[发明专利]一种头戴式眼动仪检测方法

摘要

本发明公开了一种头戴式眼动仪检测方法，包括角膜发射光斑中心提取；提取瞳孔轮廓的特征点；瞳孔轮廓拟合，本发明根据红外光源的抗干扰性计算出眼睛注视点的位置，再经过跟踪算法拟合出闭眼、眨眼时眼睛所在位置，可精确测量眼动注视方位，识别算法精度高，可满足高精度要求下的眼动注视方位的测量。

主权项

一种头戴式眼动仪检测方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）角膜发射光斑中心提取红外光源照射人眼，在角膜表面形成一个亮点，在眼摄像机拍摄到图像中有一个白色区域即角膜反射，在图像平面内，取角膜反射中心作为参考点，根据每帧眼图给出一个自适应变化的阈值，从而对图像进行二值化得到二值图像，所述的自适应变化的阈值根据下面的比率函数得到，该函数的极点所对应的阈值就是自适应后的最佳阈值，ratio为比率，Area_最大光斑是最大光斑的面积，Area_总是图像的总面积；根据上式得到的阈值对图像进行二值化处理，把大于该阈值的坐标点像素值设为1，小于该阈值的坐标点像素值设为0，Area_最大光斑的面积与只有角膜表面形成的亮点的大小相仿，因此亮点的像素值都为1，图像其它坐标点的像素值都为0，亮点从背景中分离处理，对亮点图像区域求质心（i_c,j_c）作为反射中心：$i_c=\underset{p_{\mathrm{ij}}\&Element;{\mathrm{blob}}_{\mathrm{purk}}}{\mathrm{\&Sigma;}}{p}_{\mathrm{ij}}\&CenterDot;i/\underset{p_{\mathrm{ij}}\&Element;{\mathrm{blob}}_{\mathrm{purk}}}{\mathrm{\&Sigma;}}{p}_{\mathrm{ij}}$$j_c=\underset{p_{\mathrm{ij}}\&Element;{\mathrm{blob}}_{\mathrm{purk}}}{\mathrm{\&Sigma;}}{p}_{\mathrm{ij}}\&CenterDot;j/\underset{p_{\mathrm{ij}}\&Element;{\mathrm{blob}}_{\mathrm{purk}}}{\mathrm{\&Sigma;}}{p}_{\mathrm{ij}}$p_ij是（i，j）点坐标的像素灰度值；i为图像的横坐标，j为纵坐标，blob_purk为亮点图像区域；（2）提取瞳孔轮廓的特征点通过延展星射线法从图像中一个初始点延伸出数条等角度间隔的射线，然后沿着这些射线向外，对射线上的点逐像素求导；当某一点的灰度导数值最大的时候，该点就是是瞳孔轮廓上的一个特征点；（3）瞳孔轮廓拟合用椭圆方程来表示瞳孔轮廓曲线：Ax²+Bxy+Cy²+Dx+Ey+F=0其限定条件为：B²‑4AC<0在步骤（2）的特征点中任意提取六个点，将它们代入瞳孔轮廓曲线方程中，利用最小二乘法得出椭圆的系数，拟合出瞳孔轮廓曲线，然后统计与椭圆曲线距离小于δ个像素值的点的数目，并求出这些点占总特征点数目的百分比，当比值大于70%时，此次拟合成功；否则，重新选择六个点，重复上面过程，直到满足判定；当这个过程重复大于50次时，就自动停止计算，返回拟合失败的消息，由前几帧数据来逼近预测当前帧；拟合成功后，利用椭圆曲线方程的系数，就能根据下式求出瞳孔中心坐标：$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{\mathrm{BE}-2\mathrm{CD}}{4\mathrm{AC}-B^2}\\ y=\frac{\mathrm{BD}-2\mathrm{AE}}{4\mathrm{AC}-B^2}\end{array}\right..$