We investigate a method for reconstructing the anterior corneal surface using wearable eye tracking devices. The presented method assumes that the four reflection points from two light sources viewed by two cameras lie on a locally spherical surface of a cornea. We then can iteratively estimate the points on the cornea surface by optimizing the local spheres’ center points and radii. Reconstructed surface heights and curvatures are thereafter obtained by polynomial regression. Synthetic data consisting of recordings of images capturing the eyes and corneal reflections from different gaze angles and different corneal shapes are generated for reconstruction and evaluation. The estimated polynomial parameters are compared to the ground truth values of the synthetic data. A spherical cornea, the simplest case used for method verification, can be reconstructed with an order of accuracy of 10−3mm for the cornea radius. We also investigate the impact of different distances between eye and camera setup on the cornea surface reconstruction. For shorter distances, fewer surface points can be computed, and the distance between points of reflection on the surface increases, making the assumption of a local spherical surface less accurate. Therefore, only a lower order of polynomials can be accurately estimated. Contrarily, for longer distances, more surface points can be computed and the assumption of a local spherical surface is more accurate. More accurate and stable results can then be obtained with surface height errors of the order 10−1mm. Given the simple setup using two cameras and ten light sources per eye, the presented method showed great potential for capturing the anterior corneal height and curvature over time. The results should not be generalized to real data without further investigation. / Vi undersökte en metod för att rekonstruera den främre hornhinneytan med hjälp av en bärbar ögonspårningsenhet. Den presenterade metoden baseras på antagandet att reflektionspunkter på hornhinnans yta från två belysare, sett från två kameror, ligger på en lokal sfärisk yta. Vi kan då då iterativt estimera punkterna genom att optimera mittpunkt och radie för lokala sfärer. Syntetisk data består av inspelningar med bilder på ögonen och reflektioner på hornhinnan för olika blickvinklar och former på hornhinnan. Beräknade parametrar för polynomen jämförs med sanna värden för den syntetiska datan. En sfärisk hornhinna, det enklaste fallet som undersöktes för att verifiera metoden kunde rekonstrueras med precision 10−3mm för radien. Vi undersökte även hur avståndet mellan öga och kameror påverkade resultaten. För kortare avstånd kunde färre punkter på ytan beräknas och antaget om lokala sfäriska ytor är mindre korrekt då reflektionspunkter ligger längre från varandra. Dimensionaliteten på rekonstruktionspolynomet behöver därmed begränsas. Vid längre avstånd kan istället fler punkter beräknas, och antagandet om en lokal sfärisk yta är mer korrekt. Mer exakta och stabila resultat kan då fås med fel i storleksordningen 10−1mm. Givet den enkla uppsättningrn med två kameror och tio belysare per öga, visar den presenterade metoden potential för att kunna beräkna höjd samt kurvatur för den främre hornhinneytan över tid. Resultaten bör inte generaliseras till riktig data utan vidare undersökningar.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-316018 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Frost, Johanna |
| Publisher | KTH, Matematik (Avd.) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2022:198 |
Page generated in 0.002 seconds