一種瞳孔定位方法及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理與模式識(shí)別領(lǐng)域，更具體地，涉及一種瞳孔定位技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展和人們生活水平的提高，信息安全呈現(xiàn)出前所 未有的重要性，身份認(rèn)證又是保證信息安全的必要前提。傳統(tǒng)的身份認(rèn)證方法如證件、密碼 等認(rèn)證方式，由于存在易被盜用、破譯等弊端，已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和安全 防范的需要，因此通過(guò)生物特征識(shí)別進(jìn)行身份認(rèn)證的技術(shù)得到廣泛研究及應(yīng)用。
[0003] 另一方面，與其他指紋、人臉等生物特征識(shí)別技術(shù)相比，虹膜識(shí)別具有唯一性、穩(wěn) 定性、非侵犯性和可活體檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。因此，虹膜識(shí)別技術(shù)常被作為生物特征識(shí)別的一個(gè)重 要研究方向。在虹膜識(shí)別技術(shù)中，準(zhǔn)確定位瞳孔至關(guān)重要。光照條件、佩戴非接觸式或接觸 式眼鏡等都會(huì)對(duì)瞳孔定位造成干擾，從而造成虹膜識(shí)別不成功或者識(shí)別速度緩慢。因此，需 要一種高效準(zhǔn)確的瞳孔定位方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為此，本發(fā)明提供一種瞳孔定位方法及設(shè)備，以力圖解決或者至少緩解上面存在 的至少一個(gè)問(wèn)題。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種瞳孔定位方法，包括步驟:獲取包含人眼的圖 像作為輸入圖像;根據(jù)預(yù)置梯度算子提取輸入圖像的邊緣信息;根據(jù)預(yù)置面積占比值和預(yù) 置寬高比值從邊緣信息中篩選出亮斑;根據(jù)亮斑及其周?chē)鷧^(qū)域的灰度分布確定輸入圖像中 的候選瞳孔光斑;確定候選瞳孔光斑的方位信息;根據(jù)方位信息計(jì)算出候選瞳孔光斑所在 的候選瞳孔的半徑和圓心坐標(biāo);根據(jù)候選瞳孔的半徑和圓心坐標(biāo)選取第一區(qū)域，判斷第一 區(qū)域內(nèi)像素值的分布是否滿(mǎn)足預(yù)定灰度分布模式;若滿(mǎn)足則確定該候選瞳孔為真實(shí)瞳孔。
[0006] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位方法中，還包括步驟:對(duì)輸入圖像進(jìn)行降噪處 理。
[0007] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位方法中，預(yù)置梯度算子是η階梯度算子，其中η的 取值與圖像分辨率負(fù)相關(guān)。
[0008] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位方法中，根據(jù)預(yù)置梯度算子提取圖像的邊緣信 息的步驟包括:從橫向、縱向、45°對(duì)角線(xiàn)、135°對(duì)角線(xiàn)4個(gè)方向提取梯度。
[0009] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位方法中，根據(jù)預(yù)置面積占比值和預(yù)置寬高比值 從邊緣信息中篩選出亮斑的步驟包括:對(duì)包含邊緣信息的圖像進(jìn)行連通域分析;根據(jù)預(yù)置 面積占比值和預(yù)置寬高比值從經(jīng)過(guò)連通域分析的圖像中篩選出亮斑。
[0010] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位方法中，根據(jù)亮斑及周?chē)鷧^(qū)域的灰度分布確定 候選瞳孔光斑的步驟包括：以亮斑所在區(qū)域?yàn)橹行膱D像塊，在其周?chē)∠噜彽膍*m_l個(gè)相同 大小的圖像塊;計(jì)算中心圖像塊與其他m*m-l個(gè)圖像塊的像素值差;若像素值差大于第一閾 值和第二閾值的圖像塊個(gè)數(shù)分別達(dá)到第一預(yù)定數(shù)量和第二預(yù)定數(shù)量，則確認(rèn)該亮斑是候選 瞳孔光斑。
