本發明涉及計算機、醫學、健康管理交叉學科技術領域，具體是涉及基于虹膜檢測技術構建中學生精神壓力檢測系統的方法。

背景技術：

國家制定教育改革發展規劃，強調加強未成年人的心理健康教育，促進學生身心健康，體魄強健，意志堅強，提高學生的綜合素質，使學生成為德智體美全面發展的社會主義建設者和接班人。學生心理健康教育是實現學生綜合素質的一個重要方面，尤其是高中學生是人生成長的重要階段，身心健康與否對其一生的影響非常大。而現在我們高中生心理壓力非常大，主要來源于心理變化、課程深、作業多、教學方法與初中不同，尤其是高考競爭壓力非常大,睡眠嚴重不足。70％的高中生都不同程度的存在心理壓力，導致易怒、情緒不穩、情緒低落、厭學，有的甚至走向極端。

心理健康分四個等級：健康狀態、不良狀態、心理障礙、心理疾病。不良狀態又稱第三狀態,是界于健康狀態與疾病狀態之間的狀態。是正常人群組中常見的一種亞健康狀態,它是由于個人心理素質(如過于好勝、孤僻、敏感等)、生活事件(如工作壓力大、晉升失敗、被上司批評、婚戀挫折等)、身體不良狀況(如長時間加班勞累、身體疾病)等因素所引起。心理障礙心理障礙是因為個人及外界因素造成心理狀態的某—方面(或幾方面)發展的超前、停滯、延遲、退縮或偏離。心理疾病是由于個人及外界因素引起個體強烈的心理反應(思維、情感、動作行為、意志)并伴有明顯的軀體不適感，是大腦功能失調的外在表現。

學校在學生心理健康管理方面，國家制定了心理健康管理辦法，要求從課程設計、教師配備等方面開展工作。但在具體工作中，部分學校定期開展心理健康講座、建立學生健康檔案(僅限于體檢資料)，配備心理咨詢老師，建立心理咨詢室、開展問卷調查。一些高校和心理研究機構，開展了一些訪談、調查研究，或研究開發學生健康管理系統。這些工作都是事后發現，事后干預。沒有形成一套完整的健康教育體系和完整的健康管理支持系統，加上心理健康在前期很難發現，這個時候只有學生默默的承受，加上學生缺乏心理健康知識，學生也很少主動找心理老師溝通(況且大部分學校沒有配、即使配了數量也很少)，老師也沒法主動前期干預，導致學生身體健康和心理健康越發嚴重，普遍出現脾氣爆燥，不能自己控制，甚至到輕生的極端局面。鑒于高中生心理健康教育的極端重要性和心理健康教育嚴重缺位，迫切要求加強高中學生心理健康管理，要求建立有效的學生心理健康監控機制，及時發現情況，主動預防，針對性開展工作，同時開展學生心理健康規律研究，科學防治學生心理健康問題發生。

虹膜學以形態學為基礎，透過研究眼睛虹膜和瞳孔的形態變化(眼睛結構及虹膜見附圖1)來觀測、預測和推斷人體整體體質、全身健康的狀況和疾病的發生和康復的過程。虹膜的顏色及附著的色斑以及組織結構的變化等現象是反映人體遺傳體質和各臟器系統缺陷學問和實用技術。通過觀察虹膜對身體健康狀況進行分析并相應的進行調理和治療，是自成體系的完整醫學。在健康管理活動中是安全、簡便、全面、無傷害的健康檢測和評估技術。從虹膜醫學的視覺出發帶之而來的自然療法的健康干預方法。

