[發明專利]一種人臉眼睛定位和距離測算的方法

有效

• 申請號: 201110125628.0
• 申請日: 2011-05-16
• 公開（公告）號: CN102184543A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 陳國慶;趙軍慶
• 申請（專利權）人: 蘇州兩江科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種人臉眼睛定位和距離測算的方法，屬于人臉檢測定位技術領域。

背景技術

人臉檢測是一項非常困難的工作,其復雜度在某種程度上甚至超過了人臉識別。

經過多年的研究,已經出現了許多人臉檢測的方法。而由于眼睛是面部最為顯著的特征之一，所以眼睛定位成為許多人臉檢測方法的關鍵步驟。一旦左右眼睛的位置確定下來，人臉所在的位置也就基本確定了。根據兩眼之間連線的長度和方向，人臉區域的大小和方向也可以大致估計出來。

目前已經出現了一些有效的眼睛定位方法。例如，Bala等人提出一種基于遺傳算法和決策樹的眼睛定位方法。該方法采用一種混合遺傳結構使基本視覺規則不斷進化，最終得到可用于眼睛定位的決策樹形式的視覺規則。Reinders等人提出一種基于神經網絡的眼睛定位方法，該方法將搜索窗口的像素作為神經網絡的輸入，如果該窗口包含眼睛圖像，則神經網絡的輸出較大。Wu和Zhou提出一種基于灰度對比的眼睛定位方法。該方法利用眼睛區域的灰度較大這一特點找出眼睛的位置。然而，上述方法僅能給出眼睛的大致位置，并不能精確定位眼睛的中心。因此，為了提高人臉檢測的準確率，有必要研究眼睛精確定位的方法。

投影是一種有效提取圖像特征的方法。通常，一幅二維圖像可以由兩個正交的一維投影函數來分析。維數的降低便于分析圖像的特征，并且減小了計算量，所以投影成為一種重要的圖像分析方法。到目前為止，已有很多學者將投影函數成功運用于定位面部特征。Kanade最早將積分投影函數成功地應用于人臉識別，他首先用拉普拉斯算子對原始灰度圖進行二值化，然后用積分投影函數對二值圖進行分析。Brunelli和Poggio對Kanade的算法作了改進，他們將積分投影函數應用于邊界圖分析，從而確定出面部各個特征的位置。方差投影函數的概念最早由Feng和Yuen提出，并同時提出了一種利用方差投影函數定位眼睛的簡單方法。后來，他們又提出一種多線索定位眼睛的方法，其中應用了一種眼睛方差過濾器(eye?variance?filter)，而這種過濾器正是利用方差投影函數產生的。由此可以看出，投影實際上是人臉識別中經常采用的一種定位技術。

但傳統的混合積分投影函數對于整個臉部區域積分后得到的眼睛檢測結果不甚理想，而單純的圓差異算子投影函數對于整個臉部的檢測中，對于眼睛縱坐標的檢測比較準確但是對于兩眼的橫坐標檢測受到耳朵和鬢發的影響較大，而且速度較慢。所以尚有改進的余地。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種人臉眼睛定位和距離測算的方法，提高了人臉檢測中的眼睛定位與距離測算的正確率與速度。

本發明為解決其技術問題采用如下技術方案：

一種人臉眼睛定位和距離測算的方法，包括如下步驟：

1）利用圓差異算子投影函數找到眼睛的縱坐標；

圓差異算子的定義：在圖像上建立xy坐標系，通常原點在圖像中央位置；設圖像在（x,y）坐標點上的灰度值為f（x,y）；設定差異的閾值為h；以（x,y）為圓心，作一個半徑為r的圓，所有最接近圓周的像素點組成圓上集合S，像素總數為n；設圓心點的灰度值為f(x,y)，則S內所有的灰度大于等于f(x,y)+h的像素個數記為nl，S內所有灰度小于等于f(x,y)-h的像素個數記為n2，S內所有像素的灰度平均值記為Favg。，定義圓心點的3個圓差異系數如下：

圓暗差異系數：b(x,y)=n1/n;

圓亮差異系數：c(x,y)=n2/n；

圓平均差異系數：v(x,y)=Favg-f(x,y)?；

圓差異算子CDO(x,y)：if?v(x,y)<=0?or?b(x,y)<0.6????????then?CDO(x,y)=?0;

if?v(x,y)>0?and?b(x,y)>=0.6

then?CDO(x,y)?=?v(x,y);

在算法中，一般取1<=h<=10,2<=r<=10,具體的取值要在實際操作中取得；

2）利用混合投影函數找到兩眼的橫坐標；

混合投影函數定義為積分投影函數加上方差投影函數；

積分投影函數：假設I(x,y)表示點(x,y)處的像素灰度值,在區間?[y1,y2]內的垂直積分投影函數表示為Sv(x)；

公式一：????????????????????????????????????????????????????????????(1)

平均積分投影函數Mv(x)表示為: