眼部参数检测设备的制造方法

文档序号:8339969阅读:347来源:国知局
眼部参数检测设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理领域,尤其涉及一种眼部参数检测设备。
【背景技术】
[0002]人们的眼部特征的识别其应用领域较为广泛,例如,通过检测上下眼睑的间距能够判断人们的疲劳状态,同时由于眼部特征的高辨识度,因而提取到的眼部特征能够用于身份识别或图像检索。
[0003]现有技术中的眼部特征识别方案基本上有两种:(I)利用眼动电图和肌电图来测量眼睛睁闭和眼球的位置;(2)利用摄像机在自然光照射下拍摄被检测人员的眼睛的图像,再用图像处理的方法提取眼部各项特征。这两种识别方法都存在一定的缺陷:前者需要在被检测人员的眼睛周围粘贴上电极,给被检测人员带来负担;后者由于摄像机采样频率有限,图像处理技术没有针对性,检测的精度不高。
[0004]因此,需要一种新的眼部特征识别方案,在不给被检测人员增加负担的情况下,能够根据人们眼部活动的特点,有针对性地制定多种眼部参数的提取策略,从而同时提高眼部特征识别的速度和精度。

【发明内容】

[0005]为了解决上述问题,本发明提供了一种眼部参数检测设备,基于人们眼部瞳孔对红外线发射率高的特点,引入两个等距放置的红外光源为摄像头的图像采集提高辅助照明,并引入有针对性的多个图像处理部件提高瞳孔位置检测的精度,同时基于有效的检测模式确定被检测人员的疲劳程度,整个检测设备运行速度快,提供的数据更为准确。
[0006]根据本发明的一方面,提供了一种眼部参数检测设备,包括高清摄像头、图像检测器件和单片机AT89C51,所述高清摄像头用于对被检测人员的面部进行拍摄以获得被检测面部图像,所述图像检测器件与所述高清摄像头连接,用于对被检测面部图像进行图像处理,所述单片机与所述图像检测器件连接,基于所述图像检测器件的图像处理结果确定多个眼部参数,所述多个眼部参数包括瞳孔位置和上下眼睑距离。
[0007]更具体地,在所述眼部参数检测设备中,还包括:两个红外光发射器,分别放置在所述高清摄像头的两侧,与所述高清摄像头在同一水平线上且到所述高清摄像头的距离相等,两个红外光发射器发射的红外光的波长都为850nm;供电器件,用于在单片机AT89C51的控制下,为所述检测设备的各个用电部件提供电力供应;静态存储器,用于预先存储眼睑灰度上限阈值和眼睑灰度下限阈值,所述眼睑灰度上限阈值和眼睑灰度下限阈值的数值都在0-255之间,用于将图像中的人员的上下眼睑与背景分离,所述静态存储器还预先存储了上下眼睑距离阈值、第一预设时间间隔和第二预设时间间隔,所述第一预设时间间隔大于所述第二预设时间间隔;无线通信接口,与远端的眼部识别服务器建立双向无线通信链路,用于将所述单片机AT89C51输出的人员疲惫信号无线发送给所述眼部识别服务器,还用于将图像压缩器输出的压缩复合图像无线发送给所述眼部识别服务器;图像压缩器,与所述单片机AT89C51和所述无线通信接口分别连接,基于MPEG-4压缩标准对复合图像执行压缩编码以生成压缩复合图像,将所述压缩复合图像发送给所述无线通信接口 ;所述高清摄像头包括前盖玻璃、镜头、滤镜和成像电子单元,用于对被检测人员的面部进行拍摄以获得被检测面部图像,所述被检测面部图像的分辨率为3840X 2160,所述滤镜为850nm红外光滤光镜,所述成像电子单元为CMOS视觉传感器;所述图像检测器件与所述静态存储器和所述高清摄像头分别连接,包括自适应递归滤波子器件、灰度化处理子器件、眼部图像分割子器件和眼部参数提取子器件;自适应递归滤波子器件与所述高清摄像头连接,用于对所述被检测面部图像进行自适应递归滤波处理,以获得被检测滤波图像;所述灰度化处理子器件与自适应递归滤波子器件连接,对被检测滤波图像进行灰度化处理,以获得被检测灰度图像;所述眼部图像分割子器件与所述灰度化处理子器件和所述静态存储器分别连接,将被检测灰度图像中灰度值在眼睑灰度上限阈值和眼睑灰度下限阈值之间的像素识别为被检测眼睑像素,将所有被检测眼睑像素以及处于所有被检测眼睑像素之间的所有像素一起组成一个被检测眼部子图像;所述眼部参数提取子器件与所述眼部图像分割子器件和所述静态存储器分别连接,采用3像素X3像素的图像块搜索窗口在被检测眼部子图像中进行搜索,计算每一个被搜索的3像素X 