人眼定位方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種人眼定位方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]人眼定位廣泛應(yīng)用于身份鑒定、安全監(jiān)控、疲勞駕駛鑒定、人物數(shù)字圖像美容等方面?，F(xiàn)有的人眼定位方法一般為:確定圖像中人臉的范圍；根據(jù)人眼附近的特征的位置關(guān)系以及人臉與人眼的位置關(guān)系，確定人眼的范圍；最后在人眼的范圍內(nèi)確定瞳孔的位置。
[0003]上述人眼定位方法僅能確定瞳孔的位置，而無法精確實現(xiàn)人眼的其他特征的定位，例如眼角位置、眼睛幾何輪廓等等，因此現(xiàn)有技術(shù)中的人眼定位方法的精確度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例的主要目的是提供一種人眼定位方法及裝置，旨在有效提高人眼定位的精度。
[0005]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明實施例提供了一種人眼定位方法，包括以下步驟:
[0006]獲取待進(jìn)行人眼定位的圖像；
[0007]對所述圖像進(jìn)行人眼的虹膜定位處理，獲得人眼的虹膜圓心及半徑；
[0008]根據(jù)所述虹膜圓心及半徑，獲得人眼的兩眼角的連線與圖像的水平方向形成的夾角；
[0009]將所述虹膜圓心及半徑、夾角作為預(yù)先設(shè)置的能量函數(shù)的參數(shù)的初始值，并根據(jù)所述虹膜圓心及半徑、夾角，利用預(yù)先設(shè)置的人眼統(tǒng)計模型，計算獲得所述能量函數(shù)的其余參數(shù)的初始值；所述預(yù)先設(shè)置的能量函數(shù)具有9個參數(shù):虹膜圓心及半徑、夾角、兩個眼角連線的中點、兩個眼角連線的中點到上下輪廓的垂直距離、兩個眼角連線的中點到任意一個眼角的距離；
[0010]根據(jù)所述虹膜圓心及半徑、夾角，以及所述其余參數(shù)的初始值，通過所述能量函數(shù)的最小化計算獲得人眼的輪廓。
[0011]本發(fā)明實施例還提供了一種人眼定位裝置，包括:
[0012]圖像獲取模塊，用于獲取待進(jìn)行人眼定位的圖像；
[0013]虹膜定位模塊，用于對所述圖像進(jìn)行人眼的虹膜定位處理，獲得人眼的虹膜圓心及半徑；
[0014]夾角定位模塊，用于根據(jù)所述虹膜圓心及半徑，獲得人眼的兩眼角的連線與圖像的水平方向形成的夾角；
[0015]輪廓獲得模塊，用于將所述虹膜圓心及半徑、夾角作為預(yù)先設(shè)置的能量函數(shù)中參數(shù)的初始值，并根據(jù)所述虹膜圓心及半徑、夾角，利用預(yù)先設(shè)置的人眼統(tǒng)計模型，計算獲得所述能量函數(shù)的其余參數(shù)的初始值；根據(jù)所述虹膜圓心及半徑、夾角，以及所述其余參數(shù)的初始值，通過所述能量函數(shù)的最小化計算獲得人眼的輪廓；所述預(yù)先設(shè)置的能量函數(shù)具有9個參數(shù):虹膜圓心及半徑、夾角、兩個眼角連線的中點、兩個眼角連線的中點到上下輪廓的垂直距離、兩個眼角連線的中點到任意一個眼角的距離。
[0016]本發(fā)明實施例先精確獲得虹膜圓心及半徑，以及兩眼角的連線與圖像的水平方向形成的夾角，然后在其基礎(chǔ)上再計算能量函數(shù)其他參數(shù)的初始值，從而可以獲得精確的初始值，在能量函數(shù)最小化過程中可以快速地找到全局最小值，進(jìn)而可以精確獲得人眼的輪廓。另外，由于人眼的虹膜圓心和半徑、眼角位置均可以精確確定，因此不再需要能量函數(shù)的計算來確定，從而加快了能量函數(shù)的最小化計算速度。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明人眼定位方法一實施例的流程示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明人眼定位方法中人眼模板的示例圖；
[0019]圖3是本發(fā)明人眼定位方法中獲得人眼的兩眼角的連線與圖像的水平方向形成的夾角一實施例的流程示意圖；
[0020]圖4是本發(fā)明人眼定位方法中旋轉(zhuǎn)圖像后截取人眼的子圖像的操作示例圖；
[0021]圖5是本發(fā)明人眼定位方法中計算子圖像的左右色差的流程示意圖；
[0022]圖6是本發(fā)明人眼定位方法中將子圖像劃分為左半邊圖像和右半邊圖像的示例圖；
[0023]圖7是本發(fā)明人眼定位裝置一實施例的功能模塊示意圖；
[0024]圖8是本發(fā)明人眼定位裝置另一實施例中夾角定位模塊的細(xì)化功能模塊示意圖；
[0025]圖9是本發(fā)明人眼定位裝置所在的監(jiān)控終端的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
【具體實施方式】
