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专利号: 2018101051757
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于眼球模型几何关系的虹膜中心定位方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:S1.使用人脸对齐方法进行虹膜粗定位,过程如下:

用网络摄像头拍摄得到脸部图像,使用人脸对齐方法得到特征点X,X是特征向量,包含所有特征点的二维坐标,定义虹膜半径re,眼球半径ri,得到虹膜中心的初始坐标,眼球中心的初始坐标;

S2.虹膜精确定位,过程如下:

S2.1.利用眼球中心 与虹膜中心 之间的位置关系来描述眼球的三维旋转信息,得到旋转后的虹膜边界建立虹膜边界模型的步骤如下:

以眼球中心为坐标原点,Z轴向外建立坐标系;眼球中心(xec,yec,zec)的坐标为(0,0),虹膜中心的当前坐标为(xic,yic,zic),其中虹膜中心与眼球中心之间的距离满足以下规则xic,yic,re,ri,已知,故zic由(1)公式解决得到;由于虹膜的边界由眼球模型所得,它的几何形状是由眼睛的球体与虹膜所在的平面相交的点组成的,虹膜中心坐标已知,虹膜平面法向量由虹膜中心和眼球中心组成,假设这个相交的点是(xi,yi,zi),得到以下公式xic(xi-xic)+yic(yi-yic)+zic(zi-zic)=0  (2),而由于虹膜边界点在球面上,因此具有一个球形约束

xi2+yi2+zi2=re2  (3),

结合(2)和(3)得到以下公式

利用网络摄像头得到的信息来解决上述方程,故将(4)转换成摄像机空间下的公式根据公式(5)得到虹膜边界点的坐标;根据针孔模型,假定空间点P与捕获图像的坐标有以下对应关系其中 和u0,v0是相机校准过程中得到的摄像机的内部引用;假设虹膜中心位置(uic,vic)位于图像,眼球中心(ue,ve)和虹膜边界的假定(ui,vi),然后根据公式(6),获得虹膜的中心和眼球中心的三维坐标,并生成下面的约束因为fx≈fy和zi≈zic≈zec,,设定距离,使下列公式成立: 那么,公式(8)写为其中ue,ve,uic,vic是输入值,zic-zec是公式(8)得到的值,ui,vi是图像平面上的虹膜边界的要求坐标;用公式(9)描述图像平面内虹膜中心位置变化引起的虹膜边界变化;

S2.2.根据虹膜边界计算能量函数的值,过程如下:

能源更新如下:

在这里,I代表了虹膜区域,p(x,y)表示坐标(x,y)的像素值,nI代表虹膜区域内的像素量,λ是平衡字符1和字符2的系数,IB代表虹膜边界,g(x,y)表示像素与坐标(x,y)的梯度,最后,nIB代表虹膜边界的周长;

S2.3.考虑8个方向,每个方向重复步骤S2.1得到虹膜边界,根据S2.2计算出这8个方向的能量函数值,并在图像平面上记录最大的结果从而更新虹膜位置,用迭代的方法逐渐接近虹膜中心的最终位置,重复上述步骤直到相邻两次更新的方向恰好相反则停止迭代,完成虹膜中心定位。