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Previous issue date: 2013-03-26 / This thesis describes a new human balance analysis instrument for studies on the physiology of the vestibular system, support for diagnostics, patient evolution in treatment and in the adaptation process of physiotherapy and vestibular disorders. Various techniques used to evaluate balance are subjective, imprecise and invasive. In the present work, a device has been developed to objectively measure human balance in a non-invasive manner with adequate precision. The objectives of this thesis were: (1) to improve image processing techniques, (2) to reduce equipment production costs, (3) to facilitate portability, (4) to develop a robust, scalable and easily maintained software architecture. The vestibular system is located in the inner ear, and it is responsible for maintaining balance. The vestibular system is composed mainly of a network of tubes called semicircular canals, which are stimulated by selective head movements. Through vestibular-motor reflexes, eye movements are induced which correspond to head movement. The images of the eye movements are acquired by video cameras, under infrared illumination. The cameras are mounted to glasses isolated from external light developed for the purposes of this research. The camera images are digitalized by an external capture card and processed in real time by an algorithm developed to, frame by frame, locate the center of the pupil. The location of the center of the pupil in response to the vestibulo-ocular stimulus is plotted into a graph, to then be interpreted by a medical specialist. The tests carried out prove the efficiency and robustness of the algorithm in calculating the center of the pupil with a broad range of variations. The tests include a number of variations of the pupil and elliptical eye distortions with additional reflections occasioned by sources of illumination. All tests had a negligible error, thus proving their efficiency and meeting their objective. / Este trabalho descreve um novo instrumento de an?lise do equil?brio humano para o estudo da fisiologia do sistema vestibular, apoio ao diagn?stico, evolu??o do paciente no processo adaptativo de fisioterapia e transtornos do sistema vestibular. V?rias t?cnicas utilizadas para avaliar o equil?brio s?o subjetivas, imprecisas e invasivas. Neste trabalho foi desenvolvido um equipamento para medir objetivamente o equil?brio humano de modo n?o invasivo e com precis?o adequada. As metas deste trabalho foram: (1) Aperfei?oar as t?cnicas de processamento de imagens, (2) Reduzir os custos de produ??o do equipamento, (3) Facilitar sua mobilidade, (4) Desenvolver uma arquitetura de software robusta, escal?vel e de f?cil manuten??o. O sistema vestibular localiza-se no ouvido interno, sendo respons?vel pela manuten??o do equil?brio. O sistema vestibular ? principalmente composto por uma rede de tubos chamados canais semicirculares, os quais s?o estimulados por movimentos seletivos da cabe?a. Atrav?s do reflexo vest?bulo-motor, s?o induzidos movimentos oculares correspondentes ao movimento de cabe?a realizado. As imagens dos movimentos oculares foram adquiridas por c?meras de v?deo, sob ilumina??o infravermelha. As c?meras foram adaptadas em um ?culos com isolamento de luz externa desenvolvido para propiciar este trabalho. As imagens das c?meras s?o digitalizadas por uma placa de captura externa e processadas em tempo real por um algoritmo desenvolvido para, quadro a quadro, localizar o centro da pupila. A localiza??o do centro da pupila em resposta ao est?mulo vest?buloocular ? representada graficamente, para interpreta??o pelo m?dico especialista. Os testes realizados comprovam a efici?ncia e robustez do algoritmo no c?lculo de centro de pupila nas suas mais diversas varia??es. Os testes abrangem as mais diversas varia??es da pupila e distor??es el?pticas oculares com o adicional de reflexos ocasionados por fontes de ilumina??o. Todos os testes obtiveram erro, desprez?vel, comprovando assim sua efici?ncia e cumprindo o seu objetivo.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.pucrs.br:tede/3051 |
| Date | 26 March 2013 |
| Creators | Prestes, Lucas Plautz |
| Contributors | Azevedo, Dario Francisco Guimar?es de |
| Publisher | Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul, Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia El?trica, PUCRS, BR, Faculdade de Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS, instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, instacron:PUC_RS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 207662918905964549, 500, 600, -655770572761439785 |
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