[发明专利]一种人眼视线距离的判断方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动情景感知和人机交互技术领域，具体为一种人眼视线距离的判断方法。

背景技术

二维平面视线追踪技术最早在20世纪70年代提出，其基本工作原理是利用图象处理技术,使用能锁定眼睛的特殊摄像机。通过摄入从人的眼角膜和瞳孔反射的红外线连续地记录视线变化,从而实现在目标二维平面上记录分析视线追踪过程。视线追踪技术的出现是为了解决残疾人与机器交互的需要，然而其取代鼠标键盘成为新一代通用人机交互方式的潜力正逐步被认可。

经过30余年的发展，二维平面视线追踪技术正逐渐由理论转向工业级产品：Tobbi Technology于2010年和2012年分别和日本法人拓比电子技术与联想合作，推出具有视线追踪技术的眼镜和笔记本电脑；最大的社交网站，Facebook公司也于2012年3月9日收购视线追踪公司GazeHawk。同时，随着新一代智能随身终端（如Google眼镜）的出现和情景感知技术的发展，与周围环境三维图像的交互需求正逐渐替代和显示器二维屏幕的交互。

在室内环境中，通过在三维空间中准确测量视线所注视物体，可以实现便捷准确的远程家居控制；在驾驶时，通过在三维空间中捕获所注视的物体和与本车的距离，可以有效的对司机行驶速度提出建议，避免交通事故；在城市环境中，通过在三维空间中判断人眼所观察的物体，可以满足增强现实应用、户外广告精准营销等多种需求，因此三维视线追踪技术在很多领域都有广泛的应用前景，然而目前的二维平面视线追踪技术只能追踪人的视线角度，其无法对人的视线距离进行追踪判定，故制约了三维视线追踪的实际应用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种人眼视线距离的判断方法，解决目前的二维平面视线追踪技术只能追踪人的视线角度而无法对人眼视线距离进行追踪判定的问题。

其技术方案是这样的，其特征在于：其根据在环境光线一致的情况下人眼观察距离的远近与人眼瞳孔变化大小的之间的对应关系来建立瞳虹比与目标距离的关系模型，再采集当前人眼的所述瞳虹比、并通过所述瞳虹比与目标距离的关系模型来判断当前人眼的视线纵深距离，所述瞳虹比为人眼瞳孔面积与人眼虹膜面积的比值。

其进一步特征在于：

所述瞳虹比与目标距离的关系模型的建立包括以下步骤：人眼观察不同定距的定物体，记录并计算每次观察时的所述瞳虹比，将上述不同定距下观察定物体得到的各瞳虹比数值进行统计分析，得到该用户的瞳虹比与观察目标距离之间的对应比例关系，最后通过参数校准模块校准个体参数；

所述瞳虹比的采集，其包括以下步骤：所述用户观察所述定距定物体时，

首先，采用红外成像系统采集人眼瞳孔图像；

然后，对所述人眼瞳孔图像进行去噪、图像归一化处理，再对已经进行去噪、图像归一化处理后的人眼瞳孔图像中虹膜与瞳孔进行边界定位，得到眼图；

接着，对所述眼图中所述已边界定位的虹模与瞳孔采用最小二乘法进行椭圆拟合，得到完整的虹膜、瞳孔位置关系图；

最后，根据所述完整的虹膜、瞳孔位置关系图计算瞳虹比。

其更进一步特征在于：

所述红外成像系统包括红外发射和接收器、微型摄像机以及半反半透镜片，所述红外发射和接收器发出的红外光的波长为700 nm～1050nm，所述微型摄像机对准眼球的反射光路；所述半反半透镜片设置于人眼的前方，其起到反射红外光、透视可见光的作用；

所述对人眼瞳孔图像进行去噪、图像归一化处理，采用中值滤波法对所述人眼瞳孔图像进行去噪处理，再利用灰度直方图对已去噪处理的所述人眼瞳孔图像进行归一化处理，再采用基于瞳孔灰度特征的快速定位方法、或者轮廓跟踪方法、或者模板匹配算法中的任一种方法在所述归一化处理后的人眼瞳孔图像中对人眼虹膜、瞳孔进行边界定位； 

所述计算瞳虹比，通过图像遍历计算所述完整的虹膜、瞳孔位置关系图内虹膜像素点个数与瞳孔像素点个数，将计算得到的所述瞳孔像素点个数比所述虹膜像素点个数即得到所述瞳虹比。

其更进一步特征还在于：

所述红外成像系统的微型摄像机还包括一个面向视场的场景摄像机，其用于当前三维立体场景的建立。