[发明专利]基于投影积分和虹膜识别的眼部动作捕捉方法

说明书

本发明公开了一种基于投影积分和虹膜识别的眼部动作捕捉方法，其特征在于，包括：S1面部图像获取，S2图像预处理，S3投影积分计算，S4人眼区域定位，S5虹膜区域定位，S6眼部动作捕捉。本发明方案使用灰度投影积分，将人脸结构特征结合灰度投影积分，在水平和垂直两个方向上计算人眼区域的灰度变化，从而得到人眼区域定位，在眼睛位置确定的眼睛区域图像内，使用虹膜的生理结构特性定位虹膜中心位置，最后使用参数化模板实现眼睛局部区域图像中上、下眼睑的定位和动作的识别；克服眼睛图像在不同光照条件下的成像差异，提高检测系统对于光照的适应性，实现全天候、鲁棒性的驾驶人眼部动作捕捉。

技术领域

本发明属于视觉检测领域，涉及一种基于投影积分和虹膜识别的眼部动作捕捉方法。

背景技术

疲劳驾驶是指由于驾驶环境的单调性或者长时间、超强度的行车，驾驶人因精力消耗过多而产生生理、心理机能衰退，造成反应水平、操控效率下降，进而导致驾驶技能降低，并影响正常驾驶的现象。驾驶人在疲劳时，对交通环境的感知能力、危险的判断能力和对车辆的操控能力均有不同程度的下降，极易引发交通事故。

疲劳驾驶的主流检测方法是在驾驶人参与的情况下，对驾驶人的精神状态进行评定，最常用的是基于面部视频的疲劳检测法，该方法由经过训练的评分专家根据驾驶人的面部表情对其疲劳状态进行评估；该方法的准确率依赖于对眼部动作的准确捕捉。受实际驾驶过程中的随机光照、驾驶人肢体动作、夜晚工况下成像模糊暗淡、墨镜工况下眼睛图像不可见等因素的影响，实现全天候、高鲁棒的眼部动作捕捉依旧存在众多技术瓶颈。

夜晚工况下，驾驶室内的光照不足，弱化了面部图像中各器官之间的边界，极易受到环境光照的影响而出现偏光侧光等面部图像，由此产生非结构边缘(非人脸生理特性边缘)，严重影响到驾驶人的眼部动作捕捉。

为了减弱紫外线对于眼睛的伤害，以及环境中的眩光对于视觉观察的影响，驾驶人在白天光照强烈的情况下，倾向于佩戴墨镜，由此造成驾驶人眼睛区域图像的遮挡，无法捕捉到驾驶人的眼部动作。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，尤其解决现有的面部视频的疲劳检测法中，受实际驾驶过程中的随机光照、驾驶人肢体动作、夜晚工况下成像模糊暗淡、墨镜工况下眼睛图像不可见影响，导致眼部动作失败的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种基于投影积分和虹膜识别的眼部动作捕捉方法，所述方法包括：

S1面部图像获取，采用红外照明和红外滤光的方式获取人脸面部图像；

S2图像预处理，对摄像头捕获的人脸图像进行预处理；

S3投影积分计算，使用积分投影方法计算人脸图像的灰度变化；

S4人眼区域定位，根据人眼比例和积分计算结果定位人眼区域；

S5虹膜区域定位，在眼睛位置确定的眼睛区域图像内，根据虹膜的生理结构特性定位虹膜中心位置。

S6眼部动作捕捉，根据特征点的定位结果，实现驾驶人眼睑轮廓动作的有效提取。

进一步地，所述步骤S2图像预处理操作包括：图像灰度化、图像均衡化、图像二值化、图像负片操作；

进一步地，所述步骤S3投影积分计算操作包括：水平垂直积分操作和垂直积分投影操作；

进一步地，所述步骤S3投影积分计算操作中，将图像分成左右两部分，分别进行投影积分计算；

进一步地，所述步骤S4人眼区域定位操作中，根据人左右两眼间距的比例获取人眼区域；

进一步地，所述步骤S6眼部动作捕捉操作中，使用参数化模板实现眼睛局部区域图像中上、下眼睑的定位。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：