪末20世纪初。Bajandi首次描述了退行性血管病患者结膜微循环改变，后来被zelle(1921)，Ruedemann(1933 )，Davis和Landau(1968)许多学者所确证。之后有诸多学者和专家做出了大量的研究工作，将人体其他部位的病情欲球结膜病变相联系，将球结膜微循环的研究向前推进了一大步。随着科学技术的进步，研究手段的提高，近20年来研究侧重于球结膜微循环的综合评价，观察方法的改进，以及球结膜微循环与内脏微循环的关系，从而自微循环角度探讨疾病的病因病理机制等诸多方面。 在国内，也有许多学者对于球结膜微循环作了大量的研究工作。宋振英(1982)等报道动脉硬化的结膜微循环改变；吴良金等报道吸烟对心血管病患者球结膜微循环的影响等等各项研究，均有不错的成果。 (2)研究现状的分析及发展趋势 从上可以看出，专家们把大多数对于人眼球结膜的研究目光聚焦在医学上，并一直侧重于球结膜微循环与内脏微循环的关系上，但是眼睛所含有的丰富信息资源超出于人们目前研究的这些方面，随着信息技术的不断进步和发展，对眼睛的研究应该有着更为广阔的应用前景。考虑到人眼中所含有丰富的信息资源，研究利用机器视觉系统对人眼球结膜微血管中的血红细胞的细微变化进行观测，并且运用数字图像处理技术及相关算法得出详细的测量数据，这也就是本次研究的目的所在。观测到的结果可以直观的反映出球结膜上微血管及细胞流速的变化，从而减短了人在观察球结膜时所花费的时间，在测谎技术，医学研究等多个领域中都有着更广泛的应用前景。
