一種利用sift點描述子精確定位人眼的方法
【技術(shù)領域】
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[0001]本發(fā)明屬于人臉識別技術(shù)領域，涉及一種利用SIFT (尺度不變特征變換)點描述子精確定位人眼的方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著社會的不斷進步以及各方面對于快速有效的自動身份驗證的迫切要求，生物特征識別技術(shù)在近幾十年中得到了飛速的發(fā)展。作為人的一種內(nèi)在屬性，并且具有很強的自身穩(wěn)定性及個體差異性，生物特征成為自動身份驗證的最理想依據(jù)?，F(xiàn)有的生物特征識別技術(shù)主要包括指紋識別、視網(wǎng)膜識別、虹膜識別、步態(tài)識別、靜脈識別和人臉識別等。與其他識別方法相比，人臉識別由于具有直接、友好和方便的特點，使用者沒有任何心理障礙，易于為用戶所接受，從而得到廣泛的研究與應用。除此之外，人臉識別技術(shù)還能夠?qū)θ四樧R別的結(jié)果作進一步的分析，得到有關(guān)人的性別、表情和年齡等諸多額外的豐富信息，擴展了人臉識別的應用前景。人眼的精確定位是好的人臉識別的基礎，具有重大的應用價值。目前該問題已經(jīng)得到了很多專家和學者的重視，但是從不同成像環(huán)境下得到的人臉圖像中精確定位人眼是一個比較困難的工作，人臉成像時的光照不一致，有的光照比較強烈，有的比較黯淡，而且眼鏡等飾物也對人眼定位產(chǎn)生。因此，如何從不同光照條件，干擾比較強烈的人臉圖像中精確定位人眼，并在此基礎上進行人臉識別成為一個難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，解決不易在人臉圖像中精確定位人眼的問題，尋求設計提供一種利用SIFT點描述子精確定位人眼的方法，利用SIFT點描述子的優(yōu)點，對人臉圖像中的人眼進行精確定位。
[0004]本發(fā)明所述的基于SIFT點描述子的人眼精確定位方法，通過觀察人眼的圖像，利用眼球為黑色、形狀為圓形、眼白為白色、上下為眼皮這些人眼特征，構(gòu)造統(tǒng)一的眼睛模板，并利用SIFT點描述子的穩(wěn)態(tài)特性，通過模板匹配法精確定位出人眼，其具體步驟為:
[0005](I)、將提取的人臉圖像歸一化為128X 128像素大小得到歸一化的人臉圖像；
[0006](2)、在待識別的人臉圖像數(shù)據(jù)庫中手動選取三套人眼模板，三套人眼模板分別在光照不足、光照強烈和光照適中的條件下取得，人眼模板的窗口大小為38 X 24，每套人眼模板分為左、右眼模板；
[0007](3)、人工找出三套人眼模板中的眼睛中心點，并以眼睛中心點取周圍半徑為10的圓內(nèi)的點構(gòu)造SIFT特征向量作為匹配模板；
[0008](4)、對步驟(I)得到的歸一化的人臉圖像中的每一個點取周圍半徑為10的圓內(nèi)的點構(gòu)造特征向量得到SIFT點描述子，再與其中一套人眼模板進行匹配，圖像左側(cè)像素橫坐標范圍為1-64的點與左眼模板進行匹配，匹配最大的位置點即為左眼的精確定位點，圖像右側(cè)像素橫坐標范圍為65-128的點與右眼模板進行匹配，匹配最大的位置點即為右眼的精確定位點；
[0009](5)、比較步驟(4)得到的左、右睛的縱坐標，如果兩個縱坐標之差在誤差范圍5內(nèi)，則得到精確的人眼位置；
[0010]￠)、比較步驟(4)得到的左、右睛的縱坐標，如果縱坐標之差大于誤差范圍5，那么人眼定位有誤，重新選取第二套人眼模板，重復上述步驟(3)-(5)；
[0011](7)、如果第二套人眼模板定位失敗，那么選取第三套人眼模板，重復上述步驟
(3)- (5)，實現(xiàn)人眼的精確定位。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，重復利用人眼周圍的豐富信息，構(gòu)造魯棒性很強的SIFT算子，并以此與圖像中的點的SIFT算子進行比較得到最終的結(jié)果，能很好的檢測出具有豐富周邊信息的眼睛中心點，其方法簡單，原理科學，操作方便，定位精確度高，應用價值強。
【附圖說明】
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[0013]圖1為本發(fā)明光照充足的情況下的人眼的左右眼模板，圖像大小為38X24，其中a為左眼模板圖像，b為右眼模板圖像。
[0014]圖2為光照適中的情況下的人眼的左右眼模板，圖像大小為38X24，其中a為左眼模板圖像，b為右眼模板圖像。
[0015]圖3為光照不足的情況下的人眼的左右眼模板，圖像大小為38 X 24，其中a為左眼模板圖像，b為右眼模板圖像。
[0016]圖4為本發(fā)明利用眼睛的第一套模板用SIFT算子檢測正確的結(jié)果(利用FERET人臉庫的部分圖片進行測試)。
[0017]圖5為本發(fā)明利用第一套眼睛模板檢測不正確的結(jié)果。
