[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

本發明提供一種基于雙眼策略的虹膜半徑標定方法，適用于簡化的人眼參數標定系統，能夠提高人眼虹膜半徑標定結果的精度。所述方法包括：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；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。本發明涉及視覺測量技術領域。

技術領域

本發明涉及視覺測量技術領域，特別是指一種基于雙眼策略的虹膜半徑標定方法。

背景技術

視線追蹤在人機交互(助老助殘)、虛擬現實、車輛輔助駕駛、人因分析和心理研究等領域有著廣泛的應用。視線追蹤在國外有著較長的研究歷史，起源于眼動檢測技術。無論是穿戴式或遙測式都有實用產品，在很多領域有著廣泛的應用。國內視線追蹤開展較晚，開展的規模也較小，無論實用產品的研發還是關鍵技術的研究都與國外有較大的差距。

在視線追蹤的發展過程中，針對不同硬件配置下的視線追蹤系統研究較多，其中主要分為單相機系統和多相機系統。利用單相機系統和多相機系統實現二維或三維的視線估計。

在二維視線估計方法中，一般采用單相機系統(單相機單光源)確定一個建立視線落點與人眼特征之間的關系的二階映射模型，這種方法對頭部運動非常敏感，且由于要標定映射模型中的每個系數，所需的標定點較多，例如，9個，標定過程復雜。利用多相機系統可以補償自由頭動的影響，但標定過程仍需要多個標定點來完成。

三維視線估計方法廣泛應用于不同硬件配置的視線追蹤系統。在單相機單光源系統中，由于單個相機無法直接感知三維信息，在計算空間中角膜曲率中心或瞳孔中心來重建眼睛光軸時，需要根據先驗知識預先設定其中的一些人眼不變參數，如：角膜曲率半徑、角膜曲率中心與瞳孔中心之間的距離、人眼到屏幕的垂直距離等，借助這些人眼參數來計算三維信息，用于視線追蹤。但人眼存在個體差異，如果采用某一固定值，會在系統輸入時引入一定量的誤差，影響系統的精度。并且通過設定一些空間信息來重建三維信息，從根本上來說不屬于真正的三維視線估計。

基于單相機多光源系統的三維視線估計方法可以利用多個光源的反射，建立多個非線性方程，標定出人眼不變參數(例如，虹膜半徑)，但求解過程復雜，運行速度慢，且得到的結果是數值解，因此大部分單相機多光源系統仍采用預先設定人眼參數這一途徑。

在多相機系統中，人眼的角膜曲率中心、瞳孔中心等三維空間點，甚至眼球光軸，可以根據多相機立體視覺的基本原理直接計算獲得，可以使用戶標定過程大大簡化。但多相機系統的硬件配置相對復雜，成本較高，且系統標定過程復雜。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于雙眼策略的虹膜半徑標定方法，以解決現有技術所存在的標定人眼參數方法所需的硬件系統復雜、成本較高、標定過程復雜的問題。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種基于雙眼策略的虹膜半徑標定方法，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。