[發明專利]基于紅外光的人眼活動軌跡追蹤方法及裝置

在審

• 申請號: 201711067388.7
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107729871A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 鄒建成;張宏根
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06F3/01
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司11100
• 代理人: 朱麗華

技術領域

本發明公開一種基于紅外光的人眼活動軌跡追蹤方法及裝置，屬于圖像處理和人工智能技術領域。

背景技術

人眼活動軌跡具有很高的研究價值，在人機交互、心理及行為研究、模式識別、市場研究、醫學研究、公路工程研究、駕駛員訓練和評價等領域具有廣泛的應用前景。

瞳孔-眼角向量法是一種確定人眼活動軌跡的方法，其是利用瞳孔-眼角矢量與屏幕之間的坐標映射關系產生標定參數，然后計算屏幕上的眼動位置。該方法已經廣泛應用于眼動跟蹤的研究，但是由于人眼瞳孔和光斑比較小，并且會受到周圍環境或者頭發眼鏡等的遮擋問題，提出更加穩定和精確的瞳孔和光斑定位算法對于提高整個眼動跟蹤系統的魯棒性非常重要。

發明內容

鑒于上述原因，本發明的目的在于提供一種基于紅外光的人眼活動軌跡追蹤方法及裝置，能夠實現人眼活動軌跡追蹤，提高追蹤精確度。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于紅外光的人眼活動軌跡追蹤裝置，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域圖像；

瞳孔及光斑提取模塊，用于從該人眼區域圖像中提取瞳孔圖像、光斑圖像，并確定瞳孔、光斑的中心坐標與注視點的關系；

注視點確定模塊，用于根據瞳孔、光斑的中心坐標與注視點的關系，確定注視點坐標；

軌跡確定模塊，用于根據若干注視點坐標，確定人眼活動軌跡。

利用紅外攝像頭或加入紅外濾波片的普通光學鏡頭采集人臉圖片，得到所述瞳孔具有光斑的人臉圖像。

從所述人眼區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域圖像中像素值變化最大的點，作為瞳孔點；以該瞳孔點為中心，劃分一個瞳孔區域；對該瞳孔區域利用OTSU算法，生成瞳孔圖像。

從所述人眼區域圖像中提取光斑圖像的方法是：

對所述人眼區域圖像進行取反處理，生成取反后的人眼區域圖像；利用梯度算法確定取反后的人眼區域圖像中像素值變化最大的點，作為光斑點；以該光斑點為中心，劃分一個光斑區域；對該光斑區域依次利用OTSU算法，生成光斑圖像。

利用重心法確定所述瞳孔、光斑的中心坐標，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與注視點的映射關系。

一種基于紅外光的人眼活動軌跡追蹤方法，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域圖像；

從該人眼區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，

確定瞳孔、光斑的中心坐標與注視點坐標的關系；

根據連續的注視點坐標，得到人眼活動軌跡。

利用紅外攝像頭或加入紅外濾波片的普通光學鏡頭采集人臉圖片，得到所述瞳孔具有光斑的人臉圖像。

從所述人眼區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域圖像中像素值變化最大的點，作為瞳孔點；以該瞳孔點為中心，劃分一個瞳孔區域；對該瞳孔區域利用OTSU算法，生成瞳孔圖像。

從所述人眼區域圖像中提取光斑圖像的方法是：

對所述人眼區域圖像進行取反處理，生成取反后的人眼區域圖像；利用梯度算法確定取反后的人眼區域圖像中像素值變化最大的點，作為光斑點；以該光斑點為中心，劃分一個光斑區域；對該光斑區域依次利用OTSU算法，生成光斑圖像。

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與注視點的映射關系為，

其中，(X_gaze，Y_gaze)為注視點坐標，

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

本發明的優點是：

本發明的基于紅外光的人眼活動軌跡追蹤方法及裝置，基于瞳孔-眼角向量法，實現了人眼活動軌跡追蹤過程，具有較高的追蹤精確度，可應用于小型終端設備上。

附圖說明

圖1是本發明的裝置結構框圖。

圖2是本發明的方法流程示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的描述。