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非接触眼压计的人眼瞳孔定位算法研究

电子测量技术 2022年第3期45卷 112-117页

作者：宋保全杜文华段能全李献中北大学机械工程学院太原030051

为了提高非接触眼压计自动化程度,加快人眼瞳孔定位效率,提出了一种采用基于XLD轮廓的多模板匹配算法,可实现对人眼瞳孔快速精确定位,并增加了非接触眼压计瞳孔定位检测范围,提高了自动化水平。同时对误检图像,采用了双边滤波、阈值分... 详细信息

为了提高非接触眼压计自动化程度,加快人眼瞳孔定位效率,提出了一种采用基于XLD轮廓的多模板匹配算法,可实现对人眼瞳孔快速精确定位,并增加了非接触眼压计瞳孔定位检测范围,提高了自动化水平。同时对误检图像,采用了双边滤波、阈值分割和腐蚀膨胀处理,再通过设定参数得到瞳孔区域,最后使用Hough变换实现对误检图像的重新定位。实验结果表明,所提出的方法的定位成功率在99%以上,误差在5 pixel以内,平均定位为0.121 s,能够精准、快速的得到人眼瞳孔的中心坐标,可以满足非接触眼压计对瞳孔精确定位和快速定位的要求,同时对个体瞳孔差异、姿态差异、瞳孔部分被遮挡、边缘光斑影响等干扰因素有较强的鲁棒性和泛化性。

关键词：非接触眼压计瞳孔定位 XLD椭圆拟合多模板创建最小均方误差匹配法

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微操作中操作者瞳孔的定位方法研究

中国机械工程 2017年第4期28卷 385-390页

作者：陈国良马辉张钏钏武汉理工大学机电工程学院武汉430070

针对微操作中操作者的眼球偏转小和眼睛图像灰度变化小的特点,提出一种瞳孔定位的快速算法,首先对眼睛图像提取特定的矩形区域,然后采用半精定位的方法缩小瞳孔所在区域,提高瞳孔区域的图像占比,最后利用Hough变换精确定位瞳孔。实验表... 详细信息

针对微操作中操作者的眼球偏转小和眼睛图像灰度变化小的特点,提出一种瞳孔定位的快速算法,首先对眼睛图像提取特定的矩形区域,然后采用半精定位的方法缩小瞳孔所在区域,提高瞳孔区域的图像占比,最后利用Hough变换精确定位瞳孔。实验表明,该算法能快速、准确地定位瞳孔中心,适用于微操作中使用头戴式设备的瞳孔图像提取。

关键词：微操作瞳孔定位对称性 Hough变换

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基于特征集成的瞳孔中心定位研究

基于特征集成的瞳孔中心定位研究

作者：袁士尧重庆邮电大学

学位级别：硕士

目标检测是计算机视觉领域中的一个重要研究方向,其主要目标是在图像中识别并定位目标物体。由于其与许多人类任务的视觉需求高度相关,目标检测技术被广泛运用于工业机器人、视频监控、智能交通等领域。虽然近年来随着深度学习的发展,... 详细信息

目标检测是计算机视觉领域中的一个重要研究方向,其主要目标是在图像中识别并定位目标物体。由于其与许多人类任务的视觉需求高度相关,目标检测技术被广泛运用于工业机器人、视频监控、智能交通等领域。虽然近年来随着深度学习的发展,结合深度学习的目标检测技术也迅速发展并逐渐趋于成熟,但其在真实环境下仍然面临着很大的挑战。在当前的目标检测研究中,目标区域由规则的边界框进行定义,当预测的边界框捕获到足够多关于目标的语义信息,算法就会将待检测目标从背景图像中区分出来。这一设计对大多数目标物体进行检测时确实有理论和逻辑上的可行性,但当待检测目标具有某些特殊性质时,例如目标尺寸极小,或者目标区域出现遮挡等,这种基于边界框的检测设计就有可能因为语义信息稀少或不清晰而定位失效。自然环境下的瞳孔中心定位就是一种典型的应用场景,在该问题中瞳孔中心区域占比小、易被遮挡、语义简单且不清晰,但对定位精度要求极高,因此针对这种应用场景中,检测算法应当更具针对性。本文的研究和创新主要是着眼于此点,针对自然环境下的瞳孔中心定位这一特殊场景进行展开:1.本文对目标检测在瞳孔中心定位问题中应用的可行性进行研究,舍弃了经典瞳孔中心定位方法中级联的定位流程,从目标检测的研究角度出发,提出了两种无边界框的瞳孔中心定位方案。本文引入了集成学习的思想,利用眼部区域的局部信息提取出具有表征能力的弱预测器,通过大量的局部预测和加权投票,实现端到端的高精度瞳孔中心定位。2.本文将提出的算法在公开数据集Bio ID和GI4E上进行标准实验。实验结果表明,本文提出的算法在上述两个数据集上的定位精度比先进的方法分别高出最多20.26%和4.75%,这展示了本文提出算法的优越性。同时,本文针对真实世界中可能出现的人脸先验信息失效和眼部遮挡的情况,在标准数据集上进行了大量的补充实验,并结合实验数据,详细分析了提出的两种算法在不同场景下的适用性。补充实验的结果表明提出的本文提出的算法在上述两种情况下仍具有较好的定位效果。

