基于嵌入式系统的实时瞳孔中心定位算法研究

摘要

针对瞳孔中心定位时存在反射光斑干扰而导致定位准确率低和鲁棒性差的问题，本文提出了一种面向嵌入式系统的瞳孔中心精确定位算法。首先，通过对人眼图像进行对比度增强等预处理，标注了瞳孔中心位置，构造了平均合成精确滤波器（Average of Synthetic Exact Filters, ASEF）；接着，使用平均合成精确滤波器确定单目瞳孔位置，同时结合“三庭五眼”人脸比例算法确定双目瞳孔位置，实现瞳孔的粗定位；然后，以粗定位坐标为中心，多次选取感兴趣区域进行投影运算，减小反射光斑的干扰，从而修正瞳孔中心坐标，最终实现双目瞳孔中心的精确定位。使用拟合椭圆法、 Starburst模型法和本文算法在模拟人眼和真实人眼上进行检测，实验结果表明：本文算法能够有效避免反射光斑对瞳孔中心定位的干扰，准确获取瞳孔中心位置，运行时间达到0.035 s，检测误差控制在1像素范围内。相比于椭圆拟合法和Starburst模型法，本文算法在检测速度和精度上表现更佳，能够满足眼科仪器实时性和嵌入式系统部署等实际应用需求。

关键词

瞳孔中心定位 / 平均合成精确滤波器 / 对比度增强 / 三庭五眼 / 投影运算