[發明專利]一種人臉圖像中的人眼定位方法

無效

• 申請號: 201210535008.9
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN102968624A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 修春波
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于機器視覺與圖像處理領域，涉及一種人臉圖像中的人眼定位方法，特別涉及一種在極坐標下進行積分投影實現人眼定位的方法。

背景技術

人眼定位主要研究如何在給定人臉圖像中對人眼進行檢測與定位，一直是機器視覺與圖像處理領域的熱點研究問題，也是駕駛員疲勞駕駛監測、眼球鼠標、視線跟蹤等研究的關鍵技術問題之一。目前在人眼定位方面已經有較多相對成熟的算法，如邊緣特征提取法、基于Hough變換的檢測方法、模板匹配方法、幾何特征方法、基于AdaBoost分類器的檢測方法、灰度積分投影法等。盡管這些方法相對成熟，但各自有不同的優點和不足。現有的灰度積分投影法是對人臉進行水平和垂直兩個方向的投影，根據波峰波谷的分布信息來定位人眼，這種方法實現簡單、定位速度很快，但對人眼的姿態有較嚴格的要求，當人臉平面發生旋轉造成人眼具有一定傾斜角度時，根據波峰波谷的分布很難進行有效定位。

因此，設計一種能夠適應人臉旋轉情況下的積分投影人眼定位方法具有一定的應用價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，設計一種人臉圖像中的人眼定位方法，尤其適用于人臉旋轉情況下的人眼定位的要求。

本發明所采用的技術方案是：一種人臉圖像中的人眼定位方法，采用極坐標灰度積分投影的方法進行人眼定位。以人臉中心位置為極點，以極點水平向左的射線為極軸，取逆時針方向為角度的正方向，以此建立極坐標。將圖像的灰度沿極角方向進行投影，以確定出眼睛所在的角度，再將眼睛所在方向的像素向水平方向上進行灰度積分投影，投影值最小的位置即為人眼的投影位置，由此確定出人眼的坐標位置，并滿足傾斜人臉圖像的人眼檢測要求。

本發明的目的在于利用極坐標的灰度積分投影信息確定人臉中人眼的位置，以適應旋轉人臉中人眼定位的要求。

附圖說明

圖1是人眼定位過程圖。

圖2是極角方向的積分投影圖。

圖3是極角方向的積分投影濾波圖。

圖4是左眼方向像素在水平方向的灰度積分投影圖。

圖5是右眼方向像素在水平方向的灰度積分投影圖。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明作進一步詳細說明。

圖1(a)所示為以人臉區域。由于自然條件下獲得的人臉圖像總會存在一些孤立噪聲，為了消除噪聲對人眼定位的影響，可采用中值濾波方法去除噪聲的影響。本發明中采用3×3的中值濾波方法對原圖像進行濾波。對濾波后的圖象采用大津法(最大類間方差法)確定閾值進行二值化處理。二值化處理后的圖像如圖1(b)所示。

以人臉中心位置為極點，以極點水平向左的射線為極軸，取逆時針方向為角度的正方向，以此建立極坐標。

對二值化后的圖象，在[0°，360°]極角范圍內按式(1)進行灰度積分投影。

其中，I(ρ，θ)為極角為θ，極徑為ρ的像素點的灰度值。極角灰度積分投影圖如圖2所示，為準確確定積分投影的極點位置，采用均值濾波方法對其濾波處理，濾波后的結果如圖3所示。濾波后的投影圖中，三個波谷區分別對應人的雙眼和嘴的角度。由于人嘴所對應的角度區域較寬，因此可將最寬的波谷所對應的極小點確定為人嘴方向，將剩余的兩個極小點的方向確定為人眼方向。如圖3所示，三個波谷的范圍為(0°，88°)，(88°，175°)和(175°，360°)，因此可判斷(0°，88°)為包含左眼的區域，(88°，175°)為包含右眼的區域，(175°，360°)為包含人嘴的區域。取包含左眼區域的灰度積分投影最小值的角度為左眼角度，包含右眼區域的灰度積分投影最小值的角度為右眼角度，所得結果如圖1(c)所示，左眼所在角度為50°，右眼所在角度為150°。

將灰度圖像中左眼所在角度的像素向水平方向投影，所得投影結果如圖4所示，由于眼睛為黑色，因此投影結果中最小值點所在位置即為左眼的投影位置。將灰度圖像中右眼所在角度的像素向水平方向投影，所得投影結果如圖5所示，投影結果中最小值點所在位置即為右眼的投影位置。從而可求得左眼和右眼所對應的極徑長度，左眼的極徑為15，右眼的極徑為16。由此可確定出左眼的極坐標位置為(15，50°)，右眼的極坐標位置為(16，150°)，左右眼的位置如圖1(d)中的十字線所示。

本發明的優點在于，在極坐標下利用人臉圖像的灰度積分投影確定人眼位置，對于旋轉的人臉仍然能夠對人眼進行有效定位。