[發明專利]一種基于雙眼策略的虹膜半徑標定方法

有效

• 申請號: 201811308747.8
• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN109377528B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 遲健男;劉佳惠;劉賀
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06K9/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種基于雙眼策略的虹膜半徑標定方法，其特征在于，包括：

確定光源和1個屏幕標定點在系統相機坐標系下的位置；

在標定位置處，即用戶盯視所述屏幕標定點時，系統相機捕捉當前的人臉圖像，對捕捉到的人臉圖像進行處理，提取虹膜成像橢圓特征參數和普爾欽斑中心坐標；

在所述標定位置處所述系統相機坐標系下，根據確定的光源和屏幕標定點在系統相機坐標系下的位置和提取的虹膜成像橢圓特征參數和普爾欽斑中心坐標，基于雙眼策略初步標定人眼的虹膜半徑；

根據虹膜半徑的理論值范圍對初步標定的人眼的虹膜半徑進行檢索優化，直至輸出滿足預設條件的虹膜半徑值作為虹膜半徑的標定結果；

其中，所述在所述標定位置處所述系統相機坐標系下，根據確定的光源和屏幕標定點在系統相機坐標系下的位置和提取的虹膜成像橢圓特征參數和普爾欽斑中心坐標，基于雙眼策略初步標定人眼的虹膜半徑包括：

根據提取的虹膜成像橢圓特征參數，建立虹膜橢圓方程，將虹膜作為一個空間圓目標，在所述標定位置處所述系統相機坐標系下，根據建立的虹膜橢圓方程，確定對應的空間中三維的虹膜中心坐標及虹膜法向量的表達式；

根據虹膜中心及虹膜法向量的表達式，重建人眼的光軸，得到光軸的表達式；

根據確定的光源在系統相機坐標系下的位置、提取的普爾欽斑中心坐標及得到的光軸的表達式，確定角膜曲率中心；

將人眼的光軸單位方向向量用虹膜法向量表示，人眼的視軸單位方向向量用屏幕標定點在系統相機坐標系下的位置與確定的角膜曲率中心坐標表示，確定人眼的光軸與視軸之間的夾角Kappa角；

根據用戶左右眼的Kappa角相等的特性，初步標定人眼的虹膜半徑；

其中，建立的虹膜橢圓方程表示為：

au²+bv²+cuv+du+ev+f＝0

其中，a、b、c、d、e、f都表示系數，a_major表示橢圓長軸，a_minor表示橢圓短軸，(x_e,y_e)表示橢圓中心，θ表示橢圓傾角，(u，v)表示虹膜橢圓的坐標；

其中，所述根據確定的光源在系統相機坐標系下的位置、提取的普爾欽斑中心坐標及得到的光軸的表達式，確定角膜曲率中心包括：

利用角膜曲率中心、系統相機光心、確定的光源和普爾欽斑在同一個反射平面內，且光軸經過角膜曲率中心，根據光軸與反射平面相交，確定角膜曲率中心；

其中，所述角膜曲率中心表示為：

其中，C表示角膜曲率中心，L＝(l₁,l₂,l₃)表示光源在系統相機坐標系下的位置，g＝(g₁,g₂,g₃)表示普爾欽斑中心坐標，D＝(d₁ d₂ d₃)^T表示虹膜法向量，I＝r*(i₁ i₂ i₃)^T表示虹膜中心，r為待標定的人眼的虹膜半徑，_T表示矩陣轉置；

其中，所述用戶左右眼的Kappa角相等的特性表示為：

其中，D₁,D₂分別為左右眼的光軸方向向量，S為屏幕標定點坐標，C₁,C₂分別為左右眼的角膜曲率中心坐標。

2.根據權利要求1所述的基于雙眼策略的虹膜半徑標定方法，其特征在于，所述對捕捉到的人臉圖像進行處理，提取虹膜成像橢圓特征參數和普爾欽斑中心坐標包括：

對捕捉到的人臉圖像進行處理，提取人眼圖像和普爾欽斑圖像；

對人眼圖像進行處理擬合出虹膜橢圓，得到虹膜成像橢圓特征參數；

根據提取的普爾欽斑圖像，確定普爾欽斑中心坐標。

3.根據權利要求1所述的基于雙眼策略的虹膜半徑標定方法，其特征在于，所述根據虹膜半徑的理論值范圍對初步標定的人眼的虹膜半徑進行檢索優化，直至輸出滿足預設條件的虹膜半徑值作為虹膜半徑的標定結果包括：

根據虹膜半徑的理論值范圍，確定用于遍歷的虹膜半徑值；

將確定的用于遍歷的虹膜半徑值帶入含有虹膜半徑的虹膜中心表達式和角膜曲率中心表達式中，計算出左右眼相應的虹膜中心、角膜曲率中心，并計算左右眼的Kappa角大小；

判斷當前遍歷的虹膜半徑值是否使得左右眼的Kappa角之差小于預先設定的精度誤差；

若是，則結束檢索，輸出當前遍歷的虹膜半徑值作為虹膜半徑的標定結果。