人眼分割及瞳孔定位研究.pdf

1、眼睛作為心靈的窗戶，能夠真實(shí)的傳達(dá)了人類真實(shí)的內(nèi)心世界。對(duì)眼睛各個(gè)方面的研究是了解人類情感、行為、視覺機(jī)制、心里活動(dòng)的關(guān)鍵。在人眼相關(guān)研究的應(yīng)用中，瞳孔檢測(cè)與定位的應(yīng)用最為廣泛，涉及人工智能、認(rèn)知心理學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)等多個(gè)學(xué)科，在工業(yè)，醫(yī)學(xué)檢測(cè)，殘疾人輔助，虛擬現(xiàn)實(shí)等方面具有較廣的應(yīng)用前景。因此如何快速而又準(zhǔn)確的定位瞳孔依舊是研究課題的熱點(diǎn)。
　　目前，在理想的條件下，關(guān)于眼睛分割以及瞳孔定位的一些方法能夠取得較好的效果，如采用特殊的

2、設(shè)備近距離采集圖像，或者固定人眼的位置等。但是在現(xiàn)實(shí)的情況中，普通設(shè)備獲取的眼睛圖像并不像理想條件下的那樣清晰，瞳孔與虹膜界限十分明確，同時(shí)沒有光斑，遮擋，瞳孔位置以及眼睛狀態(tài)的影響。但特殊的圖像采集設(shè)備價(jià)格昂貴，不宜于大規(guī)模的推廣，而固定人的位置會(huì)影響人的自由行動(dòng)。在實(shí)際的情況下外界因素會(huì)對(duì)瞳孔定位造成很大的影響，例如光照分布，眼瞼睫毛的遮擋，光斑等。同時(shí)眼睛自身的狀態(tài)也會(huì)影響瞳孔的定位，例如眼球看不同的方向，瞳孔位于眼睛中不同的位置

3、，可能呈現(xiàn)出不同的形狀，眼睛不同的張開程度，睫毛的遮擋等影響。針對(duì)眼睛的不同狀態(tài)給定位瞳孔帶來影響，以及普通設(shè)備采集的圖像而導(dǎo)致的圖像清晰度等方面的問題，本文提出了一種新的方法從人臉中精確定位瞳孔，該方法主要分成兩個(gè)部分，第一部分是從人臉圖像中分割出眼睛，第二部分是在分割眼睛的基礎(chǔ)上定位瞳孔中心。該方法的主要思想是：在人臉檢測(cè)的前提下，改進(jìn)人體形態(tài)測(cè)量學(xué)標(biāo)準(zhǔn)中的“三庭五眼”標(biāo)準(zhǔn)，找到大致的眉眼區(qū)域；結(jié)合眉眼區(qū)域圖像的特點(diǎn)，根據(jù)灰度直方圖

4、選取多個(gè)候選閾值，并獲取對(duì)應(yīng)的一組二值圖像；通過融合這組二值圖像中的有效區(qū)域得到候選區(qū)域，針對(duì)眼睛的特點(diǎn)以結(jié)合候選區(qū)域信息熵的大小，分割出眼睛，實(shí)現(xiàn)眉眼分離；最后利用瞳孔在眼睛中占有的比例特點(diǎn)，選取合適的閾值，對(duì)瞳孔進(jìn)行閾值分割，利用投影積分對(duì)瞳孔進(jìn)行粗略定位；在大致定位瞳孔的基礎(chǔ)上，六等分瞳孔邊緣，在每個(gè)等分邊緣隨機(jī)選取一個(gè)點(diǎn)集，對(duì)這些樣本點(diǎn)集進(jìn)行橢圓擬合，獲得瞳孔中心。
　　首先，本文對(duì)眼睛檢測(cè)以及瞳孔定位的選題背景以及研究意

5、義進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)近年來常用的眼睛檢測(cè)以及瞳孔定位的方法進(jìn)行了分析總結(jié)，比較其優(yōu)缺點(diǎn)。
　　然后，本文提出了基于多閾值區(qū)域融合的方法分割定位眼睛，即根據(jù)灰度直方圖選取多個(gè)候選閾值并結(jié)合信息熵的方法對(duì)感興趣區(qū)域合并融合，進(jìn)而分割眼睛。
　　最后，本文介紹了橢圓擬合的基本概念和數(shù)學(xué)原理，結(jié)合隨機(jī)原理進(jìn)行橢圓擬合對(duì)瞳孔進(jìn)行定位。該方法根據(jù)眼睛的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選取合適的閾值，對(duì)瞳孔進(jìn)行分割，并通過投影積分對(duì)瞳孔進(jìn)行初步定位，在此基礎(chǔ)上