基于混合投影的瞳孔定位方法
【專利摘要】本發明提供一種基于混合投影的瞳孔定位方法，包括以下步驟：對整個探測區域進行均勻照射；采集一幀視頻并提取其中的人眼窗口；對人眼窗口進行預處理；分別計算人眼窗口在水平和豎直方向上的積分投影和方差投影，得到水平方向上的積分投影向量和方差投影向量以及豎直方向上的積分投影向量和方差投影向量；對前述4個向量進行歸一化操作；以及將水平方向和豎直方向上的積分投影向量進行反向操作并與同方向上的方差投影向量按照權重進行綜合并計算出該方向上的混合投影向量，從而得到瞳孔坐標。本發明的定位方法可提高定位的穩定性，實現快讀、高精度的瞳孔定位，而且抗干擾能力強，在低分辨率下也有很好的效果。
【專利說明】基于混合投影的瞳孔定位方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及計算機視覺領域，具體而言涉及一種基于混合投影的瞳孔定位方法，適于有效地在人臉圖像中精確定位瞳孔，快速且精確地定位瞳孔的中心位置。
【背景技術】
[0002]在許多應用中都有涉及瞳孔定位，比如視線追蹤、飛行員自動瞄準、無輔助立體顯示等。以其在無輔助立體顯示中的應用為例，在該系統中，需要實時精確地定位觀看者的瞳孔位置，利用特殊的光學引擎將指向光束精準地投射到用戶的瞳孔位置。在這個過程中，對瞳孔定位模塊的性能要求非常高。由于直接定位瞳孔難度較大，整個定位的過程一般包括人臉檢測、人眼檢測和瞳孔的精確定位等部分，然后才能得到包含在人眼區域中的瞳孔的中心位置。
[0003]投影是提取圖像特征的一種有效方法，對一幅二維圖像進行投影，產生兩個正交的一維向量，一維向量的特征比較容易分析和提取，同時也大大減少了計算量。投影函數是一種有效的瞳孔定位方法，現有的基于投影函數的瞳孔定位方法，例如直接對人眼區域進行積分投影或者方差投影方式或者將二者直接混合的投影方式，雖然對于定位瞳孔有一定的效果，但是穩定不夠，易受干擾，尤其是對于圖像的分辨率具有較高的要求，在分辨率很低的情況下效果明顯變差。

【發明內容】

[0004]針對現有技術的缺陷和不足，本發明旨在提供基于混合投影的瞳孔定位方法，利用改進的混合投影方式，快速、精確地定位瞳孔的中心位置。
[0005]為達成上述目的，本發明所采用的技術方案如下:
[0006]基于混合投影的瞳孔定位方法，包括以下步驟:
[0007]利用一主動光光源對整個探測區域進行均勻照射；
[0008]使用一視頻采集裝置采集一幀視頻并提取其中的人眼窗口 ；
[0009]對人眼窗口進行預處理；
[0010]分別計算人眼窗口在水平和豎直方向上的積分投影和方差投影，得到水平方向上的積分投影向量和方差投影向量以及豎直方向上的積分投影向量和方差投影向量；
[0011]對前述4個向量進行歸一化操作；以及
[0012]將水平方向和豎直方向上的積分投影向量進行反向操作并與同方向上的方差投影向量按照權重進行綜合并計算出該方向上的混合投影向量，從而得到瞳孔坐標。
[0013]進一步，前述方法中，利用近紅外光對整個探測區域進行均勻照射。
[0014]進一步，前述方法中，水平方向和豎直方向上積分投影的分配權重分別取一定數值，取值范圍在O?I之間，且分別與同方向上的方差投影的分配權重和值為I。
[0015]進一步，前述方法中，所述視頻采集裝置的鏡頭前安裝有濾光片，用以消除環境光照的干擾。[0016]由以上本發明的技術方案可知，本發明的有益效果在于通過對原圖進行預處理操作后再進行反積分投影(IPF)操作，再和原圖的方差投影(VPF)結果進行綜合，消除環境光照等因素的影響，提高定位的穩定性，實現快讀、高精度的瞳孔定位，而且抗干擾能力強，在低分辨率下也有很好的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】[0017]圖1為本發明較優實施例的瞳孔定位方法的流程示意圖。[0018]圖2為人眼區域的理想模型以及IPF和VPF的示意圖。[0019]圖3為積分投影(IPF)和方差投影(VPF)的測試結果對比圖。[0020]圖4為采用傳統直接混合投影(HPF)和本實施例的改進的HPF的測試結果比對圖。
【具體實施方式】[0021]為了更了解本發明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。[0022]如圖1所示，根據本發明的較優實施例，基于改進的混合投影的瞳孔定位方法，包括以下步驟:利用一主動光光源對整個探測區域進行均勻照射；使用一視頻采集裝置采集一幀視頻并提取其中的人眼窗口；對人眼窗口進行直方圖均衡化處理和去噪處理等預處理；分別計算人眼窗口在水平和豎直方向上的積分投影和方差投影，得到水平方向上的積分投影向量Mh和方差投影向量Vh以及豎直方向上的積分投影向量Mv和方差投影向量Vv ;對前述4個向量進行歸一化操作；再將積分投影向量Mh和^進行反向操作并與同方向上的方差投影向量按照權重進行綜合并計算出該方向上的混合投影向量，從而得到瞳孔坐標，其計算過程為:
【權利要求】
1.一種基于混合投影的瞳孔定位方法，其特征在于，包括以下步驟: 利用一主動光光源對整個探測區域進行均勻照射； 使用一視頻采集裝置采集一幀視頻并提取其中的人眼窗口； 對人眼窗口進行預處理； 分別計算人眼窗口在水平和豎直方向上的積分投影和方差投影，得到水平方向上的積分投影向量和方差投影向量以及豎直方向上的積分投影向量和方差投影向量； 對前述4個向量進行歸一化操作；以及 將水平方向和豎直方向上的積分投影向量進行反向操作并與同方向上的方差投影向量按照權重進行綜合并計算出該方向上的混合投影向量，從而得到瞳孔坐標。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，利用近紅外光對整個探測區域進行均勻照射。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述水平方向和豎直方向上積分投影的分配權重分別取一定數值，取值范圍在O~I之間，且分別與同方向上的方差投影的分配權重和值為I。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述視頻采集裝置的鏡頭前安裝有用以消除環境光照干擾的濾光片。
【文檔編號】G06K9/00GK103605968SQ201310615833
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】王元慶, 金晶 申請人:南京大學