[發明專利]一種動態瞳孔跟蹤方法

在審

• 申請號: 201710973082.1
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107784280A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 黃靖宇
• 申請（專利權）人: 張家港全智電子科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/32;G06T7/207
• 代理公司: 蘇州市港澄專利代理事務所(普通合伙)32304
• 代理人: 湯婷

技術領域

本發明具體涉及一種動態瞳孔跟蹤方法。

背景技術

計算機視覺系統將圖像中的特征從一幅圖像到另一幅圖像匹配起來的過程稱為圖像特征的跟蹤。特征跟蹤技術包括基于運動的方法和基于模板的方法，前者采用運動分割技術、卡爾曼濾波等跟蹤目標運動；后者首先獲取目標的先驗知識，構造目標模型，然后對輸入的每一幀圖像通過滑動窗口進行模板匹配。

瞳孔的跟蹤即在一組圖像序列中實時連續地評估瞳孔的位置。目前，對于人臉和瞳孔的檢測與跟蹤己經有了大量的研究成果。但其中一些跟蹤算法精度較高而實時性較差，有些算法實時性可以滿足而精度不高。

發明內容

本發明的目的是提供一種檢測精度高、且實時性強的動態瞳孔跟蹤方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種動態瞳孔跟蹤方法，包括以下步驟：

1)在圖像序列中，假設跟蹤目標t時刻的坐標為采用卡爾曼濾波進行運動預測，則t+1時刻的坐標為協方差為∑(x_k，y_k)；

2)在瞳孔跟蹤過程中，將前后兩幀中瞳孔的運動看作是勻速的，瞳孔運動的特征可用位置和速度來描述，設(c_t，r_t)為t時刻瞳孔的位置，(u_t，v_t)為t時刻在c方向和r方向的速度，所以t時刻瞳孔的狀態向量為x_t＝(c_t，t_t，u_t，v_t)^t，系統的狀態模型表示為：x_t+1＝Φx_t+w_t；其中w_t為系統噪聲；

3)瞳孔在兩幀圖像之間勻速移動時，狀態轉移矩陣中設定為：

觀測量為t時刻瞳孔的位置，系統的測量模型為：z_t＝Hx_t+v_t，其中v_t為零均值的白噪聲。

本發明技術效果主要體現在以下方面：進行跟蹤時首先要在初始幀中檢測和定位出瞳孔的位置，并構造出瞳孔模板，然后根據圖像的運動信息估計出被跟蹤目標在下一幀的位置，并在估計目標可能出現的區域內進行搜索。取得與目標模板顏色分布最相似的即為被跟蹤目標。由于進行了運動估算，從而大大減小了搜索范圍，所以比起采用窮舉的搜索算法更加快速有效。

具體實施方式

在本實施例中，需要說明的是，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。

另，在本具體實施方式中如未特別說明部件之間的連接或固定方式，其連接或固定方式均可為通過現有技術中常用的螺栓固定或釘銷固定，或銷軸連接等方式，因此，在本實施例中不再詳述。

實施例

一種動態瞳孔跟蹤方法，在圖像序列中，假設跟蹤目標t時刻的坐標為采用卡爾曼濾波進行運動預測，則t+1時刻的坐標為協方差為∑(x_k，y_k)；在瞳孔跟蹤過程中，將前后兩幀中瞳孔的運動看作是勻速的，瞳孔運動的特征可用位置和速度來描述，設(c_t，r_t)為t時刻瞳孔的位置，(u_t，v_t)為t時刻在c方向和r方向的速度，所以t時刻瞳孔的狀態向量為x_t＝(c_t，t_t，u_t，v_t)^t，系統的狀態模型表示為：x_t+1＝Φx_t+w_t；其中w_t為系統噪聲；假定瞳孔在兩幀圖像之間移動的位移很小，且是勻速移動，狀態轉移矩陣中設定為：觀測量為t時刻瞳孔的位置，系統的測量模型為：z_t＝Hx_t+v_t，其中v_t為零均值的白噪聲。