[發明專利]一種基于人眼定位的單目測距方法和系統

在審

• 申請號: 201410035041.4
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103793719A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 羅靜云;胡媛媛;張力
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G06K9/66
• 分類號: G06K9/66
• 代理公司: 廣東前海律師事務所 44323
• 代理人: 張紹波

技術領域

本發明涉及移動終端的測距領域，尤其涉及的是一種基于人眼定位的單目測距方法和系統。

背景技術

隨著移動電子設備如智能手機，平板電腦的普及，人們長時間使用移動電子設備會造成眼睛疲勞，特別是青少年不注意保持觀看電子屏幕的距離，非常容易導致近視。現有的防近視產品，主要是通過物理按摩緩解眼部疲勞和矯正坐姿方法來達到預防目的，例如防近視眼鏡和“背背佳”，然而這些方法具有如下缺陷：

1.?在應用中不能提醒使用者保持合適距離觀看電子設備屏幕?；

2.?移動電子設備體積小，攜帶方便，使用者可以用各種姿勢在各種場合使用，矯正坐姿的方法難以實現；

3.?這些防近視產品攜帶不方便。

而目前相關的測距技術主要有紅外測距，超聲波測距，激光測距，雙目測距及單目測距，單目測距方法包括單目定焦，離焦，及雙焦法等。這些測距技術在實際應用中存在很多缺陷，具體如下：

1．使用超聲波測距，激光測距，雙目測距等方法需要的較高的硬件設備，例如紅外發射器，激光發射器，和3D雙目立體攝像頭，而一般的移動電子設備不具備這些硬件，難以應用這幾種技術；

2.?定焦法依賴于對相機模型的準確標定，技術要求較高；

3.?雙焦法則需要能夠物理變焦的攝像頭，一般的電子設備體積較小和輕薄，配備的攝像頭一般都沒有物理變焦功能；

4.?離焦法需要對圖像進行復雜的分析，如判斷圖像模糊度，進行插值運算進行邊緣檢測及寬度計算，不適用于實時測量距離，且對系統的性能要求較高。

現有移動電子設備中，還沒有通過單目測距方法來實現觀看距離的測量以達到預防近視的技術。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

針對現在技術的問題，本發明的目的是提出一種基于人眼定位的單目測距方法和系統，以通過測量電子設備使用者的眼睛與屏幕之間的距離，來提醒用戶保持觀看距離和正確姿勢，達到預防近視的目的。

為達到上述目的,本發明的技術方案如下：

一種基于人眼定位的單目測距方法，其中，包括步驟：

移動終端通過攝像頭采集人臉圖像，并對所述人臉圖像進行預處理；

對預處理后的人臉圖像進行人臉檢測和人眼定位，得到兩個瞳孔坐標；

根據所述瞳孔坐標計算人臉圖像中的瞳距，并結合實際瞳距和攝像頭焦距，根據三角形相似原理計算人眼到移動終端屏幕的距離。

進一步地，采用級聯分類器方法對預處理后的人臉圖像進行人臉檢測。

進一步地，人眼定位的步驟具體包括：在人臉檢測后，設置感興趣區域，并進行圖像二值化；將二值化后的圖像進行邊緣檢測；通過霍夫變換檢測兩個瞳孔所處的圓心位置。

進一步地，結合實際瞳距和攝像頭的焦距，計算人眼到移動終端屏幕的距離步驟包括：

通過以下公式計算人眼到移動終端屏幕的距離：

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其中，d表示人眼到移動終端屏幕的距離，R表示實際瞳距，f表示攝像頭焦距，r表示人臉圖像中的瞳距。

進一步地，在進行人臉檢測時，若檢測不到人臉，則移動終端提示用戶保持正確姿勢。

進一步地，在計算人臉圖像中的瞳距時，若人眼到移動終端屏幕的距離小于預定值，則移動終端提示用戶保持與移動終端的距離。

一種基于人眼定位的單目測距系統，所述系統包括：

圖像預處理模塊，用于對攝像頭采集的人臉圖像進行預處理；

定位模塊，用于對預處理后的人臉圖像進行人臉檢測和人眼定位，得到兩個瞳孔坐標；

計算模塊，用于根據所述瞳孔坐標計算人臉圖像中的瞳距，并結合實際瞳距和攝像頭焦距，計算人眼到移動終端屏幕的距離。

進一步地，定位模塊具體還包括：

人臉檢測模塊，用于采用級聯分類器方法對預處理后的人臉圖像進行人臉檢測；

圖像二值化模塊，用于對人臉檢測模塊處理后的人臉圖像設置感興趣區域，并進行圖像二值化；

邊緣檢測模塊，用于將圖像二值化模塊二值化后的圖像進行邊緣檢測；

圓心檢測模塊，用于通過霍夫變換檢測兩個瞳孔所處的圓心位置。

進一步地，系統還包括第一提醒模塊，用于人臉檢測模塊檢測不到人臉圖像中的人臉時，向用戶發出保持正確姿勢的提示。