瞳孔反射是一種通過虹膜肌肉的收縮改變瞳孔大小的生理反應。光照瞳孔引起瞳孔縮小的反應稱為瞳孔對光反射。長久以來，生理學家和神經科醫生對這種反射表現出極大的興趣，通過研究這種反射，進而研究感覺和運動的神經通路和整合機制；而物理學家和生物工程學家則把瞳孔對光的反射視為是一個完美的閉合自動控制系統來研究。
瞳孔反射通路已經基本明確，瞳孔對光反射傳導徑路為：光線—視網膜—視神經—視交叉—視束—中腦頂蓋前區—兩側EW核—動眼神經—睫狀神經節—節後纖維—瞳孔括約肌。多種研究表明，瞳孔並不只是在視網膜上光線改變時才發生變化，其他因素也引起這種變化，如注意到感興趣的事物會引起擴大，甚至在表示同情時會縮小。情緒變化、生理和心理成瘾（渴求）、顱內壓力改變等多種因素會導致瞳孔反應或瞳孔對光反應發生相應變化。而這些對於視覺通路和神經系統疾病診治有重要作用，也被一些國家應用於檢查服用非法藥品的一個指標及判斷一個人能承受多大工作負荷的可靠指標。
雖然在瞳孔反射通路及神經反饋方面取得了一定成果，但是對於引起瞳孔變化的相關的神經系統狀態認識尚淺。受限於人們對中樞神經系統認識程度和實驗技術、設備等多方面原因，關於瞳孔反射仍有很多問題未闡明。比如：在臨床中，我們經常發現瞳孔光反射中瞳孔回縮速度會有差別，而這些現象是用瞳孔反射或神經通路無法進行解釋的。
在神經外科臨床中，瞳孔光反射檢查是一項非常重要的體格檢查，它不僅反映出神經通路是否完好，還能大致反映出患者顱內狀態；是目前臨床觀察危重患者，尤其是神經重症監護患者病情的重要指征之一，是臨床醫護人員判斷病情的重要依據。當顱內壓改變時瞳孔光反射亦會發生相應變化，瞳孔的變化直接預示著疾病的變化與轉歸。在不同顱內病變情況下，瞳孔對光反射的規律是有差別的：在相同條件下，不同顱內狀態下瞳孔初始大小會有差別，瞳孔受光線刺激後收縮速度會有差別，光線刺激解除後瞳孔復位速度也會有不同，而且不同光線強度刺激下瞳孔收縮規律也會有變化。自20世紀30年代以來對瞳孔反射進行了廣泛研究，主要揭示了瞳孔的反射通路，發現了瞳孔反射與心理、應激等神經系統狀態有關，對瞳孔光反射與顱內壓的情況亦有涉及。雖然這些不同情況都反映出顱內情況的差異，但是這些差異的量化規律仍未能闡明，對於瞳孔光反射的瞳孔變化量效研究仍未空白。
目前臨床大多使用目測的方法估計或用標尺來測量瞳孔的大小，由於受到觀察者的主觀判斷、觀察角度等因素的影響，使測量結果缺乏客觀，且無法做到持續不間斷的觀察並及時反映病情。實驗室中MacQueen提出K-mean分類算法來提取圖像中的瞳孔之後Hartigan&Wong對此進行了改進，根據數據的分布和特征將數據分類為K個類別的算法，通過尋找數據與分類中心點距離的平方和的最小值，達到數據分類的方法。與以往技術相比，目前科研技術手段有了很大提高。目前隨著高分辨率數碼攝像頭的產生、計算機技術及生物醫學工程技術的飛速發展，通過計算機擬合技術采用數碼攝像機實時采集瞳孔數據，並進行實時瞳孔自動測量已經成為可能。
綜上，基於光照強度、瞳孔大小與顱內壓力三者之間的精確量效關系的數字化研究，對於揭示顱內壓變化引起的瞳孔變化、瞳孔光反射變化，以及光照強度與瞳孔光反射的關系等規律具有重要意義。