双眼瞳孔与角膜反光点高速精确搜索定位方法技术

本发明专利技术公开了一种双眼瞳孔与角膜反光点高速精确搜索定位方法，属于图像处理领域。本发明专利技术包括：采集双眼的灰度图像；根据灰度图像的灰度值选择基于寻找双眼瞳孔边界设定的阈值一，并根据阈值一将当前灰度图像转换为二值图像；根据二值图像计算出双眼瞳孔的边界，并根据双眼瞳孔的边界计算出双眼瞳孔的中心点坐标；同时，根据灰度图像的灰度值选择基于寻找双眼角膜反光点设定的阈值二，并根据阈值二在灰度图像上寻找超过阈值二的位置，并根据该位置计算出双眼角膜反光点的中心坐标。本发明专利技术能够以高达1018

【技术实现步骤摘要】
双眼瞳孔与角膜反光点高速精确搜索定位方法


[0001]本专利技术涉及图像处理领域，特别涉及一种双眼瞳孔与角膜反光点高速精确搜索定位方法。

技术介绍

[0002]目前已经存在一些较为成熟的算法来通过图像分析搜索和定位瞳孔（例如：OpenCV等），这些成熟的算法库经过充分的测试，功能强大而且非常稳定，但目前这些成熟的算法都存在效率方面的问题，不能在600 微秒以内在 1408*290 分辨率的图像中快速找出瞳孔的边界点，也不能直接计算出瞳孔的中心点坐标、瞳孔的直径和面积这些参数。
[0003]目前成熟的算法库还需要定制开发才能实现在相机捕捉的图像中找到瞳孔区域附近存在的角膜反光点，该算法同样存在效率方面的问题，不能在 200 微秒以内在 1408*290 分辨率的图像找出双眼的瞳孔区域附近的两个角膜反光点。
[0004]根据实际情况的需要，算法在处理时需要能支持同时定位双眼或者仅仅定位单眼，还需要锚定眼睛瞳孔所在的位置，也需要对眼位置的数据做平滑处理，这些定制性的需求都是成熟的图像处理算法库所欠缺的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种双眼瞳孔与角膜反光点高速精确搜索定位方法，能够以高达1018-1020fps的帧率快速地在每一帧图像上找到双眼瞳孔的边界和中心精确位置及双眼角膜反光点的精确位置，处理速度远高于眼动的速度。
[0006]本专利技术解决其技术问题，采用的技术方案是：双眼瞳孔与角膜反光点高速精确搜索定位方法，包括如下步骤：采集双眼的灰度图像；根据灰度图像的灰度值选择基于寻找双眼瞳孔边界设定的阈值一，并根据阈值一将当前灰度图像转换为二值图像；根据二值图像计算出双眼瞳孔的边界，并根据双眼瞳孔的边界计算出双眼瞳孔的中心点坐标；同时，根据灰度图像的灰度值选择基于寻找双眼角膜反光点设定的阈值二，并根据阈值二在灰度图像上寻找超过阈值二的位置，并根据该位置计算出双眼角膜反光点的中心坐标。
[0007]作为一种优选的方案，在采集双眼的灰度图像之前，需安装用于采集双眼灰度图像的图像采集设备对应的光源，所述光源朝向被试双眼所在的方向和位置。
[0008]作为一种优选的方案，所述图像采集设备为工业相机，所述工业相机能通过数据采集卡支持输出最高帧率为1018-1020fps的图像。
[0009]作为一种优选的方案，所述根据灰度图像的灰度值选择基于寻找双眼瞳孔边界设定的阈值一时：
基于图像的灰度直方图特征来提取并选择当前灰度图像适配的阈值；或者，在参数设置界面上手动设置或选择自定的阈值。
[0010]作为一种优选的方案，所述根据二值图像计算出双眼瞳孔的边界，并根据双眼瞳孔的边界计算出双眼瞳孔的中心点坐标，具体包括如下步骤：基于水平射线和垂直射线由内而外的射线算法定位出双眼瞳孔的边界；采用最小二乘拟合圆的算法将定位出的每个瞳孔边界拟合成一个圆或椭圆；采用最小二乘拟合圆的算法找到圆心的位置，即为计算出的双眼瞳孔的中心点坐标。
[0011]作为一种优选的方案，在计算双眼瞳孔的中心点坐标时，同时计算出双眼瞳孔的直径和面积。
[0012]作为一种优选的方案，当计算出双眼瞳孔的中心点坐标后，在视频图像窗口中用长度为双眼瞳孔的半径的竖线绘制出双眼瞳孔的中心位置，每个瞳孔的中心点在对应竖线的中间位置；当绘制出双眼瞳孔的中心位置后，在视频图像窗口中用一条直线连接双眼瞳孔的中心点；在连接双眼瞳孔中心点直线的中心绘制一条垂直的竖线，其长度为双眼瞳孔中心纵向高度差，以此更容易观察或判断双眼是否位于水平的位置。
[0013]作为一种优选的方案，所述根据灰度图像的灰度值选择基于寻找双眼角膜反光点设定的阈值二时：基于图像的灰度直方图特征来提取并选择当前灰度图像适配的阈值；或者，在参数设置界面上手动设置或选择自定的阈值。
[0014]作为一种优选的方案，所述根据阈值二在灰度图像上寻找超过阈值二的位置，并根据该位置计算出双眼角膜反光点的中心坐标，其具体是指：通过该位置计算双眼角膜反光点的质心或重心，所述质心或重心即为双眼角膜反光点的中心坐标。
[0015]作为一种优选的方案，当计算出双眼角膜反光点的中心坐标后，在视频图像窗口中用十字绘制出双眼角膜反光点的中心位置。