[0011] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位方法中，確定候選瞳孔光斑的方位信息的步驟 包括：以所確認(rèn)的候選瞳孔光斑為原點(diǎn)，建立四象限坐標(biāo)；以及分別統(tǒng)計(jì)四個(gè)象限中像素值 差滿(mǎn)足第三閾值的圖像塊數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)的圖像塊數(shù)確定候選瞳孔光斑在候選瞳孔的方位信 息。
[0012] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位方法中，候選瞳孔光斑的方位信息包括:在候選 瞳孔的中心、左上角、左下角、右上角、右下角位置。
[0013] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位方法中，根據(jù)方位信息計(jì)算出候選瞳孔的半徑 和圓心坐標(biāo)的步驟包括:根據(jù)候選瞳孔光斑在候選瞳孔的方位信息選取第二區(qū)域;對(duì)該第 二區(qū)域進(jìn)行二值化，計(jì)算出候選瞳孔的半徑和圓心坐標(biāo)。
[0014] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位方法中，判斷第一區(qū)域內(nèi)像素值的分布是否滿(mǎn) 足灰度分布模式的步驟包括：以候選瞳孔圓心為中心取第一區(qū)域，其中第一區(qū)域?yàn)榫匦螀^(qū) 域，該矩形區(qū)域的長(zhǎng)是候選瞳孔半徑的10倍，寬是候選瞳孔半徑;判斷第一區(qū)域內(nèi)像素值的 灰度變化是否滿(mǎn)足預(yù)定灰度變化模式;若不滿(mǎn)足預(yù)定灰度變化模式，則認(rèn)為該候選瞳孔是 偽瞳孔;若滿(mǎn)足預(yù)定灰度變化模式，則認(rèn)為該候選瞳孔是真實(shí)瞳孔。
[0015] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位方法中，還包括:確認(rèn)真實(shí)瞳孔對(duì)應(yīng)的第一區(qū)域 內(nèi)的候選瞳孔光斑是真實(shí)瞳孔光斑。
[0016] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位方法中，預(yù)定灰度變化模式是從左到右灰度變 化依次為"第一亮度、第二亮度、第三亮度、第二亮度、第一亮度"的模式，其中，第一亮度大 于第二亮度，第二亮度大于第三亮度。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種瞳孔定位設(shè)備，設(shè)備包括：圖像獲取單元，適 于獲取包含人眼的圖像作為輸入圖像;邊緣提取單元，適于根據(jù)預(yù)置梯度算子提取輸入圖 像的邊緣信息；篩選單元，適于根據(jù)預(yù)置面積占比值和預(yù)置寬高比值從邊緣信息中篩選出 亮斑;候選確認(rèn)單元，適于根據(jù)亮斑及其周?chē)鷧^(qū)域的灰度分布確定輸入圖像中的候選瞳孔 光斑、還適于確定候選瞳孔光斑的方位信息;計(jì)算單元，適于根據(jù)方位信息計(jì)算候選瞳孔光 斑所對(duì)應(yīng)候選瞳孔的半徑和圓心坐標(biāo)；以及瞳孔確認(rèn)單元，適于根據(jù)候選瞳孔的半徑和圓 心坐標(biāo)選取第一區(qū)域，判斷第一區(qū)域內(nèi)像素值的分布是否滿(mǎn)足預(yù)定灰度分布模式，若滿(mǎn)足 則確定該瞳孔為真實(shí)瞳孔。
[0018] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位設(shè)備中，還包括:預(yù)處理單元，適于對(duì)輸入圖像 進(jìn)行降噪處理。
[0019] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位設(shè)備中，預(yù)置梯度算子是η階梯度算子，其中η的 取值與圖像分辨率負(fù)相關(guān)。
[0020] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位設(shè)備中，邊緣提取單元還適于利用預(yù)置梯度算 子從橫向、縱向、45°對(duì)角線(xiàn)、135°對(duì)角線(xiàn)4個(gè)方向提取梯度。
[0021 ]可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位設(shè)備中，篩選單元還包括:連通域分析模塊，適 于對(duì)包含邊緣信息的圖像進(jìn)行連通域分析;篩選單元適于對(duì)經(jīng)連通域分析的圖像進(jìn)行篩選 處理。
