张俊杰，孙光民，郑鲲，李煜，付晓辉，慈康怡，申俊杰，孟凡超，孔江萍，张玥

北京工业大学,北京 100024

0 引 言

眼睛是心灵的窗户，已有研究表明，瞳孔大小的变化可以反映用户的健康状态、心理状态、情绪波动以及认知水平的变化(Kawai等，2013)。在医学领域，瞳孔状态对疾病的预防和诊断具有重要意义。比如通过测量患者瞳孔位置可以判断斜视程度。可以通过观测瞳孔大小对出现中毒现象或患有某些疾病的患者进行初步诊断(Wong等，2019)。但是当前对于瞳孔状态的判断需要医生通过经验进行自主诊断，主观性较强。在教育领域，通过对学生学习时瞳孔变化的分析，可了解学生们的兴趣点(Magill和Roy，2010)。近年来，随着在线教育的发展，传统课堂逐渐向线上教育发展。线上教育具有一对多的特点，当学生过多时，教师无法实时观测到所有学生的学习状态。通过采集学生上课时的视频，对视频进行分析，从而判断学生的上课状态以及知识的掌握情况。表情可伪装性较强，即使学生不能理解所学内容也可以做出具有迷惑性的表情，从而影响老师的判断。相比于表情，瞳孔的可伪装性较弱。因此，通过结合眼部信息，可以更加准确地对学生的上课状态进行判断(张俊杰 等，2020)。如何在无专业设备和附加光源辅助情况下对瞳孔变化进行分析成为亟待解决的问题。

尽管对瞳孔状态的研究已经进行了相当长的一段时间，但是相关应用却一直难以实现。主要原因是瞳孔仅在脸部占有很小的一部分，在实际生活中佩戴眼镜、反光以及睫毛的遮挡更增加了瞳孔观测的困难。……