[發明專利]一種利用眼睛視線來實現密碼輸入的方法及其硬件裝置

有效

• 申請號: 201410361283.2
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104156643B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 龐志勇;陳弟虎;張媛
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06F21/31
• 分類號: G06F21/31
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司44100
• 代理人: 張玲春

1.一種利用眼睛視線來實現密碼輸入的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)設置顯示器單元以及攝像單元，所述攝像單元位于所述顯示器單元以外的任意位置，并朝向使用者的臉部，所述顯示器單元顯示虛擬鍵盤，所述使用者注視所述虛擬鍵盤上的特定字符；

(2)所述攝像單元拍攝使用者的臉部圖像，并對所述臉部圖像進行顏色空間轉換處理，以將所述臉部圖像從彩色轉換為灰度圖像；

(3)計算所述灰度圖像的各點像素積分數值，以形成積分數值圖像；

(4)訓練若干個不同的Adaboost分類器，其中所述若干個不同的分類器為弱分類器，所述弱分類器根據使用者預設的不同的級別，集合并形成各級強分類器，然后使用Adaboost遍歷所述積分數值圖像并進行級聯檢測，以計算每個具有haar特征的所述弱分類器的特征值，判斷所述積分數值圖像是否通過所述各級強分類器，從而檢測相對應的所述臉部圖像是否包含使用者的眼睛；

(5)定義包含使用者眼睛的區域為目標區域，確定所述目標區域中左右眼的瞳孔中心以及內眼角點的位置；

(6)根據所述兩個瞳孔中點以及所述兩個內眼角點建立視線模型，根據所述視線模型以及幾何關系，確定視線焦點在所述顯示器單元上的具體位置；

(7)所述視線焦點在所述虛擬鍵盤的所述具體位置上停留特定時間，確定所述具體位置所顯示的字符為使用者需要輸入的密碼值。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中的將所述圖像從彩色轉換為灰度圖像，所采用的計算公式為：

Y＝0.257?R+0.564?G+0.098?B

其中，Y是灰度值，R是紅色分量，G是綠色分量，B是藍色分量。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中的計算所述灰度圖像的各點像素積分數值，當各點像素積分數值的haar特征為非傾斜矩形，像素點(x，y)位于非零行列時，所采用的計算公式為：

ii(x,y)＝ii(x,y-1)+ii(x-1,y)-ii(x-1,y-1)+p(x-1,y-1)

其中，(x，y)表示所述像素點的坐標，ii(x,y)表示所述像素點(x，y)的積分值，p(x,y)表示所述像素點(x，y)的灰度值。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中的計算所述灰度圖像的各點像素積分數值，當各點像素積分數值的haar特征為傾斜矩陣，像素點(x，y)位于非零行列時，所采用的計算公式為：

ii(x,y)＝ii(x-1,y-1)+ii(x+1,y-1)-ii(x,y-2)+p(x-1,y-1)+p(x-1,y-2)

其中，(x，y)表示所述像素點的坐標，ii(x,y)表示所述像素點(x，y)的積分值，p(x,y)表示所述像素點(x，y)的灰度值。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中Adaboost中的haar特征包括線性特征的haar矩形、邊緣特征的haar矩形、中心特征的haar矩形和對角線特征的haar矩形，所述haar矩形的尺寸大小根據使用者預設的檢測精度和運算量可調，所述haar矩形的特征值采用積分圖的方式來計算。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中的所述各級強分類器的數量以及每個所述強分類器所包含的弱分類器的數量根據使用者預設的檢測精度和運算量可調。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(6)中的所述視線模型根據幾何關系，將所述兩個瞳孔中點與所述兩個內眼角點之間的向量投影在所述顯示器單元平面上，以確定所述視線焦點在所述顯示器單元上的具體位置。

8.根據權利要求1所述的方法，進一步包括以下步驟：保持所述圖像的尺寸不變，以設定比例放大遍歷所述積分數值圖像的檢測窗口，以檢測不同使用者的眼睛，選取尺寸最大的使用者的眼睛區域作為目標區域。

9.一種利用眼睛視線來實現密碼輸入的硬件裝置，所述硬件裝置包括：

-攝像單元；

-顯示器單元；以及

-處理單元，

其特征在于，所述攝像單元位于顯示器單元以外的任意位置，朝向并持續拍攝使用者的臉部，所述顯示器單元顯示虛擬鍵盤，所述處理單元用于處理所述攝像單元所拍攝的使用者的臉部圖像，以確定使用者的視線焦點在所述顯示器單元上的具體位置。

10.根據權利要求9所述的硬件裝置，其特征在于，所述處理單元可以為個人計算機、嵌入式系統或現場可編程門陣列系統FPGA。