根據西方一百多年的觀察，虹膜組織非常敏感的透露身體各個部位和器官的信息，它表示明確，征兆顯著，易于識別。法國的虹膜學者P.FRAGNAY通過6000例眼檢查，指出”其可靠率達到95％，這與統計學處理過的許多生物學檢查的可靠性相當”。俄羅斯80萬患者的檢查發現，虹膜學對疾病的檢出率高達80％。通過AJU大學測定的30多萬份臨床對照虹膜學在幾種常見普通疾病準確率達到78.2％。我國中醫的全息診療也發現人體離心越遠越且越細小的部位，越具有最早反映體內疾病信息的現象。虹膜學的特征是簡便、直接、相對標準數據化模糊，主要提示危機和傾向，這項技術在疾病預防領域能夠發揮獨特的作用。尤其是在學生心理健康管理方面更能發揮獨特作用，心理健康很難直接顯現出來，或表現不明顯，很難用常規醫學檢查指標來量化，通常只能仔細嘗試觀察和面對面交談，而且大部分學生還不會坦誠告知(有隱私問題)，也不能全面及時發現學生心理壓力等方面的心理健康問題。而通過虹膜觀測能夠比較及時初步發現學生心理壓力方面的心理健康問題。

(1)虹膜診斷學理論

虹膜學的普遍應用的虹膜特征，包括顏色、色斑分布、裂陷位置和各種幾何特征。在虹膜學中，虹膜表面的指定位置與指定的某些器官和疾病相聯系，一旦這些這些位置出現溝陷等特征，說明這個位置代表的器官處于薄弱或病態。附虹膜與器官疾病的映射圖。一個完美的虹膜顯示出來的是沒有裂縫，沒有坑洞，沒有先天的遺傳弱點，纖維組織也沒有扭曲，沒有沉積，顏色很均勻，如同一塊新的絲綢布。當完美的虹膜出現變化，就表示身體方面的器官有功能性改變或下降，身體出現不協調狀態，就是我們所提到的亞健康。身體疾病會引起虹膜的六大異常現象(見附圖2)：

A坑洞：呈立體狀，一般來說坑洞越多，體質越差，基因差、遺傳因子相對來說也不是很好，坑洞分為開放型和封閉型兩種，開放型的坑洞較好處理，而封閉型的坑洞反之就較難以治療。

B斑塊：呈平面狀，經常服用抗生素藥物會產生斑塊，通常斑塊會出現在組織纖維較弱或缺氧的部位；又叫毒素斑(含藥物斑)。呈平面狀，經常服用抗生素藥物會產生斑塊，通常斑塊會出現在組織纖維較弱或缺氧的部位。斑塊色澤越深，對該器官危害越大。

C線條：分兩種(陽光放射線和裂紋)，代表著該身體器官的衰退，通常會伴有疼、酸痛的現象。線條越多、越大、越長，色澤越深，代表身體衰退越嚴重。

D精神壓力環：以瞳孔為中心向外形成同心圓，多為淺白色或凹凸不平，是由于神經過度緊張、疲勞、壓力過大造成的。多為淺白色，新陳代謝循環不良，神經處于緊張狀態。

E顏色變化。

F密度變化。

(2)虹膜醫學檢測技術

作為虹膜健康檢查的工具--虹膜檢測儀器，從1866年創立起，科技的發展也不斷的推動儀器的發展，從最初的普通放大鏡到專業的純光學儀器，再到電子顯微鏡，發展到現在的融合了最新電腦科技的診察分析系統。

第一代：純光學儀器作為最初的虹膜檢測儀器，最初是采用普通的放大鏡，需要由外部環境光做光源，因此環境的光線不足對檢測的影響很大，對虹膜師的要求也很高。隨著應用的普及，出現了專業的虹膜儀器，它仍然采用純光學的放大鏡，但配備了檢測燈光，使虹膜師能清楚的觀察虹膜。因為普通的放大鏡價格極為便宜，不需要電源，在任何場合都可以使用，至今仍然有少數虹膜師隨身攜帶，在個別場合應用。