关键词：目标检测瞳孔定位集成学习

基于改进的SIFT算子和SVM分类器的瞳孔中心定位

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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液晶与显示 2017年第6期32卷 499-505页

作者：田耘甄雯赵海军北京电子科技职业学院北京100176

瞳孔定位的精确度很大程度取决于图片质量,但实际应用中通常要在低质量图片下进行瞳孔定位。我们的目标是在图片质量不佳的情况下进行精确的瞳孔中心定位。对于这个目标,本文提出一种基于改进SIFT特征和SVM分类器的瞳孔中心初始定位方法... 详细信息

瞳孔定位的精确度很大程度取决于图片质量,但实际应用中通常要在低质量图片下进行瞳孔定位。我们的目标是在图片质量不佳的情况下进行精确的瞳孔中心定位。对于这个目标,本文提出一种基于改进SIFT特征和SVM分类器的瞳孔中心初始定位方法,并通过一个大小可变的修正矩形框得到最终瞳孔中心位置。实验结果表明,相比于其他国内外先进方法,本文的方法可以在低质量(光照不均、表情变化等)图片上拥有更高的瞳孔定位精度,定位结果在瞳孔区域内的精度为87.32%。

关键词：瞳孔定位分类器 SIFT特征修正矩形框

基于Gabor滤波和K-medoid聚类分析的人眼检测和瞳孔定位

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光电子．激光 2013年第8期24卷 1606-1612页

作者：刘春生常发亮陈振学李爽山东大学控制科学与工程学院山东济南250061

针对人眼检测过程中存在的表情、光照和眼镜遮挡等干扰因素的影响,提出一种基于Gabor滤波和K-medoid聚类分析的人眼检测和瞳孔定位方法。首先采用鲁棒性较好的眼部横向特征作为检测对象来设计了Gabor滤波器,以突出眼部的横向特征;然后根... 详细信息

针对人眼检测过程中存在的表情、光照和眼镜遮挡等干扰因素的影响,提出一种基于Gabor滤波和K-medoid聚类分析的人眼检测和瞳孔定位方法。首先采用鲁棒性较好的眼部横向特征作为检测对象来设计了Gabor滤波器,以突出眼部的横向特征;然后根据Gabor滤波后的眼部特征,并结合K-medoid算法设计了聚类算法检测人眼;在人眼检测基础上,结合灰度分布特征和熵函数设计了瞳孔定位方法。在BioID人脸库和FERET彩色人脸库上进行了实验,结果表明,本文方法在两个图库的3470幅人脸图像上能够达到97.8%的检测率,并且在设置误差阈值较小(0.15)情况下仍能达到95.5%的瞳孔定位准确率。

关键词：人眼检测瞳孔定位 Gabor滤波 K—medoid算法人脸检测

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基于空洞全卷积网络的非理想状态的瞳孔定位

激光杂志 2021年第8期42卷 33-38页

作者：林舒欣陆启桐王尚媛韩鹏李军许坤远华南师范大学物理与电信工程学院广州510006

针对不良光照、眼镜和隐形眼镜导致的大量反射、瞳孔位于图像边缘等非理想状态下的瞳孔定位的情况,采用了一种基于空洞全卷积网络非理想状态的瞳孔定位方法。该网络是端到端系统,由两个完全卷积网络组成。首先,输入非理想状态的瞳孔图像... 详细信息

针对不良光照、眼镜和隐形眼镜导致的大量反射、瞳孔位于图像边缘等非理想状态下的瞳孔定位的情况,采用了一种基于空洞全卷积网络非理想状态的瞳孔定位方法。该网络是端到端系统,由两个完全卷积网络组成。首先,输入非理想状态的瞳孔图像,经过下采样和空洞卷积模块逐渐展现环境信息,随后在上采样过程中,结合了下采样的各层信息和上采样的输入信息来还原细节信息,输出仅含有瞳孔部分的圆形区域的白色背景图。最终使用椭圆拟合算法,对图像的瞳孔进行拟合,得到瞳孔的中心坐标值。由于神经网络去掉了主要的干扰因素,仅保留目标对象圆形区域,因此,该算法节省了人工成本,解决了阈值调整对处于非理想状态的瞳孔图像不灵敏的问题,并且实验结果表明,该方法在公开的二十四个数据集的平均检测率达到91.7%。

