专利名称：基于眼球特征的审讯辅助研判分析系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种眼球特征读取和分析技术，尤其涉及一种基于眼球特征的审讯辅助研判分析系统。
背景技术：
心理学研究表明，人的大脑对外界刺激会留下一定的印痕，即记忆。这些记忆会在人的脑海中长期存在，当这些记忆被重新提起，特别是一些不好的、想去竭力回避的记忆必然引起被测试者沉重的心理压力或心理反应，从而引起生理上一系列异常的反应，比如，瞳孔放大、体温微升、出汗、呼吸速率加快等。这些反应会随着情绪、行为的变化而变化。目前的检测方法主要是测量如下三个生理变化指标第一个指标是皮肤电。因为皮肤电实际是受交感神经活动的影响，突然的刺激会造成皮肤的收缩反应；第二个指标是呼吸。人紧张的时候呼吸就会变得急促。第三个指标是血压，也就是脉搏变化。但是，对于以上三个生理指标，通过有素的训练，人在某种程度上是可以在心理控制方面进行有效掩饰的，比如，面对测试者或刺激性画面，他通过对意识的较好控制做到不惊不恐，从而克服心率跳动过快的情况，较平稳的心率不会引起冠状动脉较明显的扩张和血压上升等情况，因此给测试结果造成困难。传统测谎仪都是测量一个人撒谎时的情绪反应，根据人情绪波动的各项生理反应数据，推断人是否说谎，然而不少犯罪嫌疑人有着较高的学历背景，掌握了丰富的科学知识；还有些则是累犯惯犯，多次受到刑事追究，有着丰富的反侦查经验；再有，那些心理素质特别好的嫌疑人或者从事过特殊行业工作的人，如心理学教授、刑事警察等，对这一类人群传统测谎仪不具有适用性。鉴于此，传统测谎仪测谎结果的准确性一直受到广泛的争议。但是，眼动心理研究表明，人的主观意识无法控制瞳孔的大小变化。瞳孔是眼睛内虹膜中心的开口，是光线进入眼睛的通道。而在虹膜中有两种细小的肌肉，一种是主管瞳孔缩小的瞳孔括约肌，受眼动神经中的副交感神经支配，另一种是受到交感神经支配主管瞳孔开大的瞳孔开大肌。而当一个人说谎或是心理应激的时候，他的内心即使只是出现微小的情绪波动，这时交感神经也会起作用使瞳孔散大。因此微小的情绪波动通过瞳孔的变化被放大，这些瞳孔的变化是人的主观意志无法控制的。除了瞳孔的变化，眼球运动的轨迹也是判断是否说谎的一个指标，在NLP (神经语言程序学)的理论中，眼球转动的六个位置右上、左上、右中、左中、右下、左下，每个位置都有不同的意义。在NLP中，右边代表将来，左边代表过去，上边代表视觉，中间代表听觉， 下边代表感觉、理性思维，因此当眼睛转向左上方，表示在回想一些视觉上的记忆；眼睛转向左中方，表示在回想一些听觉上的记忆；眼睛转向左下方，表示在内心在进行一些理性思考(例如在思考“3+3 = ”；眼睛转向右上方，表示在思考未来；眼睛转向右中方，表示在想象一个声音，例如在想象询问某人问题时，对方会如何答复；眼睛转向右下方，表示正在体会一种身体上的感觉，例如体会着食指的感觉。所以如果想分辨出一个人是否说谎，可以问一些必须要回忆才能想起来的细节，比如“那天晚上你去哪了？碰到了些什么人？ ”如果对方不经思考就看着你的眼睛马上回答，他可能在讲述已经编好的谎言；如果他的眼睛先向上、再向左转动，说明他可能在回忆真实的情况；如果眼睛先向上、后向右转动，说明他有可能正在编造谎言。
发明内容