第二代：光學+電子儀器。隨著電子科技的發展，原來的光學儀器結合了電子技術發展成第二代的虹膜儀，它由光學部件組成虹膜儀的鏡頭，由電子元件完成信號采集/轉換、甚至臨時儲存的功能，然后通過顯示儀器(專業的彩色監視器、通用的彩色電視機)顯示出來。第二代虹膜儀的出現，讓更多的人了解虹膜，讓虹膜師在檢測解說的時候更加清楚明了，并大大推動了虹膜的教育、普及。第二代虹膜儀發展到后來，具備了更多的功能，如定格功能：可以臨時儲存一個或少數多個圖片，方便分析解說；更換各種倍率的鏡頭：使虹膜儀具備了照相、皮膚檢測、頭發檢測的功能；配備小型LCD顯示器的便攜式儀器。第二代虹膜儀應用廣泛，但隨著應用的普及，人們也不斷提出了更多的需求：要求可以儲存測試圖片、記錄客戶檔案、具備分析功能、推薦產品功能、打印功能、對比功能。需求帶動了虹膜儀的發展，結合了最新電腦技術的新一代虹膜儀出現了。

第三代：光學+電子+計算機技術。計算機的出現大大推進了社會的發展，也使虹膜儀進入了智能的時代，使更多的人可以方便的掌握虹膜診察的應用。無需專業培訓：電腦自動診察分析(NAUIDS)，不需要熟記虹譜圖；可以儲存客戶檔案、測試資料，并打印診察報告；開放式分析系統讓使用者不斷完善升級自己的系統。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是提供一種基于虹膜檢測技術構建中學生精神壓力檢測系統的方法，通過對虹膜的精神壓力線進行檢測，直接診斷和發現學生的心理健康疾病。

本發明的技術方案是：基于虹膜檢測技術構建中學生精神壓力檢測系統的方法，所述系統包括虹膜圖像采集模塊、虹膜圖像預處理模塊、虹膜特征及壓力曲線特征分析模塊、身份識別及精神壓力診斷模塊、統計分析模塊；

所述虹膜圖像采集模塊是通過合理的光學和電路的設計，并以友好的人機接口獲取高質量的虹膜圖像；

所述虹膜圖像預處理模塊主要進行虹膜的定位、歸一化；從虹膜圖像采集設備得到的圖像包含了眼瞼、睫毛等，因此需對虹膜進行定位；不同大小的虹膜無法進行匹配識別，而虹膜的歸一化就是糾正這些縮放失真；

所述虹膜特征及壓力曲線特征分析模塊主要包括虹膜特征提取和編碼以及虹膜壓力曲線特征提取和編碼，虹膜的特征提取和編碼是指從歸一化后的虹膜圖像中提取出能夠有效地表達和描述虹膜的個性化信息，對其進行編碼使其能在計算機上存儲和讀取；虹膜壓力曲線特征提取和編碼是指從歸一化后的虹膜圖像中提取出能夠有效反應精神壓力的信息，對其進行編碼使其能在計算機上存儲和讀取；

所述身份識別及精神壓力診斷模塊首先是學生身份識別，將特征提取得到的虹膜特征編碼與數據庫中的虹膜圖像特征編碼逐一匹配，建立虹膜模圖像，判斷是否為相同虹膜，從而識別身份；同時進行學生心理健康狀況診斷，將提取出的壓力曲線特征碼與知識數據庫中的壓力特征碼進行比較，建立虹膜心理壓力曲線圖像及數據庫，以及與心理壓力分級關聯知識庫，來確定心理壓力等級結果；可以利用已有的虹膜心理壓力曲線圖像及數據庫，來分析梳理建立起心理壓力診斷知識庫，其準確性需要在實際應用中去驗證，同時在應用中隨著樣本的增多不斷完善和修正知識庫；