3像素的图像块的灰度值均值,将灰度值均值最大的图像块所在的位置确定为瞳孔位置,还计算被检测眼部子图像的最大高度,将计算出的最大高度作为上下眼睑距离;所述单片机AT89C51与所述图像检测器件、所述高清摄像头和所述静态存储器分别连接,将所述瞳孔位置和所述上下眼睑距离都标记到所述被检测面部图像上以形成复合图像,并在每个第一预设时间间隔内当所述上下眼睑距离小于上下眼睑距离阈值的持续时间达到第二预设时间间隔时,发出人员疲惫信号;其中,所述自适应递归滤波子器件、所述灰度化处理子器件、所述眼部图像分割子器件和所述眼部参数提取子器件分别采用FPGA芯片来实现,所采用的FPGA芯片的选型都为Xilinx公司的Artix_7系列,将所述自适应递归滤波子器件、所述灰度化处理子器件、所述眼部图像分割子器件和所述眼部参数提取子器件集成在一块集成电路板上;所述单片机AT89C51根据供电器件的剩余电量,决定向所述高清摄像头发送启动信号、省电信号或关闭信号,以及向所述图像检测器件发送启动信号、省电信号或关闭信号,以分别控制所述高清摄像头和所述图像检测器件的工作模式。
[0008]更具体地,在所述眼部参数检测设备中,所述无线通信接口包括无线接收机和无线发射机。
[0009]更具体地,在所述眼部参数检测设备中,所述无线通信接口还向所述单片机AT89C51转发所述眼部识别服务器发送的各项控制指令。
[0010]更具体地,在所述眼部参数检测设备中,将眼部参数检测设备集成到便携式移动终端中。
[0011]更具体地,在所述眼部参数检测设备中,还包括:液晶显示屏,与所述单片机AT89C51连接,用于实时显示所述复合图像,还用于显示所述人员疲惫信号。
【附图说明】
[0012]以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述,其中:
[0013]图1为根据本发明实施方案示出的眼部参数检测设备的结构方框图。
[0014]图2为根据本发明实施方案示出的眼部参数检测设备的无线通信接口的结构方框图。
【具体实施方式】
[0015]下面将参照附图对本发明的眼部参数检测设备的实施方案进行详细说明。
[0016]眼睛是人们最重要的器官之一,也是最能让人感受到其不适或病变的感觉器官。
[0017]人眼视觉器官包括眼球、视路和附属器。人眼的外形接近球形,称为眼球。眼球壁是包围眼球的一层组织,由巩膜、脉络膜和视网膜组成。眼球壁由外向内可分为三层:纤维膜、色素膜、视网膜。纤维膜由纤维组织构成,较硬,坚韧而有弹性,对眼球有保护作用,并能维持眼球的形状,似鸡蛋壳一样。纤维膜又可分为角膜、巩膜、角巩膜缘。色素膜又叫葡萄膜,具有营养眼内组织及遮光的作用,自前向后又可分为虹膜、睫状体、脉络膜三部分。
[0018]虹膜中间有瞳孔。眼内容物包括房水、晶状体和玻璃体。这三部分加上外层中的角膜,就构成了眼的折射系统。房水为无色透明的液体,充满前房、后房,约有0.15?0.3ml,它具有营养和维持眼内压力的作用。晶状体位于虹膜后面,玻璃体前面,借助悬韧带与睫状体相联系,是一种富有弹性的透明组织。玻璃体为无色透明胶状体,充满晶状体后面的空腔里,具有折射光、固定视网膜的作用。玻璃体和晶状体房水、角膜等一起构成了眼的屈光间质,并且对视网膜和眼球壁起支撑作用,使视网膜与脉络膜相贴。在外伤或手术中,一旦发生玻璃体丢失,就容易造成视网膜脱离。
[0019]
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