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視線追蹤中一種新的由粗及精的瞳孔定位方法

李擎 胡京堯 遲健男 張曉翠 張國勝

李擎, 胡京堯, 遲健男, 張曉翠, 張國勝. 視線追蹤中一種新的由粗及精的瞳孔定位方法[J]. 工程科學學報, 2019, 41(11): 1484-1492. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.09.06.005
引用本文: 李擎, 胡京堯, 遲健男, 張曉翠, 張國勝. 視線追蹤中一種新的由粗及精的瞳孔定位方法[J]. 工程科學學報, 2019, 41(11): 1484-1492. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.09.06.005
LI Qing, HU Jing-yao, CHI Jian-nan, ZHANG Xiao-cui, ZHANG Guo-sheng. A new pupil localization method from rough to precise in gaze tracking[J]. Chinese Journal of Engineering, 2019, 41(11): 1484-1492. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.09.06.005
Citation: LI Qing, HU Jing-yao, CHI Jian-nan, ZHANG Xiao-cui, ZHANG Guo-sheng. A new pupil localization method from rough to precise in gaze tracking[J]. Chinese Journal of Engineering, 2019, 41(11): 1484-1492. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.09.06.005

視線追蹤中一種新的由粗及精的瞳孔定位方法

doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.09.06.005
基金項目: 國家重點研發計劃資助項目(2017YFB1002804);運輸車輛運行安全技術交通行業重點實驗室開放課題資助項目;北京市自然科學基金資助項目(4172040)
詳細信息
    通訊作者:

    E-mail: sy_jnchi@126.com

  • 中圖分類號: TP391.4

A new pupil localization method from rough to precise in gaze tracking

More Information
  • 摘要: 基于圖像處理的方法,采用了由粗及精的瞳孔定位思想,提出了一種高精度的瞳孔定位算法。該算法首先利用瞳孔區域的直方圖,采用改進的最大類間方差法自適應地分割瞳孔區域,實現粗略定位,然后利用瞳孔灰度的梯度特性來精確定位瞳孔邊緣點,最后在像素級瞳孔邊緣點的基礎上,采用亞像素定位方法,更精確地求得亞像素級瞳孔邊緣點,并通過橢圓擬合的方法來精確確定瞳孔的中心位置。另外,針對瞳孔被遮擋的情況,本文提出了一種等距離補償瞳孔的方法。多次實驗結果證明了該算法對遮擋瞳孔的定位有較強的魯棒性,可以準確地定位瞳孔的位置。

     

  • 圖  1  算法流程圖

    Figure  1.  Flow diagram of algorithm

    圖  2  下采樣后圖像

    Figure  2.  Image after down-sampling

    圖  3  眼部圖像灰度直方圖

    Figure  3.  Gray histogram of eye image

    圖  4  自適應閾值分割圖

    Figure  4.  Adaptive threshold segmentation image

    圖  5  腐蝕膨脹后的圖

    Figure  5.  Image after erosion and dilation

    圖  6  瞳孔粗定位

    Figure  6.  Pupil coarse localization

    圖  7  瞳孔ROI

    Figure  7.  Region of interest of the pupil

    圖  8  遮擋瞳孔

    Figure  8.  Pupil occlusion

    圖  9  二值化圖

    Figure  9.  Binary image

    圖  10  射線圖

    Figure  10.  Ray diagram

    圖  11  亮斑干擾示意圖

    Figure  11.  Diagram of light spot interference

    圖  12  亞像素邊緣檢測

    Figure  12.  Sub-pixel edge detection

    圖  13  瞳孔邊緣點

    Figure  13.  Pupil margin point

    圖  14  瞳孔橢圓

    Figure  14.  Pupil ellipse

    圖  15  瞳孔左右邊緣

    Figure  15.  Left and right margins of pupil

    圖  16  補償示意圖

    Figure  16.  Diagram of compensation

    圖  17  瞳孔擬合圖

    Figure  17.  Pupil fitting image

    圖  18  系統硬件

    Figure  18.  Hardware of the system

    圖  19  圖像處理結果. (a) 人眼圖像; (b) 二值化; (c) 腐蝕膨脹; (d) 瞳孔粗定位; (e) 瞳孔精確分割; (f) 瞳孔擬合

    Figure  19.  Results of image processing: (a) eye image; (b) binarization; (c) erosion and dilation; (d) pupil coarse localization; (e) accurate pupil segmentation; (f) pupil fitting