[0027]以下結(jié)合說明書附圖及具體實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0028]本發(fā)明提供了一種人眼定位方法，如圖1所示，該實施例的人眼定位方法包括以下步驟:
[0029]步驟S110、獲取待進(jìn)行人眼定位的圖像；
[0030]該圖像可以是接收監(jiān)控終端采集后傳送過來的圖像，也可以是調(diào)用攝像頭采集的圖像，還可以是預(yù)先存儲在終端上的圖像，甚至可以是從視頻圖像中截取的圖像。本實施例中的圖像為RGB三通道的彩色圖像，當(dāng)然該圖像也可以為其他圖像，例如單通道的灰度圖像等等。該彩色圖像還可以為RGBA、YUV、Lab、HSL等格式。
[0031]步驟S120、對所述圖像進(jìn)行人眼的虹膜定位處理，獲得人眼的虹膜圓心及半徑；
[0032]由于人眼的虹膜和鞏膜之間存在明顯的顏色差異，虹膜相對于鞏膜的顏色偏暗，因此將在圖像上呈現(xiàn)明顯的圓特征。本發(fā)明實施例采用圓的霍夫變換來實現(xiàn)虹膜圓心和半徑的精確定位。該圓的霍夫變換方式為現(xiàn)有技術(shù)的定位方式，在此就不再贅述。當(dāng)然，還可以采用其他的定位方式，例如模板匹配法等等。
[0033]步驟S130、根據(jù)所述虹膜圓心及半徑，獲得人眼的兩眼角的連線與圖像的水平方向形成的夾角；
[0034]由于兩眼角處于同一水平線時，人眼在過虹膜中心點的垂線兩邊具有一定的對稱性，因此在對虹膜圓心及半徑進(jìn)行精確定位后，則根據(jù)該虹膜圓心及半徑，對圖像進(jìn)行對稱性處理，獲得人眼的兩眼角的連線與圖像的水平方向形成的夾角。若該待進(jìn)行人眼定位的圖像為一人眼圖像，將圖像的水平方向定義為X軸，圖像的豎直方向定義為y軸。
[0035]步驟S140、將所述虹膜圓心及半徑、夾角作為預(yù)先設(shè)置的能量函數(shù)的參數(shù)的初始值，并根據(jù)所述虹膜圓心及半徑、夾角，利用預(yù)先設(shè)置的人眼統(tǒng)計模型，計算獲得所述能量函數(shù)的其余參數(shù)的初始值；
[0036]該人眼統(tǒng)計模型是根據(jù)對人類的眼睛進(jìn)行研究而獲得的經(jīng)驗值，例如人眼的眼睛寬度為4倍的虹膜半徑，高度為2倍的虹膜半徑。本發(fā)明實施例利用變形模板匹配的方法，根據(jù)眼睛形狀的分析，建立眼睛的變形模板，然后依照該變形模板設(shè)計一能量函數(shù)。如圖2所示，假定人眼由上下兩條共端點的拋物線L1、L2和一個圓RO構(gòu)成，兩條拋物線LI和L2的端點為人眼的眼角。Cl為圓RO的圓心，r為圓RO的半徑，C2點是兩個眼角A和B的連線的中點，dl和d2是C2點到上下眼眶的距離，d3是C2點到眼角的距離。Cl和C2的坐標(biāo)分變?yōu)?xl，yl)和(x2，y2)。Θ為d3與圖像的水平方向所形成的夾角。依照圖2所示的人眼模板，設(shè)計一個能量函數(shù)，其包含(11，(12，(13，11，71，1?，12，72，Θ共9個自變量。該能量函數(shù)的性質(zhì)是:當(dāng)該眼睛模型和實際人眼圖像完全匹配時，能量函數(shù)取最小值。因此，通過計算上述9個自變量的初始值，然后對該能量函數(shù)進(jìn)行最小化處理，找到一組使能量函數(shù)取最小值的自變量，即可獲得人眼的所有幾何特征:虹膜的中心位置、虹膜的半徑、眼睛幾何輪廓、眼角位置。
[0037]由上可知，在步驟S120和步驟S130中已經(jīng)精確確定了虹膜圓心和半徑、以及兩眼角的連線與圖像的水平方向形成的夾角Θ，利用人眼的統(tǒng)計模型，通過如下計算可以獲得能量函數(shù)中其余參數(shù)的初始值:x2=xl, y2=yl-R/3, dl=R*4/3, d2=R*2/3, d3=R*2。由于虹膜圓心C和半徑R、兩眼角的連線與圖像的水平方向形成的夾角Θ是精確獲得的，因此該能量參數(shù)的其余參數(shù)的初始值也將精確獲得。另外，根據(jù)兩眼角的連線與圖像的水平方向形成的夾角Θ、兩個眼角連線的中點C2的坐標(biāo)、兩個眼角連線的中點C2到任意一個眼角的距離d3，可以精確獲得兩眼角的位置。
[0038]步驟S150、根據(jù)所述虹膜圓心及半徑、夾角，以及所述其余參數(shù)的初始值，通過所述能量函數(shù)的最小化計算獲得人眼的輪廓。
[0039]在確定能量參數(shù)的所有參數(shù)的初始值后，再通過能量函數(shù)的最小化計算，將獲得人眼的輪廓。該能量函數(shù)的最小化計算是現(xiàn)有技術(shù)，在此就不再贅述。
[0040]本發(fā)明實施例先精確獲得虹膜圓心及半徑，以及兩眼角的連線與圖像的水平方向形成的夾角，然后在其基礎(chǔ)上再計算能量函數(shù)其他參數(shù)的初始值，從而可以獲得精確的初始值，在能量函數(shù)最小化過程中可以快速地找到全局最小值，進(jìn)而可以精確獲得人眼的輪廓。另外，由于人眼的虹膜圓心和半徑、眼角位置均通過步驟S120和步驟S130精確確定，因此不再需要能量函數(shù)的計算