关键词：图像处理瞳孔定位全卷积网络瞳孔数据集椭圆拟合

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视线跟踪系统中的分级瞳孔定位算法

航空学报 2012年第6期33卷 1052-1060页

作者：蒲小勃王月星邓宏平李巍成都飞机设计研究所四川成都610091 中国科学技术大学电子科学与技术系安徽合肥230027

基于视线跟踪的人机交互技术具有便捷性和快速性,可实现视线与计算机交互的目的。基于头戴式头盔视线跟踪系统,提出了一种分级瞳孔定位方法。为消除各种干扰因素对瞳孔定位的影响,首先利用图像二值化方法获取瞳孔区域,并进行最小外接椭... 详细信息

基于视线跟踪的人机交互技术具有便捷性和快速性,可实现视线与计算机交互的目的。基于头戴式头盔视线跟踪系统,提出了一种分级瞳孔定位方法。为消除各种干扰因素对瞳孔定位的影响,首先利用图像二值化方法获取瞳孔区域,并进行最小外接椭圆的计算,然后利用瞳孔区域与最小外接椭圆的交叠区域与瞳孔区域的面积比值,判断是否为完整瞳孔。如果是不完整的瞳孔,则利用粒子群优化(PSO)算法和椭圆周差分算子在图像中搜寻最优椭圆位置,将其作为最终的瞳孔轮廓。基于视线跟踪系统的实验结果表明,该方法兼顾了速度和精度,是实现复杂环境下瞳孔定位的一个有效策略。

关键词：视线跟踪瞳孔定位遮挡瞳孔粒子群优化椭圆周差分

Vision Transformer的瞳孔定位方法

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西安工业大学学报 2023年第6期43卷 561-567页

作者：王利王长元西安工业大学光电工程学院西安710021 西安工业大学计算机科学与工程学院西安710021

为了解决现有瞳孔定位方法易受瞳孔图像质量的约束,采用CNN提取图像的局部特征,通过Transformer的编码器获得全局依赖关系,发掘出更为准确的瞳孔中心信息,在公开数据集上对比了主流的DeepEye和VCF瞳孔定位模型。结果表明:提出的基于混... 详细信息

为了解决现有瞳孔定位方法易受瞳孔图像质量的约束,采用CNN提取图像的局部特征,通过Transformer的编码器获得全局依赖关系,发掘出更为准确的瞳孔中心信息,在公开数据集上对比了主流的DeepEye和VCF瞳孔定位模型。结果表明:提出的基于混合结构的Vision Transformer瞳孔定位方法在5像素误差内瞳孔中心的检测率比DeepEye提升了30%,比VCF提升了20%。

关键词：深度学习瞳孔定位视觉转换器分散注意力残差网络

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基于梯度方向约束的瞳孔定位算法研究

国外电子测量技术 2021年第7期40卷 115-121页

作者：宁小鸽牟莉西安工程大学计算机科学学院西安710600

针对传统的随机圆检测(RCD)瞳孔定位算法存在无效采样的次数过多和边缘点无效计算,导致瞳孔定位精度低、计算时间长等问题,提出了一种基于梯度方向约束的随机圆检测(GRCD)瞳孔定位算法,该算法首先利用自适应boost算法(Adaboost)人脸检... 详细信息

针对传统的随机圆检测(RCD)瞳孔定位算法存在无效采样的次数过多和边缘点无效计算,导致瞳孔定位精度低、计算时间长等问题,提出了一种基于梯度方向约束的随机圆检测(GRCD)瞳孔定位算法,该算法首先利用自适应boost算法(Adaboost)人脸检测算法和三庭五眼法对人眼进行粗定位,然后利用Canny算法提取人眼区域轮廓。接着,对人眼区域轮廓采用GRCD算法获得人的眼球中心坐标,即瞳孔位置。最后,在同等条件下,通过MATLAB仿真实验对GRCD和RCD算法分别进行检测,实验结果表明,GRCD算法在准确率、检验速率、鲁棒性上都优于RCD算法,因此该算法是精确度高,耗费时间短,鲁棒性强的瞳孔定位算法。

关键词：人眼粗定位 Canny算法梯度方向 GRCD算法瞳孔定位