    圖  20  兩種方法結果對比. (a) 示例1文獻[9]方法; (b) 示例2本文方法; (c) 示例1文獻[9]方法; (d) 示例2本文方法

    Figure  20.  Comparison of the methods of fitting results: (a) result of literature [9] method; (b) result of this paper’s method; (c) result of literature [9] method; (d) result of this paper’s method

    表  1  算法檢測誤差比較

    Table  1.   Comparison of measurement errors between algorithms

    示例平均誤差率/%
    文獻[9]方法本文方法
    Fig.20(a)9.825.47
    Fig.20(c)7.734.52
    下載: 導出CSV

    表  2  瞳孔定位算法速度比較

    Table  2.   Comparison pupil localization speeds between algorithms

    示例時間開銷/ms
    文獻[9]方法本文方法
    Fig.20(a)1316
    Fig.20(c)1417
    下載: 導出CSV

    表  3  瞳孔定位算法精度比較

    Table  3.   Comparison of pupil localization accuracies between algorithms

    算法定位精度/%
    一般質量圖片低質量圖片
    文獻[9]方法92.067.5
    本文方法96.078.5
    下載: 導出CSV
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    www.77susu.com
  • [1] Zhang C, Chi J N, Zhang Z H, et al. Gaze estimation in a gaze tracking system. Scientia Sinica Informationis, 2011, 41(5): 580

    張闖, 遲健男, 張朝暉, 等. 視線追蹤系統中視線估計方法研究. 中國科學: 信息科學, 2011, 41(5):580
    [2] Zhu B, Chi J N, Zhang T X. Gaze point compensation method under head movement in gaze tracking system. J Highway Transportation Res Dev, 2013, 30(10): 105 doi: 10.3969/j.issn.1002-0268.2013.10.019

    朱博, 遲健男, 張天俠. 視線追蹤系統頭動狀態下的視線落點補償方法. 公路交通科技, 2013, 30(10):105 doi: 10.3969/j.issn.1002-0268.2013.10.019
    [3] Chi J N, Zhang C, Qin Y J, et al. Pupil tracking method based on particle filtering in gaze tracking system. Int J Phys Sci, 2011, 6(5): 1233
    [4] Jarjes A A, Wang K Q, Mohammed G J. Iris localization: Detecting accurate pupil contour and localizing limbus boundary//2nd International Asia Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics. Wuhan, 2010: 349
    [5] Tian Z C, Qin H B. Real-time driver's eye state detection//IEEE International Conference on Vehicular Electronics and Safety. Xi'an, 2005: 285
    [6] Kallel I K, Masmoudi D S, Derbel N. Fast pupil location for better iris detection//6th International Multi-Conference on Systems, Signals and Devices. Djerba, 2009: 1
    [7] Nair P S, Saunders Jr A T. Hough transform based ellipse detection algorithm. Pattern Recognit Lett, 1996, 17(7): 777 doi: 10.1016/0167-8655(96)00014-1
    [8] Wang Y H, Zhu Y, Tan T N. Biometrics personal identification based on iris pattern. Acta Autom Sinica, 2002, 28(1): 1

    王蘊紅, 朱勇, 譚鐵牛. 基于虹膜識別的身份鑒別. 自動化學報, 2002, 28(1):1
    [9] Wang J N, Liu T, He D, et al. Pupil center localization algorithm used for the IR head-mounted eye tracker. J Xidian Univ Nat Sci, 2011, 38(3): 7

    王軍寧, 劉濤, 何迪, 等. 紅外頭盔式眼動儀的瞳孔中心定位算法. 西安電子科技大學學報(自然科學版), 2011, 38(3):7
    [10] Liu Y, Gong W G, Li W H. Robust classifier based two-layer Adaboost for precise eye location. J Comput Appl, 2008, 28(3): 801

