[發明專利]一種可穿戴眼動和面部表情同步采集系統

在審

• 申請號: 202110526658.6
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113413154A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 胡斌;楊民強;彭宏;蔡涵書;唐隆喆
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: A61B5/16
• 分類號: A61B5/16;A61B5/18;A61B5/00;G06K9/00
• 代理公司: 北京保識知識產權代理事務所(普通合伙) 11874
• 代理人: 郭楚媛

1.一種可穿戴眼動和面部表情同步采集系統，其特征在于，包括有同步采集系統模塊、耳掛式托架模塊、圖像采集模塊和識別算法模塊；

所述同步采集系統模塊設計有實時同步機制，采用內存文件系統；

所述耳掛式托架模塊包括包括有一種可穿戴眼動和面部表情同步采集設備，所述一種可穿戴眼動和面部表情同步采集設備包括有3D打印支架，所述3D打印支架上連接有攝像裝置；

所述圖像采集模塊包括有表情攝像頭子模塊、眼動攝像頭子模塊和前景攝像頭子模塊；

所述識別算法模塊包括有圖像去噪技術子模塊、腐蝕邊緣檢測子模塊和瞳孔分割子模塊。

2.根據權利要求1所述的一種可穿戴眼動和面部表情同步采集系統，其特征在于，所述同步采集系統模塊包括有實時進程子模塊和非實時進程子模塊，所述同步采集系統模塊上還鏈接有進程預加載單元、實時同步信號單元和多處理器單元。

3.根據權利要求1所述的一種可穿戴眼動和面部表情同步采集系統，其特征在于，所述3D打印支架采用彈性尼龍材質制成，所述3D打印支架包括有耳掛支架(3)、延長臂(4)和后方支架(5)，所述后方支架(5)設計為半環狀，所述耳掛支架(3)固定連接在后方支架(5)的開口末端上側，所述耳掛支架(3)與人體耳廓相匹配，所述延長臂(4)固定連接在后方支架(5)的開口末端下側；所述攝像裝置包括有前景攝像頭(1)和眼動攝像頭(2)，所述前景攝像頭(1)固定連接在右側耳掛支架(3)前端，所述眼動攝像頭(2)轉動連接在延長臂(4)遠離后方支架(5)一端上，所述眼動攝像頭(2)設置有兩個。

4.根據權利要求1所述的一種可穿戴眼動和面部表情同步采集系統，其特征在于，所述表情攝像頭子模塊、眼動攝像頭子模塊和前景攝像頭子模塊上分別鏈接有表情圖像采集單元、眼動圖像采集單元和前景圖像采集單元，所述眼動圖像采集單元上還鏈接有紅外補光處理單元和濾光處理單元。

5.根據權利要求1所述的一種可穿戴眼動和面部表情同步采集系統，其特征在于，所述圖像去噪技術子模塊基于高斯模糊算法，將高斯模糊算法運用于圖像中，使圖像出現模糊的效果，能夠有效的抑制噪聲，平滑圖像。

6.根據權利要求1所述的一種可穿戴眼動和面部表情同步采集系統，其特征在于，所述腐蝕邊緣檢測子模塊基于自適應閾值的邊緣檢測算法，其具體步驟如下：

A1、設置自適應閾值：將每一塊區域的像素強度的平均值作為閾值Thread；

A2、圖像二值化處理：利用Thread將圖像轉化成二值數字圖像，公式如下：

A3、腐蝕優化：用某一大小規格的結構元素，掃描二值圖像的每一個像素，用結構元素與其覆蓋的二值圖像做“與”運算，如果都為1，結構圖像的該像素為1，否則為0；最終過濾掉一些冗余的邊緣分支。

7.根據權利要求1所述的一種可穿戴眼動和面部表情同步采集系統，其特征在于，所述瞳孔分割子模塊基于FILSAC算法，其具體步驟為：

B1、輸入上述處理過的二值圖像，背景的像素點強度為0，圖像目標的像素點強度為1；利用CHT計算出粗略的瞳孔圓心(Ox,Oy)和半徑Or，選取以(Ox,Oy)為初始中心，Or±δ*Or為半徑的區域及該區域內的強度為1的像素點；

B2、設置隨機搜索的總次數N，隨機搜索三個不共線的像素點，并對在B1中選取的像素點進行離群點檢測，如果這三個像素點不是離群點就利用這三個點擬合圓模型；

B3、然后將所有非離群像素點代入B2中的圓模型，計算到圓邊緣的距離，若距離小于給定閾值，就把這些像素點作為內點，并計算內點的個數；

B4、如果這三個像素點中出現了離群點，放棄擬合圓模型，并重復B2-B3的步驟，直到搜索次數達到N停止迭代搜索，這時返回內點個數最多的圓模型參數；最終確定眼動圖像中的瞳孔區域以及半徑大小和中心點坐標。