所述統計分析模塊是根據診斷結果，通過運用大數據技術，進行各種統計挖掘分析。

進一步地，在上述方案中，所述所述虹膜圖像采集模塊采用的是心理壓力專用虹膜采集攝像設備，主要能采集用于身份識別和壓力曲線的識別即可，相應于專用的醫學虹膜檢測攝像，相對來說要簡單得多、精度要求也可也降低。其費用相對要低，其后臺分析系統也簡單一些，而且圖像采集距離也遠一些一般的采集距離可以達到，采集距離很關鍵，這樣圖像采集方便，又不易引起學生反感；設備安裝的位置選擇在學生定期出入的位置，采光要達到要求，達不到要求的還要加輔助光源。最好不對學生的日常行為引起任何改變和影響，又能定期全面采集，如安裝在特殊位置，需學生專門采集，會引起學生反感，而且很難定期采集、采集的學生也不全面，建議安裝在教室門口比較理想，還可作為學生考勤用，對學生宣傳就是考勤系統，既能保障采集的要求，又不至于引起學生的反感和不配合。

進一步地，在上述方案中，所述虹膜圖像預處理模塊與虹膜特征及壓力曲線特征分析模塊采用的是虹膜圖像分析軟件。

進一步地，在上述方案中，所述圖像采集模塊、虹膜圖像預處理模塊、虹膜特征及壓力曲線特征分析模塊、身份識別及精神壓力診斷模塊與統計分析模塊之間的信息傳輸均是通過后臺計算機系統和采集傳輸網絡來實現的。

進一步地，在上述方案中，所述心理壓力分為四級，心理從健康狀態到心理疾病狀態一般可分為4個等級：健康狀態、不良狀態、心理障礙、心理疾病。心理壓力診斷很難做到精確識別，只要能初步識別處于哪個級別就可以了。

進一步地，在上述方案中，所述的各種統計挖掘分析包括按班級、年級，按性別統計分析，按時間順序統計，按上課課程統計，按上課老師統計，按考試、運動會等活動等事件進行統計。

進一步地，還可以將學生的健康體檢數據、學習成績、課程安排、氣候條件、上課教師信息、時間、學校活動事件等數據信息錄入所述系統，利用大數據技術進行統計分析，來對學生的心理壓力進行科學分析，探索學生心理壓力規律，不僅能提前預防學生心理健康疾病，而且為改進學校課程設置、教學內容、活動安排等提供科學依據。

進一步地，所述系統可以作為學生健康體檢的輔助手段，可以應用于學校的安全管理，應用于學生、教師的考勤管理，應用于學生考試管理。還可應用于學校食堂就餐、圖書借閱管理。另還以對教師的健康情緒管理，教師心理情緒對學生影響非常大，更應該科學管理。

本發明的有益效果是：本發明的基于虹膜檢測技術構建中學生精神壓力檢測系統通過對虹膜的精神壓力線進行檢測，從而檢測出學生的精神壓力，直接診斷和發現學生的心理健康疾病。本發明的檢測系統簡單，容易實現，可靠性和準確性高。通過制定系統的管理使用辦法，定期采集學生壓力情況，分析學習壓力情況，對達到心理壓力界線的學生，班主任(或心理輔導老師)再去觀察或對學生交談進行全面了解，核實摸準學生的心理壓力情況及壓力產生的原因，有針對性的開展學生輔導工作，既保證了學生的隱私。本發明還可以作為學生健康體檢的輔助手段，應用于學校的安全管理，應用于學生、教師的考勤管理，應用于學生考試管理，還以對教師的健康情緒管理。

附圖說明

圖1是本發明的系統原理圖；

圖2是虹膜六大異常現象示意圖；

圖3是本發明的硬件構成示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式來對本發明進行更進一步詳細的說明：

