[發(fā)明專利]基于紅外光的人眼活動(dòng)軌跡追蹤方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711067388.7
• 申請(qǐng)日: 2017-11-02
• 公開（公告）號(hào): CN107729871A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒建成;張宏根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北方工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06F3/01
• 代理公司: 北京北新智誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11100
• 代理人: 朱麗華

1.基于紅外光的人眼活動(dòng)軌跡追蹤裝置，其特征在于，包括人臉圖像擷取模塊、人眼圖像提取模塊、瞳孔及光斑提取模塊、注視點(diǎn)確定模塊、軌跡確定模塊，

人臉圖像擷取模塊，用于采集瞳孔具有光斑的人臉圖像；

人眼圖像提取模塊，用于從該人臉圖像中提取出人眼區(qū)域圖像；

瞳孔及光斑提取模塊，用于從該人眼區(qū)域圖像中提取瞳孔圖像、光斑圖像，并確定瞳孔、光斑的中心坐標(biāo)與注視點(diǎn)的關(guān)系；

注視點(diǎn)確定模塊，用于根據(jù)瞳孔、光斑的中心坐標(biāo)與注視點(diǎn)的關(guān)系，確定注視點(diǎn)坐標(biāo)；

軌跡確定模塊，用于根據(jù)若干注視點(diǎn)坐標(biāo)，確定人眼活動(dòng)軌跡。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外光的人眼活動(dòng)軌跡追蹤裝置，其特征在于，利用紅外攝像頭或加入紅外濾波片的普通光學(xué)鏡頭采集人臉圖片，得到所述瞳孔具有光斑的人臉圖像。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外光的人眼活動(dòng)軌跡追蹤裝置，其特征在于，從所述人眼區(qū)域圖像中提取瞳孔圖像的方法是：

利用梯度算法確定所述人眼區(qū)域圖像中像素值變化最大的點(diǎn)，作為瞳孔點(diǎn)；以該瞳孔點(diǎn)為中心，劃分一個(gè)瞳孔區(qū)域；對(duì)該瞳孔區(qū)域利用OTSU算法，生成瞳孔圖像。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于紅外光的人眼活動(dòng)軌跡追蹤裝置，其特征在于，從所述人眼區(qū)域圖像中提取光斑圖像的方法是：

對(duì)所述人眼區(qū)域圖像進(jìn)行取反處理，生成取反后的人眼區(qū)域圖像；利用梯度算法確定取反后的人眼區(qū)域圖像中像素值變化最大的點(diǎn)，作為光斑點(diǎn)；以該光斑點(diǎn)為中心，劃分一個(gè)光斑區(qū)域；對(duì)該光斑區(qū)域依次利用OTSU算法，生成光斑圖像。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于紅外光的人眼活動(dòng)軌跡追蹤裝置，其特征在于，利用重心法確定所述瞳孔、光斑的中心坐標(biāo)，利用瞳孔-角膜向量反射法，建立所述瞳孔及光斑的中心坐標(biāo)與注視點(diǎn)的映射關(guān)系。

6.基于紅外光的人眼活動(dòng)軌跡追蹤方法，其特征在于，包括：

采集瞳孔具有光斑的人臉圖像；

從該人臉圖像中提取出人眼區(qū)域圖像；

從該人眼區(qū)域圖像中提取瞳孔圖像、光斑圖像；

確定瞳孔、光斑的中心坐標(biāo)，

確定瞳孔、光斑的中心坐標(biāo)與注視點(diǎn)坐標(biāo)的關(guān)系；

根據(jù)連續(xù)的注視點(diǎn)坐標(biāo)，得到人眼活動(dòng)軌跡。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于紅外光的人眼活動(dòng)軌跡追蹤方法，其特征在于，利用紅外攝像頭或加入紅外濾波片的普通光學(xué)鏡頭采集人臉圖片，得到所述瞳孔具有光斑的人臉圖像。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于紅外光的人眼活動(dòng)軌跡追蹤方法，其特征在于，從所述人眼區(qū)域圖像中提取瞳孔圖像的方法是：

利用梯度算法確定所述人眼區(qū)域圖像中像素值變化最大的點(diǎn)，作為瞳孔點(diǎn)；以該瞳孔點(diǎn)為中心，劃分一個(gè)瞳孔區(qū)域；對(duì)該瞳孔區(qū)域利用OTSU算法，生成瞳孔圖像。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于紅外光的人眼活動(dòng)軌跡追蹤方法，其特征在于，從所述人眼區(qū)域圖像中提取光斑圖像的方法是：

對(duì)所述人眼區(qū)域圖像進(jìn)行取反處理，生成取反后的人眼區(qū)域圖像；利用梯度算法確定取反后的人眼區(qū)域圖像中像素值變化最大的點(diǎn)，作為光斑點(diǎn)；以該光斑點(diǎn)為中心，劃分一個(gè)光斑區(qū)域；對(duì)該光斑區(qū)域依次利用OTSU算法，生成光斑圖像。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于紅外光的人眼活動(dòng)軌跡追蹤方法，其特征在于，利用瞳孔-角膜向量反射法，建立所述瞳孔及光斑的中心坐標(biāo)與注視點(diǎn)的映射關(guān)系為，

Xgaze=a0+a1xe+a2ye+a3xe2+a4xeye+a5ye2]]>

Ygaze=b0+b1xe+b2ye+b3xe2+b4xeye+b5ye2---(4)]]>

其中，(X_gaze，Y_gaze)為注視點(diǎn)坐標(biāo)，

xe=xp-xcye=yp-yc---(3)]]>

其中，(x_p，y_p)為瞳孔的中心坐標(biāo)，(x_c，y_c)為光斑的中心坐標(biāo)，利用重心法確定所述瞳孔、光斑的中心坐標(biāo)。