    劉藝, 龔衛國, 李偉紅. 雙層結構Adaboost健壯分類器用于人眼精確定位. 計算機應用, 2008, 28(3):801
    [11] Xu P, Tong G, Qu J. Face detection in video based on AdaBoost algorithm and eye location. Video Eng, 2011, 35(9): 114 doi: 10.3969/j.issn.1002-8692.2011.09.035

    徐品, 童癸, 瞿靜. 基于AdaBoost算法和人眼定位的動態人臉檢測. 電視技術, 2011, 35(9):114 doi: 10.3969/j.issn.1002-8692.2011.09.035
    [12] Long L M. Research on Face Detection Method and Eye Localization Algorithm Based on Adaboost[Dissertation]. Chengdu: University of Electronic Science and Technology of China, 2008

    龍伶敏. 基于Adaboost的人臉檢測方法及眼睛定位算法研究[學位論文]. 成都: 電子科技大學, 2008
    [13] Lin M Z. Research on Face Recognition Based on Deep Learning[Dissertation]. Dalian: Dalian University of Technology, 2013

    林妙真. 基于深度學習的人臉識別研究[學位論文]. 大連: 大連理工大學, 2013
    [14] Otsu N. A threshold selection method from gray-level histograms. IEEE Trans Syst Man Cybern, 1979, 9(1): 62 doi: 10.1109/TSMC.1979.4310076
    [15] Yang X F, Qin Y C, Li T, et al. Eye localization optimization method based on YCb’Cr’ skin color feature and Otsu algorithm. J Nanjing Univ Posts Telecommun Nat Sci, 2014, 34(1): 99

    楊秀芳, 戚銀城, 李婷, 等. 基于YCb’Cr’膚色特征和Otsu算法的人眼定位優化方法. 南京郵電大學學報(自然科學版), 2014, 34(1):99
    [16] Wang J R, Yuan X H, Liu Z L. An extraction method of pupil and corneal reflection centers based on image processing technology. CAAI Trans Intell Syst, 2012, 7(5): 423 doi: 10.3969/j.issn.1673-4785.201112013

    王錦榕, 袁學海, 劉增良. 基于圖像處理技術的瞳孔和角膜反射中心提取算法. 智能系統學報, 2012, 7(5):423 doi: 10.3969/j.issn.1673-4785.201112013
    [17] Liu R A, Jin S J, Li W Q, et al. Subpixel edge detection and center localization of the pupil. Comput Eng Appl, 2007, 43(5): 200 doi: 10.3321/j.issn:1002-8331.2007.05.060

    劉瑞安, 靳世久, 李文清, 等. 瞳孔亞像素邊緣檢測與中心定位. 計算機工程與應用, 2007, 43(5):200 doi: 10.3321/j.issn:1002-8331.2007.05.060
    [18] Yan B, Wang B, Li Y. Optimal ellipse fitting method based on least-square principle. J Beijing Univ Aeron Astron, 2008, 34(3): 295

    閻蓓, 王斌, 李媛. 基于最小二乘法的橢圓擬合改進算法. 北京航空航天大學學報, 2008, 34(3):295
    [19] Pan L, Wei L F, Zheng B K, et al. Improved method for the pupil measurement under occlusion. J Image Graphics, 2012, 17(2): 229 doi: 10.11834/jig.20120211

    潘林, 魏麗芳, 鄭炳錕, 等. 改進的遮擋條件下瞳孔檢測方法. 中國圖象圖形學報, 2012, 17(2):229 doi: 10.11834/jig.20120211
    [20] Yuan W Q, Qiao Y Q. Detection of eyelash occlusions method for the iris recognition. Opto-Electron Eng, 2008, 35(6): 124 doi: 10.3969/j.issn.1003-501X.2008.06.025

    苑瑋琦, 喬一勤. 一種用于虹膜識別的眼睫毛遮擋檢測算法. 光電工程, 2008, 35(6):124 doi: 10.3969/j.issn.1003-501X.2008.06.025
  • 加載中
圖(20) / 表(3)
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出版歷程
  • 收稿日期:  2017-09-06
  • 刊出日期:  2019-11-01

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