[0018]圖6為本發(fā)明在第一套模板檢測不正確的結(jié)果，利用第二套眼睛模板重新檢測后的正確結(jié)果。
【具體實施方式】
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[0019]下面通過實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0020]實施例:
[0021]本實施例實現(xiàn)人眼精確定位的具體過程為:
[0022](I)、將提取的人臉圖像歸一化為128X 128像素大小得到歸一化的人臉圖像；
[0023](2)、在待識別的人臉圖像數(shù)據(jù)庫中選取三套人眼模板，三套人眼模板分別在光照不足、光照強烈和光照適中的條件下取得，眼睛模板的窗口大小為38X24，每套人眼模板分為左、右眼模板；
[0024](3)、人工找出三套人眼模板中的眼睛中心點，并以此中心點取半徑為10的區(qū)域構(gòu)造SIFT點描述子的128維向量作為匹配模板；其中圖1a的眼睛中心點坐標為(19，11)，圖1b的眼睛中心點坐標為(17，12)，圖2a的眼睛中心點坐標為(23，12)，圖2b的眼睛中心點坐標為(17，11)，圖3a的眼睛中心點坐標為(20，11)，圖3b的眼睛中心點坐標為(18， 12)；
[0025](4)、在歸一化的人臉圖像中，對于每一個點利用SIFT點描述子(特征向量為周圍半徑為10的臨域內(nèi)計算得到的128維向量)跟一套匹配模板進行匹配，圖像左側(cè)像素橫坐標范圍為1-64的點與左眼模板進行匹配，找到向量間距離最小的點，也就是匹配最大的位置點即為左眼的精確定位點，圖像右側(cè)像素橫坐標范圍為65-128的點與右眼模板進行匹配，找到匹配最大的位置點，即為右眼的精確定位點；圖4為利用FERET人臉庫中的部分照片做測試的眼睛的檢測定位結(jié)果；
[0026](5)、比較得到的左、右眼的縱坐標，如果兩個縱坐標之差在5個像素之內(nèi)，則得到精確的人眼位置；圖5為根據(jù)縱坐標的距離大于5個像素這個準則，得到的錯誤人眼定位的結(jié)果;
[0027](6)由于比較得到的左、右眼的縱坐標之差大于5個像素，重新選取第二套人眼模板，重復上述步驟(3)-(5)，得到的結(jié)果如圖6所示，結(jié)果顯示，人眼得到精確定位。
【主權(quán)項】
1.一種利用SIFT點描述子精確定位人眼的方法，其特征在于通過觀察人眼的圖像，利用眼球為黑色、形狀為圓形、眼白為白色、上下為眼皮這些人眼特征，構(gòu)造統(tǒng)一的眼睛模板，并利用SIFT點描述子的穩(wěn)態(tài)特性，通過模板匹配法精確定位出人眼，其具體步驟為: (1)、將提取的人臉圖像歸一化為128X128像素大小得到歸一化的人臉圖像； (2)、在待識別的人臉圖像數(shù)據(jù)庫中手動選取三套人眼模板，三套人眼模板分別在光照不足、光照強烈和光照適中的條件下取得，人眼模板的窗口大小為38 X 24，每套人眼模板分為左、右眼模板； (3)、人工找出三套人眼模板中的眼睛中心點，并以眼睛中心點取周圍半徑為10的圓內(nèi)的點構(gòu)造SIFT特征向量作為匹配模板； (4)、對步驟(I)得到的歸一化的人臉圖像中的每一個點取周圍半徑為10的圓內(nèi)的點構(gòu)造特征向量得到SIFT點描述子，再與其中一套人眼模板進行匹配，圖像左側(cè)像素橫坐標范圍為1-64的點與左眼模板進行匹配，匹配最大的位置點即為左眼的精確定位點，圖像右側(cè)像素橫坐標范圍為65-128的點與右眼模板進行匹配，匹配最大的位置點即為右眼的精確定位點； (5)、比較步驟(4)得到的左、右睛的縱坐標，如果兩個縱坐標之差在誤差范圍5內(nèi)，則得到精確的人眼位置； (6)、比較步驟(4)得到的左、右睛的縱坐標，如果縱坐標之差大于誤差范圍5，那么人眼定位有誤，重新選取第二套人眼模板，重復上述步驟(3)-(5)； (7)、如果第二套人眼模板定位失敗，那么選取第三套人眼模板，重復上述步驟(3)- (5)，實現(xiàn)人眼的精確定位。
【專利摘要】本發(fā)明屬于人臉識別技術(shù)領域，涉及一種利用SIFT點描述子精確定位人眼的方法，通過觀察人眼的圖像，利用眼球為黑色、形狀為圓形、眼白為白色、上下為眼皮這些人眼特征，構(gòu)造統(tǒng)一的眼睛模板，并利用SIFT點描述子的穩(wěn)態(tài)特性，通過模板匹配法精確定位出人眼，重復利用人眼周圍的豐富信息，構(gòu)造魯棒性很強的SIFT算子，并以此與圖像中的點的SIFT算子進行比較得到最終的結(jié)果，能很好的檢測出具有豐富周邊信息的眼睛中心點，其方法簡單，原理科學，操作方便，定位精確度高，應用價值強。
【IPC分類】G06K9-46, G06K9-00
【公開號】CN104573660
【申請?zhí)枴緾N201510015015
【發(fā)明人】王國棟, 徐潔, 潘振寬, 顏露新, 張金鵬
【申請人】青島大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月13日