基于混合投影的瞳孔定位方法
【专利摘要】本发明提供一种基于混合投影的瞳孔定位方法，包括以下步骤：对整个探测区域进行均匀照射；采集一帧视频并提取其中的人眼窗口；对人眼窗口进行预处理；分别计算人眼窗口在水平和竖直方向上的积分投影和方差投影，得到水平方向上的积分投影向量和方差投影向量以及竖直方向上的积分投影向量和方差投影向量；对前述4个向量进行归一化操作；以及将水平方向和竖直方向上的积分投影向量进行反向操作并与同方向上的方差投影向量按照权重进行综合并计算出该方向上的混合投影向量，从而得到瞳孔坐标。本发明的定位方法可提高定位的稳定性，实现快读、高精度的瞳孔定位，而且抗干扰能力强，在低分辨率下也有很好的效果。
【专利说明】基于混合投影的瞳孔定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机视觉领域，具体而言涉及一种基于混合投影的瞳孔定位方法，适于有效地在人脸图像中精确定位瞳孔，快速且精确地定位瞳孔的中心位置。
【背景技术】
[0002]在许多应用中都有涉及瞳孔定位，比如视线追踪、飞行员自动瞄准、无辅助立体显示等。以其在无辅助立体显示中的应用为例，在该系统中，需要实时精确地定位观看者的瞳孔位置，利用特殊的光学引擎将指向光束精准地投射到用户的瞳孔位置。在这个过程中，对瞳孔定位模块的性能要求非常高。由于直接定位瞳孔难度较大，整个定位的过程一般包括人脸检测、人眼检测和瞳孔的精确定位等部分，然后才能得到包含在人眼区域中的瞳孔的中心位置。
[0003]投影是提取图像特征的一种有效方法，对一幅二维图像进行投影，产生两个正交的一维向量，一维向量的特征比较容易分析和提取，同时也大大减少了计算量。投影函数是一种有效的瞳孔定位方法，现有的基于投影函数的瞳孔定位方法，例如直接对人眼区域进行积分投影或者方差投影方式或者将二者直接混合的投影方式，虽然对于定位瞳孔有一定的效果，但是稳定不够，易受干扰，尤其是对于图像的分辨率具有较高的要求，在分辨率很低的情况下效果明显变差。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的缺陷和不足，本发明旨在提供基于混合投影的瞳孔定位方法，利用改进的混合投影方式，快速、精确地定位瞳孔的中心位置。
[0005]为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0006]基于混合投影的瞳孔定位方法，包括以下步骤:
[0007]利用一主动光光源对整个探测区域进行均匀照射；
[0008]使用一视频采集装置采集一帧视频并提取其中的人眼窗口 ；
[0009]对人眼窗口进行预处理；
[0010]分别计算人眼窗口在水平和竖直方向上的积分投影和方差投影，得到水平方向上的积分投影向量和方差投影向量以及竖直方向上的积分投影向量和方差投影向量；
[0011]对前述4个向量进行归一化操作；以及
[0012]将水平方向和竖直方向上的积分投影向量进行反向操作并与同方向上的方差投影向量按照权重进行综合并计算出该方向上的混合投影向量，从而得到瞳孔坐标。
[0013]进一步，前述方法中，利用近红外光对整个探测区域进行均匀照射。
[0014]进一步，前述方法中，水平方向和竖直方向上积分投影的分配权重分别取一定数值，取值范围在O?I之间，且分别与同方向上的方差投影的分配权重和值为I。
[0015]进一步，前述方法中，所述视频采集装置的镜头前安装有滤光片，用以消除环境光照的干扰。[0016]由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于通过对原图进行预处理操作后再进行反积分投影(IPF)操作，再和原图的方差投影(VPF)结果进行综合，消除环境光照等因素的影响，提高定位的稳定性，实现快读、高精度的瞳孔定位，而且抗干扰能力强，在低分辨率下也有很好的效果。
【专利附图】
【附图说明】[0017]图1为本发明较优实施例的瞳孔定位方法的流程示意图。[0018]图2为人眼区域的理想模型以及IPF和VPF的示意图。[0019]图3为积分投影(IPF)和方差投影(VPF)的测试结果对比图。[0020]图4为采用传统直接混合投影(HPF)和本实施例的改进的HPF的测试结果比对图。
【具体实施方式】[0021]为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。[0022]如图1所示，根据本发明的较优实施例，基于改进的混合投影的瞳孔定位方法，包括以下步骤:利用一主动光光源对整个探测区域进行均匀照射；使用一视频采集装置采集一帧视频并提取其中的人眼窗口；对人眼窗口进行直方图均衡化处理和去噪处理等预处理；分别计算人眼窗口在水平和竖直方向上的积分投影和方差投影，得到水平方向上的积分投影向量Mh和方差投影向量Vh以及竖直方向上的积分投影向量Mv和方差投影向量Vv ;对前述4个向量进行归一化操作；再将积分投影向量Mh和^进行反向操作并与同方向上的方差投影向量按照权重进行综合并计算出该方向上的混合投影向量，从而得到瞳孔坐标，其计算过程为:
【权利要求】
1.一种基于混合投影的瞳孔定位方法，其特征在于，包括以下步骤: 利用一主动光光源对整个探测区域进行均匀照射； 使用一视频采集装置采集一帧视频并提取其中的人眼窗口； 对人眼窗口进行预处理； 分别计算人眼窗口在水平和竖直方向上的积分投影和方差投影，得到水平方向上的积分投影向量和方差投影向量以及竖直方向上的积分投影向量和方差投影向量； 对前述4个向量进行归一化操作；以及 将水平方向和竖直方向上的积分投影向量进行反向操作并与同方向上的方差投影向量按照权重进行综合并计算出该方向上的混合投影向量，从而得到瞳孔坐标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用近红外光对整个探测区域进行均匀照射。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水平方向和竖直方向上积分投影的分配权重分别取一定数值，取值范围在O~I之间，且分别与同方向上的方差投影的分配权重和值为I。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述视频采集装置的镜头前安装有用以消除环境光照干扰的滤光片。
【文档编号】G06K9/00GK103605968SQ201310615833
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】王元庆, 金晶 申请人:南京大学