眼睛图像处理设备和方法_2

文档序号:9524793阅读:来源:国知局
255-1,其中,I是眼睛图像的灰度图像中的像素的灰 度值),然后在投影处理中对经过反色的灰度图像进行水平方向上的投影和垂直方向上的 投影处理。
[0041] 水平基准线确定单元220可从提取单元110提取的眼睛图像确定内眼角点的位 置,并将经过内眼角点的位置的垂线确定为水平基准线。在下文中将详细说明确定基准线 的示例性处理。
[0042] 仅作为示例,在本发明的示例性实施例中,垂直基准线确定单元210可首先对提 取单元110提取的眼睛图像进行水平方向的投影并对水平方向的投影结果进行归一化。可 按照如下的等式(1)进行水平方向的投影结果的归一化操作:
[004引
(1)
[0044] 在上述等式(1)中,Eh是指按列方向对眼睛图像的灰度图像的像素灰度值进行 累加而获得的列累加像素灰度值的集合(即,水平方向的投影结果),El·l=圧l·ll,El·l2,El·l3,… ,瓦1,…],其中,瓦1是指对所述灰度图像的第i列像素的灰度值进行累加而获得的列累加像 素灰度值,max(?)是指所述集合中最大的列累加像素灰度值,min巧H)是指所述集合中最 小的列累加像素灰度值。玄Η=[左m,玄《,云W,...,云W,...],其中,石是第i列像素的 列累加像素灰度值瓦1的归一化列累加像素灰度值。通过上述归一化操作,可将投影的结果 限定在0到1的范围内,便于后续处理。
[0045] 然后,垂直基准线确定单元210可对提取单元110提取的眼睛图像的灰度图像进 行垂直方向的投影并对垂直方向的投影结果进行归一化。在本发明的示例性实施例中,在 对眼睛图像的灰度图像进行垂直方向的投影之后,垂直基准线确定单元210可将水平方向 的归一化投影结果作为先验概率对垂直方向的投影结果进行归一化。在送种情况下,垂直 基准线确定单元210可按照如下的等式(2)进行垂直方向的投影结果归一化操作:
[0046]
[0047] 在上述等式中,Εν是指按行方向对眼睛图像的灰度图像的像素灰度值 进行累加而获得的行累加像素灰度值的集合(即,垂直方向的投影结果)。Εν= 圧VI,Εγ2,Εγ3,…,Evi,…],其中,Eh是指对所述灰度图像的第i行像素的灰度值进行累 加而获得的行累加像素灰度值,max(Εν)是指所述集合中最大的行累加像素灰度值, min巧V)是指所述集合中最小的行累加像素灰度值。玄Ρ=[1|,互:,石;,石 其中,玄W是第i行像素的行累加像素灰度值EVi的归一化行累加像素灰度值。
[0048] 垂直基准线确定单元210可从所述垂直方向的归一化投影结果确定垂直基准线。 在本发明的实施例中,通过W水平方向的归一化投影结果作为先验概率对垂直方向的投影 结果进行归一化,可提高眼睛区域(包括眼白、瞳孔和化膜)的权重,有利于垂直基准线确 定单元210从垂直方向的归一化投影结果更准确地确定垂直基准线。
[0049] 现在参照图5,如图5 (a)所示,标号510指示的曲线表示按列进行水平方向的投影 的归一化投影结果,标号520指示的曲线表示W水平方向的归一化投影结果作为先验概率 按行进行垂直方向的投影的归一化投影结果。在完成垂直方向的投影并对垂直方向的投影 结果进行归一化之后,可依据预先设置的阔值(例如,0. 5至0. 8之间的一个值)获得两条 垂直方向的基准线(如图5(a)中的标号530指示的直线)。
[0050] 然而,如图5(a)中所示,仅通过一轮水平方向的投影和垂直方向的投影而获得的 垂直基准线通常处于上下眼皮附近的皮肤上,精确度较差。因此,优选地,为了提高垂直基 准线的精度和鲁棒性,可基于第一轮投影的结果来进行第二轮投影。
[0051] 具体地讲,垂直基准线确定单元210可对第一轮投影确定的垂直基准线之间的部 分图像再次进行第二轮投影,即,对所述部分按列再次进行水平方向的投影并按行再次进 行垂直方向的投影,对再次进行的水平方向的投影结果进行归一化,将归一化的结果作为 先验概率对再次进行的垂直方向的投影结果进行归一化,从而垂直基准线确定单元210可 从再次进行的垂直方向的归一化投影结果确定垂直基准线。如图5(b)所示,标号510'指 示的曲线表示在第二轮投影中按列进行水平方向的投影的归一化投影结果,标号520'指示 的曲线表示在第二轮投影中按行进行垂直方向的投影的归一化投影结果,标号530'指示的 直线表示在第二轮投影之后确定的垂直基准线。从图5(b)可看出,通过两轮投影确定的两 条垂直基准线与上眼皮和下眼皮分别相切,因此与图5(a)中示出的仅通过一轮投影而确 定的垂直基准线相比更加准确。
[0052] 然而,应理解,在本发明的实施例中,尽管W两轮投影为例描述了确定垂直基准线 的处理,但送仅是为了便于解释而描述的。如果一轮投影就可得到较为准确的垂直基准线, 则无需进行两轮投影;如果通过两轮投影确定的垂直基准线依然不够准确,还可进行更多 轮投影。