[0022]可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位設(shè)備中，候選確認(rèn)單元包括:第一處理模塊，適 于以亮斑所在區(qū)域?yàn)橹行膱D像塊，在其周?chē)∠噜彽膍*m-l個(gè)相同大小的圖像塊;第一計(jì)算 模塊，適于計(jì)算中心圖像塊與其他m*m-l個(gè)圖像塊的像素值差；以及第一判斷模塊，適于在 像素值差大于第一閾值和第二閾值的圖像塊個(gè)數(shù)分別達(dá)到第一預(yù)定數(shù)量和第二預(yù)定數(shù)量 時(shí)，確認(rèn)該亮斑是候選瞳孔光斑。
[0023]可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位設(shè)備中，候選確認(rèn)單元還包括:第二處理模塊， 適于以所確認(rèn)的候選瞳孔光斑為原點(diǎn)，建立四象限坐標(biāo);第二計(jì)算模塊，適于分別統(tǒng)計(jì)四個(gè) 象限中像素值差滿(mǎn)足第三閾值的圖像塊數(shù)；以及第二判斷模塊，適于根據(jù)統(tǒng)計(jì)的圖像塊數(shù) 確定候選瞳孔光斑在候選瞳孔中的方位信息。
[0024] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位設(shè)備中，候選瞳孔的方位信息包括:在候選瞳孔 的中心、左上角、左下角、右上角、右下角位置。
[0025] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位設(shè)備中，計(jì)算單元還適于根據(jù)候選瞳孔光斑在 候選瞳孔的方位信息選取第二區(qū)域，對(duì)該第二區(qū)域進(jìn)行二值化，計(jì)算出候選瞳孔的半徑和 圓心坐標(biāo)。
[0026] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位設(shè)備中，瞳孔確認(rèn)單元包括：區(qū)域選取模塊，適 于以候選瞳孔圓心為中心取第一區(qū)域，其中第一區(qū)域?yàn)榫匦螀^(qū)域，該矩形區(qū)域的長(zhǎng)是候選 瞳孔半徑的10倍，寬是候選瞳孔半徑;匹配確認(rèn)模塊，適于判斷第一區(qū)域內(nèi)像素值的灰度變 化是否滿(mǎn)足預(yù)定灰度變化模式，若不滿(mǎn)足預(yù)定灰度變化模式，則認(rèn)為該候選瞳孔是偽瞳孔； 若滿(mǎn)足預(yù)定灰度變化模式，則認(rèn)為該候選瞳孔是真實(shí)瞳孔。
[0027] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位設(shè)備中，瞳孔確認(rèn)單元還適于確認(rèn)真實(shí)瞳孔對(duì) 應(yīng)的第一區(qū)域內(nèi)的候選瞳孔光斑是真實(shí)瞳孔光斑。
[0028] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的瞳孔定位設(shè)備中，預(yù)定灰度變化模式是從左到右灰度變 化依次為"第一亮度、第二亮度、第三亮度、第二亮度、第一亮度"的模式，其中，第一亮度大 于第二亮度，第二亮度大于第三亮度。
[0029] 參照上述描述，本發(fā)明充分利用了瞳孔光斑周?chē)鄄繀^(qū)域的灰度分布特征，先邊 緣提取得到邊緣信息以及圖像中的亮斑;再根據(jù)亮斑及周?chē)鷧^(qū)域的灰度分布確定出候選瞳 孔光斑和候選光斑的方位信息;進(jìn)而計(jì)算出候選瞳孔的半徑和圓心坐標(biāo)，選取出可能存在 候選瞳孔的第一區(qū)域;最后判斷第一區(qū)域中像素值是否滿(mǎn)足預(yù)定灰度分布模式，若滿(mǎn)足則 定位出真實(shí)瞳孔。根據(jù)本發(fā)明的方案，可以消除了光照條件、佩戴非接觸式或接觸式眼鏡對(duì) 瞳孔定位造成的干擾，高效準(zhǔn)確地從眼部圖像中定位出瞳孔。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本文結(jié)合下面的描述和附圖來(lái)描述某些說(shuō)明性方 面，這些方面指示了可以實(shí)踐本文所公開(kāi)的原理的各種方式，并且所有方面及其等效方面 旨在落入所要求保護(hù)的主題的范圍內(nèi)。通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述，本公開(kāi)的上述 以及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯。遍及本公開(kāi)，相同的附圖標(biāo)記通常指代相同的 部件或元素。
[0031] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的瞳孔定位方法100的流程圖；
[0032] 圖2示