[发明专利]一种人眼视线纵向距离的快速测量方法

摘要

本发明涉及一种人眼视线纵向距离的测量方法。具体步骤包括1.构建偏心摄像测量装置,包括摄像头、红外光源、红外滤光镜、望远镜、人脸支架、红外截止滤光片等；2.瞳孔边界检测，用游程算法处理获得瞳孔区域，再用方程拟合获得边界；3.瞳孔内亮暗分布计算，整个瞳孔区域灰度值平均值作为阈值，计算瞳孔区域纵向大于阈值的长度与整个纵轴长度的比值；4.纵向距离的测量，由测量前的定标参数以及当前瞳孔亮暗分布情况，计算获得视线纵向距离。本方法可以获得视线跟踪中纵向距离信息，不仅能够实现真实的三维视线跟踪，还可以用于提高传统的二维视线跟踪系统精度。同时，该方法计算复杂度低，可以达到快速测量、实时跟踪的效果。

主权项

一种人眼视线纵向距离的测量方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在光具座上构建偏心摄像测量装置,包括摄像头、红外光源、红外滤光镜、望远镜、人脸支架、红外截止滤光片；沿光路方向上的红外截止滤光片、望远镜和摄像头同轴等高，人脸支架用于支持被测试者脸部；红外截止滤光片将测量光路弯折到人脸支架一侧；望远镜用于缩短拍摄光路；摄像头在光路的最右端，望远镜与摄像头之间设光阑与红外光源，使用红外光源能获得边界清晰的瞳孔图像，光阑遮挡住摄像头的下半部分；摄像头前面设有所述红外滤光镜，用于减少环境可见光的影响；摄像头还通过USB接口连接电脑，在电脑上用MATLAB软件平台上进行图像处理和计算；(2)瞳孔边界检测，用游程算法处理获得瞳孔区域，再用方程拟合方法获得瞳孔边界；(3)瞳孔区域亮暗分布计算，由于装置的光阑是遮挡摄像头的下半部分，拍摄的瞳孔图像的亮暗分布是垂直变化的，可选取竖直方向的直径来计算亮暗分布特征，整个瞳孔区域灰度值平均值作为阈值，计算竖直方向的直径上大于阈值的长度与瞳孔直径的比值；(4)纵向距离的测量，由测量前的定标参数以及当前瞳孔亮暗分布情况，计算获得视线纵向距离；所述定标参数包括瞳孔半径R、摄像头与人眼瞳孔的距离A、瞳孔暗区域与直径比值k；所述计算获得视线纵向距离具体计算表达式是：S=2R·A·kE+2R·k,]]>S即视线纵向距离，R是瞳孔半径，k是瞳孔暗区域与直径比值，A是摄像头与瞳孔距离，E是光源偏离光轴距离，其中瞳孔暗区域与直径比值k能从瞳孔图像通过图像处理技术获得，参数E、A和R是通过定标过程获得的；对于每一帧人眼图像，计算出瞳孔暗区域与直径比值k代入上面的表达式就能计算出当前人眼视线的纵向距离。