[0053] 此外,尽管在上述描述中,在确定垂直基准线时,W水平方向的归一化投影结果作 为先验概率对垂直方向的投影结果进行归一化,从而确定垂直基准线,但送仅是用于提高 垂直基准线的准确度而进行的。应该理解,在本发明的示例性实施例中,垂直基准线确定单 元210也可直接对眼睛图像的灰度图像进行垂直方向的投影,对投影结果进行归一化,然 后并基于预先设置的阔值从归一化的投影结果确定处置基准线,而无需使用水平方向的归 一化投影结果作为先验概率。
[0054] 此外,尽管垂直基准线确定单元210确定出两条垂直基准线,但考虑到眼睛在运 动过程中,上眼皮的运动剧烈,而下眼皮随眼部运动的变化较小,阔值的选择也相对稳定, 因此在对齐图像时可优选地采用与下眼皮相应的垂直基准线来对齐眼睛图像。
[0055] 下面将结合图6解释水平基准线确定单元220确定水平基准线的示意图。
[0056] 在本发明的示例性实施例中,仅作为示例,可利用皮肤模型来确定内眼角点,从而 确定水平基准线。
[0057] 具体地讲,在本发明的示例性实施例中,水平基准线确定单元220可首先使用例 如内眼角点提取算法来从眼睛图像确定内眼角区域(如图6(a)所示)。然后,水平基准线 确定单元220选择并使用内眼角区域附近的皮肤像素建立皮肤模型,皮肤模型可由W下的 等式(3)来表示:
[005引
(3)
[005引其中,μ1是初始化的皮肤像素(即,选择的内眼角区域附近的皮肤像素)的灰度 值的均值,巧^是初始化的皮肤像素的灰度值的方差。
[0060] 水平基准线确定单元220可基于所述皮肤模型将内眼角区域分割为皮肤区域和 眼睛区域的二值图像,即,水平基准线确定单元220可基于所述皮肤模型对内眼角区域中 的像素进行分类,将像素分类为皮肤区域的像素和非皮肤区域(即,眼睛区域)的像素。具 体地讲,可通过W下的等式(4)来对内眼角区域中的像素进行分类:
[006。Ρι(χ)WΝ(χ|μ1,σ。 (4)
[0062] 在等式(4)中,Pi(X)是用于判断内眼角区域中的像素X是否是皮肤像素的概率 值,如果Pi(X)大于预设的阔值,则像素X是皮肤像素,否则像素X是非皮肤像素。
[0063] 在从内眼角区域确定出眼睛区域之后,水平基准线确定单元220可将眼睛区域中 靠近眉必的位置确定为内眼角点的位置,从而可将经过内眼角点的位置的垂线确定为水平 基准线。
[0064] 此外,由于在选择的皮肤模型中通常会存在噪声的影响,因此对内眼角区域进行 一次分割而获得的结果中可能会存在一些错误的分割结果(如图6(b)所示)。为了提高分 割的准确度,优选地,水平基准线确定单元220可使用第一次分割的结果对皮肤模型进行 更新(即,依据第一次分割的结果从眼睛图像确定内眼角区域,并且选择并使用新确定的 内眼角区域附近的皮肤像素来建立更新的皮肤模型,其中,由于通过第一次分割已初步确 定了内眼角区域和皮肤区域,因此能够更准确地选出内眼角区域附近的皮肤像素),获得更 新后的皮肤模型,如W下的等式(5)所示:
[0065]
[006引其中,μ2是更新后的皮肤像素(即,新选择的内眼角区域附近的皮肤像素)的灰 度值的均值,of是更新后的皮肤像素的灰度值的方差。
[0067] 然后,水平基准线确定单元220可基于更新后的皮肤模型,使用如下的等式(6)对 内眼角区域中的像素进行分类:
[0068] ?2(x) ^N(xIμ2,σ/) (6)
[0069] 在等式化)中,?2(Χ)是用于判断内眼角区域中的像素X是否是皮肤像素的概率 值,如果Ρ2 (X)大于预设的阔值,则像素X是皮肤像素,否则像素X是非皮肤像素。
[0070] 使用更新的皮肤模型对内眼角点区域进行分割的结果可如图6(c)所示,在图 6(c)中,标号610所指示的垂直直线即为确定的水平基准线。与图6(b)示出的经过一次分 割而获得的眼睛区域相比,图6(c)的结果更加准确。
[0071] 在本发明的实施例中,尽管W两轮分割为例描述了水平基准线确定单元220确定 水平基准线的处理,但送仅是为了便于解释而描述的。应理解,如果进行一次分割就可得到 较为准确的水平基准线,则无需进行二次分割;如果通过两次分割确定的垂直基准线依然 不够准确,还可进行更多次分割。
[0072] 在基准线确定单元120确定了水平基准线和垂直基准线之后,根据本发明的示例 性实施例的对齐单元130可使用确定的垂直基准线和水平基准线,使不同视线状态下的眼 睛图像在垂直方向和水平方向上对齐,即,调整每个眼睛图像W使不同视线状态下的眼睛
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