[發明專利]一種基于圖像梯度的眼球中心定位方法

有效

• 申請號: 201710256950.4
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN107169420B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 馮文廷;陳志;岳文靜
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06T7/66;G06T7/90
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

本發明公開了一種基于圖像梯度的眼球中心定位方法。該方法提出一種通過計算人眼區域圖像的梯度值，構造并求解以梯度值和像素值為變量的目標函數的最優解，從而定位圖像中眼球中心的坐標。本發明方法具有簡單易于實現的特點，以幾何數學為支撐具有較低的時間復雜度和較強的魯棒性。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別是一種基于圖像梯度的眼球中心定位方法。

背景技術

一幅完整的圖像，是由紅色、綠色、藍色三個通道組成的，而灰度處理的其中一種方法就是對圖像的三通道值取平均從而得到原圖像所對應的灰度圖，灰度圖每個像素點有256個灰度，剛好能避免可見條帶的失真，并且對圖像的進一步分析起到簡化的作用。

高斯濾波是一種線性平滑濾波，適用于消除高斯噪聲，廣泛應用于圖像處理的減噪過程，高斯濾波就是對整幅圖像進行加權平均的過程，每一個像素點的值都由其本身和領域內的其他像素值經過加權平均后得到。現階段存在眼球中心定位計算時間復雜度較高的缺點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足而提供一種基于圖像梯度的眼球中心定位方法，以有效準確地對眼球中心進行定位。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

根據本發明提出的一種基于圖像梯度的眼球中心定位方法，包括以下步驟：

步驟1、對大小為n行n列的人眼圖像G進行灰度處理得到灰度圖像G′；

步驟2、對圖像G′進行高斯模糊操作；具體如下：

步驟21、定義模糊半徑r,r＜n且r為奇數，采用高斯函數計算大小為r*r的模糊矩陣P；

步驟22、計算P中元素的和s_p，對P中每個元素除以s_p，得到歸一化的矩陣P′；

步驟23、定義G′(i,j)為G′中第i行，第j列的元素，從第行開始連續取r行，從列開始連續取r列，構成一個子矩陣，將該子矩陣的每個元素與P′中在同一行同一列的元素相乘并對結果求和，得到的值記為H(i,j)，i的取值范圍從到j的取值范圍從到列；

步驟24、將步驟23中得到的每個H(i,j)值置于矩陣H的第i行和第j列中，得到經過高斯濾波后的圖像矩陣H；

步驟25、計算H中元素的和s_h，對H中每個元素除以s_h，得到歸一化的矩陣H′；

步驟3、計算H′(i,j)在水平方向和垂直方向的梯度，并據此計算每個像素點的梯度方向值，H′(i,j)為矩陣H′中第i行和第j列的元素；具體步驟如下：

步驟31、計算像素點坐標(i,j)的水平方向梯度dx(i,j)＝H′(i,j+1)-H′(i,j)；

步驟32、計算像素點坐標(i,j)的垂直方向梯度dy(i,j)＝H′(i+1,j)-H′(i,j)；

步驟33、計算每個像素點的梯度方向值

步驟4、定義目標函數閾值對H′中每個元素值進行判斷，若H′(i,j)＜ε,則根據目前函數計算H′(i,j)對應的函數值f；若H′(i,j)≥ε,則H′(i,j)對應的函數值f為0；求解使目標函數值最大所對應的元素的坐標(i_c,j_c)，該(i_c,j_c)即為眼球的中心點；其中，w₁,w₂為可調節參數；i_c,j_c分別對應眼球中心點的橫坐標和縱坐標。