[發明專利]視線跟蹤方法及應用該方法的殘疾人輔助系統

有效

• 申請號: 200810030010.4
• 申請日: 2008-08-05
• 公開（公告）號: CN101344919A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 秦華標;劉婧;周貴斌;陳昌能
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06F3/01;A61G5/10
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

1.一種視線跟蹤方法，該方法在人臉正前方構造紅外光源，紅外光源經人眼角膜反射后會在其表面上形成亮點圖像，稱為普爾欽斑點，其特征在于該方法還包括如下步驟：

(1)檢測普爾欽斑點：采集經紅外光源照射后的人臉圖像，利用普爾欽斑點的幾何特征檢測普爾欽斑點的位置，所述紅外光源個數為四個，且位于同一矩形的四個角上，所述普爾欽斑點表現為四個反射亮點；所述四個普爾欽斑點通過如下步驟確定：首先利用投影法定位出瞳孔中心位置，在瞳孔中心周圍距離瞳孔中心小于30個像素范圍內搜索滿足普爾欽斑點幾何特征的像素點集；再用Laplace算子對它們進行卷積，用Laplace卷積得到的值越大，說明該處灰度的突變越大，Laplace算子卷積運算后具有最大值的四個像素，即為四個普爾欽斑點；所述幾何特征包括：

(1.1)位置位于瞳孔周圍，與瞳孔中心距離小于30像素；

(1.2)大小為5～20個像素，灰度值在100以上，表現為突出的亮點；

(1.3)眼部區域中，四個普爾欽斑點處灰度值突變最大；

(1.4)四個普爾欽斑點之間的距離在8～18像素范圍內，且成矩形關系 ;

(2)先采用水平和垂直灰度投影初步定位瞳孔中心，對普爾欽斑點進行灰度值修正，平滑處理之后，再次利用水平和垂直灰度投影法定位可得到精確的瞳孔中心位置；所述普爾欽斑點灰度值修正的方法為以其中一個普爾欽斑點P0為中心，首先對與P0相鄰的8個像素A1～A8中的每個像素的灰度值進行修正，即以被修正像素為中心，取其周圍相鄰8個像素，尋找包括被修正的像素在內這9個像素中的灰度最小值，將其替代被修正像素的灰度值；然后再對P0的灰度值進行修正，即取P0，A1～A8這9個像素中的灰度最小值，將其替代P0的灰度值，另外三個普爾欽斑點的灰度修正方法和P0相同；

(3)計算視線方向：通過幾何計算求取瞳孔中心與普爾欽斑點的位置關系，從而判別視線方向；所述幾何計算為：設P0、P1、P2、P3為檢測到的四個普爾欽斑點，Q為瞳孔中心，利用定比分點公式求出P0～P3的對角線交點O的坐標，連結OQ，OP0，OP1，OP2，OP3，OP0～OP3把由點P0～P3連接成的矩形分割為四個區域，計算OQ處于哪個區域，便可判別出相應的視線方向；

(4)利用眨眼來確認視線方向：識別人眼狀態，通過前后幀人眼區域黑色像素個數關系，確認?眨眼動作。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于若四個普爾欽斑點順次連接形成矩形，則確定為四個所述紅外光源的反射點。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于步驟(4)中將人眼1～3秒眨眼動作用來確認視線方向，所述眨眼動作通過如下方法檢測：用統一閾值對Harr特征定位所得人眼區域進行二值化處理，閉眼時黑色眼部面積變小，當前一幀與后一幀圖像中人眼區域黑色像素個數比率大于設定閾值，則判定人眼從睜開變為閉合，有眨眼動作。?