鉴于传统测谎仪所存在的缺陷，以及基于人的主观意识无法控制瞳孔的大小变化和视线轨迹反映人内心活动的原理，本发明旨在公开一种基于眼球特征的审讯辅助研判分析系统。本发明的技术解决方案是这样实现的(1)红外光源，其为1个以上近红外LED光源；(2)图像采集单元，其用于准确地实时获取清晰的瞳孔图像，包括1个以上高分辨率摄像机、图像采集卡和控制云台，所述摄像机的镜头上放置红外滤光片；(3)眼睛检测与跟踪单元，其用于准确地实时定位瞳孔所在的大概位置，包括基于 Lucas-Kanade算法的追踪器与基于随机森林算法的检测器；(4)瞳孔数据获取单元，其采用亮瞳和暗瞳相结合的方法，用于获取实时瞳孔中心位置和角膜反射亮斑位置；(5)视线跟踪校准单元，用于匹配眼部特征与场景，通过3D建模得到角膜亮斑中心及瞳孔中心的位置，进而得到视轴的方向，以确定实时视线方向；其中，角膜中心的坐标通过下式确定 =L1 +^iLl - L11) =L2 + k2( L2 - L22)通过同样的方法可以重构出虚拟的瞳孔中心，虚像的瞳孔中心和上面估计出来的角膜中心能估计出光轴Vp = 0cornea+k (P-Ocornea)由于对于每一个人来说，视轴和光轴之间的夹角是一个常数，所以每个人只需校准一次即可。首先需要计算出这个夹角，之后视线估计的时候，只需要计算光轴通过一个旋转矩阵M得到视轴即可。如果已知视轴和光轴直线上的任意两个点，就可以求出视轴和光轴的方向，由于角膜中心和瞳孔虚像在视轴上，而注视点S及角膜中心在视轴上，所以有下式
权利要求
1. 一种基于眼球特征的审讯辅助研判分析系统，包括(1)红外光源，其为1个以上近红外LED光源；(2)图像采集单元，其用于准确地实时获取清晰的瞳孔图像，包括1个以上高分辨率摄像机、图像采集卡和控制云台，所述摄像机的镜头上放置红外滤光片；(3)眼睛检测与跟踪单元，其用于准确地实时定位瞳孔所在的大概位置，包括基于 Lucas-Kanade算法的追踪器与基于随机森林算法的检测器；(4)瞳孔数据获取单元，其采用亮瞳和暗瞳相结合的方法，用于获取实时瞳孔中心位置和角膜反射亮斑位置；(5)视线跟踪校准单元，用于匹配眼部特征与场景，通过3D建模得到角膜亮斑中心及瞳孔中心的位置，进而得到视轴的方向，以确定实时视线方向；其中，角膜中心的坐标通过下式确定
2.如权利要求1所述的基于眼球特征的审讯辅助研判分析系统，其特征在于 还包括嫌疑人可靠性分析单元，用于利用视线跟踪技术计算用户在场景中的注视点位置，结合用户问题回答情况进行事件关联性分析，并结合瞳孔的变化和运动情况，综合判断用户是否为该案的嫌疑人。
全文摘要
本发明涉及一种基于眼睛特征的审讯辅助研判分析系统，它包括红外光源，图像采集单元，眼睛检测与跟踪单元，瞳孔数据获取单元，视线跟踪校准单元，即利用红外相机捕捉瞳孔图像数据，分析眼球结构，自动识别瞳孔及角膜中心位置并实时显示相关数据，以实时确定视线方向，并结合瞳孔的状态变化及注视内容实时计算犯罪当事人的心理状态。本发明对用户的干扰较少，无需穿戴跟踪设备；所涉及的视线跟踪技术是未来智能人机接口的关键技术之一，在工业控制、机器人学和临床医学上均有着广泛的应用前景。
文档编号G06K9/00GK102496005SQ201110397188
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月3日 优先权日2011年12月3日
发明者付先平, 杨晓光, 臧影, 袁国良 申请人:付先平, 辽宁科锐科技有限公司