[發明專利]基于運動相關性的瞳孔位置濾波方法

有效

• 申請號: 201310627291.2
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103810472A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 王元慶;張羽
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

1.一種基于運動相關性的瞳孔位置濾波方法，其特征在于，包括人臉檢測部分，人眼檢測部分以及瞳孔位置檢測部分三個流程；其中人臉檢測部分包括（1）采集每幀視頻圖像并提取候選區域；（2）基于候選區域的人臉檢測；人眼檢測位置檢測：在檢測出人臉的區域內，進行人眼檢測；隨后進行瞳孔位置檢測；

瞳孔位置檢測部分包括（1）基于模板匹配的宏塊跟蹤；（2）基于候選區域的瞳孔檢測；（3）基于運動相關性的瞳孔位置濾波；

將基于模板匹配的運動估計和位置定位算法相結合，實時計算兩組數據的相關性；用當前幀模板匹配值的橫、縱坐標減去上一幀模板匹配值的橫、縱坐標，得到當前幀與上一幀之間的運動偏移量，用該偏移量與上一幀準確檢測的瞳孔坐標相加，得到當前的瞳孔檢測準確值作為輸出值輸出。

2.根據權利要求1所述基于運動相關性的瞳孔位置濾波方法，其特征在于：

1）基于模板匹配的宏塊跟蹤：在已經檢測出人臉的范圍內，選擇一定區域作為模板匹配的初始化區域，將此時的模板中心位置存入內存中，在后續的每一幀人臉區域中，利用一定的搜索策略，尋找與初始化模板匹配程度最高的區域，并將區域的中心位置存入內存，以得到模板匹配值序列；

2）基于候選區域的瞳孔檢測：在已經檢測出人眼的區域內進行瞳孔檢測，并將每幀視頻中檢測出的人眼瞳孔位置坐標放入相應的內存區域中，以得到瞳孔檢測值序列；

3）基于運動相關性的瞳孔位置濾波：

3-1）對于已經存入內存區的模板匹配值序列和瞳孔檢測值序列，對于每幀數據，考查兩者之間的相關性是否變差，相關性變差的判定方法有多種，現在列舉如下：

(x-u)²+(y-v)²＞γ???????????????(1)

其中：x、y是當前瞳孔檢測值的橫、縱坐標，u、v是當前模板匹配值的橫、縱坐標，γ是閾值；上式表示，如果與當前瞳孔檢測值與模板匹配值坐標位置相關的距離函數小于閾值，則認為此時瞳孔檢測準確，并將瞳孔檢測值作為最終的輸出值輸出；如果與當前的瞳孔檢測值與模板匹配值坐標位置相關的距離函數大于閾值，則認為兩者相關性降低，此時瞳孔檢測受到干擾，檢測不準；

3-2）如果出現相關性降低，瞳孔檢測受到干擾，需要進行下面的濾波處理，其濾波方法有多種，現在列舉如下：

x_t＝x_t-1+u_t-u_t-1

.

y_t＝y_t-1+v_t-v_t-1

(2)

其中：x_t-1、y_t-1是上一幀瞳孔檢測值的橫、縱坐標，u_t-u_t-1、v_t-v_t-1是當前幀模板匹配值的橫、縱坐標減去上一幀模板匹配值的橫、縱坐標，即當前幀與上一幀之間的運動偏移量，用該偏移量與上一幀準確檢測的瞳孔坐標相加，得到當前的瞳孔檢測準確值作為輸出值輸出。

3.根據權利要求1所述基于運動相關性的瞳孔位置濾波方法，其特征在于：

采集每幀視頻圖像并提取候選區域；通過攝像頭采集視頻，為減小計算復雜度，對每幀圖像進行候選區域選取，在近紅外光照射環境下采集臉部視頻，利用人眼的亮瞳效應進行候選區域的選取。

4.根據權利要求2所述基于運動相關性的瞳孔位置濾波方法，其特征在于：在后續的每一幀人臉區域中，利用搜索策略，尋找與初始化模板匹配程度最高的區域，并將區域的中心位置存入內存，以得到模板匹配值序列；這里將跟蹤區域設定為一個包含人眼的矩形區域，初始化模板以瞳孔為中心，大小為人臉大小的1/4，在后續每幀中采用三步法作為搜索策略，搜索模板的最佳匹配位置。