如圖1所示，基于虹膜檢測技術構建中學生精神壓力檢測系統的方法原理圖，該述系統包括虹膜圖像采集模塊、虹膜圖像預處理模塊、虹膜特征及壓力曲線特征分析模塊、身份識別及精神壓力診斷模塊、統計分析模塊；虹膜圖像采集模塊是通過合理的光學和電路的設計，并以友好的人機接口獲取高質量的虹膜圖像；虹膜圖像預處理模塊主要進行虹膜的定位、歸一化；從虹膜圖像采集設備得到的圖像包含了眼瞼、睫毛等，因此需對虹膜進行定位；不同大小的虹膜無法進行匹配識別，而虹膜的歸一化就是糾正這些縮放失真；虹膜特征及壓力曲線特征分析模塊主要包括虹膜特征提取和編碼以及虹膜壓力曲線特征提取和編碼，虹膜的特征提取和編碼是指從歸一化后的虹膜圖像中提取出能夠有效地表達和描述虹膜的個性化信息，對其進行編碼使其能在計算機上存儲和讀取；虹膜壓力曲線特征提取和編碼是指從歸一化后的虹膜圖像中提取出能夠有效反應精神壓力的信息，對其進行編碼使其能在計算機上存儲和讀取；身份識別及精神壓力診斷模塊首先是學生身份識別，將特征提取得到的虹膜特征編碼與數據庫中的虹膜圖像特征編碼逐一匹配，建立虹膜模圖像，判斷是否為相同虹膜，從而識別身份；同時進行學生心理健康狀況診斷，將提取出的壓力曲線特征碼與知識數據庫中的壓力特征碼進行比較，建立虹膜心理壓力曲線圖像及數據庫，以及與心理壓力分級關聯知識庫，來確定心理壓力等級結果；心理壓力分為四級，心理從健康狀態到心理疾病狀態一般可分為4個等級：健康狀態、不良狀態、心理障礙、心理疾病。心理壓力診斷很難做到精確識別，只要能初步識別處于哪個級別就可以了。可以利用已有的虹膜心理壓力曲線圖像及數據庫，來分析梳理建立起心理壓力診斷知識庫，其準確性需要在實際應用中去驗證，同時在應用中隨著樣本的增多不斷完善和修正知識庫；統計分析模塊是根據診斷結果，通過運用大數據技術，進行各種統計挖掘分析。種統計挖掘分析包括按班級、年級，按性別統計分析，按時間順序統計，按上課課程統計，按上課老師統計，按考試、運動會等活動等事件進行統計。

其中，虹膜圖像采集模塊采用的是心理壓力專用虹膜采集攝像設備，主要能采集用于身份識別和壓力曲線的識別即可，相應于專用的醫學虹膜檢測攝像，相對來說要簡單得多、精度要求也可也降低。其費用相對要低，其后臺分析系統也簡單一些，而且圖像采集距離也遠一些一般的采集距離可以達到，采集距離很關鍵，這樣圖像采集方便，又不易引起學生反感；設備安裝的位置選擇在學生定期出入的位置，采光要達到要求，達不到要求的還要加輔助光源。最好不對學生的日常行為引起任何改變和影響，又能定期全面采集，如安裝在特殊位置，需學生專門采集，會引起學生反感，而且很難定期采集、采集的學生也不全面，建議安裝在教室門口比較理想，還可作為學生考勤用，對學生宣傳就是考勤系統，既能保障采集的要求，又不至于引起學生的反感和不配合。

如圖3所示，本系統的硬件構成，圖虹膜圖像預處理模塊與虹膜特征及壓力曲線特征分析模塊采用的是虹膜圖像分析軟件。圖像采集模塊、虹膜圖像預處理模塊、虹膜特征及壓力曲線特征分析模塊、身份識別及精神壓力診斷模塊與統計分析模塊之間的信息傳輸均是通過后臺計算機系統和采集傳輸網絡來實現的。

將學生的健康體檢數據、學習成績、課程安排、氣候條件、上課教師信息、時間、學校活動事件等數據信息錄入所述系統，利用大數據技術進行統計分析，來對學生的心理壓力進行科學分析，探索學生心理壓力規律，不僅能提前預防學生心理健康疾病，而且為改進學校課程設置、教學內容、活動安排等提供科學依據。本系統做為學生健康體檢的輔助手段，應用于學校的安全管理，應用于學生、教師的考勤管理，應用于學生考試管理，應用于學校食堂就餐、圖書借閱管理，對教師的健康情緒管理。

以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。