[发明专利]基于近红外眼部图像的计算机视觉控制方法

说明书

本发明涉及一种基于近红外眼部图像的计算机视觉控制方法，包括：在计算机屏幕上设置多个已知坐标点，人眼依次注视所述已知坐标点，采集注视每个已知坐标点时的近红外眼部图像；对每个近红外眼部图像进行处理，确定相应的瞳孔面积和坐标；将瞳孔面积和坐标与已知坐标点对应，采用二次多项式进行拟合获得标定曲线；然后采集操作者的当前近红外眼部图像并进行处理，获得当前瞳孔面积和坐标；基于标定曲线确定对应的计算机屏幕坐标点，从而实现对光标的控制。本发明能够迅速定位对光标的控制位置，满足了计算机操控的实时性和鲁棒性。

技术领域

本发明涉及计算机视觉控制技术领域，尤其涉及一种基于近红外眼部图像的计算机视觉控制方法。

背景技术

目前，实时、精确、鲁棒的眼动装置在交通安全、公共安全、心理学以及刑侦学的需求越来越多，利用眼动仪可以判断人的某些心理特征和生理特征。比如，可以利用眼动仪判断驾驶员疲劳程度，减少交通事故的发生；在审问过程中，眼动仪数据反映了被讯问者供述内容的真实程度。因此，基于眼动仪进行人机交互，也成为近年来人机交互发展的热点。

传统的计算机一般通过手指对键盘和鼠标进行操作实现人机交互，这种方式单一，并且不能适应特殊人群的需求。因此，迫切需要出现一种更加高效、自然的人机交互方式。由于人眼看物体时，视线存在一个注视方向，因此可以利用人眼的注视方向作为输入信息对计算机进行操控，从而实现人机交互。这种方式可以解放工作人员的双手，并对肢体有缺陷的使用者提供了极大的便利。

现有采用视觉实现对计算机操控的系统，由于图像处理过程复杂，很难兼顾操控的实时性和鲁棒性。

因此，针对以上不足，需要提供一种通过视线方向实现对计算机操控的技术，通过对人眼近红外图像的快速处理确定操作意图，进而及时完成对计算机的操控，满足计算机操控的实时性与鲁棒性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中采用视觉实现对计算机操控的系统，由于图像处理过程复杂，很难兼顾操控的实时性和鲁棒性的缺陷，提供一种基于近红外眼部图像的计算机视觉控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于近红外眼部图像的计算机视觉控制方法，包括：

在计算机屏幕上设置多个已知坐标点，人眼依次注视所述已知坐标点，采集注视每个已知坐标点时的近红外眼部图像；

对每个近红外眼部图像进行处理，确定相应的瞳孔面积和坐标；

根据所述瞳孔面积和坐标与相应已知坐标点之间的对应关系，采用二次多项式进行拟合，获得瞳孔面积和坐标与计算机屏幕坐标点之间对应关系的标定曲线；

然后采集操作者的当前近红外眼部图像，对当前近红外眼部图像进行处理，获得当前瞳孔面积和坐标；结合所述标定曲线，控制光标至当前瞳孔面积和坐标对应的计算机屏幕坐标点，实现对计算机的视觉控制。

在根据本发明所述的基于近红外眼部图像的计算机视觉控制方法中，所述已知坐标点包括九个。

在根据本发明所述的基于近红外眼部图像的计算机视觉控制方法中，九个已知坐标点均匀分布在所述计算机屏幕上。

在根据本发明所述的基于近红外眼部图像的计算机视觉控制方法中，对所述近红外眼部图像进行处理的方法包括：

采用AdaBoost算法，对所述近红外眼部图像基于Haar特征确定眼部区域；

再对眼部区域进行形态学滤波提取，获得瞳孔，并采用自适应阈值分割方法分割瞳孔；

根据瞳孔的分割结果，利用最小二乘法拟合获得瞳孔椭圆方程，确定瞳孔面积和坐标。

在根据本发明所述的基于近红外眼部图像的计算机视觉控制方法中，对眼部区域进行形态学滤波提取包括：