[0016]本专利技术的有益效果是，通过上述双眼瞳孔与角膜反光点高速精确搜索定位方法，可以非常快的捕捉到眼睛运动变化的情况，而且已经完全快于眼睛运动的速度，能够为后续研究眼动的生物特征性奠定良好的基础，同时为研究大脑的生理和认知功能水平做好前期的准备工作。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例中双眼瞳孔与角膜反光点高速精确搜索定位方法的流程图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图及实施例，详细描述本专利技术的技术方案。
实施例
[0019]本实施例提出一种双眼瞳孔与角膜反光点高速精确搜索定位方法，其流程图见图
1，其中，该方法包括如下步骤：步骤S1、安装用于采集双眼的灰度图像的图像采集设备对应的光源，其中，光源朝向被试双眼所在的方向和位置。
[0020]这里，为了在相对封闭的设备环境中让相机捕捉到清晰的画面，需要使用到合适的光源，该光源还会在双眼眼球表面形成两个角膜反光点，在相机画面上看到的就是两个小亮点。
[0021]步骤S2、安装工业级专业相机和数据采集卡，通过相机捕获双眼图像数据，本实施例中，图像数据即为灰度图像，经过数据采集卡将数据传输给用于计算双眼瞳孔中心点坐标和用于计算双眼角膜反光点中心坐标的相应处理模块。
[0022]这里，工业相机通过数据采集卡支持输出最高帧率为1018-1020fps的图像，本实施例能够高效精准地对双眼瞳孔中心点坐标及双眼角膜反光点中心坐标进行实时的计算。
[0023]步骤S3、计算双眼瞳孔的边界及双眼瞳孔的中心点坐标，同时，计算双眼角膜反光点的中心坐标。
[0024]对于计算双眼瞳孔的边界及双眼瞳孔的中心点坐标，其具体为：根据灰度图像的灰度值选择基于寻找双眼瞳孔边界设定的阈值一，并根据阈值一将当前灰度图像转换为二值图像；根据二值图像计算出双眼瞳孔的边界，并根据双眼瞳孔的边界计算出双眼瞳孔的中心点坐标。
[0025]其中，根据灰度图像的灰度值选择基于寻找双眼瞳孔边界设定的阈值一时：可以基于图像的灰度直方图特征来提取并选择当前灰度图像适配的阈值；或者，在参数设置界面上手动设置或选择自定的阈值。
[0026]根据二值图像计算出双眼瞳孔的边界，并根据双眼瞳孔的边界计算出双眼瞳孔的中心点坐标，具体包括如下步骤：基于水平射线和垂直射线由内而外的射线算法定位出双眼瞳孔的边界；采用最小二乘拟合圆的算法将定位出的每个瞳孔边界拟合成一个圆或椭圆；采用最小二乘拟合圆的算法找到圆心的位置，即为计算出的双眼瞳孔的中心点坐标。
[0027]需要指出的是，在计算双眼瞳孔的中心点坐标时，可以同时计算出双眼瞳孔的直径和面积。
[0028]另外，当计算出双眼瞳孔的中心点坐标后，可以在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双眼瞳孔与角膜反光点高速精确搜索定位方法，其特征在于，包括如下步骤：采集双眼的灰度图像；根据灰度图像的灰度值选择基于寻找双眼瞳孔边界设定的阈值一，并根据阈值一将当前灰度图像转换为二值图像；根据二值图像计算出双眼瞳孔的边界，并根据双眼瞳孔的边界计算出双眼瞳孔的中心点坐标；同时，根据灰度图像的灰度值选择基于寻找双眼角膜反光点设定的阈值二，并根据阈值二在灰度图像上寻找超过阈值二的位置，并根据该位置计算出双眼角膜反光点的中心坐标。2.根据权利要求1所述的双眼瞳孔与角膜反光点高速精确搜索定位方法，其特征在于，在采集双眼的灰度图像之前，需安装用于采集双眼灰度图像的图像采集设备对应的光源，所述光源朝向被试双眼所在的方向和位置。3.根据权利要求2所述的双眼瞳孔与角膜反光点高速精确搜索定位方法，其特征在于，所述图像采集设备为工业相机，所述工业相机能通过数据采集卡支持输出最高帧率为1018-1020fps的图像。4.根据权利要求1所述的双眼瞳孔与角膜反光点高速精确搜索定位方法，其特征在于，所述根据灰度图像的灰度值选择基于寻找双眼瞳孔边界设定的阈值一时：基于图像的灰度直方图特征来提取并选择当前灰度图像适配的阈值；或者，在参数设置界面上手动设置或选择自定的阈值。5.根据权利要求1所述的双眼瞳孔与角膜反光点高速精确搜索定位方法，其特征在于，所述根据二值图像计算出双眼瞳孔的边界，并根据双眼瞳孔的边界计算出双眼瞳孔的中心点坐标，具体包括如下步骤：基于水平射线和垂直射线由内而外的射线算法定位出双眼瞳孔的边界；采用最小二乘拟合圆的算法将定位出的每...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴思，简峰，张鸣沙，陈龙，
申请(专利权)人：成都集思鸣智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：