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专利号: 2016104591122
申请人: 重庆理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种瞳孔定位及跟踪方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、采集数据:

利用视频采集传感器采集人脸视频信息;

利用距离传感器采集视频采集传感器与瞳孔之间的距离信息;

步骤2、瞳孔定位:

利用adaboost算法对所采集的人脸视频信息进行人眼的粗略检测,检测出人眼区域;

利用canny算法对人眼区域进行边缘检测,得到瞳孔的边缘;

利用Hough变换检测圆心的方法得到瞳孔中心;

步骤3、基于帧差法和LBP的改进MeanShift算法进行瞳孔跟踪:利用瞳孔定位的结果作为瞳孔跟踪的目标模型,并用LBP算法进行目标建模;

利用帧差法估计出下一帧瞳孔的目标中心;

通过MeanShift算法找到移动后的瞳孔中心在三维坐标系中的X坐标值和Y坐标值;

步骤4、基于所采集的距离信息测量出瞳孔中心在三维坐标系中的Z坐标值;

步骤5、输出瞳孔中心的坐标,并根据瞳孔中心的坐标来调整视频采集传感器的拍摄角度。

2.根据权利要求1所述的瞳孔定位及跟踪方法,其特征在于:所述步骤3中,基于帧差法和LBP的改进MeanShift算法进行瞳孔跟踪的具体方法为:(1)根据瞳孔精确定位算法确定瞳孔目标的初始位置f0 ,根据公式建立目标模型qu,假设图像中一共有n个像素点,用{xi}i=1…n表示,对区域内的颜色纹理特征空间均匀划分,得到m个相等的区间构成的颜色纹理特征直方图;q为目标模型特征空间,用直方图的形式表示出来;qu为组成目标模型特征空间的元素;K表示核函数,选择Epanechnikov核;bin(xi)表示像素点xi在颜色纹理直方图中所在的区域,δ是阶跃函数;u表示颜色纹理直方图的特征索引;在计算过程中,将R,G,B三个颜色通道的bin分别设为8个,加上纹理的通道的10个bin,m=8*8*8*10=5120;

为归一化系数;

(2)在视频运行过程中,对当前帧做如下处理:(2a)根据公式Dk+1(x,y)=|Fk+1(x,y)-Fk(x,y)|和公式 计算当前帧的差分图像,其中,设第k帧和第k+1帧的图像在坐标(x,y)处的像素值分别为Fk(x,y)和Fk+1(x,y),第k+1帧表示当前帧,Dk+1(x,y)表示当前帧的差分图像,T为阈值,Rk+1(x,y)为最终得到运动目标的轮廓,为二值图像;

(2b)基于帧差法根据公式 计算当前帧中新的候选目标中心位置f0,其中(xA,yA)为前一帧目标中心,(xB,yB)为运动目标轮廓重心,f0(xC,yC)为新的候选目标中心;

(2c)根据公式 建立目标候选模型pu,其中f为候选目标中心,h表示核函数窗口的大小;

根据公式 计算候选模型与目标模

型之间的相似度ρ(p,q),其中c为归一化系数;

(2d)根据公式 计算当前区域内各个像素点的权重wi;

(2e)根据新的候选目标中心位置fk+1,重新计算相似度函数ρ(p,q);

(2f)判断重新计算的相似度是否小于设定的阈值,如是,则停止搜索,目标在当前帧的中心位置即为fk+1;否则跳到第(2d)步,继续迭代计算,直到满足设定的阈值或者超出设定计算迭代次数;

(3)当视频进入新的一帧的时候,跳到第(2)步,对新的一帧视频进行处理,直到视频结束,并输出移动后的瞳孔中心在三维坐标系中的X坐标值和Y坐标值。

3.根据权利要求1或2所述的瞳孔定位及跟踪方法,其特征在于:所述步骤4中,基于该距离信息测量出瞳孔中心在三维坐标系中的Z坐标值的具体方法为:直接将距离传感器测量得到的距离数据作为瞳孔的Z坐标。