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Tipo do documento: Dissertação
Título: Medição da torção ocular através de análise de fluxo óptico direto
Título(s) alternativo(s): Measurement of ocular torsion through direct optical flow
Autor: Stahl, Bruno Konzen 
Primeiro orientador: Pinho, Márcio Sarroglia
Resumo: A medição de movimento dos olhos é realizada através de exames chamados de Videonistagmografia. Os equipamentos disponíveis atualmente, capturam movimentos de deslocamento horizontal e vertical chamados de nistagmos. Estes equipamentos, entretanto, não capturam o movimento da torção ocular, que é também importante, pois fornece indicadores para diagnosticar doenças do equilíbrio, tonturas, enjoos em viagens terrestres, marítimas e até mesmo espaciais. Os métodos convencionais usados para estas medições capturam vídeos dos olhos e determinam os ângulos de torção no globo ocular com base no contraste de características da íris ou de terminações de vasos sanguíneos conjuntivais. Nesses métodos a imagem circular da íris é convertida em uma imagem retangular através de uma transformação polar. Esse processo permite converter um movimento de torção em um deslocamento horizontal, facilitando a aplicação de técnicas de rastreamento, como Fluxo Óptico e Template Matching (TM). Estes métodos operam de maneira satisfatória quando, entre dois quadros de um vídeo, não ocorre o deslocamento do centro do olho. Entretanto, este deslocamento é bastante comum, o que reduz a precisão da medição, pois pequenos deslocamentos de 1 pixel entre os eixos de torção das imagens podem ocasionar erros na faixa de 1,0°. Para solucionar este problema, este trabalho propõe um novo método que permite minimizar essas variações, possibilitando a medição de ângulos de torção ocular com maior precisão que os métodos convencionais. O método proposto aplica a técnica de fluxo óptico Lucas-Kanade Pyrm (LKP) diretamente na imagem da íris, gerando informações adicionais que permitem corrigir os deslocamentos dos olhos antes da realização do cálculo do ângulo de torção. Nesse estudo, as imagens dos movimentos oculares rotacionais foram capturados em seis indivíduos. Para avaliação do método, os resultados foram comparados com dados obtidos por medição visual assistida. Nos resultados, o método proposto foi capaz de medir movimentos de torção ocular com uma média de erro menor ou igual a 0,15 graus a uma velocidade de processamento próximo a 30 FPS, mesmo na presença de reflexos e variação no diâmetro da pupila. Nesse estudo o método proposto teve erro máximo de 0,69 graus. Esses resultados apontam que o método proposto tem maior precisão e desempenho equivalente aos métodos convencionais.
Abstract: Eye movement measurement is done through exams called videonystagmography. Equipment currently available captures horizontal and vertical displacement movements called nystagmus. This equipment, however, do not capture ocular torsion movements, which are also important because they provide indicators to diagnose diseases such as balance disorders, motion sickness, seasickness, dizziness, and even space sickness. Conventional methods used for these measurements capture videos of the eyes and determine the torsion angles in the eye based on the contrast of the iris characteristics or terminations of conjunctival blood vessels. In these methods, the circular image of the iris is converted into a rectangular image through a polar transformation. This process allows converting a twisting motion into a horizontal displacement, facilitating the administration of screening techniques such as Optical Flow and Template Matching (TM). These methods operate satisfactorily when, between two frames of a video, there is no displacement of the center of the eye. However, this displacement is quite common and reduces measurement accuracy, once displacements as small as one pixel between images of the torsional axes can lead to errors in the range of 1.0°. To solve this problem, this paper proposes a new method which minimizes these variations, enabling the measurement of ocular torsion angles more accurately than conventional methods. In this study, the images of the ocular rotational movements were captured in six subjects. For evaluation of the method, the results were compared with data obtained by assisted visual measurement. In the results, the proposed method was capable of measuring ocular torsional motions with an average error smaller or equal to 0.15 degrees at a processing speed near 30 FPS, even with reflexes and variation in pupil diameter. In this study, the proposed method has a maximum error of 0.69 degrees. These results indicate that the proposed method has higher accuracy and performance equivalent to conventional methods.
Palavras-chave: PROCESSAMENTO DE IMAGENS
OLHOS - MOVIMENTOS
COMPUTAÇÃO GRÁFICA
ENGENHARIA BIOMÉDICA
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Sigla da instituição: PUCRS
Departamento: Faculdade de Informática
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/7144
Data de defesa: 17-Dez-2015
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação

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