[發(fā)明專利]基于改進混合投影函數(shù)的人眼定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110449449.6
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113011393B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周睿;周斌;張強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國民用航空飛行學(xué)院;西華大學(xué)
• 主分類號: G06V40/19
• 分類號: G06V40/19;G06V40/18;G06V10/30;G06F16/583
• 代理公司: 北京市領(lǐng)專知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11590
• 代理人: 張玲

本發(fā)明涉及基于改進混合投影函數(shù)的人眼定位方法，包括以下步驟：對人臉圖像分別進行強度積分投影、方差積分投影、梯度差分投影，以得出人眼關(guān)鍵區(qū)域的中心位置；根據(jù)強度積分投影、方差積分投影、梯度差分投影的先驗信息，構(gòu)建混合投影函數(shù)，使用所述投影函數(shù)對人眼進行定位；所述先驗信息包括強度積分投影函數(shù)IPF、方差積分投影函數(shù)VPF、梯度差分投影函數(shù)DPF。本發(fā)明從分析人眼在面部的關(guān)鍵特征出發(fā)，充分考慮函數(shù)算法的運算量，結(jié)合強度積分、方差積分、梯度差分等因素對人眼定位的影響，提出了一種基于改進混合投影函數(shù)的人眼定位方法，實現(xiàn)了對人眼的精準(zhǔn)定位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人眼定位技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于改進混合投影函數(shù)的人眼定位方法。

背景技術(shù)

人臉識別是近年來模式識別、機器視覺和認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點，在安全驗證、身份識別、系統(tǒng)監(jiān)控、疲勞檢測以及人機交互等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，人臉識別算法主要分為基于幾何特征和基于模板匹配兩種類型，這兩種類型的人臉識別算法都需要首先檢測是否是否包含人臉，以及人臉在圖像中的位置。眼睛作為最為重要的面部特征之一，眼睛之間的距離相對恒定，能夠較為準(zhǔn)確和可靠地體現(xiàn)面部信息。因此，通過人臉定位進行人臉檢測和識別成為許多算法的關(guān)鍵步驟。

目前，國內(nèi)外的學(xué)者針對人眼定位方法展開了大量的研究工作。Monzo D利用瞳孔呈現(xiàn)圓形特征的特點，提出利用Hough變換方法進行人眼檢測，該方法需要對圖像進行大量的預(yù)處理工作，算法計算量大；Wu提出利用眼部區(qū)域的灰度特征和兩只眼睛的幾何關(guān)系較為固定的信息，在面部確定候選眼睛區(qū)域的算法，該算法僅能實現(xiàn)對眼睛的粗定位；Reinders根據(jù)眼睛集合結(jié)構(gòu)的先驗信息建立概率模型，從概率分布的角度解釋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出信息，從而確定眼睛的位置，該算法僅能確定眼睛的大概位置，不能精確地定位眼睛中心；Viola P提出利用Adaboost的學(xué)習(xí)算法對人眼進行定位，算法實現(xiàn)過程中訓(xùn)練樣本的選擇和豐富程度對分類結(jié)果有很大影響，同時該算法需要較長的訓(xùn)練時間。因此，為了提高人眼定位的效率和性能，需要對人眼精確定位的算法進行研究。

通常，為了便于分析圖像特征、減少運算量，可以利用投影函數(shù)對數(shù)字圖像的特征進行分析，因此投影分析方法成為一種有效提取和分析人眼圖像特征的方法。Kanade使用強度積分投影函數(shù)對人臉圖像進行分析，進而獲取眼部的相關(guān)信息，但該方法僅考慮了強度對人眼定位的影響；Feng提出使用方差投影函數(shù)對人眼進行定位，該方法僅考慮了方差對人眼定位的影響；Geng提出一種基于強度和方差的混合投影方法對人眼進行定位，該方法同時考慮方差和強度投影對人眼定位的影響，并利用方差和強度投影構(gòu)造線性混合投影函數(shù)，但是兩者的權(quán)重在構(gòu)造的混合投影函數(shù)中基本相同；Zhang提出利用強度積分和微分相結(jié)合的方法實現(xiàn)對人眼的定位，該方法利用強度積分和微分構(gòu)造投影函數(shù)，但未考慮圖像方差變化對人眼定位的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提高人眼檢測的準(zhǔn)確率，提供一種基于改進混合投影函數(shù)的人眼定位方法。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明實施例提供了以下技術(shù)方案：

基于改進混合投影函數(shù)的人眼定位方法，包括以下步驟：

對人臉圖像分別進行強度積分投影、方差積分投影、梯度差分投影，以得出人眼關(guān)鍵區(qū)域的中心位置；

根據(jù)強度積分投影、方差積分投影、梯度差分投影的先驗信息，構(gòu)建混合投影函數(shù)，使用所述投影函數(shù)對人眼進行定位；所述先驗信息包括強度積分投影函數(shù)IPF、方差積分投影函數(shù)VPF、梯度差分投影函數(shù)DPF。

在上述方案中，結(jié)合強度積分、方差積分、梯度差分等因素對人眼定位的影響，從分析人眼在面部的關(guān)鍵特征出發(fā)，充分考慮函數(shù)算法的運算量，實現(xiàn)對人眼更加精準(zhǔn)的定位。

更進一步地，所述對人臉圖像進行強度積分投影的步驟，包括：